读芯片战争：世界最关键技术的争夺战08离岸创新

1. 晶圆厂

1.1. 台积电等芯片制造厂的崛起使得大型芯片公司有可能考虑剥离其制造业务，并将其外包给亚洲的芯片制造厂

• 1.1.1. 每一代技术的进步都会使制造厂变得更昂贵

1.2. 21世纪初，半导体已分为三大类

• 1.2.1. 第一类是逻辑芯片，是指运行智能手机、计算机和服务器的处理器

• 1.2.2. 第二类是存储芯片，指的是DRAM（提供计算机运行所需的短期内存）和NAND（随着时间的推移记住数据）​

• 1.2.3. 第三类芯片

• 1.2.3.1. 比较分散，包括将视觉或音频信号转换为数字数据的传感器等模拟芯片、与手机网络进行通信的射频芯片，以及管理设备如何使用电力的芯片

• 1.2.3.2. 并不是主要依靠摩尔定律来推动性能的改进，聪明的设计比缩小晶体管更重要

1.2.3.2.1. 这一细分市场的经济性不同于逻辑芯片和存储芯片，这两类芯片必须无情地缩小晶体管才能保持领先地位

• 1.2.3.3. 如今，大约四分之三的这类芯片是在180纳米或以上节点的工艺线上生产的，这是一种在20世纪90年代末首创的制造技术

1.2.3.3.1. 180纳米节点是在1999年首创的，随后是130纳米、90纳米、65纳米和45纳米，每一代的晶体管都会缩小到足以在同一区域内容纳大约两倍数量的晶体管

• 1.2.3.4. 第三类芯片的制造厂通常不需要每隔几年就竞相制造更小的晶体管，因此它们的成本要低得多，平均只需要四分之一的先进逻辑芯片或存储芯片制造厂的资本投资

• 1.2.3.5. 如今，最大的模拟芯片制造商在美国、欧洲和日本

• 1.2.3.6. 最大的模拟芯片制造商是TI，该公司未能在个人电脑、数据中心或智能手机生态系统中建立起英特尔式的垄断地位，但仍然是一家中等规模、高利润的芯片制造商，拥有大量模拟芯片和传感器产品

1.3. 存储芯片

• 1.3.1. 两种主要类型的存储芯片（DRAM和NAND）不是来自以发达经济体为中心的分散供应商，而是由少数几家公司生产

• 1.3.2. 内存市场一直被接受代工的少数几个工厂（主要在东亚）主导

• 1.3.3. 20世纪90年代末，日本几家苦苦挣扎的DRAM生产商合并为一家名为尔必达(Elpida)的公司，该公司试图与美光、三星和SK海力士(SK Hynix)竞争

• 1.3.3.1. 尔必达一直在为生存挣扎，直到2013年被美光收购

• 1.3.3.2. 有一家美国公司是世界三大DRAM生产商之一，但大多数DRAM的生产在东亚

• 1.3.4. 存储芯片NAND的市场也以亚洲为中心

• 1.3.4.1. 三星是最大的竞争者，提供了35%的市场份额

• 1.3.4.2. 其余的由韩国的SK海力士、日本的铠侠以及两家美国公司美光和西数(Western Digital)生产

• 1.3.4.3. 韩国公司几乎只在韩国或中国生产芯片，但美光和西数的NAND只有一部分在美国生产，其余在新加坡和日本生产

1.4. 1984年，戈登·坎贝尔(Gordon Campbell)和达多·巴拿道(Dado Banatao)创立了芯片和技术公司(Chips and Technologies)，该公司被公认为是第一家无晶圆厂公司

1.5. 摩托罗拉、国家半导体等此前的主流公司接连破产、被收购

• 1.5.1. 被无晶圆厂公司取代，这些公司通常从传统半导体公司聘请芯片设计师，但将制造外包给台积电或亚洲其他芯片制造厂

• 1.5.2. 使得无晶圆厂公司能够专注于它们的优势—芯片设计，而不需要同时具备制造芯片的专业能力

1.6. 许多其他美国芯片公司受益于无晶圆厂的模式，让其专注于新的芯片设计，而不必花费数十亿美元建造一个晶圆厂

• 1.6.1. 现场可编程门阵列芯片是由赛灵思(Xilinx)和阿尔特拉(Altera)等公司率先开发的，这些公司最初就依赖于代工

• 1.6.2. 通过使移动电话、高级图形和并行处理成为可能，无晶圆厂公司实现了全新类型的计算

2. 英伟达

2.1. 英伟达成立于1993年

• 2.1.1. 对于半导体初创公司来说，计算机图形处理仍然是一个吸引人的专营市场，因为与个人电脑微处理器不同，英特尔在图形处理领域并没有事实上的垄断

• 2.1.2. 最终主宰图形处理芯片市场的英伟达(NVIDIA)并非诞生在时尚的帕洛阿尔托咖啡馆，而是在圣何塞一个落后地区的丹尼快餐店(Denny's)

