《芯片戰爭：世界最關鍵技術的爭奪戰》第四部分：“這就是未來”

《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。

“這就是未來”

在?本DRAM芯?的沖擊下，美國芯?產業的重?只能歸功于安迪·格魯夫的偏執狂性格、杰瑞·桑德斯的?膊上陣以及杰克·?普勞的?仔競爭?。硅?的雄性激素和股票期權助?著競爭，這往往不像教科書中描述的枯燥?味的經濟學，?更像達爾?式的適者?存的?爭，因?也導致許多公司倒閉和財富流失，以及數以萬計的員?下崗。像英特爾和美光這樣的公司之所以能幸存下來，與其說是因為它們的?程技能，不如說是因為它們有能?利?技術在?情的競爭激烈的?業中賺錢。

但硅?的復興不僅僅是英雄企業家和創造性破壞的故事。隨著這些新?業巨頭的崛起，?批新的科學家和?程師正準備在芯?制造領域實現?躍，并設計出使?“處理能?”的?命性新?法。硅?芯??業的許多進步是與政府的努?相輔相成的，這通常不是因為美國國會或?宮的??筆，?是DARPA這類?型靈活組織的?作，這些組織有權在未來技術上下?賭注，并建設所需的教育和研發基礎設施。

來??本DRAM芯??質量、低成本的競爭，并不是硅?在20世紀80年代?臨的唯?問題。?登·摩爾著名的定律預測了每個芯?上晶體管數量的指數級增?，但這個夢想越來越難以實現。20世紀70年代后期，許多集成電路都是采?與英特爾的費德?科·法?（FedericoFaggin）?產第?臺微處理器相同的?藝來設計的。1971年，法?花了半年時間蹲在繪圖桌上，?先?英特爾當時最先進的?具——直尺和彩?鉛筆——勾勒出設計草圖；然后???將這個圖案刻在紅膜上；再??個特殊的相機，將紅膜上的圖案轉移到?個鍍鉻的玻璃板上，制成完美復制了圖案的光刻版；最后，光線穿過掩模和?組透鏡，在硅晶圓上投射出圖案的微?版本。經過?個?的素描和雕刻，法?制造了?個芯?。

問題是，雖然鉛筆和鑷?對于?個有1000個元件的集成電路來說是?夠的，但?個擁有100萬個晶體管的芯?需要更復雜的?具。卡弗·?德是摩爾的朋友，是?位留著??胡的物理學家。當被介紹與施樂（Xerox）帕洛阿爾托研究中?的計算機架構師琳·康維（LynnConway）相識時，他正為這個問題傷腦筋。

康維不僅是?位杰出的計算機科學家，任何與她交談的?都會發現，她的頭腦中還閃耀著來?不同領域的?解，從天?學到?類學，再到歷史、哲學。 康維于1973年以她所謂的“隱形模式”來到施樂。

1968年，她在經歷性別轉變后被IBM解雇。她驚訝地發現，硅?的芯?制造商更像藝術家，?不是?程師。芯?制造商既有?科技?具，?有簡簡單單的鑷?。芯?制造商在每?塊硅上都制作了極其復雜的圖案，他們的設計?法類似于中世紀?匠的?法。每家公司的制造?都有?套冗?、復雜的專?說明，?于說明如果要在特定的???產芯?，必須如何設計。作為?名計算機架構師，康維學會了按照標準化的指令來思考，?任何計算機程序都是基于標準化指令來構建的，她發現?前業內的做法奇怪地倒退了。

康維意識到，?德預?的數字?命需要嚴格的算法。在她和?德被?位共同的同事介紹認識后，他們開始討論如何將芯?設計標準化。他們想知道，為什么不能通過給機器編程來設計電路。?德宣稱：“?旦你可以編寫?個程序來做某事，不再需要任何?的?具包，你就可以??編程。”

康維和?德最終起草了?套數學“設計規則”，為通過編寫計算機程序?進??動化芯?設計鋪平了道路。使?康維和?德的?法，設計者不必勾畫出每個晶體管的位置，但可以從“可互換部件”庫中提取，從?使得電路設計變得可能。?德喜歡把??想象成約翰內斯·古騰堡（JohannesGutenberg），古騰堡的圖書?產機械化讓作家專注于寫作，使印刷?專注于印刷。康維很快被麻省理?學院邀請教授??關于芯?設計?法的課程。她的每個學?都設計了??的芯?，然后將芯?設計資料送到制造??進?制造。六周后，她從未踏進過晶圓?的學?，在郵件中收到了功能?全的芯?。“古騰堡時刻”已經到來。

