《芯片戰(zhàn)爭：世界最關(guān)鍵技術(shù)的爭奪戰(zhàn)》是美國經(jīng)濟(jì)史學(xué)家克里斯·米勒撰寫、蔡樹軍翻譯的科技類著作。該書以半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)全球分工為主線，追溯從冷戰(zhàn)至今的芯片技術(shù)發(fā)展歷程，闡釋芯片在現(xiàn)代軍事、經(jīng)濟(jì)和地緣政治中的戰(zhàn)略地位。全書涵蓋美國通過技術(shù)博弈確立主導(dǎo)地位、臺灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)崛起、華為5G技術(shù)受限等案例，分析全球芯片短缺與供應(yīng)鏈危機(jī)背后的國家競爭。書中提及美國《芯片法案》補(bǔ)貼政策、EUV光刻機(jī)研發(fā)困境等議題，揭示大國在人工智能與軍事技術(shù)領(lǐng)域的核心博弈。

“沒有B計(jì)劃”

2015年，嚴(yán)濤南被問到，如果阿斯麥正在開發(fā)的新的EUV光刻機(jī)不起作用，會發(fā)生什么。在過去的25年里，嚴(yán)濤南一直致力于光刻技術(shù)的前沿研究。1991年，嚴(yán)濤南剛從麻省理工學(xué)院畢業(yè)便被TI聘用，在那里維修GCA在破產(chǎn)前生產(chǎn)的最后一臺光刻機(jī)。20世紀(jì)90年代末，當(dāng)使用193納米波長光的深紫外（DUV）光刻機(jī)上線時(shí)，嚴(yán)濤南加入了臺積電。近20年來，該行業(yè)一直依靠這些工具來制造越來越小的晶體管，使用一系列光學(xué)技巧，比如通過水或多層掩模的多次曝光，使193納米的光波能夠形成尺寸的一小部分，這些技巧讓摩爾定律得以延續(xù)。因?yàn)樾酒袠I(yè)在20世紀(jì)90年代末通過對3D FinFET的早期研究已將晶體管從180納米節(jié)點(diǎn)縮減。到2015年左右，這些研究成果已準(zhǔn)備好進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。

嚴(yán)濤南，《為大批量制造開發(fā)EUV光刻技術(shù)——個(gè)人旅程》（Developing EUV Lithography for High Volume Manufacturing—A Personal Journey），《IEEE技術(shù)簡報(bào)》（IEEE Technical Briefs）。

但是，只有這么多的光學(xué)技巧可以幫助193納米的光雕刻出更小的特征尺寸。每個(gè)新的解決方案都會增加時(shí)間和成本。到2015年左右，解決方案會有一些額外的改進(jìn)，但摩爾定律需要更好的光刻機(jī)來雕刻更小的圖形。唯一的希望是，自20世紀(jì)90年代初以來一直在開發(fā)但被嚴(yán)重推遲的EUV光刻機(jī)，最終能夠在商業(yè)規(guī)模上運(yùn)行。還能有什么選擇？嚴(yán)濤南知道“沒有B計(jì)劃”。

張忠謀在半導(dǎo)體行業(yè)對EUV光刻機(jī)下的賭注比其他任何人都大。臺積電的光刻團(tuán)隊(duì)在EUV光刻機(jī)是否適合大規(guī)模生產(chǎn)的問題上存在分歧，但負(fù)責(zé)臺積電研發(fā)的蔣尚義堅(jiān)信，EUV光刻機(jī)是唯一的前進(jìn)之路。說話溫和的蔣尚義，因一流的制造技術(shù)而廣受贊譽(yù)。蔣尚義出生于中國重慶，和張忠謀一樣，他的家人在第二次世界大戰(zhàn)期間逃離了日占區(qū)。蔣尚義在中國臺灣長大，后來在斯坦福大學(xué)學(xué)習(xí)電氣工程，并在得克薩斯州的TI和硅谷的惠普工作。1997年，當(dāng)臺積電突然發(fā)出工作邀請和巨額簽約獎金時(shí)，蔣尚義回到了臺灣，幫助臺積電發(fā)展。2006年，蔣尚義試圖在加利福尼亞州退休，但當(dāng)臺積電在2009年遇到40納米制造困境時(shí)，沮喪的張忠謀邀請蔣尚義回到臺灣，吃了一頓牛肉湯面，要求他再次負(fù)責(zé)研發(fā)。

