《芯片戰爭：世界最關鍵技術的爭奪戰》第二部分：英特爾的革命

《芯片戰爭：世界最關鍵技術的爭奪戰》是美國經濟史學家克里斯·米勒撰寫、蔡樹軍翻譯的科技類著作。該書以半導體產業全球分工為主線，追溯從冷戰至今的芯片技術發展歷程，闡釋芯片在現代軍事、經濟和地緣政治中的戰略地位。全書涵蓋美國通過技術博弈確立主導地位、臺灣半導體產業崛起、華為5G技術受限等案例，分析全球芯片短缺與供應鏈危機背后的國家競爭。書中提及美國《芯片法案》補貼政策、EUV光刻機研發困境等議題，揭示大國在人工智能與軍事技術領域的核心博弈。

英特爾的革命

1968年似乎是一個革命性的時刻。從柏林到伯克利，激進分子和左翼分子都準備摧毀既定秩序。北越的新春攻勢考驗了美國軍事力量的極限。也正是在這一年的某一天，《帕洛阿爾托時報》（Palo Alto Times）在第6頁報道了當年最具革命性的事件：“創始人離開仙童，成立自己的電子公司。”

羅伯特·諾伊斯和戈登·摩爾的叛離看起來不像加利福尼亞州東灣的抗議活動，伯克利的學生和黑豹組織（Black Panthers）策劃了暴力起義，并夢想廢除資本主義。在仙童，諾伊斯和摩爾對他們沒有股票期權感到不滿，并厭倦了紐約總部公司的干預。他們的夢想不是摧毀既定的秩序，而是重塑它。

諾伊斯和摩爾十年前離開肖克利的初創公司，現在放棄仙童，成立英特爾——集成電子公司（Integrated Electronics）。在他們看來，晶體管將成為有史以來最便宜的產品，全世界將消耗數萬億的晶體管。

人類將被半導體賦予力量，并從根本上依賴半導體。當世界與美國相連時，美國自己也在改變。工業時代即將結束，芯片技術將重塑世界經濟。像帕洛阿爾托和山景城這樣的加利福尼亞州小城鎮已經準備好成為新的全球力量中心。

英特爾成立兩年后，推出了第一款產品——一種叫作DRAM的芯片。在20世紀70年代之前，計算機“記憶”數據不使用硅芯片，而是使用一種稱為磁芯的元件。磁芯是一種由金屬絲網串在一起的微小磁環矩陣。當一個環被磁化時，它為計算機存儲1，而一個非磁化的環是0。

將環串在一起的電線矩陣可以打開和關閉每個環的磁性，并可以“讀取”給定的環是1還是0。但記憶1和0的需求正在爆炸式增長，電線和磁環不能做得再小了。用手工將它們編織在一起的裝配工發現，更小的磁環不可能規模生產。隨著計算機內存需求的激增，磁芯無法跟上時代。

20世紀60年代，IBM的羅伯特·丹納德（Robert Dennard）這樣的工程師開始設想采用集成電路，它可以比小磁環更有效地“記憶”數據。

丹納德有一頭長長的黑發，從耳朵下面垂下來，并以與地面平行的直角向外突出，這讓他看起來像一個古怪的天才。他提出，將一個微型晶體管與一個電容器耦合起來。電容器是一種電荷存儲器件，電容在充電時表示1，不充電時表示0。但隨著時間的推移，電容器會泄漏，所以丹納德設想通過晶體管反復給電容器充電。因此，該芯片被稱為動態（由于重復充電）隨機存取存儲器或DRAM。這種結構構成了迄今為止計算機存儲器的核心。

DRAM芯片的工作原理就像舊的磁芯存儲器，借助電荷存儲1和0。但是，DRAM電路沒有依靠導線和環，而是制作在硅上。它們不需要手工編織，所以故障率低，而且可以做得更小。諾伊斯和摩爾打賭，他們的新公司英特爾可以利用丹納德的洞察力，并將他的洞察力放在比磁芯密度更高的芯片上。我們只要看一眼摩爾定律的圖表就知道，只要硅谷能夠不斷縮小晶體管，DRAM芯片就能征服計算機存儲器業務。

英特爾計劃主宰DRAM芯片業務。存儲芯片不需要專用化，同樣的設計可以用于許多不同類型的設備。這使得存儲芯片的大規模生產成為可能。相比之下，負責“計算”的另一種主要類型的邏輯芯片需要專門設計，因為每個計算問題都不同。例如，計算器的工作方式與導彈制導計算機不同，因此20世紀70年代之前，計算器一直使用不同類型的邏輯芯片。這種專用化提高了成本，因此英特爾決定將重點放在存儲芯片上——大規模生產將產生規模經濟。

