在台灣應該沒有人不知道半導體吧? 就算沒看過半導體晶片長什麼樣子，也都至少聽過護國神山台積電。 其實半導體是個70年前還不存在的產業，只不過現在因為晶片短缺才廣為人知，從玩具到武器，從手機到飛機，半導體晶片無所不在。沒有晶片，現代各種電子零件幾乎無法運作，特別是在2020年全球出現了晶片短缺，這時全世界才發現半導體的重要性，而且高度集中在東亞，有個叫做台灣的地方。
2022年美國國安議題網站「1945」，評比世界五個可能會引起世界大戰的地區，台灣排名第二名，這樣危險的地方居然擁有全世界37%的半導體產能，所以身為台灣人真的應該好好了解半導體的來龍去脈，以及台灣是如何默默變成影響世界的核心關鍵角色。
今天想介紹的書叫做《晶片戰爭》，如果說你有興趣了解半導體的歷史，以及這塊小小的晶片是如何影響美國、前蘇聯、日本與中國等，大國之間的經濟、科技與軍事發展，你就更不能錯過這本《晶片戰爭》，從1947 年貝爾實驗室誕生第一顆晶片以來，到美蘇冷戰、日本從二戰重生、中國崛起，處處都可以看到半導體晶片對世界的影響。
我只能說這段真實歷史的故事，簡直比電影還要更精采，我們台灣更是故事中的核心角色之一。如果說這本書要拍成電影，或是影集，這不禁讓我想起諾蘭導演的電影「奧本海默」，我對這部電影印象最深刻的點在於，與史特勞斯政治交鋒的部分。而晶片戰爭這本書所提到的大國間對弈，政治間的角力，絕對是更加精彩，更加緊張刺激，只能說這本書如果拍成電影或影集，精采程度一定讓你拍案叫絕。
這樣有趣的書，作者是誰呢? 作者是塔夫茲大學歷史系副教授「克里斯．米勒」，克里斯專精軍事史、俄國史和地緣政治關係。他在研究美蘇冷戰發現，不管是登月任務還是武器競賽的過程中，其中扮演最關鍵的角色，居然是一塊小小的晶片，因此決定好好研究半導體是如何改變世界呢?
克里斯主要是從美國的角度，去看半導體這項技術，從過去、現在、未來對世界的影響與變化，既然書名叫做《晶片戰爭》，所以我覺得可以用從戰爭這個角度，好好的來了解一顆小小的晶片，是如何牽扯到多國的角力與競爭?
一種輕薄短小的開關
1945年賓州大學為美軍製造了一台電腦叫做ENIAC，用來計算火炮彈道。你知道他有多少個真空管嗎，足足有18000根的真空管，而且每一根真空管平均每兩天就會故障，導致電腦當機，然後工程師就不得不趕快找出故障的真空管並且換新的。
而且真空管會發光吸引昆蟲，所以工程師常常必須要除蟲，避免真空管燒掉，所以到了現代，程式發現問題，這就是我們會說debug 的由來。
所以計算機好用歸好用，就是大了點，有沒有方法可以把體積給縮小啊。戰爭結束後不久，貝爾實驗室成立了小組。因為玻璃真空管大又容易破掉，他們的任務是找到真空管放大器的替代品。
這個替代真空管的零件就是電晶體，第一顆電晶體像是拇指般大小，外表看起來像是一顆夾紙用的夾子，由貝爾實驗室的三位科學家，蕭克利、布拉頓、巴丁等人開發出來的。電晶體你可以想像這是一個利用半導體材料製作的小開關，具有放大和開關訊號等功能。
精準打擊的威力
在1965年到1968年越戰期間，美國總共投了80多萬噸的炸藥，這比二戰期間太平洋戰區所投下的炸彈還多，但是這種轟炸非常沒有效率，因為大多數的炸彈都打不中目標，所以美國空軍就意識到，他們需要更聰明的作戰。
軍方測試了各種的導彈與炸彈技術，從使用遙控器到使用紅外線都試過了，除了一款百舌鳥飛彈，其他導引系統都沒什麼用。
