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  • 6月 12 週四 202523:24
  • 經濟學人 哪國在全球科技競爭上領先 Who is ahead in the global tech race?


Economist Jun 6th 2025
技術實力帶來經濟成長、地緣政治影響力與軍事力量。但要追蹤某國在某一領域的領先程度、差距並不容易。哈佛大學的研究人員在6月5日發表了一篇研究,試圖衡量各國在科技領域的能力。這個指數針對五大領域,對二十五個國家進行排名。這五個領域分別是人工智慧、半導體、生技、太空與量子技術。美國在這個排名中領先,但其他國家正迎頭趕上(見下表)。
在所有領域中,人工智慧(AI)最受政治人物關注。美國副總統J.D. Vance最近將AI發展形容為「軍備競賽」。美國之所以能領先,受益於早期的技術突破、較早建置的計算能力,以及OpenAI和Nvidia等公司的主導地位。但中國的DeepSeek R1以遠低於西方模型的成本,展現出相當的競爭力。中國對數據隱私的寬鬆態度,以及在資工、工程領域的深厚人才庫,也讓其佔據優勢。2023年,中國研究人員發表的AI相關論文約佔了全球23%,超過美國的9%以及歐洲的15%。
印度長期以來被視為潛在的科技強國,在總排名中位居第十,AI領域則排名第七。印度擁有大量工程人才與數億上網用戶,但由於投資不足,以及卻乏訓練大型語言模型所需的數據,進展有限。至今,印度仍未在AI領域有重大突破。
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  • 2月 28 週五 202510:01
  • 經濟學人 讓美國晶圓再次偉大 Making America fab again

Workers in the lobby of the TSMC facility in Phoenix, Arizona
Economist Feb 26th 2025
最近一場於巴黎的峰會上,美國副總統范斯( J.D. Vance)宣稱,全球最強大的AI系統將在美國開發,「美國設計、美國製造」。這宣示充滿野心;雖然美國在AI晶片設計上領先全球,但製造的中心地位早在很久之前就讓給台灣了。
現在,全球最先進製程半導體的產能,有三分之二在台灣 — 這讓美國光譜兩端的政治人物都感到懊惱。川普便曾經指責台灣竊取美國的半導體業,並提出對外國晶片徵收25%關稅的想法。但無論川普怎麼做,這種情況在他任期內都不會有太大改變。
乍看之下,美國晶片製造看似正在復甦。拜登政府推出五百億美元補助、減稅的《晶片法案》,激起一波投資熱潮。曾經不可一世的美國半導體巨頭英特爾計畫在四個不同的州建立晶圓廠。南韓的三星也在德州投入三百七十億美元。而台灣的半導體龍頭台積電,在亞利桑那投資六百五十億美元建立三座先進晶圓廠,一廠已經開始生產晶片。
但更仔細看的話,進展並沒那麼穩定。三星已將德州廠開始運轉的時間,從2024年底延到2025年。且外傳三星將在2025年將晶片製造的資本投入減半,因為他們在先進製程上難以和台積電競爭。
英特爾的狀況更慘。英特爾用來縮小與台積電在先進製程上技術差異的「18A」製程,分析師擔心這項製程的進展落後。利潤大幅降低,債務則持續增加,市場上猜測英特爾要拆分的傳聞不斷。博通據傳對英特爾的設計部門有興趣,而據報川普試探台積電是否有可能與英特爾在晶片製造上成立合資公司。
這讓台積電成為美國國內發展先進晶片的關鍵。台積電持續一個人的武林。市場研究公司SemiAnalysis預測,台積電的營收在今年將成長25%,而整個業界的成長率是個位數。AI晶片的銷售將會翻倍。台積電的製程技術每兩到三年就升級一次,能大量生產更小的晶片,同時還增加產能。台積電2025年的資本投入將高達四百二十億美元。比前一個年度高出41%。半導體分析師Claus Aasholm認為,台積電可以「在未來兩年內獨自支撐這場AI革命」。
但根據目前的預測,即使到川普第二任結束後很長的一段時間內,台積電幾乎所有的先進製程晶片產能,還是留在台灣。彭博行業研究(Bloomberg Intelligence)預測,到了2025年底,台積電有約3.5%的先進製程產能位於美國。即使到了台積電所有美國晶圓廠都已稼動的2030年,也僅佔了十分之一產能。
川普曾經批評《晶片法案》浪費資源,但關稅的大棍子 — 他更傾向用棍子而不是胡蘿蔔(補助) — 可能沒甚麼用。直接出到美國的晶片並不多。根據券商Bernstein的資料,去年出到美國的晶片約八百二十億美金,而全球總額是六千兩百八十億美元。大多數出到美國的晶片,會先運到其他地方,裝在伺服器或智慧型手機中。即使用繁複的手段,對已搭載晶片的產品課稅,效果可能也不大;因為採用先進製程晶片技術的顧客,在意的是性能而非成本,他們可能會願意吸收更高的關稅。
川普另外一項策略,可能是與台灣政府達成更廣泛的協議,鼓勵台積電增加美國產能。台灣長久以來將半導體產業視為「矽盾」,認為可確保美國跟其他盟國在中國入侵時出手保護。因此,在過去,台灣政府要求台積電最先進的製程要根留台灣。今年台積電將在台灣開始量產2nm製程,比亞利桑那州的4nm製程更先進。
但可能是為了安撫川普,台灣政府已放寬限制。台積電可能會宣布增加在美國的投資,甚至配合川普重振英特爾的計畫。
誤解
Crossed wires
即使如此,任何額外的產能都需要花非常久的時間。工程公司Exyte估計,在美國建造一座晶圓廠,需要三十八個月才能投產 — 幾乎是台灣的兩倍。台積電執行長魏哲家曾抱怨進度緩慢,說當在美國建廠時,「每一步都需要許可」。
建立新的晶圓廠也很花錢。雖然台積電從《晶片法案》獲得六十六億美元的補助以及五十億美元的貸款,但蓋一座晶圓廠的花費遠高於此。美國智庫Institute for Progress的Brian Potter預估,六零年代晚期,蓋一座晶圓廠的成本,換算成今日貨幣價值約為三千萬美元。而台積電在亞利桑那州的最新晶圓廠,每座約需要兩百億美金。
另一個問題是,AI晶片生產完後,也需要先進封裝技術,將多個元件整合在一起。儘管台積電計畫在亞利桑那州建設先進封裝廠,但目前幾乎所有的封裝產能仍集中在台灣。這意味著在美國生產的AI晶片仍需運回台灣進行封裝。無論美國政治人物多希望半導體自給自足,他們的AI野心還是必須仰賴台灣以及台積電。
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  • 11月 14 週四 202423:45
  • 經濟學人 台積電的地緣政治鋼索 TSMC’s geopolitical tightrope

TSMC sign in the Science Park, Hsinchu, Taiwan
Economist Nov 14th 2024
台積電正一帆風順。身為Nvidia — 全世界身價最高的晶片設計商 — 唯一的AI晶片供應商,這間台灣晶圓廠的營業額,從2020年起已經成長兩倍。當其他半導體廠擔心消費性產品跟汽車晶片的需求下降時,台積電相信AI的需求才剛開始加速。投資人也認可,把台積電的市場價值推高到一兆美元,成為全世界市值前十高的公司。
