每年全球出貨的電腦晶片超過一兆顆。圖片來源：Kiyoshi Ota/Bloomberg/Getty
很少有物品像半導體一樣，對公眾而言如此難以察覺，卻又對他們的生活如此至關重要。電腦晶片驅動著人們日常互動的機械、系統和介面。平均每個人每天都會接觸到數十次半導體，無論是在恆溫器裡的小晶片、電腦或手機的主機板，還是車輛的娛樂系統中。
儘管地位微小，晶片已變得極其重要。它們幾乎是所有現代焦慮的載體：人工智慧、產業主權、軍事升級、環境壓力、供應鏈的脆弱性以及科學發現的未來。
伊利諾伊大學香檳分校的電腦工程師 Rakesh Kumar 深知晶片的重要性。在他的著作《晶片時代》中，他試圖解釋這些指甲大小的裝置如何成為當代權力的物質基礎。
這本書在最佳狀態下，提醒我們計算機的歷史不僅是軟體、企業家和加州神話的歷史。它是一部關於材料、製造、國家補貼、貿易戰以及後來改變世界的小技術決定的歷史。
Kumar 概述了 3.8 億年前的地質巧合，使得北卡羅來納州的 Spruce Pine 鎮成為製造晶片所需高純度石英的主要來源地。他還描述了 1980 年代美國與日本之間為防止商品「傾銷」到國內市場而展開的激烈貿易戰、關稅和訴訟，這些最終導致了日本記憶體晶片產業的衰落。
在描述晶片整合的早期歷史時，即電子產品從離散元件轉變為蝕刻在單一基板上的電路時，這本書的敘述尤為有力。Kumar 寫道，是機構而非孤獨的天才推動了晶片的發展。然而，他也提到了德州儀器（Texas Instruments）的工程師 Jack Kilby 和 Fairchild Semiconductor 的物理學家 Robert Noyce 的突破：Kilby 於 1958 年發明了第一個單一锗塊上的積體電路，而 Noyce 隨後開發出了一種可大規模生產的晶片，將所有元件及其互連整合到單一矽塊上。
Kumar 對 Acorn Computers、BBC Micro 以及英國晶片巨頭 Arm 的誕生過程的敘述非常精彩。1970 年代末，英國廣播公司（BBC）發起了一項電腦素養計畫，而 Acorn 公司贏得了建造 BBC Micro 的合約，該電腦在英國的學校和家庭中大受歡迎。在規劃下一代電腦時，Acorn 發現現有的微處理器不足，於是在 1983 年與美國電子公司 VLSI Technology 合作設計了自己的晶片：Acorn RISC Machine。這款高效晶片引起了美國科技巨頭蘋果公司對其 Newton 手持裝置的關注。為了管理這項合作，Acorn 於 1990 年將其 12 人組成的處理器部門分拆出來，成立了 Advanced RISC Machines（現為 Arm），該公司開創了授權其晶片設計而非自行製造的革命性且極其成功的商業模式。
同樣地，Kumar 在論述日本如何成為領先的記憶體晶片生產國、1986 年的日美半導體協定、韓國透過動態隨機存取記憶體市場的崛起以及台灣的晶圓代工模式等章節中，都充滿了對當今晶片產業階層的深刻反思，揭示了當前全球競爭是如何透過政策選擇、產業投資和殘酷的貿易壓力所塑造的。
向非專業讀者解釋半導體絕非易事，而 Kumar 卻出色地完成了這項任務。書中充滿了令人驚訝的細節：台灣積體電路製造公司（TSMC）在竹科生產了全球一半以上的晶片，以及超過 90% 的最先進晶片。全球每年出貨的晶片超過一兆顆，總價值近 7000 億美元，預計到 2030 年年銷售額將超過 1 兆美元。
Kumar 還量化了為確保晶片霸權而展開的國家補貼競賽：美國 520 億美元，歐洲 430 億歐元（480 億美元），日本 245 億美元，印度 100 億美元，韓國和中國各超過 1000 億美元。
工作人員在台灣的一處工廠穿著防護服檢查半導體晶圓。圖片來源：Billy H.C. Kwok/Bloomberg/Getty
他還超越了常見的地緣政治辯論，探討了環境損害、勞工、稀土礦產、仿冒零件以及世界各國領導人面臨的地緣政治困境等問題。
他對面臨前所未有短缺的「舊式晶片」（legacy chips）的討論尤其富有見地。他寫道，今天銷售的晶片中有三分之二是採用 2005 年前商業化的技術製造的，近四分之一採用上個世紀的技術，這反駁了那些認為晶片僅存在於人工智慧數據中心的人。
書中也有精彩的科學寫作片段。Kumar 在關於「光刻」的章節中解釋了電路設計如何轉移到「光罩」上，感光光刻膠如何塑造矽，波長為何重要，以及現代製造工廠為何必須極度潔淨。他解釋說，一枚現代晶片可能包含多達 100 層，經過 1000-2000 個製造步驟，之後成本僅幾百美元的半導體晶圓就變成了價值至少高出百倍的產品。
Kumar 善於將晶片製造描繪成它本來的樣子：人類最複雜的、對不完美進行控制的練習之一。就像雷射必須精確地協調一致才能創造出完美運行的晶片一樣，當他成功地將其描繪出來時，簡直是奇蹟。
因此，令人遺憾的是，就像晶片製造過程本身一樣，有時小地方也會出錯。書中的某些部分感覺有些馬虎、倉促拼湊，出現了印刷錯誤和語句不清的情況。這頗具諷刺意味，因為晶片這個主題本身就極度講究精確。
Kumar 所描述的產業依賴於幾乎難以想像的微觀公差。一個微小的粒子、輕微的振動、一層的錯位或微觀的雜質都可能使晶片報廢——以至於他巧妙描述的晶片製造工廠通常一塵不染，建有減震器，並由穿著全身防護服的工人操作。
Kumar 為他自己的書提供了恰當的比喻。他寫道，在 1970 年代，只有大約十分之一的晶片能按照製造商的預期成功下線。一些有瑕疵的晶片可以透過禁用故障部件並以較低價格出售來挽救。其他則只能被丟棄。
從這個角度來看，《晶片時代》是一件有瑕疵的商品，但並非失敗之作。書中存在著有效的論述：Kumar 勾勒出了一段有用的歷史，其中包含精準的統計數據和令人信服的論據，說明了晶片為何如今成為地緣政治的中心。
