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Economist Dec 1st 2018

矽谷，美國科技產業的心臟地帶。其名稱來自某個化學元素，是微晶片中最重要的成分。現在矽谷吸引到的外界注意力，多半集中在臉書、Google、蘋果電腦等企業上。這些公司以其軟體或精巧的裝置聞名，而不是讓這些軟體、裝置動起來的晶片。但在50、60年代的矽谷，是改善電晶體、積體電路等發明的地方，讓電腦從佔據一整個房間、不可靠的機器，變成可以放入口袋的精巧設備。這又讓今日這些科技巨擘得以興盛。

現代的微晶片，已嵌入汽車、洗衣機以及戰鬥機等各種設備中。半導體貿易統計協會(World Semiconductor Trade Statistics)預估，2017年的晶片市場市值高達4,120億美金，比前年度上升21.6%。如果要說的話，這些統計數字低估了晶片製造的重要性。比如說，全球的電子商務市場，一年約有兩兆美金的規模。如果把數據比做新的石油，晶片就是讓這些數據轉換成真正有用事物的內燃機。

晶片的無所不在，也導致了一個全球龐大產業的成長。現代的晶片有著數十億個元件，生產這些晶片的，則是非常先進、耗資數十億美金建造的工廠。事實上，這些工廠能造出來，就已經是專業化與貿易之力最好的證明。

這些極其複雜的產品，也催生了同樣複雜的供應鏈，全球數千家專業公司涉及其中。美國的半導體行業協會(The Semiconductor Industry Association)估計，他們有一名成員擁有超過16,000家供應商，其中超過8,500家位於美國境外。晶片的原料、元件在最終成為智慧型手機、汽車防鎖死煞車系統或其他產品的大腦前，早已交叉穿梭於全世界。

現在有兩股力量，將半導體業緊緊地推向鎂光燈下。首先，是地緣政治。晶片陷入了既有的科技超級強權美國，以及渴望成為科技強權的中國間，日益惡化的競爭漩渦中。第二股力量，則是物理學。這場醞釀中的技術競爭，正處於歷史性時刻。五十年來，半導體業的進步，由摩爾定律掌控著，意即可以塞入晶片中的元件，每兩年就會成長一倍。也就是說，晶片的計算速度也是兩年成長一倍。但摩爾定律正在瓦解，讓半導體業的未來，看起來比過往任何時刻都更加混亂、更缺乏確定性。

電子政治學
Electronic politics

從地緣政治開始說起。美國長期以來，一直把晶片製造的領先地位視為重要戰略資產。矽谷出產晶片的最早用途之一，就是核彈的導向系統，由五角大廈及創投支持著。2017年時，白宮發表的一份報告中，完全不隱晦地使用以下字眼：「對國防系統和美國軍事力量來說，尖端半導體技術至關重要。」

中國也認為晶片對其未來非常重要。2014年時，中國為了半導體產業研究、發展的金流所需，成立了「國家集成電路產業投資基金」。這個資金的目標之一，是「2025中國製造」，是要增加中國國內高科技產業本土製造的計畫。中國希望在2030年時，多數晶片可國產(目前僅有約三分之一為國產)，將本土晶片產業的收益，從2016年的650億美金，增加到3,050億美金。

美國並不歡迎中國侵入自己的地盤。美國做了一些動作，試圖減緩中國的進展。比如說在2015年時，美國禁止世界第二大晶片商英特爾，販賣給中國作為超級電腦用途的高階晶片。美國也阻擾中國企業收購美國公司。

今年中國智慧型手機、通訊設備製造商中興通訊在違反和解協議，違法出口技術給伊朗後，川普政府曾短暫地禁止美國企業賣零件給他們。中興通訊年營收高達160億美金，產品銷售到全世界。但這間中國公司的晶片，是幾間美國企業授權製造的，當供應源被切斷後，中興一夜之間陷入癱瘓狀態。川普出人意料地同意解禁後，中興才避免破產一途。

擋風玻璃下的晶片
Chips in the windscreen

美國也對中國的產業間諜提出指控。11月1日時，檢察官起訴了中國的晶片製造商福建晉華，以及其台灣的合作夥伴聯華電子。起訴理由是，這兩間企業竊取美國大廠美光(Micron)的營業機密。美國官員警ˋ告，使用中國製造的設備可能會有風險，因為那些設備可能會把敏感資訊傳回中國。10月12日時，兩位參議員公開警告加拿大，不要讓華為參與建立加拿大境內的5g網路計畫。紐西蘭也在本週阻止了行動網路營運商Spark，在即將推出的5g網路中使用華為的設備。在川普主導的與對中關稅貿易戰中，晶片也是前線之一。8月份美國提出的一系列增加關稅的商品中，晶片也在其中。

中國也在報復行動上更加強硬。美國晶片設計商高通，原本想併購荷蘭恩智浦半導體(NXP)，但因為北京的競爭監管單位拖延，最終只能放棄。中國官方也在調查美國、韓國製造商是否操縱記憶體晶片的價格，對象中也有美光。

美國想挫敗中國的努力，可能只會讓中國更加堅定。直到最近，中國都還擁有世上最快的超級電腦(譯按：2018年6月，美國IBM又奪回寶座)。這台超級電腦的名字叫做「太湖之光」，位於上海附近的國家超級計算無錫中心。田納西大學超級電腦專家Jack Dongarra說，「太湖之光」使用的40,960個神威26010晶片，完全由中國設計。他說，英特爾禁令一事的主要影響，是「中國投入更多資金到高效能計算研究中」。「太湖之光」之後的超級電腦，將使用更先進的晶片，目前也正在開發中。

貿易戰，以及美中之間不友善競爭意識的增加，讓這個世上最複雜、全球化程度最高之一的產業產生了不良影響。政治風險顧問公司歐亞集團(Eurasia Group)的Paul Triolo說，「這些晶片公司，在過去三十年都被告知說，全球化有多好。」「突然，這變成了國安問題，這些公司只能試著調整適應。」

重整一個快速增長、對全球經濟非常重要的產業並非易事。早期，晶片製造商在自家工廠進行每個生產步驟。直到1961年，快捷半導體(Fairchild Semiconductor)做出改變，在擁有便宜高技術勞工的香港進行組裝及測試。隨著晶片成為更複雜、越來越多公司將製程外包給專業商的產業後，這個趨勢越來越不可逆。結果就是整個產業變成令人困惑、成千上萬間企業的匯集處。整個產業可以分為三大塊 — 設計、生產、組裝及封裝(見圖)。



從原始矽晶到晶片成品的旅途，說明了這個供應鏈有多精細。源頭可能起於阿帕拉契山脈，那裏蘊藏著最高品質的二氧化矽。接著那些二氧化矽砂可能會被送到日本，做成矽晶棒。接著會被削成標準尺寸的晶圓，每個300mm。然後送到稱為「fab」的晶圓廠，也許位於台灣或南韓。這些晶圓會用荷蘭製造的光刻設備，刻上特定樣式。

這些樣式由晶片設計所決定。設計可能來自英國的ARM，但可能因為ARM許多授權下的特定用途而進行調整。一旦完成，就進行模組組裝及封裝程序。這些蝕刻過的矽晶，將放置在陶瓷或塑膠容器內，而這些容器能放在所有的電路板上，接著進行測試。這個程序可能在中國、越南或菲律賓進行。