身為美國科技巨頭的關鍵供應商,但又身處一個被中國宣稱擁有主權的島國,台積電處在一個尷尬的位置。但直至今日,即使美中關係緊張,台積電仍能獲利。中國企業被山姆大叔禁用Nvidia產品,轉而求助台積電做自己的晶片。但最近的事件,顯示地緣政治的限制開始產生實質影響。
上個月,台積電自行揭露,為某位中國客戶製造的晶片,被發現使用於華為AI產品中。自2020年起,這間中國電信龍頭便因遭美國制裁,被禁止與台積電及西方供應商合作。華為否認違反制裁。不過,台積電已告知所有中國客戶,自11月11日起,將不再使用先進製程為他們生產AI晶片。
這會傷害中國的AI晶片及新創公司;台積電生產全球多數的先進晶片。但對台積電本身的傷害有限,起碼在現在這個階段。集邦科技(TrendForce)預估,進一步的管制及禁用命令,可能會影響到台積電5~8%的營業額。
但中國不是台積電的唯一煩惱來源。台灣政府對於保持晶片製造領先地位的態度變得越來越強硬。根據《台北時報》報導,台灣的一位部長指出,依法台積電必須要將最先進的製程留在台灣生產。台積電將於明年在台灣量產2nm製程。
一位接近台積電的消息人士指出,台灣是台積電的研發基地,因此新技術總是台灣率先引進。台積電正在美國亞利桑那州建造三座晶圓廠,運轉的是前一代4nm製程。台積電預計2nm製程大約要到2030年才會導入。該部長發言的時間點,可能表示台灣政府擔心台積電也許會面臨壓力,提前將最先進製程引進美國。
台灣政府的擔心不是沒有理由的。總統當選人川普曾指控台灣「偷走」美國的晶片產業,並批評高達500億美元補貼和稅賦優惠的《晶片法案》。台積電花了約650億美金在美國建廠,有資格獲得66億美元的補助及50億美元的貸款。川普認為,跟補貼相比,提高關稅能更有效地把晶片生產帶回美國。
這論點值得懷疑。首先,因為美國生產晶片的成本比台灣高出三分之一,若要讓美國生產變得有吸引力,關稅要夠高才行。而成本主要轉嫁的對象則會是美國企業,比如蘋果、Google跟Nvidia,這些企業設計晶片並在海外生產。此外,完全仰賴美國本土生產很難滿足需求。此外,根據半導體產業協會(Semiconductor Industry Association)預估,至2032年為止,美國半導體廠的資本支出將超過6,400億美金。即便如此,先進晶片的的產能仍僅占全球不到三分之一,遠低於需求。
英特爾跟三星,是台積電以外唯二有能力生產先進晶片的企業。但這兩間公司都因為財務問題,延遲了美國建廠計畫。這使得台積電成為美國企業的首選。而這些美國公司,佔了台積電三分之二的營業額。美國需要台積電的程度,跟台積電需要美國一樣多。即使如此,在這些強大政府的中間取得平衡的技巧,就跟連接數十億個微小電晶體的工藝一樣精細。
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  • 3月 15 週五 202423:29
  • 經濟學人 時間到了 Time's up 是時候讓TikTok斬斷與中國的關係了

The icon of the TikTok app, tied up and tagged with a dollar sign.
Economist Mar 12th 2024
TikTok的影片讓使用者徹夜通霄。現在這個應用程式與中國的關係也讓政治人物失眠了。2024年3月13日,美國眾議院通過了一項法案,該法案要求,TikTok的中國母公司字節跳動,必須出售該應用程式給其他國籍的所有者,否則在美國將被禁止。如果參議院也跟進,這個全球下載量最大的應用程式可能會在某種程度上開始從螢幕上消失。
一些對於TikTok的擔憂是言過其實。確實,TikTok收集用戶的數據,但沒有證據表明TikTok收集的比它聲稱的要多(事實上,也沒有比臉書等競爭對手多)。如果中國間諜想要得知美國人的資訊,那美國寬鬆的數據保護法律允許他們從第三方機構購買此類訊息。禁止收集個人數據的中國應用程式,意味著必須禁止更多的應用程式,這將讓西方消費者無法使用部份全球最有活力的數位服務。
TikTok也為社群媒體市場注入活力,帶來受歡迎的競爭。全球最受歡迎的十個應用程式中,有六個來自臉書的母公司Meta。但TikTok打敗這些應用程式成為了第一名,帶了一波新的創新。世界各地的消費者都是贏家。
但美國加強打擊TikTok的其中一個理由是合理的。TikTok以發展成一個單在美國就擁有一點七億用戶的媒體平台。三分之一的美國三十歲以下成年人認為TikTok不僅僅是娛樂來源,也是新聞來源。因此,TikTok與中國的關聯的確帶來擔憂。中國政府與西方世界存在著深層的意識形態衝突,並將媒體視為宣傳工具。
大多數國家對外國籍擁有傳統媒體都有一些限制(問問梅鐸,他在成為福斯電視網的老闆前成為美國公民)。阿聯統治家族要收購《每日電訊》的新聞,引發英國政府宣布禁止外國政府擁有英國出版物。但TikTok其實比這些傳統媒體更有影響力。
是各國政府將同樣邏輯適用新舊媒體的時候了。如果說有甚麼不同的話,那就是新媒體需要更加警惕。報紙社論會以文字的方式印出來;相較之下,TikTok的用戶會獲得不同的訊息來源,但該公司並未提供適當的工具檢視其整體的訊息輸出。即使研究顯示有報導偏見 — 比如說一些人聲稱TikTok對加薩走廊的報導偏向一邊 — 你也無法知道那是TikTok的演算法在回應使用者的偏好,還是受到北京的操控。
TikTok承認曾封鎖過有關天安門事件等主題的影片,但堅稱已經改變。TikTok已付出了昂貴的努力,將美國用戶的數據,與他國用戶數據分開,並開放了其程式碼供檢驗。但TikTok也傷害了自己的可信度;TikTok稱出售美國業務是不切實際的,因為美國業務與公司內部其他部門關聯密切 — 而這就讓TikTok所稱的「與北京無關」失去可信度。TikTok號召用戶支持,一些用戶在上周甚至被要求聯繫國會議員。這只強調了其潛在的政治影響力;據報導,一些猶豫不決的眾議院議員在他們的辦公室電話被打爆後轉向反對TikTok。
最好的結果是TikTok能繼續生存。它提供了競爭和創新,同時也帶來了樂趣。眼前國會的法案允許字節跳動出售其業務,而不是單純地關閉。如果字節跳動不願意這樣做 — 或者中國不允許 — 它可以將TikTok拆分成另一家上市公司。美國人和其他人受益於選擇的自由。但是時候將相同的標準適用於新媒體和傳統媒體了。這需要將把諸如TikTok這樣的平台,與中國這樣有能力操縱且擁有巨大意識形態影響力的國家分離開來。
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  • 6月 18 週日 202309:43
  • 經濟學人 哪種職業運動是好生意 Ball is life

Players reach for the ball at the 2023 NBA finals in Denver, Colorado.
