图书在版编目（CIP）数据
芯事：一本书读懂芯片产业/谢志峰，陈大明编著．—上海：
上海科学技术出版社，2018.7（2018.8重印）
ISBN 978-7-5478-4076-4
Ⅰ．①芯… Ⅱ．①谢…②陈… Ⅲ．①集成电路产业—产
业发展—研究—世界 Ⅳ．①F416.63
中国版本图书馆CIP数据核字（2018）第146886号
芯事——一本书读懂芯片产业
谢志峰 陈大明 编著
上海盛通时代印刷有限公司印刷
开本787×1092 1/16 印张21.25 插页2
字数 220千字
2018年7月第1版 2018年8月第2次印刷
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芯片作为人类电子业最伟大的发明之一，已经无处不在地融
入我们的生活：从手机、电脑、电梯、冰箱、空调、洗衣机，到
汽车、高铁、机器人、仪器仪表、医疗器械，甚至红绿灯系统、
共享单车，都可以看到芯片的作用。虽然我们每天都在接触芯
片，不少人从事的行业也与芯片有关，但是由于技术性太强，很
多人不知道从何入手来了解芯片：芯片到底是什么产品？芯片怎
样影响我们的生活？芯片行业到底是个什么样的行业？芯片会如
何左右我们的工作？我们在投资时应当如何看待芯片的因素？芯
片未来将怎样发展，这又给我们带来什么样的变化？
今年4月份，美国商务部作出对中兴通讯的禁售令后，更多
的人加入到这些问题的探讨中。谢志峰和陈大明编著《芯事》一
书，恰逢其时。书写的方式独到而且生动，让我们忍不住一口气
读完，全面了解芯片开发的各环节。这本书包罗万象，内容涵盖
芯片行业的技术、产品、工艺、应用、管理、战略、政策等方方
面面，但却又是用娓娓道来的方式，引导读者体会真实而又精彩
的故事和案例，自然而然地领略芯片行业的发展轨迹，深入浅出
地介绍芯片行业的发展逻辑。
在行业案例中，谢志峰和陈大明将一些重点项目和关键科技
介绍得恰到好处。在书中，读者可以看到为什么企业能够在转型
竞争中胜出或失败，为什么从业者必须秉承精益求精的精神，为
什么决策者需要深刻领悟芯片与其他行业的不同发展特点。了解
了这些，就会知道芯片行业为什么需要不断强调人才密集、技术
密集和资金密集的特点。更难的是，对于芯片企业的经营者和管
理者来说，掌握人才、技术和资金要素只是基础，创建新的模
式、准确把握行业周期则更是关键。由此，我们才会品味到，各
种各样的智能产品不断迭代背后的艰辛。
所以，无论你是芯片行业的从业者，还是只对芯片本身感兴
趣的大众，这本书都是个认知的“窗口”：对于政策制定者来
说，由此可以更清晰地精准施策；对于投资者来说，由此可以更
好地了解投资方向、重点、时机和策略；对于管理者来说，由此
可以更好地统筹资源和各个环节；对于从业者来说，由此可以更
好地了解自己的职位处于哪个环节，从而更好地规划职业生涯；
对于学生来说，由此可以更好地了解产业链，更好地谋划未来。
读完这本书，也就可以在快速的发展中，更为清醒地认清所
面临的机遇与风险，找准发展的定位，提高自己的竞争力，掌握
未来的主动权。我热忱地推荐这本书，深信阅读《芯事》能够给
读者带来更多的乐趣、知识和收益。
张汝京博士
芯恩（青岛）集成电路有限公司董事长
青岛大学讲席教授
收到谢志峰博士《芯事》书稿的时候，恰好刚刚从美国出差
回来。由于时差的原因以及手头积压着太多要处理的事情，所以
没有去特别关注。这两天，在夏威夷檀香山出席Symposia
on
VLSI Technology and Circuits国际学术会议，闲暇时间快速翻
阅了一下书稿，感到谢志峰博士确实花了不少心血来组织材料并
写出这样一部有内容的著作。
了解过去才能够理解现在，了解过去和现在才能预判未来。
今天，中国半导体产业的发展处在一个关键时刻。伴随着中美贸
易冲突，特别是美国政府对中兴通讯下达的禁售令，让全社会突
然认识到半导体的重要性，让我们这些在半导体芯片领域工作了
大半辈子的人有种“受宠若惊”的感觉。谢博士的《芯事》回忆
了从上世纪中叶晶体管的发明、集成电路的诞生及后面数十年的
发展，可以帮助读者比较系统地了解我们这个行业的“芯”路历
程，深入认识芯片技术的复杂度及前辈们为此付出的巨大心血。
发展芯片技术从来就不是一件容易的事情，其发展需要长期不懈
的坚持、巨量资源的投入和几代人孜孜不倦地追求和奋斗，绝不
像有些人想象的那样可以“今天栽树，明天摘果”。新世纪以来
的近20年中，我们看过太多“超英赶美”式的口号，也听过很多
人信誓旦旦的“突破创新”，但在中国半导体产业的发展历程中
很难发现这些口号和所谓“突破创新”有什么贡献。这两
年，“吓尿体”充斥社交媒体，甚至少数严肃媒体也受到影响，
极大地影响了全社会对中国发展的客观认识。当中兴通讯事件出
现后，这些之前要“吓尿”别人的又几乎在一夜中“被吓
尿”了，反映出某些人的无知和浅薄。认真地读一下谢志峰博士
的《芯事》，也许可以帮助大家清醒一下头脑，坚定一下信念，
更明白中国的芯片技术和产业发展还需要至少20年和一代人的努
力才有可能攀上世界的高峰。
写芯片的发展历史是件很难的事情，尤其是写中国芯片的发
展历史更是难上加难。中国芯片的发展艰难而曲折。由于各种原
因，不少重要事件没有被清晰地记载，一些重要事件的发生背景
和过程也未能形成共识，特别是许多重要人物在中国芯片发展过
程中的重要作用更是难以评判。所以，敢于去写中国芯片发展史
这件事本身就需要勇气。我很佩服谢志峰博士在《芯事》一书中
对中国芯片发展的历程尝试着进行描述。虽然我答应为《芯事》
写序，但并不意味着我认为他对中国芯片发展历史的描述就是系
统和完整的，更不敢说是完全正确的了。但是，如果不去碰触中
国芯片的发展历史，《芯事》的价值也许就无法体现。这也是本
书存在的一种“缺陷美”吧。希望读者在阅读的过程中，不必去
纠缠某件事的具体细节和某个人的具体贡献，仅当作是一种背景
素材来了解，这可以减少不必要的烦恼。
总之，对于有志于投身芯片事业或想要了解芯片行业的人来
说，《芯事》是一本了解芯片行业为什么能够发展、如何发展到
现在以及未来将向何处发展的通俗读物。相信读者一定会从中有
所收获、有所思考。
清华大学教授
2018年6月23日于夏威夷檀香山
很荣幸受到谢博士的邀请为《芯事》一书写序。
芯片是信息产业的基础，对整个国民经济和社会发展意义重
大，是构筑大国竞争力的核心产品之一。近年来，云计算、物联
网、人工智能等信息技术的快速发展，将人类全面带入数字化、
网络化、智能化的时代。未来的智能时代需要什么样的中国芯
片？这已是大家共同关注的问题。
我国芯片的进口依赖仍然十分明显，加快发展芯片事业是决
胜未来的必然要求。芯片事业的发展，需要科学的谋划。在摩尔
定律的推动下，芯片行业的发展有其自身的规律。比如，芯片产
品的开发，除了技术难度大、投资要求高之外，还有明显的市场
周期特征。只有把握这些特征和规律，准确地谋划行业发展，才
能在激烈的市场竞争中胜出。
历史是一面镜子。以史为鉴，可以以更加宽广的视野、更加
开阔的思路来统筹谋划芯片事业的发展。
我和谢博士相识是在2006年，那时我刚回国创业。当时，谢
博士作为中国大陆培养的人才在中芯国际做高管，主管中国区的
销售。作为客户和合作伙伴，我有幸认识谢博士，他给我的第一
印象是个非常阳光的、有智慧的、富有学者气质的管理者。此
后，我们与中芯国际的合作也很成功。
入创业公司矽睿微电子做CEO，可以真切感受到谢博士希望给中