采訪蔣尚義，2021年。

王麗莎，《臺積電史丹威任職中芯國際》（TSMC Stalwart Takes SMIC Role），《臺北時(shí)報(bào)》，2016年12月22日。吉米·熊，《蔣尚義：集結(jié)軍隊(duì)》（Shang-yi Chiang: Rallying the Troops），《天下雜志》，2007年12月5日。采訪蔣尚義和嚴(yán)濤南，2021年。

曾在得克薩斯州、加利福尼亞州和中國臺灣工作過的蔣尚義，總是被推動臺積電的雄心壯志和職業(yè)道德震撼。這一雄心壯志源于張忠謀對世界一流技術(shù)的愿景，張忠謀愿意花巨資將臺積電的研發(fā)團(tuán)隊(duì)從1997年的120人擴(kuò)大到2013年的7000人。這種渴望滲透到了整個(gè)公司。蔣尚義解釋道：“在臺灣，人們非常努力地工作。”由于制造工具占先進(jìn)制造廠的大部分成本，所以保持設(shè)備運(yùn)行對盈利至關(guān)重要。蔣尚義說，在美國，如果凌晨1點(diǎn)有什么東西壞了，那么工程師會在第二天早上修好。但是在臺積電，他們會在凌晨2點(diǎn)前解決問題。蔣尚義解釋道：“他們不會抱怨，他們的家人也不會抱怨。”隨著蔣尚義重新掌管研發(fā)，臺積電向EUV光刻邁進(jìn)。蔣尚義很容易找到通宵工作的員工。他要求在12號工廠（臺積電最大的工廠之一）里安裝三臺用于測試的EUV光刻機(jī)。在臺積電與阿斯麥的合作中，蔣尚義不遺余力地測試和改進(jìn)EUV光刻機(jī)。

蒂莫西·P.摩根（Timothy P. Morgan），《AMD的格芯收購對手特許半導(dǎo)體》（AMD's GlobalFoundries Consumes Chartered Semi Rival），Register，2010年1月14日。采訪IBM前高管，2021年。采訪兩位半導(dǎo)體高管，2021年。

與臺積電、三星和英特爾一樣，格芯在開發(fā)自己的7納米節(jié)點(diǎn)時(shí)，也在考慮采用EUV光刻機(jī)。從創(chuàng)立之初，格芯就知道，要想發(fā)展壯大，就需要成長。格芯繼承了AMD的晶圓廠，但該廠比其競爭對手小得多。為了增長，格芯于2010年收購了新加坡的芯片制造廠特許半導(dǎo)體。幾年后，也就是2014年，格芯收購了IBM的微電子業(yè)務(wù)，并承諾為這個(gè)“藍(lán)色巨人”（Big Blue）生產(chǎn)芯片，IBM此前出于AMD相同的原因決定成為無晶圓廠公司。IBM的高管們分享過一個(gè)計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)的形象：一個(gè)上下顛倒的金字塔，底部是半導(dǎo)體，所有其他計(jì)算都依賴于它。但是，盡管IBM在半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的發(fā)展中發(fā)揮了根本性的作用，但其領(lǐng)導(dǎo)人認(rèn)為，制造芯片在經(jīng)濟(jì)上毫無意義。面對決定投資數(shù)百億美元建造新的先進(jìn)晶圓廠，或者用數(shù)十億美元投資高利潤軟件，IBM選擇了后者，將芯片部門出售給格芯。