沒有??五??樓對這場很快被稱為“?德-康維?命”的事件更感興趣。DARPA資助了?個項?，讓?學研究?員將芯?設計資料發送到尖端晶圓??產。DARPA在資助未來武器系統??享有盛譽，?在半導體??，DARPA同樣重視建設教育基礎設施，從?使美國擁有充?的芯?設計師。 DARPA還幫助?學獲得先進的計算機，并與?業領袖和學者喝著葡萄酒討論學術問題。DARPA認為，幫助公司和教授保持摩爾定律的活?，對美國的軍事優勢?關重要。

芯??業還資助了?學芯?設計技術研究，成?了SRC（半導體研究公司），向卡內基梅隆?學和加州?學伯克利分校等?學發放研究補助?。20世紀80年代，這兩所?學的?些學?和教師創辦了?系列創業公司，為半導體設計創造了前所未有的新?業軟件?具。如今，每?家芯?公司都使?三家芯?設計軟件公司的?具，這三家公司都是由DARPA和SRC資助項?的校友創辦和建?的。

DARPA還?持研究者研究第?組挑戰：為芯?不斷增?的處理能?找到新的?途。?線通信專家歐?·雅各布斯（IrwinJacobs）就是其中的?位研究者。雅各布斯出?于?薩諸塞州的?個餐館?板家庭。在愛上電??程專業之前，他計劃跟隨??進?酒店業。20世紀50年代，他?直在擺弄真空管和IBM計算器。在麻省理?學院攻讀碩?學位時，雅各布斯學習了天線和電磁理論，并決定將研究重點放在信息理論上——研究信息如何存儲和傳播。

??年來，?線通信的需求在不斷增?，但頻譜空間有限。如果你想要?個99.5MHz的調頻電臺，那么你必須確保99.7MHz沒有被占?，否則?擾會讓你?法通信。同樣的原則也適?于其他形式的?線電通信。給定頻譜中的信息越多，建筑物上反射的混亂信號產?的誤差冗余空間就越?，當這些空中信號向?線電接收器傳播時，它們相互?擾。

1967年，雅各布斯在加州?學圣地亞哥分校的?同事安德魯·維特?（AndrewViterbi）設計了?種復雜的算法，?于解碼在雜亂的電波中傳播的數字信號。這被科學家譽為?個優秀的理論，但維特?的算法似乎很難在實踐中應?。認為普通的?線電有能?運?復雜算法的想法，似乎是不可信的。

1971年，雅各布斯?往佛羅?達州圣彼得堡，參加?個研究傳播理論的學術會議。許多教授悶悶不樂地得出結論，他們將數據編碼塞進?線電波的學術?領域已經達到了實際上的極限。?線電頻譜只能容納有限數量的信號，否則就?法對其進?分類和解碼。維特?的算法提供了?種將更多數據打包到同??線電頻譜中的理論?法，但沒?擁有?規模應?這些算法的計算能?。在空中傳送數據的想法似乎遇到了障礙。?位教授宣稱：“編碼已死。”

雅各布斯完全不同意這個觀點。他從后排站起來，?舉著?個?芯?，宣稱：“這就是未來。” 雅各布斯意識到，芯?的進步如此之快，以?它們很快就能在同?頻譜空間中編碼更多數量級的數據。因為每平?英?硅上的晶體管數量呈指數級增?，所以通過?線電發送的數據量也即將?躍。

雅各布斯、維特?和?位同事成?了?家名為?通（Qualcomm）——意為?質量通信（qualitycommunications）——的?線通信公司，他們相信越來越強?的微處理器可以讓他們在現有的頻譜帶寬中填充更多的信號。雅各布斯最初贏得了DARPA和NASA建造太空通信系統的合同。20世紀80年代末，?通進???市場，為卡??業推出了?套衛星通信系統。但即使到了20世紀90年代初，使?芯?在空中傳送?量數據似乎也只是?項專營市場業務。

對于雅各布斯這樣?位由教授轉為企業家的?來說，DARPA的資?和美國國防部的合同，對于維持其創業公司的運營?關重要。但只有?些政府項?奏效。例如，Sematech拯救美國光刻技術領導者的努?是?次慘敗。美國政府的努?之所以有效，并不是因為美國政府試圖挽救失敗的公司，?是因為美國政府利?了美國已有的優勢，提供資?讓研究?員將聰明的想法轉化為原型產品。如果美國國會議員得知DARPA這樣?個國防機構在資助計算機科學的教授們進?芯?設計理論研究，那么他們肯定會?發雷霆。但正是這樣的努?縮?了晶體管尺?，發現了半導體的新?途，促使新客戶購買晶體管，并為下?代更?的晶體管提供資?。在半導體設計??，世界上沒有哪個國家能擁有更好的創新?態。當康維在20世紀70年代初來到硅?時，?們?法想象會有?個擁有100萬個晶體管的芯?。居然這在20世紀80年代末成為現實，當時英特爾宣布推出了486微處理器，這是?塊裝有120萬個微型晶體管的?硅?。