国集成电路做出更大贡献的心愿。陆陆续续地，我们有很多机会
在一起探讨中国集成电路的发展，以及各行业的见闻、趋势和人
物。
谢博士离开矽睿后，创办了艾新教育学院。为此，我还专门
找谢博士讨论过。对于从事教育事业的人，我从来都非常敬仰：
能够用自己多年的从业经验，将年轻的创业者们打造为企业家，
真的是很了不起的事业。秉承从英特尔这些大师和传奇人物身上
学习到的管理经验，谢博士为中国集成电路行业培养出了数批业
务精英。
谢博士写的这本《芯事》，涵盖了波澜壮阔的集成电路发展
历史。其中，英特尔、三星等跨国企业的发展，以及国内集成电
路发展的回溯都有大篇章。书中描述的国内外集成电路的几条发
展主线的状况，对我们的启示颇深。
这也是我们作为从业者一直所追求的：把集成电路的这些
人、事和知识，让更多普罗大众所了解、所熟悉。中兴事件就是
对大众的一次知识普及。在集成电路的技术发展上，我们与国外
的差距还非常大，过去几十年经历了很多的坎坷。走到今天，中
国的集成电路行业已经初具雏形，但还未成为世界芯片产业主要
力量之一，还需要更多的努力。在集成电路应用的新兴市场，例
如人工智能、物联网等，我国已经基本和世界同步，甚至在有些
消费应用领域上引领世界，这也意味着我国集成电路行业发展的
巨大前景。
《芯事》的出版，为大众了解集成电路发展史中的各种人和
事，打开了一扇窗。无独有偶，兆易创新在合肥建造的国内首个
公益性集成电路科技馆，也在此时开馆。无论是书还是科技馆，
我们的初衷都是面向广大学生和社会人士，让他们更多地了解集
成电路知识，以更好地推动中国集成电路的发展。因此，科技馆
打开的这扇门，和《芯事》一书打开的这扇窗，有着异曲同工之
妙：我们和其他很多的同行一样，都在想为这个复杂行业的科普
事业做些贡献，以此启迪更多的奋进者来开拓属于中国芯的新事
业。在新的历史起点上，这恰逢其时。
朱一明
兆易创新创始人、董事长
2018.6.30于北京
2018年4月16日，美国商务部发布公告，美国政府在未来7年
内禁止中兴通讯向美国企业购买敏感产品。由于中兴的基带芯
片、射频芯片、存储芯片对美国供应商的依赖程度大，因而芯片
成为“敏感产品”中的焦点。一时间，各界人士纷纷发表意见和
观点，“满屏”都在反思芯片遇到的制裁，警示无“芯”可用或
将面临的困境，探索芯片的国产化之路该如何走下去。这些讨论
有专业的真知灼见，有奋斗在一线的经历和体会，有芯片领域的
努力和成败梳理。在这些“碎片化”的讨论背后，实则有芯片行
业自身的发展规律和经营特点，认识这些规律和特点是我们未来
从“芯”出发的起点。
历史是最好的老师，在产业史中回顾、感受和探究芯片从何
处来、往何处去，或许是了解芯片行业的最好途径之一。2017年
底，我们已经收集、整理了芯片行业发展的各种史料，不过考虑
到公开文献记载的有限，始终未能下决心将《芯事》成书出版。
2018年4月，身边发生的两件事促使我们改变了决定：一是中兴
通讯遭遇美国制裁；二是兆易创新在安徽省合肥市南艳湖科技城
建立了公益性的“兆易集成电路科技馆”，向公众免费开放展示
芯片产业的过去、现在与未来，普及科学工程知识，为青少年开
启未来智能生活的梦想。
美国商务部的禁售制裁，推高了国内对芯片产业的反思浪
潮。怎么补齐关键技术的短板？正如鳍式场效应晶体管
（FinFET）发明人胡正明博士在兆易集成电路科技馆的开馆典礼
上指出的，普及集成电路知识、梳理产业发展历程、介绍产业链
各环节，是“提高集成电路产业认知度和中国集成电路产业人才
培养”的基础性工作。
我们将此书整理成册的初衷亦是如此：尽管我们无法精准地
刻画每一个历史细节，但是我们可以从中勾勒出芯片发展的脉络
和轮廓，让读者对各国家和地区芯片行业的缘起有更深的理解，
对芯片行业和企业的探索有更直观的印象，对芯片未来的发展有
更多的启迪。为此，我们决定从芯片行业的发展历程、发达国家
及其企业的芯片发展、中国芯片行业的探索、芯片行业的未来这
四部分来展开，在国家、企业、人才的决断和努力中，让读者来
领略属于芯片行业独有的精彩。
在梳理中，我们最为深刻的体会就是芯片行业发展的不易。
从普普通通的石英砂，到电子信息行业“皇冠上的明珠”芯片，
需要经历极其严苛、极高难度的淬炼才能达到99.999999999％的
高纯度，还需要集创造性的科学思维的见解、艺术般的设计、严
谨的工匠精神、精密的质量管理于一体，才能在小小的芯片上成
就如同城市交通网络般浩瀚的电路。如果细细品味其中的精益求
精，用“一沙（芯片）一世界”来比拟或不为过。
所以，成就芯片的大师，都是有情怀的匠人。2018年4月26
日，习近平总书记在武汉新芯集成电路制造有限公司听取了国家
存储器基地项目情况介绍，并到生产车间察看国内领先的集成电
路生产线。他强调，装备制造业的芯片，相当于人的心脏。心脏
不强，体量再大也不算强。要加快在芯片技术上实现重大突破，
锣打鼓、轻轻松松就能实现的。机遇前所未有，挑战前所未有。
每个人都要增强责任感、使命感，在各自岗位上为中华民族伟大
复兴做出更大贡献。
习近平总书记的讲话，为我国集成电路行业发展的战略定位
和历史使命指明了方向。要把握历史使命、在战略竞争中胜出，
就需要对芯片行业的发展有准确的认知。在摩尔定律的驱动下，
集成电路行业的发展犹如飞驰的“赛车”，“赛车手”需要精准
地控制赛车行驶的方向、赛道、速度和把握进站加油的时机，一
不留神就会被对手超越。只有新的对手，没有永远的冠军。在这
个没有终点的赛道上，正是“赛车手”和“车队”永无止境的努
力，才驱动了芯片和下游系统产品的升级换代。在这场永不停歇
的竞争中，速度超越了规模，创新取代了资源，成为最关键的制
胜因素，而国家的支持是产业发展的必要条件。
正因如此，任何芯片的开发要获得成功，就必须赶上一日千
里的行业更新速度，否则只能在升级换代中被淘汰。而这又意味
着必须协调好政策、人才、投资、技术和市场的经营关系，建立
起足够的技术升级能力、周期扩展能力和综合管理能力。基础材
料、工业设计、精加工、软件设计、生产线等集成电路行业发展
能力背后的统筹协调，显然不是单个企业、单纯的市场机制就能
实现的，只有国家战略层面的系统布局、合理引导和协同创新，
才能使海外回流的顶级人才、蓬勃发展的国内人才有其充分的用
武之地，让民族企业在全球的激烈竞争中夯实根基、全力冲刺，
让中国芯片的自力更生、创新升级之路越走越稳、越行越远。
资就是集成电路行业发展的基本要求。全球化的视野、协同化的
创新、市场化的机制、周期化的投资、专业化的管理，汇聚了巧
手匠人的无数心血，凝聚成自主创“芯”的共识，集聚着迎接挑
战、攻坚克难的强劲动力，孕育着欣欣向荣的未来。希望在对全
球60年集成电路行业发展历史的梳理中，能与读者诸君共同品味
艰难创业、持续创新中拼搏奋进者的不易。希望本书能给集成电
路的政策制定者、投资者、经营者、管理者和其他各类从业者以
经验启迪，给有志于投身集成电路行业的人员以综合认知，给集
成电路的下游应用以策略依据，给有兴趣了解集成电路的大众以
行业知识，为中国芯的发展献上绵薄之力。
录
第一章 集成之路
仙童半导体公司就像个成熟了的蒲公英，你一吹
它，这种创业精神的种子就随风四处飘扬了。
——史蒂夫·乔布斯（Steve Jobs）
岁月磨砺。60年前，集成电路的发明，在将电子学带入微电
子学时代的同时，也给人类的生活带来了翻天覆地的变化。60年