但諾伊斯從來無法抗拒工程難題的誘惑。盡管他剛剛籌集了幾百萬美元，承諾他的新公司將生產存儲芯片，但他很快就被說服增加一條產品線。1969年，一家名為布西科姆（Busicom）的日本計算器公司與諾伊斯聯系，要求為其最新的計算器設計一套復雜的電路。手持式計算器是20世紀70年代的iPhone，功能強大，可以放在每個人的口袋里。這種產品使用了最先進的計算技術來降低價格。許多日本公司雖然制造了計算器，但經常依賴硅谷來設計和制造芯片。

諾伊斯請說話溫和的工程師泰德·霍夫（Ted Hoff）來處理布西科姆的請求。霍夫在學習神經網絡的生涯結束后，來到了英特爾。大多數英特爾員工是物理學家或化學家，他們專注于電子在芯片上的快速移動。與此不同，霍夫在計算機架構方面的背景，使他能夠從受半導體驅動的系統角度來看待半導體。 布西科姆公司告訴霍夫，公司需要12個不同的芯片和24000個晶體管，所有這些芯片都是定制設計的。霍夫認為，對于像英特爾這樣的小型初創公司來說，這聽起來太復雜了。

在考慮布西科姆的計算器時，霍夫意識到計算機面臨著定制邏輯電路和定制軟件之間的權衡。因為芯片制造是一項定制業務，需要為每個設備提供專門的電路，所以客戶不會認真考慮軟件。但英特爾在存儲芯片方面的進步，以及存儲芯片的功能將隨著時間的推移呈指數級增強的前景，意味著計算機將很快擁有處理復雜軟件所需的內存容量。

霍夫打賭，設計一個標準化的邏輯芯片，再加上一個可用軟件編程的功能強大的存儲芯片，可以完成許多不同的計算，而且芯片價格很快就會變得更便宜。畢竟，霍夫知道沒有人能制造出比英特爾更強大的存儲芯片。

英特爾不是第一家考慮生產通用邏輯芯片的公司。一個國防承包商曾為F-14戰斗機的計算機生產了一種與英特爾類似的芯片，該芯片的存在一直保密到20世紀90年代。英特爾推出了一款名為4004的芯片，并聲稱這是世界上第一款微處理器——正如該公司的廣告宣傳所說的“芯片上的微型可編程計算機”。該芯片可用于許多不同類型的設備，并在計算領域掀起一場革命。

1972年，諾伊斯在父母的50周年結婚紀念派對上打斷了慶祝活動，舉起一塊硅片，向家人宣布：“這將改變世界。” 現在，通用邏輯芯片可以大規模生產了，計算機為自己的工業革命做好了準備，英特爾擁有世界上最先進的生產線。

最了解大規模生產的計算能力將如何改變社會的人，是加州理工學院教授卡弗·米德。米德有著山羊胡子和銳利的眼神，看起來更像伯克利的哲學家，而不是電氣工程師。在仙童成立后不久，他與摩爾建立了友誼。摩爾輕快地走進米德的加州理工學院辦公室，拿出一只裝滿雷神（Raytheon）2N706晶體管的襪子，將其交給了米德，供他在電氣工程課上使用。 摩爾很快聘請了米德擔任顧問。多年來，這位加州理工學院的夢想家每周三都在硅谷的英特爾工廠度過。摩爾在1965年發表的著名文章中首次描繪了晶體管密度的指數級增長，而米德創造了“摩爾定律”一詞來描述這一現象。

1972年，米德預言：“未來十年，我們社會的每一個方面都將在一定程度上實現自動化。”隨著這些硅芯片的普及和降價，他設想“在我們的電話、洗衣機或汽車內部，都會有一臺微型計算機”。米德計算道：“在過去的200年里，我們的生產能力和運輸能力提高了100倍。

但在過去的20年中，我們處理和檢索信息的速度增加了100萬到1000萬倍。”數據處理的革命性爆炸時刻即將到來。米德指出：“我們耳朵里會冒出電腦的力量。”

米德預言的革命將帶來深遠的社會和政治影響。在這個新的世界中，影響力將集中到那些能夠產生計算能力并用軟件操縱它的人身上。硅谷的半導體工程師擁有專業知識、網絡和股票期權，他們能夠制定讓其他人都必須遵守的未來規則。工業社會正在讓位給數字世界，在遍布整個社會的大量硅片上存儲和處理1和0。科技大亨的時代即將到來。米德宣稱：“社會的命運將懸而未決。催化劑是微電子技術，及其把越來越多的部件放進越來越小的空間的能力。”行業局外人只能模糊地看到世界正在發生怎樣的變化，但英特爾的領導者知道，如果他們成功地大幅擴大計算能力的可用性，世界就會發生根本性的變化。1973年，摩爾宣稱：“我們真的是當今世界的‘革命者’，不再是幾年前破壞學校的那些留著長發和胡須的孩子。”