晶片戰爭閱讀筆記: 從先進製造看大國博弈歷史

CYL
Apr 5, 2023

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這本書有50幾個章節,內容十分龐雜,但總歸起來有讀完有三個功能(1)搞懂半導體這行業的產業鏈、(2)觀察大國博弈的近代歷史、(3)從半導體行業大佬們身上觀察他們的人格特質。今天就先從半導體的發明史談起,簡單的談下這本書的脈絡。

半導體製造1950年起源於美國、1980移師日本、1990復興於美國

晶片起源於1950年代美國的貝爾實驗室,之後由美國軍方率先用於精準武器當中,美軍的支持讓美國成為先進的半導體國家。但好景不長,隨著Sony創辦人盛田昭夫以電晶體收音機為代表的產品進入半導體消費市場,半導體行業的消費電子時代正式拉開序幕。

此時,日本製造逐漸擺脫低品質的形象,同時東芝、三菱等日本企業開始生產半導體,憑藉著更低的成本與更優異的性能逐漸從美國製造商手上取得半導體的市場份額,成功把1980年的日本推上世界舞台,完成了屬於日本的高光時刻。這背後憑藉的還是廉價的資金成本、政府為中心的稅務補貼、還有勤奮的勞工。

然而,世界和平的擁護者美國是不允許這樣的情況發生,於是開始推出一系列政策(當中就包含了半導體晶片保護法),通過對內減稅補貼、對外加關稅等手段扶持國內半導體產業。同時在1980年代後半又跟日本簽訂了廣場協議,讓日圓兌美元匯率漲了一倍,讓日本成功迎來失落了20+N年。

此時,美國完成了那句: Make America Great Again的口號。這背後有兩大功臣,其一是Intel的壯士斷腕,他通過關閉不賺錢卻是主要收入來源的DRAM廠房,同時押寶微處理器(CPU),開啟了一個屬於個人電腦的輝煌時代,另一方面,美光也在技術與成本上向先進製造看齊,實現了1990年代美國半導體產業的復興。

(寫到這裡我都有種時光錯亂的感受,簡直和今天的美國如出一轍。)

敵人的敵人就是朋友,2000年是韓國的記憶體時代

如果說1980是日本最後的輝煌,那麼2000年就是屬於韓國的黃金時代。故事得從1980的三星說起,當時韓國政府決定扶持半導體行業,於是通過政府支持的銀行給三星財務支持。遠在地球彼岸的矽谷此時也苦於日本的競爭,於是支持韓國成了戰略上理性的選擇,因為日韓為了市占率必然會削價競爭。加上許多矽谷公司此時面臨生存危機,因此也願意通過技術移轉的方式把製成技術交給三星,填補DRAM上的財務黑洞。結果就是至今韓國依然保有兩家世界上最大的記憶體晶片廠SK海力士與三星。

2012年,屬於台積電的時代才剛開始

1985年54歲的張忠謀離開工作了二十多年的德州儀器,應經濟部長李國鼎的邀請來到台灣。(不是回到台灣,張忠謀出生於浙江)。他帶著他的Fabless信念而來,在1970年每間晶片公司都有製造廠的年代,他認為無晶圓的代工模式即將出現,事後看來也真是如此。當時,台灣政府有沒有相信這套說法我想無從應證,但從結果上來看還是提供了台積電48%左右的啟動資金、另外27.5%由荷蘭商飛利浦提供,剩餘則是台灣政府建議台灣的富豪家族認購。

作者認為,台積電早期能夠成功的關鍵因素在於為矽谷的創業公司代工晶片。這些無晶圓廠的公司過去往往只能向有閒置產能的大晶片廠下單,但這些大廠不但會將創業公司的生產計畫排於自身計畫之後,還有竊取晶片設計概念的可能。而自建晶圓廠的成本又不是一般創業公司所能負擔,於是晶圓代工廠,作為一種中立的第三方,就解決了上述痛點。

只要客戶成功台積電就會成功。

2012年,張忠謀在半導體業跨入第60個年頭之際表示:「我們才剛剛開始。」。

作者提到,張忠謀承諾台積電永遠不會設計晶片,只專注於製造晶片。台積電不與客戶競爭,只要客戶成功,台積電就會成功。其實這就是今天常說的賦能(Enablement)。作為一種幫他人成功的人,這種中立的力量其實很強大。