的风云激荡中，小至智能手机、智能电表，大至高铁、飞机、卫
星，集成电路已经无所不在地改变着我们的生活。当今，中国的
集成电路市场规模已经占全球的一半以上，然而中国芯的自我供
给仍然十分不足。回顾60年的发展，总结历史经验、把握历史规
律，才能更好地认知滚滚向前的潮流和大势，凝聚前进的勇气和
力量，因势而谋、应势而动、顺势而为，走向更好、更快、更稳
的发展之路。
图1 全球半导体市场60年发展规模和主要发展节点
说起芯片，就不得不提英特尔公司。1968年，仙童半导体的
两位创始人罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce）和戈登·摩尔（Gordon Moore）离职，创办了英特尔公司（Intel Corporation）。起初，
两人希望以其名字组合“Moore Noyce”注册名称，但是又觉得不
够“优雅”。后来，两人想到以集成电子学（Integrated
Electronics）英文单词的缩写为公司名称——“Int-el”。目前，英
特尔已成为了集成电路的代名词。1971年，英特尔推出了全球第
一个微处理器，由此带来的集成电路革命改变了整个世界……
说英特尔是集成电路的代名词，一点也不为过。除了后来英
特尔引领全球的微处理器开发外，英特尔的创始人诺伊斯曾经发
明了世界上第一块硅集成电路，用平面工艺制造出了第一块实用
化的芯片。
“晶体管之父”
诺伊斯生于美国艾奥瓦州，中学毕业后考入格林纳尔学院同
时学习物理、数学两个专业，1953年获麻省理工学院物理学博士
学位，在费尔科公司工作了3年后加入了著名物理学家威廉·布拉
德福德·肖克利（William Bradford Shockley）创办的公司——肖
克利半导体实验室股份有限公司（Shockley
Semiconductor
Laboratory），简称肖克利实验室。
位物理学天才，1956年获诺贝尔物理学奖，还获利布曼奖、凝聚
态物理最高奖巴克利奖、康斯托克奖、霍利奖章。1945年开始，
肖克利带领贝尔实验室的固体物理学研究小组发明了点接触晶体
管，提出了结型晶体管理论，这些开创性的工作都为集成电路的
发展奠定了基础。不过，肖克利的天赋主要在物理学方面，在管
理上似乎并不在行。1955年，肖克利在加州创立肖克利实验室股
份有限公司后，先后招聘了诺伊斯等年轻人才，但是这些人才很
快发现无法认同肖克利的商业策略。在自己创办公司后，肖克利
仍然延续其在贝尔实验室的“基础研究”做法，并没有明确初创公
司的运营策略、盈利目标，也没有将开发成果转化为符合市场需
求的产品并带来收益。尽管投资人对于这位科学巨匠的做法似乎
并不在意，但是肖克利招募来的年轻天才们却并不认同，大部分
员工准备离开。
从基础科学的突破到高端技术的研发，有着很大的差别，需
要准确的理解和认知，肖克利更侧重于前者，而年轻人则更侧重
于后者。除了不认同肖克利的商业策略外，这些年轻天才无法忍
受肖克利的家长制作风。摩尔曾经回忆说：“当实验室里出现一
件小事故后，肖克利会要求我们用测谎仪来测试谁说了谎，谁又
是无辜的。”
更为重要的是，肖克利实验室的一些年轻人提议做集成电
路，但都遭到了肖克利博士的拒绝。回过头看，这些抱着集成电
路的“梦想还是要有的，万一实现了呢”的天才们，离开肖克利实
验室也成了必然的选择。何况他们在离开肖克利不久，就创造了
“八位仙童”
在这些离开的员工中，有八位年轻的天才在肖克利的公司工
作了一年半左右的时间，辞职后被肖克利大骂为“叛逆八人
帮”（the traitorous eight）。请记住“叛逆八人帮”的名字，因为他
们将改变后来的集成电路发展历史：诺伊斯、摩尔、朱利叶斯·布
兰克（Julius Blank）、尤金·克莱纳（Eugene Kleiner）、琼·霍尼
（Jean
Hoerni）、杰伊·拉斯特（Jay
Last）、谢尔登·罗伯茨
（Sheldon Roberts）和维克托·格里尼克（Victor Grinich）。
这八人中，当时最为年长的诺伊斯只有30岁，肖克利用“叛
逆”一词来形容他或许并不为过，这从他的成长便可看出。诺伊
斯在12岁的时候，受《知识图书》（ Book of Knowledge ）的启
发，便和哥哥自制了滑翔机，并让7岁的弟弟爬上去体验飞翔，
结果是弟弟摔得很惨。中学时，诺伊斯把家中旧洗衣机的电机拆
下来，安装在自行车上变成了机动车。诺伊斯在格林纳尔学院学
习时，有一次举办南太平洋风味的同学宴会，但是宴会还缺一只
烤全猪。同学们囊中羞涩，诺伊斯和另一同学被“委以重任”——
弄一只猪回来。后来诺伊斯和同伴在喝了几杯酒后成功“得手”，
从附近的农场偷来一只25磅小猪，回去时受到了“英雄”般的欢
迎。第二天早晨他和同伴羞愧不安，便回到农场道歉并付钱，这
时他们才发现农场是格林纳尔市长家的。在以农业为主的艾奥瓦
州，偷盗农畜的最低惩罚是一年监狱加1000美元罚款。为了留住
这位天才学生，学院出面和市长周旋，最后诺伊斯赔偿了市长小
猪的钱款，只被停学一学期。回到格林纳尔后，诺伊斯“痛改前
非”努力学习，拿到了物理学和数学的双学士学位，毕业时被同
学们授以“付出最少努力而得到最高分数”奖章。后来他又在22岁
时进入了麻省理工学院，并于1953年获得物理学博士学位。在英
特尔功成名就后，诺伊斯说：“我从来没有野心要做一个工业
家，我的家庭是牧师世家，我只是做对我来说最有趣的事情。”
图2 “八位仙童” 左起：戈登·摩尔、谢尔登·罗伯茨、尤金·
克莱纳、罗伯特·诺伊斯、维克托·格里尼克、朱利叶斯·布兰克、琼·
霍尼、杰伊·拉斯特
识格局方能谋战略，观大势方能抓时机。从科学成果的转
化，到产品的创新发展，需要点的突破与系统能力同步提升。显
然，肖克利并没有意识到集成电路发展的巨大潜力。肖克利博士
原以为，在人情伦理似乎比企业规章制度更为重要的20世纪50年
代，“叛逆八人帮”离职后会遭到业界的唾弃。结果正好相反，有
人认为肖克利所赏识的人才必定有非同寻常的能力，这也成为这
八个人命运的转折点。事实上，肖克利后来也改口把他们称
为“八个叛逆的天才”。
离开肖克利后的1957年10月，八位天才得到了仙童摄影器材
公司3600美元创业基金的资助，成立了仙童半导体公司，开发和
生产商用半导体器件。“仙童”是国内对谢尔曼·费尔柴尔德
（Sherman Fairchild）投资的公司“Fairchild”的意译，对于正值半
导体行业“西部拓荒时期”的硅谷地区来说，将八位天才称为“仙
童”恰如其分：当时硅谷还只有肖克利实验室和仙童半导体两家
公司，这“八位仙童”毫无疑问地成为了硅谷的开拓者。
当时诺伊斯虽然年轻，但是已经颇具管理才能，出任了总经
理，带领团队在硅谷的山景城（Mountain View）查尔斯顿路上租
下的两层楼仓库中努力坚持做肖克利反对的“双扩散基型晶体
管”项目：赫尔尼和摩尔负责新扩散工艺的开发，而诺伊斯和拉
斯特则主攻平面处理技术。好就好在，不久后仙童摄影器材公司
又给了他们150万美元的投资，而仙童半导体的技术也在资金投
入后逐渐研发成熟。
在创办三个月后的1958年初，仙童半导体获得了第一份订
单：当时的信息行业巨头IBM向他们订购100个用于存储器的硅
晶体管。以此为起点，仙童半导体公司快速成长，到1958年末约
有100名员工、50万美元的销售额，而其所在的查尔斯顿路也成
为硅谷发展的起点。
发，将硅表面的氧化层做成绝缘薄膜，并形成了集扩散、掩膜、
