晶片戰爭

Cheng En Li
Nov 18, 2023

自川普上任後的美中貿易戰,到後續拜登政府推動的晶片法案,美國不斷阻止先進晶片流入中國。另一方面,中國不斷投資在晶片的研發與製造,他們有機會突破美國的重重封鎖,打造出自己的先進晶片嗎?台灣在晶片製造上重要性無庸置疑,也讓台灣贏得矽盾的美稱,但台灣的地位真的無可取代嗎?未來又會如何發展?

《晶片戰爭》綜觀半導體發展史,為全球的晶片發展與商業競合提供完整的脈絡。在閱讀之前,我帶著上述的疑惑,在瞭解晶片發展背後的來龍去脈後,對整體產業以及世界局勢有更完整的理解。

本文將著重在三個問題來說明中美之間的晶片角力:

  • 晶片為什麼重要?美國為何要對中國做半導體禁運限制?
  • 中國的晶片技術為何落後東亞國家?
  • 美國採取的晶片鎖喉策略有效嗎?

晶片為什麼重要?美國為何要對中國做半導體禁運限制?

對晶片技術的掌握有兩個重點,一是國家軍事安全考量,二是國家經濟發展。

經濟發展需求很容易懂。晶片是當代科技的核心,它們存在於手機到汽車、醫療設備等各種電子產品中,是這些產品功能正常運作的關鍵,全球需求量龐大。因此自電晶體被發明以來,吸引許多國家投入大量資源,希望培植出的企業能夠在半導體產業鏈上佔有一席之地。

不過在晶片大量商業化於民用設備之前,晶片技術的發展和軍事武器的演進關係密切。早在二戰之前,幾個國家就已經投入資金於開發更強大機械計算機的專案,不過戰爭加速了各國對於運算力的追求,1960年代半導體製造公司德州儀器與快捷半導體與美國政府軍事部門緊密合作,致力於提升軍事武器投放炸彈的準確度。

在未來戰爭中,隨著各國軍隊對電子感測器與通訊的依賴程度愈高,他們就愈需要爭奪發送訊息或偵查及追蹤對手所需的頻譜空間。與盟軍的通訊與干擾敵軍的訊號都是由複雜的無線射頻晶片及數位類比轉換器管理,執行 AI 演算法需要強大的處理器,而處理資料需要大型記憶體晶片。掌握了先進晶片,就能在戰場上具有優勢。

因此美國對中國實施半導體禁運限制,主要是出於國家安全和全球科技霸權的考慮。通過限制對中國的半導體技術和設備出口,美國試圖減緩中國在高科技領域的快速發展,特別是在關鍵的通信和計算技術領域。此舉也保護美國的技術優勢,防止其技術落入潛在競爭對手之手。然而,這種策略也引發了全球供應鏈的重新評估和調整,對全球半導體產業格局產生深遠影響。

中國的晶片技術為何落後東亞國家?

2022 年,東亞生產了全球 90% 的記憶體晶片、75% 邏輯晶片以及 80% 的晶圓,大部分集中在台灣與南韓。中國身為製造大國,為什麼在尖端晶片製程中落後於其他東亞國家呢?

1958 年,德州儀器的工程師發明了積體電路,也就是俗稱的晶片。1960 年代,台灣積極融入半導體供應鏈,一開始著重在晶片封裝,到了 1970 年代,工研院成立電子所負責積體電路工業的發展,自國外引進製造技術。1980 年代,台灣第一家晶片製造公司聯電成立,隨後張忠謀創辦台積電,專注於晶片代工,台灣正式從半導體後段的法裝製程,有能力跨足到中段的製造以及前段的 IC 設計領域。

回顧中國於晶片被發明之初,經歷了漫長十年的文化大革命。文革期間,成千上萬的科學家與專家被迫下鄉務農,還有許多人遭到殺害。在這十年之間,英特爾發明了微處理器,日本搶佔了全球大部分 DRAM 市場,因此到了 1970 年代,中國晶片業技術已經遠遠落後其他國家了。

起步比別人晚,那現在有機會迎頭趕上嗎?即使採用最樂觀的預測,中國也需要五年的時間,才能設計出有競爭力的晶片及其周邊的軟體生態系統;至於在中國境內生產這些晶片,那又需要更長的時間了。

美國採取的晶片鎖喉策略有效嗎?

要做出一塊晶片要靠全球各地的產業鍊互相合作才能做出來。目前有幾個完全制霸的鎖喉點:晶片製造(台、韓)、製造晶片的機台(荷)、設計晶片的軟體(美)。由於一個國家獲取高階先進晶片的能力大幅影響該國發展先進武器的進程,過往美國對半導體業採取全球自由貿易主義,但是近年來中國躍升為晶片最大的市場,許多公司為了獲得該市場,拿出自家的技術作為交換,這讓中國獲得了設計與生產晶片的能力。

因此美國自川普任期以來,發動的中美貿易戰,一路到拜登政府宣布的晶片出口禁令,多利用上述的鎖喉點牽制中國獲取先進晶片。對此,歐洲國家認為,一直阻礙中國獲取晶片不是長久之計,他們的看法是對的,美國國會於 2023 年 11 月的年度報告中表示,儘管美國實施一系列旨在阻礙中國半導體產業發展的新出口限制措施,但中國企業仍在大量購買美國晶片製造設備,以及生產先進半導體。

結語

我在剛上大學的時候,對半導體的認識還是一知半解。那時候曾經有一門課,教授在第一堂課就叫大家回家查一下全台灣前 10 大公司是做什麼的,然後才慢慢了解半導體產業在台灣甚至是世界經濟中扮演的角色。

在讀完這本《晶片戰爭》後,不僅更了解一路從真空管、電晶體到積體電路的技術發展,也了解到隨著技術的進步,背後牽扯到國家之間的商業競爭。我讀到蘇聯在冷戰期間大量抄襲美國的晶片設計,終究因為無法複製複雜的供應鏈而失敗。日本政府大力扶植半導體,讓日本在 1980 年代獨霸 DRAM 市場,爾後又因為《美日半導體協議》簽署,日本被要求開放半導體市場,而三星看準了空出來的市場份額,一舉逆襲上位。其後台灣政府扶植的台積電以獨特的晶圓代工商業模式,下游產業鍊逐漸移往東亞。作者深入採訪業界人士,博徵博引大量的參考資料,下的功夫讓人能感受到商務動態的勢力消長,非常精彩。

最末章節也探討了所有台灣人關心的議題:中國不時威脅武力犯台,可能的劇本有哪些。作者對於「中國不會攻打台灣,因為台積電位在台灣,對全球經濟影響太大了」的說法不買單。他認為習近平要掌控晶片的野心很明確,新的台海危機比 1950 年代的那次還要危險,而且中國對自己獲勝的信心很高。對此,我認為身為台灣人能做的就是持續關心國際局勢,保持警覺,時時充實自己,為最壞的狀態做準備,精力善用、自他共榮。

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