美國第一的隕落與復興 - 晶片戰爭(中)

半導體的發明&Intel的創立 - 晶片戰爭(上)

上一篇簡介了晶片&積體電路的誕生史，半導界的洛克斯海賊團－快捷半導體的創立，並大概講述了晶片如何從軍事用途拓展到民用，以及晶片對現代武器的影響。

為了冷戰後的情勢，美國選擇了在二戰後扶植了日本電子業，本篇會講述日本電子業的狀大讓美國一度失去了半導體業的領先地位，後期才靠著廣場協議與關稅拿回領先地位。

失去領導地位的美國

自1980年開始，日本的TOSHIBA（東芝）和NEC的DRAM品質超越了美國。當時，美國DRAM的最低故障率為0.09％，最高為0.26％，而三家日本公司的DRAM故障率最高不超過0.02％。這意味著最好的美國DRAM的故障率是日本DRAM的4.5倍，最差的是10倍以上。

就問一句，如果效能和成本都相同，那為什麼不選擇故障率較低的日本DRAM呢？

美國除了晶片產業面臨日本企業的挑戰外，日本整個國家在Sony的電晶體收音機取得成功後得到了鼓舞，使他們把目光放得更高，從汽車業到鋼鐵業，美國現在各行各業都受到了日本的挑戰。

美國的半導體公司認為自己正在與日本打一場不公平的戰爭。AMD的斯波克（Spock）認為，日本公司是靠竊取智慧財產權、保護市場、廉價資本等因素來與美國企業競爭。

斯波克的指控並非空穴來風。在竊取智慧財產權方面，日立和三菱都有派出商業間諜去刺探對手廠區的設備資訊。在保護市場方面，日本確實在一開始有總量限制外購的晶片，這讓日本企業可以獨自吃下日本市場。此外，日本政府大量補貼廠商設備，日本的資金環境較美國優良，相較於美國利率較低，當時美國聯邦儲備委員會為了打擊通脹，利率一度達到20％，但日本國內習慣大量儲蓄，國內銀行對日本廠商也相對寬容，讓日本廠商可以承受長時間的割喉戰。

陷入困境的不僅是晶片業，還有他們的上游供應商。1980年代中期，微影成像頂尖業者GCA也受到影響，被Nikon取代龍頭的地位。但說實話，除了外來因素外，GCA的問題其實大部分是自己造成的。GCA沒有聽取客戶意見，產品良率較低，不思改進，糟糕的客服趕走了客戶。

為了因應日本市場的擴張，一直主張政府不干預的諾伊斯（Noice）改變了想法，轉而向政府求助。美國降低了資本利得稅，並放寬了投資監管，讓更多資金可以投注到半導體業，並加強智財權的保護。但這些還不夠，美國開啟了關稅威脅，並成立了半導體技術聯盟。半導體技術聯盟把重點放在了製造設備端，加大力度投資GCA，GCA改頭換面，生產了深紫外線成像設備，成為了技術領先者，但只有技術領先還不足以在這個產業生存，GCA一直沒有找到一個可行的商業模式，技術領先與商業業績的目標不同，最終倒閉，成為日本擊敗的一長串公司之一。

1989年，盛田招夫在散文集《一個可以說No的日本》中提出了一些美國商業實務上的缺點。此時，日本的經濟發展已超越美國。在愈來愈依賴日本半導體的情況下，美國軍事地位的領先被日本超越只是時間問題。如果美國再毫無作為，那麼日本取代美國成為東亞地緣霸主，也只是時間問題。

美國的復興

美光是美國復興科技業的重要角色，其中最重要的就是Jack Simplot。Jack Simplot的本業是馬鈴薯大亨。他看到了日本把DRAM市場變成大宗商品市場。他在大宗商品市場經營多年的經驗讓他知道，收購大宗商品市場企業最好的時機就是在價格低迷，其他人都破產的時候。目前美國的DRAM業就是身處在這個時刻。

不同於諾斯思的半導體協會，美光決定在市場上與日本正面對決。美光靠著降低成本與遊說政府提高對日本的關稅這把劍反擊日本的DRAM業，讓美國再次回到DRAM的戰場。

同時間，Intel的總裁葛洛夫做出了不同的選擇。葛洛夫知道DRAM市場已經被日本顛覆，DRAM的價錢可能會回穩，但Intel已經搶不回被日本搶走的市佔率了。DRAM已經變成了紅海市場。

這時候，Intel接到了IBM的一份小合約，為一種名為個人電腦的產生設計微處理器晶片。IBM與一名叫比爾蓋茲的年輕人簽約，請他為IBM的個人電腦編寫軟體。微處理器市場一定會成長，但在當時，DRAM才是晶片銷量的主軸。

Intel進了入決定命運的十字路口，最後Intel選擇了破壞式創新。Intel放棄了自己的起家厝，Intel開始修改DRAM製程的重心，把重點從”最新設計的DRAM製程”改為”良率至上的複製貼上日本經驗”。每間工廠變的不像實驗室，而是一台台精準設定的機器。但就是這個改變讓Intel撐到下一個質變點，家用電腦的普及。家用電腦清一色的使用Intel的晶片與微軟的軟體。Intel轉為進軍個人電腦市場，開始製造微處理器CPU，變成了我們現在熟知的Intel。