照相和光刻于一体的平面处理技术，使硅晶体管的批量生产成为
了可能。20世纪60年代中期，仙童半导体实现了集成电路的生
产，公司盈利能力急速增长，辉煌之路由此开始，但投资局限也
在此刻埋下了伏笔。
在看到仙童半导体的盈利能力后，早期大量注资的仙童摄影
器材公司先是全资收走了“八位仙童”的股权，又将仙童半导体的
利润投资到其他业务上。恰恰相反的是，在“八位仙童”看来，这
些资金应该投入到半导体领域，由此产生的战略分歧也成为“八
位仙童”再次辞职的主要原因。后来，仙童摄影器材公司对仙童
半导体的管理插手越来越多，甚至要找人替代诺伊斯的首席执行
官位置，这则成为了员工离职的导火索。仙童摄影器材公司从摩
托罗拉半导体事业部挖来了莱斯特·霍根（Lester Hogan），而霍
根则从摩托罗拉带来了手下的“八大金刚”。这一决定的结果就
是，赶走了更多的仙童老员工。
1968年，诺伊斯和摩尔创办英特尔。在此之前的1961年，罗
伯茨、拉斯特和赫尔尼离开仙童创办了泰瑞达（Teradyne）的子
公司阿梅尔科（Amelco）半导体。在仙童成立时负责融资的克莱
尔则于1972年成立了著名的风险投资公司凯鹏华盈（Kleiner
Perkins Caufield Byers），而布兰克后来也从事半导体投资。八人
中唯一没有从商的是格里尼克，他在离开后到加利福尼亚大学伯
克利分校任教，并于1975年出版了《集成电路介绍》一书。
此外，硅谷的不少半导体企业均由早期在仙童半导体的其他
校”。正如乔布斯的比喻，“仙童半导体公司就像个成熟了的蒲公
英，你一吹它，这种创业精神的种子就随风四处飘扬了。”20世
纪80年代出版的畅销书《硅谷热》（ Silicon Valley Fever ）写
道：“硅谷有大约70家半导体公司，有半数是仙童公司的直接或
间接后裔。在仙童公司供职是进入遍布于硅谷各地的半导体业的
途径。1969年在森尼维尔举行的一次半导体工程师大会上，400
位与会者中，未曾在仙童公司工作过的还不到24人。”可以说，
以“八位仙童”为代表，早期的仙童半导体做的是开创性的、改变
世界的发明。
随着灵魂人物的离去，仙童半导体的没落只是时间问题。
1974年，无力回天的霍根，将仙童半导体的首席执行官位置交与
威尔弗·科里根（Wilfred Corrigan），此后仙童半导体的行业地位
在3年内从第二滑至第六。20世纪70年代末，仙童半导体终于难
以为继，科里根发现仙童半导体的最好出路就是将其出售。1979
年，法国石油企业斯伦贝谢（Schlumberger）以4.25亿美元并购仙
童半导体，此后仙童半导体于20世纪80年代进军人工智能领域，
但是未能成功。1987年，斯伦贝谢将仙童半导体以原价约1/3出售
给国民半导体公司（National Semiconductors），而国民半导体的
总裁兼首席执行官正是仙童半导体公司原副总裁查尔斯·斯波克
（Charles
Sporck）。1997年，国民半导体公司又在与英特尔和
AMD的竞争中，经营艰难，只好以5.5亿美元的价格将仙童半导
体公司出售给风险投资公司，此次接手的公司首席执行官也是仙
童的老员工克尔克·庞德（Kirk Pond）。此后的1997年到1999年
间仙童半导体曾开展了大规模的并购，并于1998年在纽约证券交
持着经营，但是再也不是原来的“黄埔军校”了。
肖克利与“八位仙童”的认知差别，并不是年长者与年轻人间
简单的激情差异，从根本上看是他们对于科学、技术、工程三者
之间的关系上有着不同的认知：肖克利更看重科学和技术，
而“八位仙童”则更注重技术和工程应用，这也注定了只有“八位仙
童”才能开创仙童半导体的黄金时代。然而，高技术、高风险、
高投入的集成电路的发展，并不仅仅是科学、技术和工程的结
晶，更是科技、市场与投资相结合的产物，这是诺伊斯和摩尔不
得不离开仙童半导体，自我开创属于英特尔时代的根本动因。由
此可见，集成电路的发展注定离不开协同发展的“基因”，小至个
人、大至国家投身集成电路发展，认清行业规律是基础，准确把
握科技、投资和市场间的关系，以及科学、技术和工程间的关系
是根本。
2．芯片的轨迹
历史经验表明，集成电路行业的每次迭代，总是能够深刻改
变人们的生活和行业的格局。计算机技术发展以来尤其是互联网
发展以来，人们的各方面生活已无时无刻离不开芯片，集成电路
行业的伟大成就为我们的便利奠定了重要基础。今天，要了解纷
繁复杂的集成电路，需回头看看当初集成电路是如何发明出来
的，又是遵循什么样的轨迹演变的。
20世纪40年代的第二次世界大战中，美国陆军部在新型火炮
研发中设立了“阿伯丁弹道研究实验室”，复杂的计算要求使美国
军方对高速计算有了庞大的需求。1942年，宾夕法尼亚大学莫尔
学院的约翰·莫奇利（John W．Mauchly）教授建议以电子管为基
本元件制造计算机，获得美国陆军部的认同。次年，莫奇利与24
岁的研究生埃克脱（J．Presper Eckert）组织团队开始研制电子数
字积分计算机（Electronic Numerical Integrator and Computer，简
称ENIAC）。研究进行3年后，世界上第一台电子数字积分式计
算机——“埃尼克”（ENIAC）问世，电子计算机时代的到来，为
集成电路的发展需求埋下了种子。
莫奇利所使用的电子管，其源头可以追溯到爱迪生的发明。
1883年，美国发明家爱迪生发明炭丝电灯后，发现灯丝老是在正
极烧断。于是，爱迪生便在灯泡中加入小金属板并连接到电表，
施加正电压和负电压以观察电流。由此，爱迪生通过实验得
出“在灯丝与金属片之间的真空间隙内有电流流过，而且电流具
有单向流动特性”的结论。炭丝加热后，载流子能从炭丝里发射
出来，这些载流子可能是电子或者离子，因而在灯丝与金属板间
形成电流。根据金属加热时自由电子容易产生游离的现象，爱迪
生认为可以制成电流计、电压计等电器，并由此申请了专利，命
名为“爱迪生效应”。1889年，英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆孙
（Joseph John Thomson）进一步解释了“爱迪生效应”：灼热的灯
丝会发射一种带负电荷的粒子，它们穿过灯丝与金属片之间的真
流。1897年，汤姆孙测出了这种带负电的粒子的荷质比，用实验
证明了电子的存在。
1904年，英国电机工程师、物理学家安布罗斯·弗莱明（J．
Ambrose Fleming）根据“爱迪生效应”揭示的电子单向流动特性，
发明了装有灯丝和板极的真空二极管。在弗莱明提出的专利中，
这种二极管被称为振荡阀。两年后，美国科学家德福雷斯特·李
（De Forest Lee）在弗莱明的真空二极管中引入了第三个电极
（栅极），制造出了第一只真空三极管。1912年，美国电话电报
公司和通用电气公司在德福雷斯特的三极管基础上研制出高真空
管：“阴极”（Cathode，以K代表）代表阴性释放电子流；“屏
极”（Plate，以P代表）连接正电压；“栅极”（Grid，以G代表）
在阴极与屏极之间，通电压可以控制电子流量。此后，电子器件
不断应用，再生式收音机（1912年）、超外差式收音机（1919
年）、广播电台播音（1920年）和超外差无线电收音机（1922
年）相继问世，远程无线电通信、无线电话、收音机、广播、雷
达、惯性导航、电视、有声电影、高频加热炉及计算机等消费类