• 2.1.3. 其创始人是克里斯·马拉科夫斯基(Chris Malachowsky)、柯蒂斯·普里姆(Curtis Priem)和黄仁勋(Jensen Huang)，黄仁勋至今仍是英伟达的首席执行官

• 2.1.4. 普里姆在IBM工作时，在计算图形方面做过基础性工作，然后与马拉科夫斯基一起在太阳微系统公司(Sun Microsystems)工作

• 2.1.5. 黄仁勋在中国台湾出生，小时候搬到了肯塔基州，之后在一家名为LSI的硅谷芯片制造公司工作

2.2. GPU与标准的英特尔或AMD CPU的工作方式不同，CPU具有无限的灵活性，但是以串行的方式运行所有计算

• 2.2.1. GPU被设计为针对相同计算同时运行多次迭代

• 2.2.2. 这种“并行处理”很快就变得清晰起来，它的用途不仅仅是控制电脑游戏中的图像像素，还可以有效地训练人工智能系统

2.3. 英伟达的第一批客户：视频及电脑游戏公司

• 2.3.1. 英伟达打赌，图形的未来将是制作复杂的3D图像

2.4. 英伟达不仅设计了能够处理3D图形的称为GPU的芯片，还围绕这些芯片建立了一个软件生态系统

• 2.4.1. 英伟达的GPU可以快速渲染图像，因为与英特尔的微处理器或其他通用CPU不同，它们的结构可以在快速进行许多简单计算的同时对大量像素进行着色

2.5. 2006年，英伟达意识到高速并行计算可以用于计算机图形以外的用途，发布了CUDA（统一计算设备架构）软件，该软件允许GPU以标准编程语言进行编程，不需要任何图形参考

• 2.5.1. 黄仁勋赠送CUDA软件，但该软件只适用于英伟达的芯片

• 2.5.2. 通过使芯片在图形处理行业之外发挥作用，英伟达发现了从计算化学到天气预报的并行处理的巨大新市场

2.6. 如今，英伟达的芯片主要由台积电制造，这在大多数先进的数据中心可以找到

• 2.6.1. 如果英伟达还必须管理自己的制造环节，它可能就没有足够的资源构建软件生态系统

2.7. 英伟达并不是唯一一家为专用逻辑芯片开发新应用的无晶圆厂公司

3. 高通

3.1. 雅各布斯于1985年成立了高通公司

• 3.1.1. 高通公司的系统依赖摩尔定律运行能够解码所有无线电波的算法，使更多的移动通信进入现有频谱空间成为可能

• 3.1.2. 设计出了聪明的芯片来解码信号

3.2. “时分多址”的系统，即多个电话呼叫的数据可以在同一无线电波频率上传输，当一个呼叫出现静音时，另一个呼叫的数据会被插入

3.3. 高通公司都提出了关于如何通过无线电频谱传输更多数据的关键想法，并销售了具有能够破译这种不和谐信号的计算能力的专用芯片

3.4. 高通公司很快就涉足了一个新的业务线，不仅设计了与移动网络通信的调制解调器芯片，还设计了运行智能手机核心系统的应用处理器

3.5. 高通公司没有制造芯片：芯片虽然是自己设计的，却外包给三星或台积电等公司制造

4. 大联盟

4.1. 以大多数标准来衡量，这一代新的管理人才远比硅谷的化学家和物理学家更专业

• 4.1.1. 与之前的巨人相比，他们往往显得陈腐

4.2. 一个对不可能实现的技术疯狂下注的时代正被更有组织、专业化和合理化的东西取代

• 4.2.1. 抵押房子式的赌博被经过仔细计算的风险管理取代

4.3. 芯片行业高层的变化，加速了芯片设计和制造的分离，大部分芯片制造被离岸外包

4.4. 移动设备将成为芯片行业的“游戏规则改变者”​，时年77岁的张忠谋认为移动设备预示着个人电脑带来的重大变革

• 4.4.1. 真正的风险是安于现状

• 4.4.2. 产能过大比产能不足要好

4.5. 三星有自己的智能手机和其他消费电子产品，因此三星在与许多客户竞争

4.6. 台积电可以在它们之间进行协调，并且制定芯片行业大多数其他公司都同意使用的标准

• 4.6.1. 对于无晶圆厂公司来说，台积电是他们最具竞争力的制造服务来源

• 4.6.2. 对于设备公司和材料公司来说，台积电通常是它们最大的客户

4.7. 台积电在半导体领域的中心地位要求它有能力为所有大客户生产芯片，这样做并不便宜

5. 格芯

5.1. 继承了AMD晶圆厂的新公司，进入了一个竞争激烈、无情的行业

5.2. 为了增长，格芯于2010年收购了新加坡的芯片制造厂特许半导体

5.3. 几年后，也就是2014年，格芯收购了IBM的微电子业务，并承诺为这个“蓝色巨人”(Big Blue)生产芯片，IBM此前出于AMD相同的原因决定成为无晶圆厂公司