Economist Jun 15th 2023
2023年NBA總冠軍賽跟足球的歐冠賽都創造了歷史,不過是在截然不同的面向。6月12日時,NBA的冠軍獎座被一座從未封王過的小城市球隊 ー 丹佛金塊 ー 奪走。他們打敗了本來不太可能成為對手的邁阿密熱火;熱火是東區第八種子,若贏得冠軍的話,將是首次由如此低順位種子獲勝。在此同時,6月10日舉辦的歐冠決賽,是由英國的豪門球隊曼城,打敗了歐陸足球支柱之一的義大利球隊 ー 國際米蘭。
歐洲跟英國的足球聯盟,通常允許球隊在不損失太多錢的情況下,花大筆銀彈在球員身上。越成功的球隊通常賺越多錢,然後又有更多現金可以揮霍招攬明星球員 — 然後在球場上又更成功,不斷循環。歐冠的前一周,曼城才在英格蘭足總盃擊敗了英國另一支豪門曼聯奪冠。過去的三十一次英超聯賽中,曼聯加上曼城囊括了二十座冠軍杯。而過去六十八次的歐冠聯賽(加上前身歐洲杯)中,皇家馬德里跟AC米蘭贏得二十一座冠軍。
在此同時,於大西洋的對岸,全球最賺錢的職業聯盟NFL有嚴格的薪資上限,使得球隊競爭更平衡。薪資總和前兩名的球隊,在過去五十六次超級盃中,只抱走十二次冠軍。NBA在2011年及今年的分紅協議中,明定超過薪資上限一點二四美金的球隊,將收到更重的罰金。ESPN的Brian Windhorst說,「協議是為了防止出現某支超級球隊」。這似乎有效。《經濟學人》針對NBA數據的分析顯示,近年來NBA的確有更多不同的球隊進入季後賽。2023年的前五季中,NBA的三十支球隊中,有二十支球隊至少打過一次附加賽/季後賽(唯一例外是夏洛特黃蜂隊)。這個情形在2004年至2008年後就沒出現過,那段期間也是異常競爭的時期。
美國的運動社會主義,看起來比歐洲的贏者全拿制度,能讓比賽的競爭更激烈。但更競爭的聯盟是否就代表更賺錢的生意? 這邊的證據顯示並不一定。一方面來說,無法預測的比賽可能會讓觀眾有興趣 — 誰會想看勝負已定的比賽呢? 不被看好球隊成功的可能性,可能有助於小球隊建立球迷基礎。但另一方面來說,群眾喜歡贏家。Brian Windhorst指出,類似波士頓塞爾提克這樣的名門球隊稱霸時,會是NBA最賺錢的時候。2022年NBA冠軍賽是由塞爾提克對戰金州勇士,那年NBA的收入是創紀錄的一百億美元
美國跟歐洲職業運動的另一項結構性差異,與獲利的可能性更相關。歐洲足球聯賽有升降級制度,美國的職業運動則是封閉的 — 新球隊無法加入頂級聯盟。密西根大學安娜堡分校的Stefan Szymanski解釋說,「歐洲人認為這是團隊運動組織的基礎」。把所有層級算進去的話,有一千多支球隊想參與歐冠聯賽。而NBA的三十球隊、NFL的三十二支球隊形成更集中的市場。而市場集中帶來財富。(這也是為何菁英球隊另組聯盟會威脅到歐洲足球。)(譯按:指的應是後來破局的歐洲超級聯賽)
去年,NFL的收入達到一百九十億美元,幾乎是英超的三倍。而英超在全球擁有的球迷人數,可能比美國所有職業運動加起來還多(見圖)。因此,深諳獲利之道的美國球隊身價也水漲船高。過去十年中,NFL、NBA球隊的平均身價分別成長了300%跟600%,在此同時美國蓬勃的股市只上漲了170%。為了參與而犧牲獲利,讓歐洲職業運動看起來更有歐洲風。
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  • 6月 10 週五 202200:17
  • 經濟學人 近視大問題 The eyes have it

2F70MT2 Path of light rays through the eye. Illustration of the 19th century. Germany. White background.