电子问世。
莫奇利利用电子管制造计算机，源于第二次世界大战的需
求。然而，第二次世界大战也证明了电子管重量大、能耗大、寿
命短、制造工艺复杂、易出故障的局限。1946年贝尔实验室的肖
克利提议开展半导体研究，与沃特·布拉顿（Walter Brattain）、
约翰·巴丁（John Bardeen）等组成团队，选中硅、锗半导体作为
研究对象研发替代电子管的器件。次年，在肖克利的理论指导
下，巴丁和布拉顿成功地制造出第一只晶体管。1948年，肖克利
构思出可以利用平面工艺（如扩散、掩膜等）进行大规模生产的
结型晶体管。
图3 肖克利和他的同事在贝尔实验室（1948年） 左起：约翰·巴
丁、威廉·肖克利和沃尔特·布拉顿
同一年，贝尔实验室的克劳德·艾尔伍德·香农（Claude
Elwood
Shannon）发表了著名的论文“通信的数学理论”（ A
Mathematical Theory of Communication ），奠定了现代信息论的
基础，香农定理成为指导后来通信技术发展的基础理论。在这些
综合因素的作用下，发明集成电路的曙光已现。1952年，英国雷
达研究所科学家杰夫·达默（Geoffrey Dummer）首次提出集成电
路的设想：“可以把电子线路中的分立元器件，集中制作在一块
线路的体积就可大大缩小，可靠性大幅提升。”
在肖克利实验室成立的时候，美国材料学家富勒和赖斯发明
了半导体生产的扩散工艺，为集成电路的发明提供了工艺技术基
础。1957年，美国通用电气公司开发出世界上第一款晶体晶闸管
（可控硅整流器）产品，此后便迎来了杰克·基尔比（Jack
Kilby）与诺伊斯的天才发明。
集成电路的发明
第二次世界大战是集成电路发明的重要起点，而在20世纪60
年代的美苏争霸过程中，国防市场是美国集成电路的主要市场。
其中，1962年，德州仪器为“民兵-Ⅰ”型和“民兵-Ⅱ”型导弹制导
系统研制的22套集成电路，是其首次国防运用。次年，仙童半导
体在142号项目“平面控制设备”（Surface Controlled Devices）研
制过程中，弗兰克·万拉斯（Frank M．Wanlass）和萨支唐·沙赫
（Chihtang
Sah）首次提出了互补式金属氧化物半导体
（Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS）技
术，并在固态电路大会上确定了CMOS特征——“静态电源功率密
度低，工作电源功率密度高，能够形成高密度的场效应真空三极
管逻辑电路”。如今，全球绝大部分的集成电路都是基于CMOS工
艺开发的，但是万拉斯当年在为CMOS申请专利后没几天便离开
了仙童半导体，原因是仙童半导体宣布没有确切实验数据前不会
采用CMOS技术。此后，美国无线电公司（Radio Corporation of
America，简称RCA）于1968年由亚伯·梅德温（Albert Medwin）
研发团队成功开发了CMOS集成电路。此时，摩尔已经提出了摩
尔定律，而贝尔实验室则已使用比较完善的硅外延平面工艺制造
了大规模集成电路。
在这个历程中，肖克利实验室的失败与仙童半导体的成功，
与两者对技术的认知不同有关。“晶体管之父”肖克利为集成电路
技术的发展奠定了基础电子元器件的基石，但是在肖克利实验室
的开发中，电子元器件是相互独立存在的，无法实现大规模的生
产。仙童半导体在摸索中找到了办法，赫尔尼带领团队将氧化物
的平面保留在硅的顶部，实现了晶体管的大规模生产。
一开始，诺伊斯将其称为“单片电路构想”。1959年1月23
日，诺伊斯在日记中写下了灵感：“把多种组件放在单一硅片上
将能够实现工艺流程中的组件内部连接，这样体积和重量就会减
小，价格也会降低。”在认真审视赫尔尼的平面技术后，诺伊斯
认为该技术可以把晶体管不同区域精确地连接起来：只需要把细
金属丝布在氧化物上，使组件和导线合成一体，所有的晶体管内
部连接就可以在一次生产中实现。这便是集成电路的雏形。
在诺伊斯的硅基集成电路生产工艺实现前，位于达拉斯的德
州仪器公司在国防用小型计算机设备的研制需求下，已经由34岁
的基尔比完成了人类历史上第一块集成电路样品。两者相比，基
尔比在锗芯片上研制集成电路，而诺伊斯则将眼光瞄准了硅基集
成电路；基尔比采用堪比外科医生的全手工工艺完成，而诺伊斯
则实现了集成电路的工厂化流水线生产。
先以“微型电路”申请了专利，诺伊斯的策略则是“用平面处理技术
制造的集成电路”申请专利，这也引发了德州仪器与仙童半导体
之间旷日持久的专利权诉讼，直到1969年法院判决认为诺伊斯和
基尔比均为集成电路的发明人，二人所申请的专利均有效：集成
电路的发明专利授予了基尔比，关键的内部连接技术专利则授予
了诺伊斯。在此之前的1966年，诺伊斯和基尔比同时被富兰克林
学会授予了巴兰丁奖章，基尔比被誉为“第一块集成电路的发明
家”，而诺伊斯则被认定“提出了适合于工业生产的集成电路理
论”。2000年，基尔比因发明集成电路而获诺贝尔物理学奖，诺
贝尔奖评审委员会对其的评价是“为现代信息技术奠定了基础”。
可惜的是，诺伊斯去世太早，与诺贝尔物理学奖擦肩而过。但
是，诺伊斯发明集成电路的地点，后来被加州政府列入了历史遗
产。
如今，人们对集成电路、半导体、芯片这几个词已耳熟能
详。从概念上看，半导体是指导电性能介于导体与绝缘体之间的
材料，集成电路是利用半导体材料制成的规模化电路集合，而芯
片则是由集成电路形成的产品。今天，芯片的运用已经无处不
在，深刻改变着我们的生活和工作。
摩尔定律的提出
今天人们说到集成电路，自然而然地会想到摩尔定律。1964
年，“八位仙童”之一的摩尔博士时任仙童半导体公司的研发主
管，他受《电子学》杂志的邀请，为他们1965年4月刊撰写探讨
未来集成电路发展的文章。在这篇3页纸的短文中，摩尔探讨了
半导体行业中晶体管小型化的趋势，并对集成电路上晶体管数量
的增长做预测，认为能被集成的晶体管数量将按几何级数快速增
长，至少10年内每年都能翻番。1975年，摩尔根据行业的发展，
把预测改为每两年翻一番。后来，行业又将该定律修正为“晶体
管集成度将会每18个月增加一倍”。
加州理工学院教授卡弗·米德（Carver Mead）把该定律命名
为摩尔定律，摩尔定律为后来集成电路的发展所证实，受到行业
的广泛认同，成为驱动信息技术产业发展的“第一定律”。微处理
器性能、内存容量、传感器甚至是相机像素都沿着摩尔定律指出
的路径在发展，而摩尔在《电子学》杂志中的预测逐步成为了事
实：“集成电路会带来一系列的奇迹——家用计算机（或者是连
接到中央计算机的终端）、汽车自动控制系统，以及便携的通信
设备。”
摩尔定律并不是自然规律，而是以微电子学为基础，集自然
科学、高新技术、经济学、社会学等为一体的推测，满足了人们
对计算、存储的渴望与需求。尽管不少人试图通过各种方法
来“计算”出摩尔定律的极限，但每一次摩尔定律的极限都被新技
术、新工艺打破，而寻找并突破摩尔定律极限的过程也成就了半
导体发展的过程。纵观半导体技术的发展历程可以发现，摩尔定
律引导了半导体行业的发展，使之向更有序、更有计划的方向前
进，成为半导体领域里不可替代的第一定律，并在很大程度上带
动了其他产业的发展。
掉同样数量、同样的产品，它的营业额就要降一半，这被业界称
为反摩尔定律。反摩尔定律逼着所有的硬件设备公司必须赶上摩
尔定律规定的更新速度，促成科技领域质的进步，并为新兴公司
