CHIP WAR一本書是作者Chris Miller的新書. 這不是一本描述製造晶片技術本身的書,它描述少為人知所涉及的早期晶片發展階段的歷史人物, 和晶片的演進, 及晶片演進對世界產業的影響。因為晶片在產業中的重要性,晶片成為未來最關鍵的資源。就像20世紀的石油一樣,作為強國試圖控制工業的最重要能源。現在製造晶片的能力成為世界上每個國家都在爭取的最關鍵的技術. 這本書提高了人們對晶片在工業中重要性的認識。 在俄烏戰爭中,武器裝備精準度的重要性很容易地可以看到。 維持武器的優勢需要快速計算的晶片。 戰場監視需要清晰的圖像,需要高質量的鏡頭和也需要高效圖形重構的晶片。 晶片成國家安全重要的資源 .
第一台可編程的計算機(ENIAC )非常龐大。 它在了賓夕法尼亞大學電機工程系摩爾學院 的地下室組成. 這台電腦佔面積15 × 9 米,其中 40 塊面板沿著三堵牆呈 U 形排列。 每個面板大約 0.6 米寬、0.6 米深、2.4 米高。 擁有超過 17,000 個真空管、70,000 個電阻器、10,000 個電容器、6,000 個開關和 1,500 個繼電器。 ENIAC 連續運行,產生 174 千瓦的熱量,因此需要自己的空調系統。用真空管的計算機被稱為第一代晶片的雛形 。它每秒最多可以執行 5,000 次加法運算。ENIAC後來發展成的全電子計算機, 半導體起了關鍵作用。
半導體取更代真空管, 大大減小了計算機的尺寸、電力需求減少, 熱量產生也減少了. 這使計算機能夠減小尺寸, 增加功能和耐用性。 最終開發了日常不可缺少的電腦, 手機, 電視。更重要的是,它能通過網路即時傳輸信息。這是一場改變我們日常生活的重大工業革命。晶片是催化工業變化的力量。 沒有晶片,這些改進都不會發生. 擁有晶片技術對於任何國家的產業發展和國家安全都非常重要。 每個國家都試圖在晶片技術上佔據上風。
簡單來說,晶片是集成電路上嵌入半導體材料的小晶圓,通常是矽或鍺. 製作過程中需要集成電路(IC) 的設計,設計完成後, 需要電路刻入在晶圓上再嵌入小晶圓. 之後再封裝成為晶片. 測試成功保證完好後,成為很多產品使用的晶片。 但在實際製作中,它更複雜,更具挑戰性。 它需要IC設計軟件來幫助設計。 它需要特殊的化學物質進行塗層,並且需要非常昂貴精密的光刻機設備將電路刻入在晶圓上, 還需要無塵工作室. 製造的晶片在它們可以被使用之前需要通過封裝和測試。
過去,美國晶片製造巨頭英特爾採用的是一條龍戰術,他們晶片製造從集成電路(IC) 的設計, 製造, 封裝和測試全部都在自己的設施內完成. 他們擁有產品的品牌。 同樣,韓國三星也採用了同樣的策略。在晶片製造中,需要資金最密集的就是晶片的製造。 一家公司難以滿足晶片研發和製造每一個環節的資金需求。這可能是導致他們在晶片產業落後於台灣的重要因素。台灣採用與一條龍不同的策略。台灣採用製造鏈概念,晶片IC設計是一個單獨立的單位,晶片製造是一個另外獨立的單位. 封裝和測試是鏈中的單位之一。 每個單位發展自己的專長, 每個單元都有橫向連接的供應鏈。形成一個非常困難複製供應網鏈. 各單位的需求都可以在一天的生活圈內得到。遇到技術困難,各有關單位將迅速地予以協助。 這就是不可能在其他國家複製晶片供應網鍊的原因。
更先進晶片必須在晶片中放置更多電路及小晶圓。先進晶片電力需求減少, 熱量產生也減少了, 運算速度更快. 要放置更多電路及小晶圓在晶片中,它需要雕刻得非常精細電路並置入越多小晶圓. 這個過程要求密集的研發. 台灣在教育機構投入巨資培養優秀的工程師,致力於研發刻製非常精細電路的技術, 製造產高端晶片。台積電運用自己的技術幫助IC設計師製作晶片。台積電製造的晶片沒有掛台積電的品牌來與他的IC設計師競爭。他們的工作只是代工為別人製造好的晶片。 台積電沒有自己品牌的決定贏得了IC設計公司的信任. 蘋果、超微、輝達、英特爾、高通都選擇了台積電代工製造晶片。
所有3納米芯片和92% 5納米晶片都是台積電製造的。 高端晶片用於人工智能應用、手機晶片用於數據傳輸、精密武器和自動駕駛車輛要快速數據處理。中級7-14納米晶片主要用於計算機、伺服器或數據中心的伺服器. 28-40納米晶片用於一般的汽車和家電, 大於 40 納米的晶片用於設備的開關控制及玩具操作。英特爾目前主要製造14納米晶片。 目前難以突破7納米或5納米晶片量產的技術難關。 雖然他們計劃 2025進入Amostrong(1/1000納米)製造技術。 這看起來像是一項極具挑戰性的任務. 三星還在5納米製造低良性率的問題上掙扎。台積電是最先進的晶片製造商,目前已經進入3納米晶片量產。同時進入2納米晶片的試產。 在晶片戰中,它是最值得爭奪的資產。應美國要求, 台積電已經在美國建廠中。中國流口水,夢想把台積電据為己有。 他們甚至將台積電的產值據為中國己有來滿足他的夢幻。台積電已經宣布,他們將保留其在中國製造28納米晶片的工廠,但無意擴大在中國的投資。 晶片大戰下,台積電該何去何從成為台灣人關心的問題。
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