Economist Jun 9th 2022
1980年代初期,台灣軍方意識到一個問題;似乎有越來越多入伍者有近視,這意味著他們需要眼鏡才能看清楚遠處的物體。澳洲國立大學研究近視的Ian Morgan教授說,「台灣軍方擔心,如果發生最壞的情況(中國發動襲擊),他們的軍隊將處於劣勢」。 1983年台灣一項研究證實,大約有70%的台灣畢業生需要眼鏡或隱形眼鏡才能正常看東西。
如今,這個數字已超過80%。但讓台灣軍方高層高興的是,軍事差距已經消失。在過去的幾十年裡,東亞的近視率飆升(圖1)。1960年代時,大約只有20-30%的中國畢業生近視。但現在,近視率已跟海峽對岸差不多;中國部分地區比率甚至超過80%。
亞洲其他地方更糟。一份針對首爾高中畢業生的研究發現,有97%的人近視,香港、新加坡也離這個數字不遠。儘管東亞有最糟的近視問題,但並不獨特。美國、歐洲比較難取得確切的數字。但一份於2015年發表的文獻綜述(review article)稱歐洲的比例約在20%到40%間,比在該領域工作的學者認為的「自然」(背景值)率高出一個數量級(order of magnitude)。
對近視問題別短視
Don’t be short-sighted about this
對近視者來說,這只是跟著一世人的昂貴麻煩事。但倫敦Moorfields眼科醫院的Annegret Dahlmann-Noor醫師說,嚴重近視會造成無法治癒的視力喪失。2019年發表的一篇論文指出,近視度數每惡化一次,黃斑病變的機率就會增加67%。黃斑病變是一種導致失明、無法治癒的疾病。(說明:屈光度是鏡片聚焦能力的衡量指標。)在部分東亞地區,20% 的年輕人有嚴重近視;嚴重近視的定義為-6屈光度以下(圖 2)。雪梨科技大學視力矯正學系主任Kathryn Rose說:「這將成為未來幾十年的大問題。」
反過來,各國官方也開始注意這個問題。2018年,中國領導人習近平將控制幼童近視率列為國家優先目標。Ian Morgan教授說,中國在2021年開始對補習班、線上遊戲實施禁令,部分理由也是擔心小孩的視力。台灣、新加坡政府也同樣地試圖做些事。Dahlmann-Noor醫師表示,「可以公允地說,公衛部門開始意識到近視是個問題了」。
大多數近視是由畸形的眼球引起的。正常工作的眼睛將入射光精確地聚焦到視網膜上,即眼球後部的感光錶面(見上圖)。相比之下,在近視眼中,眼球以某種方式扭曲,導致光線最終聚焦在視網膜附近。患者可以正常近距離看到,但遠處的物體會模糊。而且這種情況往往是漸進的,在整個兒童期和青春期視力都會惡化,然後在成年期穩定下來。
多數的近視是由於眼球畸形所引起。一顆正常作用的眼球,會將入射光精確地聚焦到眼球後方的視網膜上(見圖)。相對地,近視的眼睛會因為眼球形狀扭曲,入射光會聚焦到視網膜前方。近視患者通常可以看得清楚近的東西,但遠處的景物就會模糊。症狀通常是漸進式,兒童時期跟青春期的視力會慢慢惡化,進入成人時期後穩定。
數十年來,研究人員一直認為,近視主要來自遺傳的。近視在家族中流行,基因研究發現了數種會增加近視風險的基因變異。不過,有一些早期的研究顯示,不能全都歸因於遺傳。1969年一篇針對阿拉斯加伊努特人(Inuit)的研究發現,中年、老年人幾乎沒有近視,但年齡較長的兒童和年輕人,近視率卻超過50%。這種變化太快,不能全歸因為遺傳因素;且當研究進行之初,參與者正開始過著更穩定、更西化的生活。但Ian Morgan教授說,研究結果與當時的論點背道而馳,就被忽略了。
東亞地區因為工業化而攀升的近視率更無法忽略。近視是書呆子的刻板形象;一連串的研究顯示,近視與教育有密切的關係。「你接受越多教育、考試分數越高、接受越多課後輔導跟家教 — 就越容易近視」,Dahlmann-Noor醫師說。一項對1990年代以色列正統猶太兒童的有趣研究,證實了近視與上學時間的關係。結果顯示,除了一般課程外還必須上宗教課程的男孩,比他們那些沒接受宗教課程的姊妹更容易得到近視。
由於沒有明顯證據,可以證明學習加法、拼字或猶太經典會直接導致近視,因此只能假設教育是某項其他因素的替身。可能性之一,同時也是最流行的論點是,近視與太多近距離工作(如閱讀、寫作)有關。(這個論點是由四百多年前、需要眼鏡的德國天文學家克卜勒所提出。)
Kathryn Rose說,這個理論到現在仍受歡迎,但證據力沒有很足夠。相反地,目前主流的假設認為,暴露在日光的時間才是主要變數。2007年一份有關加州孩童的研究顯示,在戶外的時間與降低近視率有強烈正相關。另一份研究由Kathryn Rose、Ian Morgan團隊帶領,追蹤四千多位雪梨孩童、長達三年的時間,也得到類似的結論。從事的活動 — 運動、散步、野餐 — 關聯則不大。在戶外才是最大的重點。研究人員反覆驗證近距離工作假說,發現即使孩童進行許多近距離工作,處於戶外仍可大幅減少近視機率,。
這個理論也符合數據,解釋了為什麼近視看起來會像糖尿病、心髒病一樣,是所謂的「富貴病」 — 富裕國家比貧窮國家更常見 — 因為經濟成長帶來更多教育機會。因此,對兒童來說,有更多的時間會處在室內。Ian Morgan說,這解釋了為什麼東亞的比率特別高,因為無處不在的私人補習班、輔導課,意味著東亞學童通常擁有比西方同齡學童更長的學習時間。比如說,大多數韓國學生會去私人「學院(hagwon)」,課程通常會持續到晚上。
看見光明
Seeing the light
動物研究也支持「接受日曬」理論。動物研究中,仔細控制了日光量。也發現,昏暗、少日光的確造成近視。研究人員也有一個推定的機制;眼睛暴露在亮光下,似乎會刺激視網膜中多巴胺的產生,而多巴胺似乎有助於調節眼球的生長速度。多巴胺太少的話,眼球將長得太長,而無法正確聚焦。
人類試驗也確認了這個理論。最大規模的實驗之一,由台灣長庚大學醫學院的吳佩昌團隊所進行,並於2020年發表了一篇論文。研究橫跨2001年到2015年,對象是數百萬名台灣教育體制內的小學生。2010年台灣政府進行名為「天天戶外活動120」的推廣計畫,鼓勵學校每天帶學生到戶外兩小時。在計畫實施後,近視率雖然緩慢,但穩定地下降了。2012年的近視率是49.4%,到了2015年變成46.1% — 反轉了數十年來不斷上升的趨勢。
確切需要多少日光量還未知,不過Ian Morgan估計10,000 lux是合適的。這大約是在一個陽光明媚的日子中,陰涼處可得到的量。(熱帶地區的直射陽光可以超過100,000 lux。) 相較之下,室內很少能超過1,000 lux。Kathryn Rose認為,從技術上講,將教室照明提高到10,000 lux是有辦法做到的。但她說,即使用LED照明達到如此高的照度,產生的熱也會需要專門空調降溫,而眩光可能會讓學童難以閱讀。