提供生存和发展的可能。反摩尔定律意味着信息技术企业不可能
像传统行业那样只追求量变——仅仅只有量变上的积累，无法赶
上摩尔定律预测的发展速度，创新潜力会被耗尽，而革命性的创
造发明则是进步的根本动力。
任何一个技术发展赶不上摩尔定律要求的公司，都将会被淘
汰，对于大企业而言也不例外。因此，大企业除保持很高的研发
投入外，还需密切关注新兴技术的发展，经常并购可能带来有革
命性新技术的中小企业，风险投资机制由此兴起，以“硅谷”为代
表的高新技术产业聚集区也由此成长。
根据摩尔定律，信息技术产品的硬件18个月后的性能将会提
升一倍，但是操作系统等软件功能却越做越多、越做越大、越做
越慢，消耗了硬件提升带来的运行效率。因此，每一次操作系统
的升级，都会带来硬件销售的更新潮，形成“软件—硬件”升级的
生态链：在计算机领域，前者以比尔·盖茨创立的微软为代表，后
者以安迪·格鲁夫（Andy Grove）曾任首席执行官的英特尔为代
表，因而便有了“安迪—比尔定律”（Andy and Bill's Law）。“安
迪给什么，比尔拿走什么（What
Andy
gives，Bill
takes
away）”的安迪—比尔定律被用于描述了硬件产商和软件产商之
间的关系。两者形成了协同共赢的生态。
摩尔定律的意义，甚至已经超越了集成电路和信息技术。从
摩尔定律”作对比：人类基因组测序的成本已从十年前的约1000
万美元降至当前的约1000美元，单个基因的合成成本也已从21世
纪初的约1美元下降至当前的2～5美分。基因测序和基因合成的
成本都在以超过摩尔定律的速度下降。VLSI
Research公司曾
说：“摩尔定律最神奇之处并不是它带来了iPhone。在最近的20年
里，每开发出一种新药都需要计算机来对分子进行模拟。如果没
有计算技术的帮助，我们绝无可能合成这么多药物，DNA分析、
基因组学也都不会存在——你根本就没法做基因检测。这一切归
根结底都是晶体管的功劳。”
从行业的角度看，受摩尔定律的驱动，行业活动中“研发—
生产—供给—销售”等各环节产生的各类信息的收集、处理、传
输、存储等难题已不复存在，极大地提高了物质生产和能源利用
的效率。对于宏观经济而言，其所带来的影响就是，传统的制造
业和农业被施以信息化改造，服务业比重持续上升，横跨众多部
门的信息产业成为国民经济最重要的部门。对于微观经济而言，
信息技术的发展推动了组织结构扁平化、网络化、虚拟化，活跃
在信息产业等高科技行业的中小企业获得充足的发展空间，企业
所处的价值链、创新链均被重构。
可以说，摩尔定律已成为后来的集成电路和相关行业发展的
激励信条，而沿着摩尔定律布局的英特尔公司也成为了行业的领
跑者。摩尔在86岁接受采访时说：“一开始我只是想记录一下集
成电路的发展历史，没想到它渐渐受到业内各大公司认可，每个
公司都得想办法达到这样的速度，落后就要挨打。”加州大学伯
击败竞争对手，必须拼命把产品性能翻一番甚至翻两番，这些都
是可以理解的，也正是他们的努力使得电子产业取得了如此高速
的发展。然而，没有哪一种指数增长是可以一直延续下去的。而
那可能是个更好的结果——与其灿烂无比又一闪而逝，稳定而缓
慢的增长显然是更好的。”
由此可见，从集成电路被发明之日开始，技术创新就已经注
定成为这个行业的立企之本、竞争之根、发展之源。
3．硅谷灵魂
历史的先行者，从来都是在直面问题中获得机遇。破除制约
的机制，激发人才的斗志，是硅谷得以发展的根本原因。
风险投资的起源
“八位仙童”离开肖克利实验室前，克莱尔给金融服务机构海
登·斯通（Hayden Stone）投资银行写信，询问斯通是否能给他们
八人以帮助，甚至派人到他们生产晶体管的企业工作。斯通投资
银行的收信人是克莱尔父亲的账户管理人，但是他已经辞职，所
以这封信就在斯通各个办公室流传，但是大部分的人都对其不以
为然：因为他们很多人对半导体行业并不熟悉，而这八个年轻的
工程师又毫无创业经验。此时，斯通投资银行年轻的31岁分析师
阿瑟·洛克（Arthur Rock）敏锐地捕捉到了其中的机遇，便有意联
洛克认真分析后，认为这八个人最好的出路是一起创业开发
半导体零部件，但是“当时根本没有办法成立公司，没钱，没有
风险投资的机制，更不用说机构了，上哪儿去找风投公司”。洛
克很快说服了他的老板阿尔弗雷德·科伊尔（Alfred Coyle），一
同飞到西海岸会见“八位仙童”，并被他们的电子工业革命梦想所
打动。洛克和科伊尔决定利用他们的能力，为这八人筹集150万
美元的资金。洛克列出了美国东部地区的35家大企业名单，但是
这35家大企业都拒绝了，其背景是当时的风险投资并没有成型，
大企业认为这类投资会干扰他们的正常经营。
就在几乎绝望的时候，洛克遇见了仙童摄影器材公司的费尔
柴尔德。费尔柴尔德的父亲曾资助汤姆·沃森（Thomas Waston）
创办IBM，而他作为继承人是IBM的大股东，再加上第二次世界
大战中因为销售飞机照相器材的设备获得了丰厚的利润，费尔柴
尔德很快就明确了投资意向。
当时，克莱尔和他的同伴还对投资一无所知，洛克和科伊尔
为他们制定了方案：仙童半导体公司设1325股，克莱尔和他的同
伴每人持100股，海登·斯通持225股，其余300股留给日后的管理
层；18个月内（即便是在亏损的情况下）向仙童半导体注资138
万美元；如果公司连续三年净利润超过30万美元，仙童摄影器材
公司有权以300万美元收回投资。这便是硅谷风险投资的开端，
而洛克与科伊尔则成为了硅谷最早的风险投资者，事实上洛克也
是“风险投资”一词的发明人。后来的发展证明，仙童半导体成立
6个月后就盈利，诺伊斯后来曾感慨地说：“像我这样的人本以为
公司的股份。”
后来，在仙童半导体开始人才流失时，风险投资的机制已经
日渐成熟。罗伯茨、拉斯特和赫尔尼离开仙童创办阿梅尔科公司
时，同样得到了洛克的风险投资资助。诺伊斯和摩尔成立英特尔
时，洛克同样在风险投资中发挥了至关重要的作用。洛克很早就
认识到，对于高新技术创新企业来说，股票期权是有效的激励方
式，而他也开启了科技与资本结合的新模式——风险投资。
1961年，洛克只身来到旧金山，与哈佛法律系毕业生、当时
的地产商托马斯·戴维斯（Thomas Davis）共同创办了硅谷第一家
风险投资公司戴维斯＆洛克（Davis＆Rock）。戴维斯＆洛克募
集了8500万美元，这些资金大部分来源于东海岸。洛克说：“加
州人有创业精神，但钱在东部，所以我决定把东部的钱投到加州
来，支持新兴的高科技企业。”后来，洛克和戴维斯闹翻，戴维
斯＆洛克于1968年解散。洛克创办了自己的风险投资公司，随后
成功投资了英特尔和苹果。
在洛克眼里，风险投资是门艺术。他说道：“我投资的那些
企业的创始人，全世界加起来也许只有一百来个，我有幸认识其
中十个。这就是运气。”“乔布斯是国家宝藏。他非常有远见，也
很聪明。然而，我们必须解雇他。”这就是“风险投资之父”的独到
见解。
20世纪60年代末，硅谷的风险投资界已有20余人，他们经常
组织聚会、交流心得，而他们的很多做法后来成为风险投资界沿
业的蓬勃发展中，风险投资得到了迅速发展，其中凯鹏华盈、红
杉资本这两家著名的风险投资公司便是在1972年的仙童校友会上
成立的。风险投资的快速发展，进一步加速了集成电路和信息技
术行业的发展，硅谷的高科技公司群由此形成。
偏执狂的生存
硅谷的风险投资机制，今天已经为全世界所知，然而成就硅