晶圓代工也是如此。設計稿來自客戶、客戶生產的終端產品(手機/電腦)也不會與代工廠的本業產生利益衝突,晶片只是當中一個賦能的關鍵元件,因此在本質上就更容易與商業夥伴建立信任。這種客戶的產品好,自己也會好的商業模式,決定了晶圓廠與客戶的利益能夠保持一致,也是當前囊括生產與設計邏輯晶片的Intel與三星難以做到的。

最後談談中國,一個全球化即正義的時代

若真要說屬於中國的高光時刻,大概是2000年左右,當時在全球化浪潮下,一切反全球化的言論都政治不正確。世界貿易組織正搶佔媒體版面,地球村的主人翁們急著享受全球化帶來的好處,任何阻止全球化的言論都被視為一種阻止社會進步的封建思維。於是各大外商紛紛進入中國設廠、提共技術、設備,以期換取成本更低、品質更好的產品。並期待有一天能打開中國的消費市場 (China Market Entry)

抄襲是基礎,但創新才是關鍵

蘇聯、日本乃至今天的中國其實無非是從技術複製開始,持續向美國看齊。確實,一味的抄襲使人落後,但一開始的抄襲卻是一種基本功,抄到一定程度以後就會遇到瓶頸,此時也許會開始談判,談好的就會稱為”技術移轉”,談的不好就叫商業間諜。技術的升級本是一個先求有在求好的過程,有了原始積累以後才有競爭底蘊,而家底多了才有財力或是政策上加槓桿的籌碼。

一樣是通過抄襲、廉價勞工、政策扶持開始,中國的路徑與當年的台日韓並沒有太大的不同。但面臨的問題卻是相似的,抄襲意味著創新的路徑只能由他人定義,抄襲意味著只能獲得二流的利潤,抄襲意味著更高的政治風險。

但不論是中國還是蘇聯,凡是官僚體系終究不可避免的會扼殺創新。
理由也不難理解。官僚制度的存在挑戰了人類社會進步的底層邏輯: 利益導向。這與1950年代快捷半導體員工的離職理由、曾經的美國夢、現在的中國夢沒有本質的區別,無非就是為了那句話 — 我要去賺大錢,如此簡單粗暴。我想至今依然如此,只有相對公平的體制還有能提供經濟誘因的體系,才能夠激勵人去冒險(take reasonable risk),否則躺平可能才是無可奈何下,人最理性的選擇。

逆全球化、供應鏈重組,一個時代黯然結束

但其實也才10多年光景,隨著越來越多的技術移轉,創新的減速,美國那套”只要跑得更快,就不怕你追”的抵銷策略逐漸失效。逆全球化、JIT即時生產等觀念再一次受到嚴峻挑戰。於是,屬於中國的高光時刻開始沒多久就嘎然而止,雖然中國政府極力強調半導體的戰略重要性,但由於文革帶來的失落20+N年至今還沒完全散去。紫光、宏力、華為等公司還沒躍上歷史舞台就已經被迫謝幕。

但不得不說,作者畢竟還是從美國的觀點來敘事,因此這麼大一本書竟然沒有描述華為CFO孟晚舟在美國被逮捕的故事(僅在人物介紹中用幾個字帶過)

智慧財產權是帝國主義用來欺負落後國家的東西

台灣前經濟部長李國鼎有句話貫穿全文: “智慧財產權是帝國主義用來欺負落後國家的東西”。看上去有些野蠻,但卻寫實,是本書當中讓我印象極為深刻的一句話。他背後有憤怒、無奈、但又不得不接受的意味。讓人不禁想起走向共和裡李鴻章的一句話,一代人只能做一代人的事。撇除意識形態不談,競爭本來很難評斷公平與否,無非都是立場的問題,凡對我有利者即正義

歷史不會簡單重複,但會不斷押韻。

這本書給了我三大key takeaway:

(1) 新技術的開發很多時候以2B業務優先

新技術開發的時候主要是2B業務優先(包括政府,那也是一種企業客戶),唯有企業客戶有較高的願付價格,願意接受一個相對不成熟的產品,並且為其提供資金,其後才有機會打開零售市場,網際網路、電腦設備、汽車都是如此。