為了對抗日本，美國需要在亞洲找到新的DRAM夥伴。在南韓政府和美國矽谷的強力支援下，三星於1983年開始進軍半導體業。韓國的DRAM產業成為了日本DRAM產業的競爭對手，韓國當時的成本和人力相對較便宜，成本較低彌補了韓國產品製程較落後的劣勢。

在面對日本的競爭下，生存下來的企業改善了自己的思維，讓自己能在殘酷的產業中賺錢。然而，這還不足以重回領先地位，這時一群新的科學家和工程師，他們進一步改善了製程。

這次修改的重點在「晶片設計」。在個人電腦問世之前，1971年，晶片設計靠的是直尺和鉛筆畫設計圖，然後用小拆刀切成紅色薄膜，再使用特殊相機將紅色薄膜的圖案投影到光罩上，再用透鏡縮小圖案蝕刻出晶片。直尺和鉛筆的極限大概是上千個元件的積體電路，但要設計出上百萬個元件的規格，這樣做是遠遠不夠的。

康維和米德用電腦設計了自動化晶片的流程，設計師不用再自己繪出每個電晶體的位置，只需從「可互動元件庫」抓出來繪圖。晶片界的古騰堡時刻來臨，就像當時的古騰堡分開了圖書的生產和寫作，讓圖書生存機械化，作家專心寫作。現在，晶片設計師不需要繪圖，只需設計晶片位置。

同時，研究人員也在探索第二種挑戰，為了使晶片強大算力找到新的應用。高通的創辦人厄文·雅各布一直在研究儲存和交流資訊。當時，無線通訊已經使用了十年，無線通訊的需求愈來愈大，但可供無線通訊使用的頻譜是有限的。在當時，如果想要使用FM99.5來做廣播電台，就必須確保FM99.7的頻段也沒有人在使用，否則在雜訊的互相干擾下，傳送的訊息會變得不清楚。無線通訊的瓶頸在於電波轉輸中的互相干擾，電波在碰到建築物的反彈時也會加強雜訊。雖然雅各布的同事安德魯·維特比設計了解碼演算法來排除雜訊，以還原電波資訊，但實際上沒有人有足夠的算力來大規模運用這些演算法。在大家對無線電業感到絕望時，雅各布在晶片上看到了未來，未來的晶片足以提供足夠的算力，通訊晶片的龍頭高通由此而生。

蘇聯的KGB技術局一直在嘗試偷取先進半導體的製造方法與流程，但半導體這種精密產業，要量產靠的是工程師。抄襲與偷取的成效有限，蘇聯的半導體進程大概落後美國5年。

這個落後會造成什麼影響？蘇聯在軍事工業上雖然有數量優勢，但質量上沒辦法追上美國。這也代表由美國裴瑞提出的抵銷戰略奏效了。雖然蘇聯在火力面上有巨大優勢，但在精準打擊的能力上，缺乏先進晶片製程的蘇聯沒有辦法跟美國併駕齊驅。雖然他們透過簡化運算式來減少導引電腦的壓力，但根據資料，美國當時的MX飛彈的平均落點離目標約110米範圍，同期蘇聯的飛彈是366米範圍。蘇聯內部一直想解決半導體問題，但相較於美國，蘇聯存在著幾個基本的問題：

• 政治干預嚴重：蘇聯的半導體廠除了面對設計晶片外，還要面臨KGB的政治干預。你的猶太人科學家同事，可能只是因為他是猶太人，隔天就進不了公司了。
• 過多依賴軍事客戶：因為蘇聯沒有強大的民用市場來支撐需求，這讓蘇聯沒辦法有一個完整又專業的供應鍊。沒有供應鍊就只能靠盟友。
• 沒有可靠的盟友來分工：美國矽谷在冷戰盟友的合作下，日本有最新進的DRAM，美國自己生產微處理器，日本Nikon、Canon與荷蘭ASML有影像成像設備(光刻機)，東南亞組裝。而反觀蘇聯，蘇聯最好的盟友是東德，但當時東德生產的晶片品質產量不如日本，成本還是十倍。

綜觀以上幾點，蘇聯在半導體上註定是沒辦法追上美國。

1991年的波斯灣戰爭讓世界看到未來戰爭的樣貌。波斯灣戰爭是裴瑞抵銷戰略的另一個驗證，裝備半導體晶片的精準打擊武器改變了戰爭。與1972年摧毀頷龍橋的第一代導引雷射炸彈相比，波斯灣戰爭使用的雷射導引炸彈成本更低，而1991年最新的雷射導引炸彈的命中率是沒有使用的13倍。

1985年的廣場協定後，日元開始升值，為補貼因日元升值而受打擊的出口產業，日本政府開始實行量化寬鬆政策。市場上利率下降，產生了過剩的流通資金。同時，三星進入Dram產業後，日本的Dram市場不敵美國和韓國降低成本的策略。然而，日本寬鬆的資金政策讓當地產業在面對危機時傾向選擇擴廠而不是降低成本。這讓日本一直在輸掉的Dram戰場上投注資源，並讓日本錯過了NAND和微處理器的時代。靠著個人電腦和Intel，美國取得了半導體領導地位。隨著戈巴契夫的帶領下結束冷戰，美國擊敗了蘇聯和日本，再次穩固了世界霸權地位。