研究人員也尋找減緩近視進程的方法。其中一種是利用低劑量的阿托品(Atropine)。阿托品是在一種致命的茄科植物中發現的毒素 — 汁液曾被用在放大女性的瞳孔,讓自己看起來更有魅力。另一種則是使用角膜塑型片,配戴後可重塑角膜。(角膜是眼球前方的透明部分,將入射光聚焦到視網膜上的工作,大部分是仰賴角膜。)這看起來有效,但Kathryn Rose 擔心會對小孩產生副作用,因為如果使用不當,可能會對角膜造成無法逆轉的傷害。
精密的眼鏡也許也有幫助。英國醫學期刊在2020年刊登了一篇研究,有關「散焦合併多段(D.I.M.S)」鏡片的中國實驗。這些鏡片的中央區域,是要矯正佩戴者的視力;中央區域周圍,有數百個其他不同光焦點的小區域。散焦合併多段的想法,是同時提供中央區域的清晰視覺、但也提供其他區域故意散焦的視覺,因為一般認為散焦的視覺,會向眼睛發出減緩生長速度的訊號。戴上這種眼鏡,似乎可降低約一半的近視進程。
眼藥水、更多日光、更聰明的眼鏡,也許可以預防或減緩未來幾代學童的近視情況。但是近視患者成年時,這種情況會是永久性的。這意味著在部分國家,公共健康問題已根深蒂固。Kathryn Rose說,對重度近視且容易出現嚴重併發症的患者來說,四十多歲就可能開始產生不健康的變化。「而其中一些根本無法治療。」
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  • 4月 28 週三 202121:01
  • 經濟學人 台積電如何掌控晶片地緣政治 How TSMC has mastered the geopolitics of chipmaking


Economist Apr 26th 2021
晶片製造的工藝看起來很神奇。他們利用光,將複雜的圖案蝕刻在餐盤大的矽晶圓上,進而形成電路陣列。一旦蝕刻後的晶圓經過切割後,每個電路陣列就稱為晶片。晶片的工作,是讓電子在電腦程式的指令下,穿梭在數學公式間。晶片的運算,讓數位世界得以運行,無論是Twitter還是TikTok、玩具或坦克都是。沒有這些晶片,整個產業會無法正常運轉,正如汽車產業因為缺乏晶片,而被迫暫時停止生產一樣。
在這個關鍵產業中,最重要的企業是台積電。在全球最先進的晶片市場(體積最小、效率最高)中,台積電擁有84%的市占率。全球各大科技廠,從美國的蘋果電腦,到中國的阿里巴巴,都仰賴台積電生產的晶片,讓自身眼花撩亂的技術及服務成為可能。隨著高速網路通訊及雲端計算的成長,高效能晶片的需求也越來越大,台積電投入大量資金來擴大在先進製程技術中的領先地位。
事實證明,這是一種成功的商業模式。台積電去年的營業額為四百八十億美金,利潤則為兩百億美金。半導體產業研究公司VLSI resarch的Dan Hutcheson形容,台積電是「半導體產業的希望之星」 — 並擁有五千六百四十億美金的市值,全球排名第十一。台積電也是一間機敏的地緣政治參與企業,在美中兩大超級強權日益加劇的緊張局勢中努力找尋自己的位置;之中也包括了自己的母國台灣,被中國宣稱為領土的一部分,也接受美國的軍事援助。2020年時,台積電的營業額有62%來自北美企業,17%來自中國企業。台積電解決地緣政治分歧的方法,是讓自己成為美中兩國科技野心都不可或缺的一部分。
台積電成立於1987年,在前二十五年中,台積電生產的晶片沒甚麼特色,遠稱不上是尖端技術。2012年時情勢改變,台積電當時準備首次為iPhone生產功能強大的晶片。蘋果希望台積電盡可能地把生產工藝拉高,以在競爭激烈的消費型電子市場脫穎而出。保密保到惡名昭彰的蘋果電腦,非常欣賞創辦人張忠謀把客戶營業機密作為台積電的優先考量之一;客人即使只進到會議室,也需把筆電的USB插孔封起來。
兩年後,台積電成為iPhone 6的晶片供應商,那是史上最暢銷的智慧型手機。2.2億支銷售量的收入,成為台積電崛起的起點。蘋果的一些競爭對手,也使用台積電的晶片,希望自家手機也能達到那間美國科技巨頭的效能。這些公司都給了台積電豐厚的回報。
多虧了這些意外之財,台積電開始蒸蒸日上,取代了曾經在先進製程上享有壟斷地位的美國巨頭英特爾,然後將其遠拋在塵埃中。台積電在先進製程領域的競爭對手,僅剩下韓國三星,但也幾乎無法跟上台積電的腳步。貝恩策略顧問(Bain)的Peter Hanbury估計,台積電賦予了摩爾定律(積體電路上可搭載的電晶體數目,約每兩年便可增加一倍)至少另外八至十年的壽命。
與競爭對手的差距正在拉大。台積電以前所未有的速度,巨額投資在尖端技術的晶圓廠上。1月時台積電宣布2021年的資本支出將在兩百五十億至兩百八十億美元之譜。4月時這個數字再度上升,到了三百億美金。台積電打算在未來三年內,投資一千億美金。今年有80%的資本支出是在先進製程上。
台積電也停止降價 — 而在晶片生產中,製程只會讓晶片越來越便宜,這等於是漲價。執行長魏哲家說,將取消2021年12月的價格折讓,並將整年維持價格。研究機構IC Insights估算,跟次先進的製程相比,台積電每售出一片最先進製程生產出的晶圓,販賣價格可達兩至三倍。
這創造了正向循環。比其他人更早開發出最先進製程的台積電,可用較高價格販賣,並賺取更多利潤,再把利潤投入到次世代的科技,並繼續這個循環。這個循環的速度已是前所未有地快;四個世代前的產品,台積電需花兩年才能讓這個當時最先進的工藝佔據公司20%的營業額,最新世代的產品只需要六個月。在2012年前的十年,營業收入每年平均以8%的速度成長。但自彼時起,成長速度已達15%。根據VLSI resarch的數字,將台積電及其客人的營業額加起來,已佔全球半導體市場的39%。而2000年時,這個數字是9%,而有超過三分之一是一度主導半導體業界的英特爾。
這是個令人羨慕的位置,但不是無懈可擊的。英特爾由於技術失誤,現在落後至少兩個世代;這個經驗告訴我們,即使是最強的製造商也可能會跌倒。半導體業眾所皆知,週期性非常強。繁榮帶來產能過剩,可能造成泡沫破裂。如果因為疫情緩解,富裕國家不再購買遠距工作或在家放鬆的電子產品,這將使得晶片需求放緩,進而對台積電造成影響。這會讓台積電的財務報表看起很緊繃,以大型科技業的應急資金來說,台積電帳上擁有的一百三十億美金現金,只能算是中等水準。台積電光在過去半年,就已為了最先進的晶圓廠發行了六十五億美元的債券籌處資金。
但對台積電來說,最危險的是中美紛爭。台積電的頂尖技術位置,為地緣政治衝突提供了緩衝。晶片業相關人士說,台灣政府鼓勵包括台積電在內的晶片製造商,將最先進的製程留在台灣,防止被外國干預。台灣的晶圓代工廠擁有全球三分之二的產能。