(2) 凡是要形成壟斷的行業都離不開”Enabler”這個角色

同樣的模式不只出現在晶圓代工。以前在Bloomberg,也常聽同事聊說bloomberg之所以成功的原因,很大一部分就是恪守這個資訊提供商的角色,沒有通過自身的資訊優勢下場當莊家,因此讓各方信任這個平台。或是像Visa/Mastercard,也是通過四方模型,讓發單行與收卡行使用自身網絡,並從中收取手續費。到現在筆者自己的行業,區塊鏈的基礎建設,做的也是在提供所有需要區塊鏈數據的用戶資料,讓各方參與者不必自建雲服務器。這樣的賦能模式讓Sell side能在不損害客戶利益的情況下走的更遠,最後甚至壟斷市場。其餘那些以客為尊、客戶導向都只是在割韭菜,想想銀行理專。

(3) 短期來看我們高估了技術革新帶來的變化,長期來看我們很可能低估了。

1950年左右蕭克利提出電晶體的概念,1960年德州儀器製造出第一片積體電路,1970年民用電晶體市場打開,1980年個人電腦才開始逐漸普及。也就是說,很可能今天我們用的產品來自於30年前的理論,20年前的設備、10年前的工藝所做出來的產品。因此,當技術出來的時候常讓人有一種世界明天就要變了的焦慮,但其實距離大規模的普及還有應用還有很長一段路要走,他會是一個很平緩的上升曲線。

但有趣的是,長期來看,我們又低估了技術革新帶來的變化,比如AI/區塊鏈風風火火吵了十多年,像ChatGPT出現的時候,一瞬間好像這技術就不再那麼虛幻。又或者移動設備的普及也是,技術的革新會是一個J型曲線,一去不回頭。

在我看來,區塊鏈大體也是如此,P2P的連線技術十幾年前的Foxy就存在,可以點對點的從別人電腦裡下載檔案、DAO的概念也早就見於20年前的PTT論壇與P幣,虛擬貨幣早就用於各種積分(Mo幣),但這些技術革新仍處於相對早期,距離要簡單到能走向生活仍有好一段路要走。

最後,雖沒有曲博的分析專業,但還是用一點篇幅談下晶片的類型,做一個知識輸出。作者米勒把晶片分成三種: 邏輯晶片、記憶體與其他。

首先是邏輯晶片。一般指的就是手機電腦上的處理器(CPU),例如由蘋果設計交給台積電代工的A系列晶片。CPU則包含兩種架構: X86與ARM。X86主要用於PC與服務器,性能較好也較耗電,目前由Intel與AMD主導,也是筆電上常會看到的Intel/AMD貼紙。而ARM架構的做的處理器,則因為功耗較低,更多用在手機/平板等低功耗的硬體上,比如高通的S888或是蘋果的A系列晶片。

當前,邏輯晶片的主要玩家有三: 護國神山台積電、三星還有Intel。常聽到的ASML(艾斯摩爾)是設備商,專門提供一台好幾億美金的先進機台給上述廠家。當中,三間雖然做的都是晶片製造,但台積電與其他兩家的商業模式不同,主要做的是晶圓代工,專門幫沒有晶片製造廠的公司(fabless),如蘋果、google等代工他們優秀工程師所設計出來的晶片,可以理解為一種水平分工。

而三星與Intel不只有自己的晶片設計業務、也幫他人代工,比如三星之前過熱的手機處理器就是自己設計、自己製造的,可以理解為一個垂直整合。

記憶體。這跟準備考試的記憶力一樣,分成長期記憶(NAND)還有短期記憶(DRAM)。NAND,又稱為快閃記憶體,雖說名字有快閃但其實紀錄的是長期記憶,例如USB這樣的儲存裝置。DRAM 跟Dream只差一個字,聽起來就很夢幻,所以只能在有電的情況下運作,一斷電就沒了,就像把考卷交了腦子就斷電了。

基本上記憶體屬於一個大宗商品行業,彼此產品間差異不大。因此很多人描述這是一個膽小鬼賽局,誰先暫停資本支出誰就出局。現在市場主要剩下三個玩家: SK海力士(韓國)、三星(韓國)以及美光(美國)。

其他類晶片比較廣泛,包括類比晶片(比如把影像轉成數位訊號)、無線射頻晶片(例如高通的5G晶片)等。這塊主要是依靠設計來推動,而非靠摩爾定律來提升性能。目前最大的類比晶片製造商是德州儀器。

Reference:

張忠謀×《晶片戰爭》米勒世紀對談

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CYL

前諮詢民工,現任區塊鏈產品經理。 演講/合作邀請:yenlin2015@gmail.com