谷的并不仅仅是天才科学家的发明和活跃的风险投资，还包括硅
谷企业的经营管理。1963年，一位匈牙利难民进入了仙童半导
体，他便是后来被誉为“硅谷精神象征”的格鲁夫。格鲁夫出生于
1936年，童年时在第二次世界大战的苦难中度过，1957年移居到
美国。凭着顽强的毅力，一开始英语很不流利的格鲁夫，1960年
在纽约市立学院获得化学工程学士学位，最终于1963年在加州大
学伯克利分校获得化学工程博士学位。格鲁夫的大学老师
说：“他对知识的渴求，就如同婴儿对食物的饥渴感一样强
烈。”在仙童半导体的四年时间里，格鲁夫成为了集成电路领域
的专家，已是研发副主管，而且他还写了一本大学教材，《物理
学与半导体器件技术》（ Physics and technology of semiconductor devices ）。
严谨的克制，时时彰显进步。诺伊斯和摩尔创办英特尔的第
一天，格鲁夫成为了英特尔的第三名员工，起初担任工程总监，
后来分别担任英特尔首席运营官、总裁、首席执行官和董事长，
引领英特尔进入了辉煌时期，而其管理才能也得到了淋漓尽致的
展现，被《时代》杂志评为1997年度风云人物。可以说，摩尔提
出了“摩尔定律”，格鲁夫则以其实践证实了摩尔定律，两者的结
合就是正确的战略方向、超强的执行力的完美融合。在摩尔定律
周期内，谁取得了晶圆制造技术的领先优势，谁就赢得了市场。
格鲁夫与诺伊斯、摩尔的合作，使英特尔在全球中央处理器
（CPU）芯片市场上始终保持着性能和成本的竞争优势。
图4 格鲁夫（左）、诺伊斯（中）和摩尔（右）
后来的管理学经典之作《只有偏执狂才能生存》（ Only the
Paranoid Survive ），是格鲁夫经营理念的完美总结，其核心在于
居安思危：“我常常笃信‘只有偏执狂才能生存’，初出此言是在何
时，我已记不清了，但如今事实仍是：只要涉及企业管理，我就
相信偏执万岁。企业的繁荣中孕育着自我毁灭的种子，你越是成
可能一无所有。我认为，作为一名管理者，最重要的职责就是常
常提防他人的袭击，并把这种防范意识传播给手下的工作人员。
在我职业生涯中，我不惜冒偏执之名而整天疑虑的事情有很多。
我担心产品会出岔，也担心在时机未成熟的时候就介绍产品。我
怕工厂运转不灵，也怕工厂数目太多。我担心用人的正确与否，
也担心员工的士气低落。当然，我还担心竞争对手。我担心有人
正在算计如何比我们做得更多快好省，从而把我们的客户抢走，
为了自己的生存，公司所有人员都必须一直处在偏执状态，穿越
战略转折点为我们设下的死亡之谷，是一个企业必须经历的最大
磨难。”格鲁夫的雷厉风行和果断决策，与英特尔两位创始人诺
伊斯的民主做法、摩尔的温和性格形成了鲜明对比。
“见之于未萌、治之于未乱”。机遇往往与风险挑战相伴并
存，如履薄冰的清醒、居安思危的冷静正是成就格鲁夫和英特尔
的根本特质，而这背后又有着曲折前进的不易、螺旋上升的艰
辛。20世纪70年代，摩托罗拉还是芯片界的巨头，格鲁夫凭借
其“偏执”的管理天赋，带领团队于1979年从其手中抢下了包括
IBM在内的2500家客户。格鲁夫的原计划是，一年内从摩托罗拉
手中抢到2000家新客户，结果超出了他的预期。20世纪80年代，
美国在面对日本的存储芯片低价竞争中遭遇了困境，英特尔也由
此陷入了成立以来最大的危机，业界都在怀疑英特尔能否生存下
去。当时，作为“存储芯片”同义词的英特尔，已经到了稍不留神
便将步入悬崖的地步。对此，英特尔管理团队展开了激烈的争
论，众说纷纭，无法达成共识。1985年，就在英特尔管理层普遍
感到悲观和不知所措的关键时刻，格鲁夫与时任董事长兼首席执
会采取什么行动？”摩尔犹豫了片刻后答道：“会放弃存储芯片的
生意。”格鲁夫盯着摩尔说：“你我为什么不走出这扇门，然后自
己动手？”
在格鲁夫的努力下，英特尔果断放弃了当时的存储芯片，将
主营业务转向了微处理器。微处理器由英特尔于1971年发明，初
期产品主要用于电子计算器、打印机和工业自动化等细分的领
域。20世纪80年代初，IBM选择英特尔的微处理器作为其个人计
算机的核心芯片时，微处理器的需求量已经快速上升。在决定转
型后的1986年，英特尔解雇了8000名员工，亏损超过1.8亿美元。
这次转型被格鲁夫称为“战略转折点”：“战略转折点就是企业的根
基即将发生变化的那一时刻。这个变化可能意味着企业有机会上
升到新的高度，但它也同样有可能标志着没落的开端。”
在“战略转折点”，格鲁夫力排众议、顶住层层压力，努力把
英特尔往正确的方向引导。“欢迎来到新的英特尔！”是他在一次
公司内部会议上的开场白。其间，“只有偏执狂才能生存”是格鲁
夫发自内心的体会。这次转型后，英特尔赢得了属于未来的微处
理器，自称为“微型计算机公司”，而“内有英特尔”（Intel inside）
则成为后来微型计算机中耳熟能详的广告词。1992年，英特尔成
为世界上最大的半导体企业，而当年打败英特尔的日本企业则被
甩在了身后。1987年开始，格鲁夫接替摩尔出任首席执行官，
1987—1997年，英特尔公司每年返还给投资者的回报率平均达
44％。
为了使英特尔立于不败之地，格鲁夫将英特尔从配件供应商
以后几年我们生产的芯片将无人问津。因此，我们得自己‘创
造’用户来使用我们的微处理器。依靠我们的辛勤努力、投资及不
断调整经营策略，我们能促成市场需求的增长，这样我们才能赚
钱。这一点已铭刻在我们每一个人的心灵深处。”对此，曾与英
特尔的管理层共事多年的雷吉斯·麦克纳（Regis Mckenna）曾评
价说：“过去的英特尔是相当保守的，而如今它似乎更愿意充当
前沿领袖的角色，因为格鲁夫意识到英特尔有能力创造自己的市
场。他也许是世界上最杰出的经营者了。作为一名经营者，他创
造了诺伊斯和摩尔过去作为创建者曾创造过的奇迹。”
在实现这一战略目标的过程中，英特尔与微软共同打造
了“Wintel”（Windows+Intel）的体系，在个人计算机时代，成为
创新驱动发展的最根本动力。在这个体系中，微软的操作系统等
应用软件越做越大、越来越慢，如果不更新计算机，可能很多新
软件就无法运用，这也意味着每次新的操作系统发布，都将带来
硬件厂商的新一轮利好，英特尔不断研发出更加高速的处理器芯
片。
1990年前后，英特尔发现，微处理器速度的提高已经超过了
其他计算机部件的速度提升，那时的计算机总线只能以远远慢于
奔腾（Pentium）处理器芯片的设计指标速度运行。对此，英特尔
的某部门曾计划设计新型的外部设备互连总线（PCI），但当时
格鲁夫认为英特尔不该插手：“想想我们会向前迈一步去设计制
造电脑，这主意对我来说实在是太奇怪了。我们从哪儿开始着手
设计总线呢？对，我记得当时曾与一位支持这种做法的董事发生
也许今天我们仍无法找到合适的总线。”后来，PCI总线成为个人
计算机使用的标准总线。这个决定在次年获得了巨大的成功，从
此英特尔开始涉足计算机设计领域，从而推动了整个行业的竞
争，后来英特尔进入主板、网卡等领域。此外，格鲁夫还使英特
尔成了风险投资公司，进入了系统集成、数字成像等领域，而这
些决策让其对手也不得不佩服。20世纪90年代，作为英特尔少有
的竞争对手AMD的首席执行官杰里·桑德斯（Jerry
Sanders）曾
说：“英特尔所做的任何事情都刺激了对运算能力的市场需求，
因而都是好事，整个行业被它推着向前走。”
六力分析模型
格鲁夫的果断和执行力背后，是其专业的判断和冷静的决