台積電總值五百七十億美金的長期資產中,有97%位於台灣,也反映了此一事實。這包括了所有最先進製程的晶圓廠。台積電全球擁有約56,800名員工,半數有博碩士學位,而90%的員工在台灣。為了安撫美中兩國的異音,台積電承諾會在兩地增加產線,但很難不將這個承諾視為外交手段。台積電的中國南京廠在2018年竣工,生產的晶片跟最先進製程相比,落後兩到三個世代。而在美國準備設立的產線,雖然比南京廠先進,但落成也要等到2024年了。彼時,台積電在台灣的產線,必然是更先進的工藝。根據台積電目前揭露的投資激化,我們預測2025年時,台積電的晶圓廠及相關設備價值,可能會是現在的兩倍,但其中86%還是會留在台灣。
過去三年間,美國政府開始破壞微妙的平衡。美國政府禁止任何使用美國設備的外國公司,出口晶片給華為。2019年間,台積電銷售給華為的晶片數量,僅次於蘋果。這些晶片多數用在智慧型手機上,而如Oppo的中國手機廠商樂於搶購華為拿不到的晶片。但若美國進一步禁止台積電與中國做生意的話,仍不排除對台灣動武的北京政權很可能會出手干預。拜登政府也宣布要在美國國內投資五百億美金,重新振興美國晶片業:補貼能否使英特爾回到霸主地位仍待商榷;但這樣的倡議,可能會讓台積電更有把先進製程晶圓廠放在美國的壓力,而這步戰略陷阱是台積電一直避免的。
迄今為止,美中都避免直接干預台積電。也許可以從中得到結論,那就是這是雙方達到科技目標最可靠的方法。如果台積電的重要性持續增加,也許其中一方會覺得,被孤立的代價太大。
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  • 4月 04 週日 202110:43
  • 經濟學人 晶片籌碼 Poker chip 英特爾在美擴廠


Economics Mar 31st 2021
數據可能會是新的石油,但在現今的世界,與碳氫化合物競爭商業世界最大經濟亮點的則是半導體。與原油一樣,價值五千億美金的半導體產業,對產業經濟至關重要。晶片業與石油大亨一樣,都常受到供給或需求過剩的衝擊。半導體產業正處於地緣政治激烈的競爭漩渦中心。晶片的主要源頭不在波斯灣,而在離中國海岸約175公里的島嶼上。此外,北京的共產黨宣稱這個位於議題中心的島嶼 ー 台灣 ー 是其領土的一部分。這讓半導體業被置入中美霸權競爭的中心 — 這是個非常不舒服的位置。
在這個背景下,美國最大的晶片製造商英特爾,宣布將投入兩百億美金建廠,振興美國的晶片產業。英特爾新任執行長季辛格(Pat Gelsinger),志得意滿地在自家立旗,希望此舉能喚起美國半導體業的活力(美國的半導體業在投資晶片廠上,輸給台灣跟南韓)。這是「晶片民族主義」潮流的一環,從東方到西方的國家都在提供晶圓廠補助。隨著嚴重的晶片短缺 — 雖說大部分影響的是車用晶片,而英特爾並不賣這種晶片 — 美國也感受到供應鏈中斷的危機。在這之前,美國懲罰中國網通巨頭華為,不讓華為進入美國科技供應鏈,也包括半導體。
沒人能指責英特爾想利用地緣政治的風向,但季辛格想在亞利桑那建晶圓廠的計畫是場賭注。那讓英特爾從生產自己的晶片,跨入為其他美國企業代工晶片的領域。這些美國企業包括亞馬遜(用在雲端計算的數據中心),以及高通(用在智慧型手機)。決定部分轉型為晶圓代工,而不是自己設計晶片再外包(這點競爭對手AMD已經做得很好),需要大筆支出,投資者可能會難以下嚥。英特爾一年在研發上的資本支出,已達到兩百八十億美金之譜。
英特俺的舉動,也代表著美國公家資金投入晶片產業的新紀元,這有可能嚴重扭曲市場。晶片業正遊說聯邦政府,在未來十年內投資五百億美金。晶片業說,有必要興建十九間新的晶圓廠,私部門需投資約兩千八百億美金。季辛格的賭注,讓英特爾處於「加強半導體強權地位」,此一美國任務的最前緣。但如果一不小心,英特爾可能成為第一間因成為國家產業冠軍而遭受詛咒的矽谷公司。
英特爾已是首波接受政府資金的企業。政治人物大聲抱怨美國過於依賴兩間位於中國後院的企業,分別是台積電與三星。雖然美國企業在晶片設計工藝上領先全球,但製造能力只佔了全球的12%,從1990年的37%下降許多。他們怪罪於亞洲各國政府的補助,這可彌補興建晶圓廠的鉅額成本。在現今,一間晶圓廠的興建成本超過一百億美金。這也許是真的,但台積電跟三星,也的確在近年來,於先進製程的晶片工藝上,超越了英特爾。川普總統任內,曾施壓這兩間亞洲企業於美國設廠,兩間都說會。但英特爾顯然更是為了主場球迷成立的隊伍。
聽到這個呼籲,季辛格誓言要把英特爾帶回戰場,展現出自前執行長葛洛夫(Andy Grove,也是季辛格的職場導師)後就未曾見到的氣魄。政府跟在季辛格之後;英特爾很可能會拿到拜登政府三百七十億美金晶片業補助計畫的一部分。英特爾也計畫要在歐洲擴廠;歐洲各國正打算在半導體業上投入約五百億歐元的資金,部分由國家資助。
從經濟角度來看,這喜憂參半。免費的資金總是好事,而且如果美國政府要求美國企業多買美製晶片,那對英特爾是好事。但政府支持也可能鼓勵過度擴張;建廠需要花上數年的時間,而晶片的需求變化快速,這讓晶片往往有週期興衰循環。支持也可能在預期之外消失。英格爾的投資只,已對核心事業的利潤下滑感到憂心,很可能對過度投資所造成的利潤影響更害怕。且也不保證客戶會蜂擁至做為晶圓代工者的英特爾身上。在此之前,英特爾的代工事業並不成功,因為它把晶片製造的利益置於客人利益之上。季辛格現在談的論調是「共同競爭」,而不是競爭,且承諾會將代工事業及晶片自製事業分開。客戶也許仍較傾向找台積電,因為不會有類似的衝突出現。
矽簾
The silicon curtain
對英特爾來說,最棘手的任務是在美歐政府資助下,如何取得美歐與中國間的平衡;中國現在是英特爾最大的市場,佔了約26%的營業額。現在,中國需要英特爾的程度,可能跟英特爾需要中國的程度一樣。但如果拜登繼承川普路線,禁止晶片銷售給中國企業,那風險不只有營業額降低,還有報復行為。隨著地緣政治的緊張情勢升高,將供應鏈國有化、或轉至同盟國競爭網絡中的壓力也越來越大。英特爾應不惜一切代價阻止此事發生。這對全球整合程度最高產業之一的晶片業會是一個災難,對英特爾來說也不是一件簡單的事。
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  • 2月 26 週五 202100:02
  • 經濟學人大解惑 為何晶片會短缺


Economist Feb 25th 2021
車廠需要更多晶片,半導體的短缺讓產線產能遲緩。福特、通用跟飛雅特克萊斯勒(跟PSA寶獅合併後,已更名為Stellantis)都在今年有短暫關閉工廠的情況出現。根據IHS Markit的統計,2021年第一季的汽車產量,將因晶片短缺而減少一百萬輛。但不是只有車廠受傷:微軟、任天堂跟新力,在遊戲主機上的晶片也快要用完了。全球最大晶片製造商之一的三星警告,智慧型手機也有可能受影響。美國總統拜登簽署了一份行政命令,要求重新審視關鍵供應鏈,半導體也在內。為何晶片短缺呢?