5.4. 到2015年，由于这些收购，格芯成为当时美国最大的芯片制造厂，也是世界上最大的芯片制造工厂之一

5.5. 格芯不会追求基于EUV光刻的7纳米工艺，该工艺已经花费了15亿美元的开发成本，还需要相当数量的额外支出才能上线

5.6. 除了世界上最大的芯片制造商外，制造尖端处理器对每个人来说都太昂贵了，即便是拥有格芯的波斯湾王室成员的财力也不够雄厚

6. 英特尔

6.1. 在21世纪第二个十年，英特尔每年在研发上的花费超过100亿美元，这是台积电的四倍，是DARPA总预算的三倍

6.2. 英特尔作为硅谷的异类进入了21世纪第二个十年

6.3. 包括英特尔的主要竞争对手AMD在内的大多数美国大型逻辑芯片公司都出售了自己的晶圆厂，只专注于设计

6.4. 英特尔的另一个主要销售数据中心服务器处理器的市场在21世纪第二个十年蓬勃发展

6.5. 在通用CPU上运行任何人工智能算法都是可能的，但人工智能所需的计算规模使得CPU的使用成本过高

• 6.5.1. 训练一个人工智能模型所用的芯片及其用电成本可能高达数百万美元

• 6.5.2. 与通用的英特尔CPU相比，针对人工智能进行优化的芯片可以更快地工作，可以占用更少的数据中心空间，同时使用更少的电力

6.6. 英特尔具备成为主要芯片制造企业的所有要素，包括先进的技术和强大的生产能力，但要想取得成功，英特尔需要进行重大的文化变革

• 6.6.1. 台积电是面向服务的，但英特尔认为客户应该遵守自己的规则

• 6.6.2. 台积电没有与客户竞争，因为它没有设计任何芯片

• 6.6.3. 英特尔是行业巨头，其芯片几乎与所有人竞争

7. 苹果

7.1. 软件是一种变化太快的东西，或者你还不知道自己想要什么，或者你还没来得及把它固化成硬件

• 7.1.1. 乔布斯

7.2. 苹果并不是半导体行业中唯一拥有令人困惑的复杂供应链的公司

7.3. 设计复杂的智能手机处理器是昂贵的，这就是大多数中低端智能手机公司从高通等公司购买现成芯片的原因

7.4. 苹果不仅为其大多数产品设计了主处理器，还设计了运行AirPods（苹果无线耳机）等配件的辅助芯片

7.5. 像高通和其他推动移动革命的芯片公司一样，尽管苹果设计了越来越多的硅芯片，但它并没有制造任何芯片

7.6. 与流水线工人不同，智能手机内的芯片很难替代

• 7.6.1. iPhone的处理器完全在中国台湾制造

• 7.6.2. 如今，除了台积电，没有一家公司具备制造苹果所需芯片的技能

7.7. 智能手机和个人电脑主要在中国组装，其中的高价值组件大多在美国、欧洲、日本或韩国设计

• 7.7.1. Designed by Apple in California.Assembled in China

8. EUV光刻机

8.1. 荷兰公司阿斯麦将美国国家实验室率先开发的一项技术商业化，该技术主要由英特尔提供资金

8.2. 阿斯麦就需要在世界上搜寻最先进的部件、最纯净的金属、最强大的激光器和最精确的传感器

8.3. 西盟(Cymer)是由加州大学圣地亚哥分校的两位激光专家创立的公司，自20世纪80年代以来一直是光刻光源领域的主要参与者

• 8.3.1. EUV激光器的功率比通快已经生产的任何激光器的功率都要大

• 8.3.2. 阿斯麦别无选择，只能依靠单一来源获得EUV光刻系统的关键部件

• 8.3.3. 阿斯麦最终买下了包括西盟在内的几家供应商，因为阿斯麦认为自己可以更好地管理它们

8.4. 蔡司面临的主要挑战是EUV难以反射

• 8.4.1. 蔡司创造了有史以来最光滑的镜子，其中的缺陷小到几乎难以察觉