《芯片战争》：芯片、光刻技术、台积电及其它

[Mia2014]

《芯片战争》是一本即有知识性，又有趣的书。这里讲讲里面讲到的台积电的创立始末，挺有趣的。

台积电的创始人张忠谋其实并不是台湾人。张忠谋1931年生于浙江，在抗日战争时期四处逃亡，逃到过香港，当时并没有去过台湾。1948年国共战争，张去了香港，然后就去了美国求学工作，也没有去台湾。

1973年，美国从越南撤军，1979年于中国建交。台湾当时感觉惶惶不可终日。大约1948年，芯片业在美国创始并蓬勃发展，台湾改变战略，想让台湾嵌入美国的经济链条之中，从而，美国，即使不想保护台湾，但是要保护美国的经济也会保护台湾。因此，台湾要大力发展芯片业，也就是半导体业。

美国的张忠谋毕业不久，到了德州仪器工作，任务就是管理芯片的生产线。当时，为IBM计算机生产的芯片废品率接近100%，张忠谋去了之后，显著的提升了成品率。

台湾政府当时为了发展芯片，积极的和美国华人、美国台湾人拉关系，鼓励和请求他们帮助台湾，张忠谋受邀访问台湾时，促进了德州仪器在台湾开了一个分工厂，加工芯片。

这里讲一下芯片的制造。

计算机的基本原理就是二进制1和0两个状态的转化、保存。二战后，计算机用真空管来表达1和0，所以计算机体积重量都很大。大到一个导弹如果加持了计算机就从美国发射不到苏联本土，因为一个计算机就有几吨重，而没有计算机又无法有效导航。所以，五角大楼投入资金给研究机构研发更先进的技术来提高武器的功效，最初的芯片就来自这些研究。

大约1948年，美国人发现，如果硅中加入某种金属，比如锗，硅的导电状态可以被附近的电流改变，导电或者不导电，对应1和0两种状态。后来，美国人又发现如果两个硅片之间填充某种金属，可以达到放大电流的效果。这些就是晶体管。于是，美国人就用这种晶体管代替真空管，有效的减少了体积和重量。

为了更好的减少体积和重量，提高效率，就是把很多晶体管和连线组成的电路刻到更小的硅片上。1957年，美国的Lahrop申请了光刻技术专利。原理就是，画好电路图，用一个和放大镜相反的原理，把缩小的电路图印到硅片上的光刻胶上。光刻胶见光就消失，留下空洞，然后在空洞里注入化学物质，腐蚀下面的硅片，这样硅片上就有些坑坑洼洼，然后，在这些坑坑洼洼里注入某些金属，就成了电路，硅片就成了包含了很多晶体管和连线的电路，这就是芯片。

现在芯片的精度已经达到纳米级，一纳米是百万分之一毫米，精度达到这种程度，在光刻的时候，外面打一个雷，屋里有人出气大了，不需要吹倒林妹妹的力度，就可以使芯片报废。所以，整个工艺是很难的。温度、各种物质的份额、反应时间等等都差之毫厘，谬以千里。现在，只有ASML的光刻机可以生产最高端的芯片，而且，只有台积电使用ASML的光刻机可以生产。

1985年，张忠谋第二次去台湾时，当时的台湾原财政部长李国鼎邀请他主导台湾的芯片业，并问他需要多少钱。张打算建立芯片的代工厂，就是不设计，只是帮别人生产芯片。这就是台积电。台积电48%的创始资金来自台湾政府，另外的来自台湾的有钱人。据说，张如果和哪一家有钱人会面了三次，对方还是不出钱，台湾总理就会打电话给那家人，说，过去二十年，政府对你们很好，你们现在最好回报政府。很快，支票就会寄到。

现在，台积电是世界级大牛，没有台积电，英伟达的高端芯片就造不出来。前一阵儿，台湾地震，全世界都在关注是不是影响了台积电的芯片生产。现在，张忠谋已经90多岁了，台积电计划在美国、日本建厂，分散风险。

免责声明：我这里不是写论文，上面的这些说法一定不够严谨，大体有个印象就好。

[Mia2014]

刚刚看完Chris Miller的2022年的《Chip War （芯片战争）》，写的很棒，真心推荐，这里载录一点分享：

1: 东亚生产 90% 的所有存储芯片、75% 的所有处理器（逻辑）芯片和 80% 的所有硅片。

中国生产 15% 的所有芯片，大部分是低技术含量的，但在政府的帮助下，中国的芯片行业正在迅速发展。

韩国生产 44% 的所有内存芯片和 8% 的所有处理器芯片。

日本生产 17% 的所有芯片。

台湾生产 41% 的所有处理器芯片和 90% 以上的最先进芯片。

新加坡生产 5%的所有芯片。

2: 最先进的光刻机由荷兰 ASML 公司制造，用于对数百万个微型晶体管进行图案化，每个晶体管都比人体细胞小得多。每台机器的成本超过 1 亿美元，由数十万个组件组成。（ASML）

3: 如今，先进的芯片拥有微型三维晶体管，每个晶体管都比冠状病毒小，宽度只有几纳米（十亿分之一米）。（IBM）