百舌鳥飛彈就是從飛機上發射，用簡單的導引系統，把導彈指向雷達無線電波的源頭，鎖定敵人的雷達設施。有這樣的限制，導引武器似乎就不可能決定戰爭的結果。軍方認為導引武器的問題就出在真空管，當時美國戰鬥機在越南使用的麻雀飛彈，還是使用手工焊接的真空管，
在東南亞的潮濕氣候，還有飛機起降衝擊力，這導致飛彈經常故障，麻雀飛彈的雷達系統平均每用5到10個小時就故障一次，然後戰後研究顯示，麻雀飛彈只有9.2%擊中目標，66%故障，其餘的根本就沒打中。
直到德儀開發出雷射導引炸彈，一個簡單的雷射感測器加上幾個電晶體，把投擲638次命中率為零的武器，變成了精準打擊的工具，至此美國採用電晶體開發出能夠精準打擊的武器，這些武器把微電子跟炸藥結合在一起，徹底改變了未來戰爭的走向，也徹底改變了美國的軍力。
美國對蘇聯的抵銷策略
當年半導體這麼重要，蘇聯就沒有發現嗎? 其實蘇聯也意識到半導體就會改變未來的戰爭形態，所以從1950年代末期開始，蘇聯就在全國各地建造新的半導體措施，那蘇聯的策略是什麼? 用偷得比較快。
所以蘇聯派了很多間諜，去矽谷去偷技術，可是這樣做會有一個問題，蘇聯可以大量生產煤炭跟鋼鐵，對於半導體的開發，蘇聯完全不具優勢。蘇聯可以在產量上取勝，但是品質或純度上卻沒有任何優勢，偏偏品質與純度對量產晶片來說非常的重要。
光靠間諜活動去偷，只能對工程師帶來有限的幫助。因為你光是偷一塊晶片，逆向工程去研究也沒辦法說明它是怎麼製作的，就像你偷一塊蛋糕你也沒辦法說，蛋糕是怎麼被烘焙出來的。
晶片製程非常複雜，譬如說你要用什麼溫度加熱、該曝光多久，每一道製程都牽扯了專業的知識，這些製程有很少在特定公司以外分享，也許你知道大概怎麼做，可是細節你絕對是抓不到的，甚至這些專業技術往往都不會寫下來。
而且這種抄襲心態也意味著一件事，蘇聯半導體的創新路徑是由美國設定的。雖然蘇聯的半導體，是全國最秘密、最神秘的產業，可運作起來卻像一個經營不善的矽谷分部。在一個以美國晶片製造商為中心的全球化網路之中，蘇聯只不過是一個節點罷了，只能被美國甩的遠遠的。
蘇聯在坦克與飛機數量也許比美國多，美國利用半導體技術上的優勢，採取所謂的「抵銷策略」。簡單來說你飛彈比我多，打不中目標也沒用。
我的飛彈只要夠精準，一顆抵你上百顆。
美國硬生生把未來戰爭變成一場精準度的競賽，不只是這樣，加入輕薄短小的晶片之後，未來戰爭打的是比誰更自動化，晶片運算速度更強。
美國最好的晶片銷售員
你能想像，曾經有個年代，日本只要賣掉東京就可以買下整個美國，或是利用資金買下全世界嗎？
二戰結束的時候，美國原本認為應該要剝奪日本的高科技產業，作為對日本發動戰爭的懲罰，後來美國認為強大的日本是比弱小的日本有利於美國。於是美國幫助日本重建經濟，同時也把日本的經濟跟美國主導的科技體系給綁在一起，讓日本成為美國最好的晶片推銷員。
日本獲得美國公司的授權，然後利用這個授權，製造出各式各樣的電子產品銷售給全世界，1960年代，日本的公司付出相當大的授權費給美國，把晶片總銷售額的4%給了快捷半導體，3.5%給了德州儀器，20%給了西部電器。美國的晶片製造商其實也樂於將技術轉移給日本，因為他們認為日本技術落後很多年，想要追上美國還差的遠呢。
到了後期，英特爾、德州儀器等美國公司發現，東芝、NEC這些日本公司也學會了製造DRAM，而且晶片品質遠比美國公司做的要好。以穩定性來說，日製晶片又穩又便宜，既然效能是一樣的，那大家何必要買美國製造的晶片呢？