半導體業的週期性眾所周知:供過於求或是供應不足都不是很罕見的事,但疫情放大了這個問題。被困在家中工作的人搶著買設備;根據產業研究機構Canalys的數字,個人電腦的銷售額,去年增加了11%,是十年來最高的一次。由於人們轉向視訊會議、影音串流,也讓數據中心的需求急速上升。車廠在封城初期大砍預期數量,在疫苗研發出來後又提高數字,下了大筆訂單給晶片製造商。隨著加密數位貨幣價格的飆漲,「礦工」非常願意花上高昂價格,購買有助挖礦的特定晶片。
在此同時,晶片一直處於供不應求的狀態。亞洲晶圓廠即使在武漢肺炎的第一波疫情時也未關廠。南韓與台灣只有幾名死亡案例,也沒有進行嚴格的全國封城。即使是中國的晶圓廠,也持續運作。武漢是最先發現病毒的地方,但該地半導體業勞工依舊穿著無塵衣上班。但要加產能不是那麼簡單的事;用來製造智慧型手機、遊戲主機的尖端晶片,其先進的晶片製造工廠造價數百億美金。即使是用來生產較舊技術晶片的工廠,裡面的設備也是仰賴少數幾間供應商製造。汽車業習慣於靈活的「及時生產(just in time, JIT)」供應鏈,現在似乎陷入很糟糕的局面。
由於美國與中國之間的科技冷戰,晶片短缺讓半導體業界的政治重要性大增。全球約有80%的晶片產能位於亞洲。隨著跟上科技同儕的成本不斷攀升,能提供最先進技術的公司數目也下降。21世紀初期時還有接近三十間晶圓廠擁有當時最先進的技術,現在只剩下兩間:位於南韓的三星,以及位於台灣的台積電。注意到這個機會,美國晶片廠加大遊說力度,希望美國政府增加補助,促進美國晶片業發展,並降低對亞洲供應商的依賴。二十個歐盟國家也承諾利用疫情後的復甦計畫來增加歐洲半導體產能。在此同時,在供應緊縮背景下受益的廠商,也試著好好利用自己的優勢地位。台積電計畫在明年要花兩百八十億美金在新廠上。台灣的經貿官員說,西方政府再也無法因為中國大陸的壓力而「忽視台灣」了。
汽車業恍如大夢初醒,試著提高適應能力。短期來說,任何儲存庫存零件的行為,都可能讓其他人的缺貨情況更嚴重。長期來說,管理者要思考如何縮短練,甚至直接跟製造商買晶片。有一些企業做得比別人好。豐田汽車在半世紀前,首創即時生產的方式。但在2011年東北大地震跟海嘯後(最重要的是引起福島核災),豐田開始建立庫存,並對供應鏈更用心。此舉看起來奏效。豐田在本月的財務預測中,預計全年收益成長將超過50%。
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  • 2月 01 週一 202118:44
  • 經濟學人 新架構 A new architecture 晶片


Economist Jan 23rd 2021
1月13日時,日本汽車製造商本田表示,必須暫時關閉位於南英格蘭史溫頓(Swindon)的工廠。這跟英國脫歐或是勞工感染武漢肺炎無關,是因為缺少晶片。其他車廠也面臨類似情況。全球產量最大的福斯大眾汽車說,因為缺少晶片,本季度將減少十萬輛的產能。就跟現今世界其他事物相同 — 從銀行到收割機 — 車子沒有車用電腦,也跑不動。
晶片產業正蓬勃發展。全球半導體公司的市值現已超過四兆美元,是五年前的四倍。在武漢肺炎疫情期間,由於工作型態轉向遠端,消費者奔向串流影片、線上遊戲等,晶片製造商的股價飆升。
這也推動了併購熱潮。專門為遊戲及AI設計晶片的輝達(Nvidia),在9月時說要以四百億美元買下專門設計智慧型手機晶片的ARM。10月時,設計圖像及泛用晶片的AMD,宣布了另一項鉅額交易,說要以三百五十億美元買下Xilinx。
矽揮霍
Silicon splurge
資本支出也在持續上升。南韓巨頭三星,打算在未來十年內耗資一千億美金在晶片事業(雖說有些會用在快閃記憶體的晶片上,而非微處理器的晶片)上。台灣的台積電(幫AMD或輝達等晶片設計公司代工)則在1月14日時,做了震驚市場的宣布,預期市場需求強勁,2021年的計劃資本支出,將從一百七十億二美金提高到兩百八十億美金。這將是全球私人企業最大筆的預算之一。
一切都是因為晶片製造界大洗牌的幾項趨勢匯流而發生的。在天平的一端,晶片製造業是競爭與創新的中心。既有的晶片設計廠,包括AMD,輝達和英特爾(按收入計算的話,是全球最大的晶片製造商),正面臨著新創造的挑戰。如Amazon、Google的網路巨頭,以及重要的大客戶,都正在自行設計晶片。這些客人與一些新創公司聯手,渴望從人工智慧、物聯網及其他專業應用方興未艾的硬體需求中受益。
對所有人來說,這些無疑是個天大的好消息;如果你不看天平另一端發生甚麼事 — 另一端是將晶片設計電路刻在矽晶圓上的晶片製造廠。由於先進技術的成本飆漲,能真正生產這些先進晶片的快速減少。現在全球只有三間企業有能力從事先進製程:英特爾、台積電(位於充滿地震、且中國宣稱擁有主權的島國),以及南韓的三星(北方則有擁有核武的鄰居)。美國的半導體產業協會估計,全球約有八成的晶片產能在亞洲。
領航者可能很快就只剩下兩間。英特爾帶領了半導體界的技術長達三十多年,但現在已步履蹣跚。1月18日時,新聞報導英特爾可能會將某些晶片製造外包給台積電;後者技術已超前英特爾。
這個世界經濟基礎的產業,看起來還可能進一步極化。晶片設計界更沸騰,但晶片製造卻前所未有地集中。這種新架構對晶片製造商跟其客戶都產生了深遠的影響 — 在現今這個時代,代表著幾乎所有人都將受到影響。