《蘋果在2015年推動了臺積電的整個(gè)代工銷售增長》（Apple Drove Entire Foundry Sales Increase at TSMC in 2015），IC Insights，2016年4月26日。《三星、臺積電在可用晶圓制造能力方面保持領(lǐng)先地位》（Samsung, TSMC Remain Tops in Available Wafer Fab Capacity），IC Insights，2016年1月6日。該數(shù)字計(jì)算出每月等效于200毫米的晶圓數(shù)。當(dāng)時(shí)，該行業(yè)的前沿正在轉(zhuǎn)向300毫米晶圓，每個(gè)晶圓可以容納大約兩倍的芯片。因此，以300毫米晶圓為基礎(chǔ)的每月晶圓數(shù)要少一些。

到2015年，由于這些收購，格芯成為當(dāng)時(shí)美國最大的芯片制造廠，也是世界上最大的芯片制造工廠之一，但與臺積電相比，格芯仍然是一家小公司。當(dāng)時(shí)，格芯與中國臺灣的聯(lián)華電子在競爭全球第二大芯片制造廠的地位，兩家公司都各擁有大約10%的市場份額。但是，臺積電占據(jù)了全球芯片制造市場50%以上的份額。2015年，三星僅占芯片制造市場的5%，但如果將其自主設(shè)計(jì)的芯片（例如存儲芯片和智能手機(jī)處理器芯片）的大量生產(chǎn)包括在內(nèi)，那么三星生產(chǎn)的晶圓比任何公司都多。按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，臺積電的晶圓產(chǎn)能為180萬片，三星的晶圓產(chǎn)能為250萬片，而格芯的晶圓產(chǎn)能只有70萬片。

彼得·布賴特（Peter Bright），《AMD完成從芯片制造業(yè)的退出》（AMD Completes Exit from Chip Manufacturing Biz），《連線》，2012年3月5日。

臺積電、英特爾和三星肯定會采用EUV光刻機(jī)，盡管這些公司對何時(shí)以及如何采用EUV光刻機(jī)有不同的策略。格芯則沒有那么自信，它在28納米工藝上遇到了困難。為了減少延遲的風(fēng)險(xiǎn)，格芯決定從三星獲得14納米工藝的許可，而不是自行開發(fā)。這一決定顯示格芯對自己的研發(fā)工作缺乏信心。

采訪三名格芯前高管，其中一人關(guān)注EUV光刻機(jī)，2021年。關(guān)于研發(fā)支出，請參見格芯的IPO（首次公開募股）招股說明書，美國證券交易委員會（Security and Exchange Commission），2021年10月4日，第81頁。另請參見馬克·吉爾伯特（Mark Gilbert），《第四季度就業(yè)保持強(qiáng)勁前景，以準(zhǔn)備2019年第一季度》（Q4 Hiring Remains Strong Outlook for Q1 2019），SemiWiki，2018年11月4日。

到2018年，格芯已經(jīng)購買了幾臺EUV光刻機(jī)，并將其安裝在最先進(jìn)的8號工廠里。后來，格芯的高管命令公司停止這項(xiàng)工作。“EUV計(jì)劃”被取消，格芯放棄了生產(chǎn)新的尖端節(jié)點(diǎn)芯片。格芯不會追求基于EUV光刻的7納米工藝，該工藝已經(jīng)花費(fèi)了15億美元的開發(fā)成本，還需要相當(dāng)數(shù)量的額外支出才能上線。臺積電、英特爾和三星的財(cái)務(wù)狀況都很好，足以進(jìn)行冒險(xiǎn)，這些公司希望EUV光刻機(jī)能發(fā)揮作用。格芯認(rèn)定自己是一家中型芯片制造廠，永遠(yuǎn)無法使7納米工藝在財(cái)務(wù)上可行。格芯宣布停止生產(chǎn)更小的晶體管，將研發(fā)支出削減三分之一，并在幾年虧損后迅速實(shí)現(xiàn)了盈利。除了世界上最大的芯片制造商外，制造尖端處理器對每個(gè)人來說都太昂貴了，即便是擁有格芯的波斯灣王室成員的財(cái)力也不夠雄厚。能夠制造前沿邏輯芯片的公司數(shù)量從四家下降到三家。