1980年代消費電子產品已經成為日本的專長，最初日本是靠著模仿美國起家，並且以更高的品質更低的、價格來製造產品，藉此打敗對手，然後sony最具代表性的應該就是徹底改變音樂產業的隨身聽walkman，每一臺隨身聽，都內建了5個積體電路，SONY在全球銷售出3.85億台隨身聽，日本的經濟實力誇張到，只要賣掉東京土地就可以買下整個美國的程度。
不過不出意外，馬上就要出意外，美國認為日本公司靠的是竊取智慧財產權，保護市場、政府補貼以及廉價資本來佔便宜，所以日本公司可以憑藉著廉價資金拼命的搶奪市占率，甚至美國最擔心的就是，要是日本翅膀硬了，也可以向蘇聯提供先進的半導體，這樣就會打破冷戰時期的軍事平衡。
由於牽扯到美國國安問題，於是美國動手了，與日本簽訂「美日半導體協議」，規範開放日本半導體產業的知識產權、專利，保證5年內國外公司獲得20%市場佔有率。不久，還對日本出口的3億美元晶片徵收100%懲罰性關稅，可以說隨著「美日半導體協議」的簽署，讓處於高峰的日本DRAM晶片就漸漸走下神壇。
美國對中國發動晶片鎖喉
中華人民共和國成立以來，每位中國領導人都想發展半導體，早在1950年代，中國官方就把半導體設為是重點的科研要項，只是毛澤東發動文化大革命，許多科學家、專家被迫下鄉務農，然後只留下工人來打造先進產業，這種想法簡直是天方夜譚。
然後毛澤東又把外國的技術跟思想阻隔在外，美國又限制中國購買先進的半導體設備，毛澤東自己又添加了禁運措施，可以說毛澤東的文化大革命夢想，是希望每個工人都能自己生產電晶體，只不過是以失敗收場。
隨著毛澤東的逝世，鄧小平承諾以四個現代化政策來改造中國，政策的目標很明確，中國第一台機器進口，第二台機器是中國製造，第三台機器出口國外。進入全球化時代之後，中國變成世界工廠，在新技術的引入與改革開放下，進而逐漸讓中國的半導體開始崛起。
直到1991年美國發動波斯灣戰爭，世界各國看到美軍的強大實力，這種震撼就有如經歷了一場心理核戰，於是中國就投入了大量資金，發展所謂高科技武器，中國部署一系列，能削弱美國優勢的武器。 例如說中國精準的反艦飛彈，讓美國的艦艇在經台灣海峽會變得非常危險，進而牽制美國的海軍力量。中國的彈道飛彈可以威脅從日本到關島的各個美軍基地，中國的反衛星武器更可以癱瘓通訊與GPS網路。
中國更是全力投入新一代的武器，就是所謂的AI武器，AI可以拿來自動追蹤、辨識與摧毀目標，只不過建立AI會需要資料、演算法、算力等三大要件，除了運算力以外，中國的AI技術能力已經與美國相當。
然後中國的領導者也意識到，在未來雲端運算、物聯網、大數據的推動之下，晶片的需求正在爆炸性的增長，算力需求越大，就需要更多的先進製程晶片。
近期美國通過的晶片法案，主要都是針對算力去圍堵中國，這就叫所謂的晶片鎖喉。對中國政府來說，就很像過去蘇聯發射第一顆人造衛星上太空，於是美國擔心自己落後蘇聯而大舉投資科學與技術領域。中國發現關鍵的設備、材料、技術幾乎都要仰賴國外公司，於是在美國禁止業者向華為等公司銷售晶片以後，中國的確面臨到巨大的衝擊。
晶片短缺的衝擊
2022年全世界發生晶片短缺的問題。美國總統拜登邀請了台積電、INTEL，以及飽受半導體嚴重短缺的公司來開會，例如說福特、通用等汽車公司。
主要是因為美國開始對中國實施晶片鎖喉策略，切斷中國取得美國晶片技術的管道，所以華為等中國公司，至少在2019年就開始囤積晶片，再來是2020年因為疫情影響，數百萬人為了在家工作而升級電腦，個人電腦的需求激增也越來越多，另外大數據資料庫也需要建立資料中心，對於伺服器的需求也增加了。