從晶片設計界多樣化開始說起。多年來,科技公司都購買現成晶片。在蘋果電腦44年的歷史中,他們向MOS科技、摩托羅拉、IBM、英特爾購買晶片,用在自家的手機跟筆電上。但2007年在首支iPhone問世不久後,他們決定走自己的路。後幾個世代的智慧型手機,蘋果就選擇採用自己的晶片,一開始由三星製造,後來台積電也加入。這個手段看起來非常成功,讓蘋果在2020年宣布,新的Mac晶片,他們將不採用英特爾的晶片,而改用自己的設計。
早在兩年前,線上商業龍頭亞馬遜的伺服器,便捨棄了英特爾而改用自家的「Graviton」晶片。亞馬遜稱,自家晶片比英特爾便宜40%。差不多同個時間,Google也提供客製化、用來增加人工智慧運算速度的張量處理單元(Tensor Processing Unit)晶片,給自家的雲端儲存客戶。中國搜尋引擎百度宣稱,其自行設計的晶片「崑崙」,效能比輝達的更好。西方國家雲端計算三大交椅之一的微軟,也有傳聞說準備自行設計晶片。
晶片設計領域中,外界預估聰明的新創公司有數十億美金的身價。美國一間設計人工智慧晶片的企業Cerebras,預估有十二億美金的價值。與微軟合作的英國企業Graphcore,去年12月時被認為有二十八億美金的價值。1月13日時,以智慧型手機晶片聞名的高通,投資Nuvia十四億美金;那是一間由原蘋果晶片設計團隊組成的新創公司。
十年前,客製化晶片還是個不太合理的提案。摩爾定律認為,積體電路上可容納的電晶體數目,約每隔兩年便會增加一倍;泛用晶片也因為摩爾定律,在效能上有大幅的成長。但由於現在的原件由奈米大小組成(十億分之一公尺),這樣奇特的物理性質讓摩爾定律正在失效中。半導體研究機構Linley Group的經營者Linley Gwennap指出,現在要接近快三年的時間才能達到以前的效果,且好處也比以前少。
這讓調整設計使得晶片性能上升一事,更具吸引力,尤其是對大型、擁有垂直整合能力的廠商來說。沒有人比蘋果更了解晶片如何與iPhone內的軟硬體互相配合了。雲端計算鉅子們,擁有大量客戶使用其硬體的數據,可以調整設計讓其更匹配。
在過去,設計晶片意味著你可能也必須要自己生產,但現在已經不是這樣了。在現今時代,多數晶片設計廠外包晶片製造給台積電或格羅方德這樣的公司。不需要營運工廠,成本可以快速下降。大量的自動化工具,讓此過程變得順利。半導體產業顧問Future Horizon的老闆Macolm Penn說,「這並不是像在Etsy上訂製一件客製T恤那樣簡單」,但也沒有難上青天。
雖然設計晶片比以往更簡單,但要製造晶片,卻是史上最難。要趕上摩爾定律(雖然速度已經慢下來),就需要在花超多錢在超先進設備 — 電漿蝕刻設備、氣相沉積設備,以及重達十九噸,體積跟雙層巴士一樣大的光刻機 — 上,且投資會不斷增加。投資在收入佔比降低後,晶片業的資本支出再度上升(圖三)。高科技晶圓廠的成本數字不斷上升,且看不到盡頭。
今日最先進的技術是5nm晶片(跟以前世代的晶片不同,5nm已不是電晶體的實際體積了)。三星跟台積電都在2020年開始量產;雙方在2022年都將生產3nm晶片,2nm則將在幾年後問世。
英特爾掰掰
Intel outside
在二十一世紀剛開始時,一座尖端科技的晶圓廠可能需花費十億美金。2011年一份麥肯錫的報告指出,一座先進的晶圓廠的平均成本約為三十到四十億美金。最近,台積坐落在台灣南部的3nm廠於2020年完工,共耗資一百九十五億美金。台積還正準備建造另一座2nm晶圓廠。花費幾乎可以確定只會更高。英特爾的失誤,讓其卡關在10nm,也讓前任執行長Bob Swan因此去職。新任執行長Pat Gelsinge必須決定,是否要繼續設計晶片並且從事製造。潛在的新市場進入者,面臨著巨大的壁壘。晶圓廠的經濟性隨著技術進步更高騰。
這很重要。不是所有的晶片都需要高階製程。汽車業用的多是較舊、運算速度較慢的半導體。在寬敞的數據儲存中心,微小化可能就沒那麼重要。但有件事至關重大:有些運算必須要是最強大的晶片才能做到。
隨著物聯網中的各處應用(從恆溫機到拖拉機都需要),此類高階運算晶片的需求也會增加。行業中的兩大巨頭,台積電跟三星已為科技大廠 — 蘋果、亞馬遜、Google、輝達、高通,以及若傳言屬實,英特爾很快也會加入 — 各司其職。隨著汽車電腦化、電動化程度提高,車用晶片的要求規格也會越來越高。特斯拉已採用台積電的7nm製程來生產自家的自駕晶片。
亞洲的奈米級製程雙雄仍然非常有競爭力,雙方都很在意對方的技術進展。台積電的盈餘從2005年便保持穩定,而當時先進技術的晶圓廠還有十五間。由於製造成本不斷上升,這條路的尾巴,從邏輯上來看,可能會只剩下一間公司擁有先進晶圓廠,那間公司很可能是台積電。一位業界資深人士說,多年來科技界大老忽略這個問題,希望會自然解決。但問題並沒有消失。
由於半導體業在政治上日益重要,憂慮也更加深。作為美國對中國經濟戰的一環,美國試圖剝奪中國企業自行製造高階晶片的能力。中國將半導體作為數十億美元計畫的核心,要在2025年前讓關鍵技術得以自行供給 — 尤其在因美國制裁而某些外國產品無法進入中國的此時。
晶圓生產日益集中背後的各家力道將繼續存在。美國擔心無法拿到最先進工廠的晶片,要求台積電在亞利桑那設廠。三星也可能在德州擴廠。另一套補貼和激勵政策,則正等待國會通過。歐盟(比利時、荷蘭都有許多高科技業)則希望拿到更多;12月時,十七個歐盟國同意疫情刺激補貼中的數十億美金,在未來十年中拿來建造高科技的晶片廠。但晶片業的歷史告訴我們,花費只會隨著時間越來越令人目不暇給。
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