汽車公司起初為了消減訂單，預計汽車將銷售大幅下滑，最後才發現每輛汽車所使用的晶片越來越多，即便只缺一顆晶片，汽車也無法順利出貨。世界這時才注意到，先進製程晶片的供應，有一個最大問題，就是太過於集中東亞，特別是集中在台灣，所以因此開始說服台積電與三星在美國開設新廠。
換句話說台灣如果爆發災難，不管是因為地緣政治還是地震，全球的運算力將會縮減37%，造成全球經濟的虧損比疫情還要可怕。所以進入後疫情時代，各國爭相邀請台積電設廠，目前在美國亞力桑那，日本的熊本廠，德國德勒斯登，中國南京有建廠或擴廠計畫，不過2奈米的先進製程與先進封裝依然以台灣生產重鎮。
結語 : 美國發動晶片戰爭的導火線
晶片戰爭源自於全世界第一顆人造衛星升空，蘇聯的科研實力令美國大感危機，再加上蘇聯的導彈與坦克數量遠超美國，這激發了美國登月任務要用科技超越蘇聯的決心，另外越戰期間美軍採用電晶體開發，能夠精準打擊的武器，爾後美國對蘇聯採用「抵銷策略」，拉大美蘇軍力的差距。
二戰後日本百廢待舉，是美國把戰後的日本培養成最好的晶片銷售員，彼此之間可以說是共生與盟友關係，在日本半導體與經濟成長到，能夠威脅美國的國家安全下，那怕是盟友，美國也是藉由簽訂「美日半導體協議」，對日本開戰。
到了全球化時代，中國成為了世界的工廠，藉由國家的補助與國外新技術的幫助，中國半導體也逐步成長，直到中國在軍力上能夠威脅美軍，在科技上甚至能使用抵銷策略去對付美國，於是美國祭出了晶片法案，新一代的武器與科技，最重要的便是運算力，能夠提供強大算力的晶片，供應鏈幾乎都在美國控制下。
不論是先進製程晶片、還是關鍵的設備如ASML的EUV等等，禁止提供中國這些關鍵技術與設備，就有如被美國掐住脖子，動都不能動。
整本晶片戰爭讀後我最大的感想是，不管敵人還是盟友，只要是牽扯到美國競爭力、國安危機，美國一定會出手干預。未來影響算力最大的關鍵就是先進製程與先進封裝，特別是生成式AI ChatGPT的問世，與烏俄戰爭所出現的先進武器，這些科技完全離不開台積電所生產的先進製程晶片。
對台灣來說，我們老是叫台積電是護國神山，甚至將半導體稱之為「矽盾」，但先進製程過度集中在台積電，美國未來是會容許矽盾保護台灣，還是漸漸把台灣邊緣化呢? 這對於身為台灣人的我們是很值得深思的問題。
附錄：半導體大事記
1945年 二戰結束日本投降
1946年 世界上第一台通用電腦 ENIAC
1946年 SONY創立
1947年~1991年 美蘇冷戰
1947 第一顆電晶體誕生
1955年~1975年 越戰
1957年 史上第一顆人造衛星「蘇聯史普尼克1號」
1957年 快捷半導體公司成立
1958年 第一個積體電路IC誕生
1961~1972年 美國登月任務，阿波羅計畫
1966~1976年 中國文化大革命
1968年 英特爾創立
1972年 美軍精準打擊，炸毀北越頷龍橋
1974年 日本政府批准半導體晶片計畫
1978年 中國改革開放
1984年 ASML從飛利浦獨立
1986年 美日半導體協議
1986年 台積電創立
1986年 華為創立
2000年 中芯國際
2018年 中美貿易戰
2019年 Covid-19大流行
2020年 晶片短缺
2022年 美國晶片法案
2022年 烏俄戰爭