策。1994年，英特尔的奔腾处理器芯片出现严重缺陷，遭IBM全
线弃用。在英特尔上上下下的恐惧中，英特尔召回芯片重新设
计，以约5亿美元的成本挽回了声誉。
这次危机只是格鲁夫带领英特尔公司平安度过的多次危机的
一个缩影。格鲁夫曾说：“在这个行业里，我有一个规则——要
想预见今后十年会发生什么，就要回顾过去十年中发生的事
情。”
如何才能准确地做到这些？格鲁夫以哈佛商学院教授迈克尔·
波特（Michael E．Porter）的五力分析模型为基础，重新分析并
定义了产业竞争的六种影响力：现有竞争者的影响力、活力、能
力、能力；用户的影响力、活力、能力；产品或服务的替代方
式；协同者的力量。其中，协同者的力量是指与自身企业具有相
互支持与互补关系的其他企业，这是格鲁夫在波特五力模型基础
上衍生出来的新力量。在“Wintel”体系中，英特尔与微软的产品
互相配合使用，得到最佳的使用效果；两者的利益相互一致，彼
此间产品相互支持，拥有共同的利益。然而，任何新技术、新方
法或新科技的出现，都可能改变这种平衡共生关系，使其分道扬
镳。
在格鲁夫六力分析模型的背后，是格鲁夫的人生阅历和其危
机意识的写照。作为犹太人，格鲁夫在匈牙利的童年是在纳粹铁
蹄下度过的，居安思危的意识在格鲁夫的人生中远超其他同行
——即便是在人才众多的硅谷，拥有如此经历者也少之又少。针
对竞争危机的来源，通过协同努力来共建平衡生态，才能在急速
变化的环境中立于不败之地，找准未来的方向，攻克未知的难
题，掌握领导的技艺。在格鲁夫看来，“在雾中驾驶时，跟着前
车的尾灯灯光行路会容易很多。‘尾灯’战略的危险在于，一旦赶
上并超过了前面的车，就没有尾灯可以导航，失去了找到新方向
的信心与能力。”因此，做一名追随者是没有前途的。“早早行动
的公司才是将来能够影响工业结构、制定游戏规则的公司，只有
早早行动，才有希望争取未来的胜利。”
这些因素的共同作用，使格鲁夫成为审视的思辨家，他在与
同事沟通到关键处时，会俯身向前、别无他顾地凝视对方，因而
向格鲁夫的汇报对于每一位下属而言都需要精心准备。格鲁夫会
展开探讨。但是，“偏执”的格鲁夫并不固执己见，事实证明他往
往做出正确的决策。
有一次，英特尔的高层主管克雷格·金尼尔（Craig Kinnie）
和丹尼斯·卡特（Dennis Carter）一起来到格鲁夫的办公室，向格
鲁夫汇报技术选择的准备工作。格鲁夫在复杂指令固定运算
（CISC）芯片和精简指令固定运算（RISC）芯片间犹豫不决。
从技术上看，RISC芯片看上去很有优势，而此前格鲁夫已在英特
尔的宣传中为RISC鼓劲。基尼和卡特开门见山地说道：“安迪，
你不能这么干。”他们的理由是，放弃CISC上马RISC，将断送英
特尔利润最大的特许经营生意，得到的却是一大堆的竞争对手
——当时的英特尔，竞争对手有太阳微系统公司（Sun
Microsystems）、哈里斯（Harris）、摩托罗拉、日本电气
（NEC）等。最后，基尼和卡特说服了格鲁夫。后来，格鲁夫回
忆说：“我们差点儿就葬送了公司。我们的技术是行业的标准。
这个特许经营业务价值超过百亿美元。而我却由于一个漂亮新产
品的诱惑而忘记了市场，差点儿就把生意白白断送掉。”
从这个案例也可以看到，集成电路行业的管理已经远远超出
了技术管理的范畴。诚如格鲁夫所言，“（管理的）要点在于，
当达到某种增长速度时，所有的人都会无法适应，因而大局便随
之陷入混乱。我认为，作为能够判断失败临界点的最高层管理
者，自己最重要的作用是，要发现全面失败即将开始时的那个最
大增长速度。”而这，或许就是五力分析模型、六力分析模型不
同维度视野分析的精髓。
没有准确的认知，就会被竞争对手牵着鼻子走，就会在跟跑
中落伍。在时间的大浪淘沙中，芯片行业众多的巨头已经陨落，
只有英特尔和AMD这对50多年的竞争对手，依然活跃在全球处理
器芯片舞台的中央。风雨50年，这对竞争对手就芯片的行业认
知，已融入其基因。
大浪淘沙
1971年，中央处理器（CPU）的开发，揭开了基于微处理器
的微型计算机的开发序幕。在英特尔开发了微处理器Intel 4004及
其附属配套芯片后，Mostek公司开发了首款芯片计算器MK
6010，Pico电子（Pico Electronics）开发了芯片计算器G 250，德
州仪器则开发了TMS 1802芯片计算器。
当时，Intel 4004的发明人特德·霍夫（Ted Hoff）已经看到了
CPU的巨大发展前景：“我们将处于一场革命之中，它将持续50
～100年。今天的年轻人正在成长起来，他们对计算机不再感到
害怕，他们将把计算机的使用范围进一步扩大。”不过，对于习
惯于大型计算机的人来说，这种想法还是太超前，德州仪器错失
微处理器的开发先机便是例证。
1970年，英特尔还只是仅有约100名员工的初创企业，当时
的德州仪器对于英特尔来说无疑是家“巨头”。此前一年，1969年
器”——Datapoint 2200，寻求芯片与之配套。1970年4月，德州仪
器开始为计算机终端公司研发单芯片CPU，第二年设计完成后成
为了TMC
1795。计算机终端公司对其测试后，拒绝了该款芯
片，德州仪器曾试图将该芯片做小的改进后卖给福特汽车等企
业。然而，销售未果后，德州仪器停止了市场努力，将重心转向
当时市场更火的计算器芯片。
1974年后，摩尔接替诺伊斯出任英特尔总裁，期间加大了
CPU的战略投入。1985年，格鲁夫说服摩尔放弃存储芯片业务，
全力投入CPU的研发，由此英特尔迎来了更为辉煌的起点。
与英特尔相比，总部设于美国中部伊利诺伊州的摩托罗拉没
有微软这个“同盟军”，其竞争结果也就不言而喻。表面上看，这
只是摩托罗拉的战略短板，但是如果从更高的层面看，可以发现
这是当时的伊利诺伊州与硅谷竞争的战略短板：硅谷地处信息技
术革命的前沿，其企业文化、人才储备、商业理念、管理方式、
股权激励、市场营销等都合乎当时的信息技术行业发展要求；以
格鲁夫为代表的英特尔技术精英管理层，与摩托罗拉这种“家族
企业”管理层（当时的摩托罗拉已传至创立者加尔文的第三代）
相比，在战略决策上具有明显优势。再加上，1985年后英特尔在
面对日本企业竞争时，对于CPU的专注已经关乎企业的“生死存
亡”，因而自然在与摩托罗拉的多元化竞争中更具凝聚力。
图5 Intel 8008
因此，英特尔的成功并非偶然，运气一定不是关键因素。只
有在理念破除了束缚创新的桎梏，解放和激发技术创新的驱动力
的企业，才能在快速迭代的竞争中存活。
随着移动通信、图像处理等的快速发展，又一批后来者迅速
跟进，而AMD与英特尔在竞争中也已各有所长。2017，英特尔与
AMD这两家硅谷历史上最有名的竞争对手，走到一起合作开
发“CPU+GPU”移动平台处理器，耐人寻味。这个现象也验证了
中国“合久必分，分久必合”的古话。
风雨兼程的对手
1969年，从仙童半导体离职的桑德斯创立了AMD，此后
AMD已成为英特尔仅有的“风雨同程”的竞争者。美国齐格洛公
司、国民半导体、摩托罗拉等均已在与英特尔的竞争中落败，而
日本早期以存储芯片为主要业务的企业也终究没有跟上英特尔的
CPU发展步伐。2002年4月27日，桑德斯卸任AMD的首席执行
官，此时他的老对手——诺伊斯、摩尔和格鲁夫都已经不在英特
尔的管理一线了。
2006年7月，AMD收购了当时著名的显示芯片生产商ATI公
司（Array Technology Industry）。ATI由何国源在加拿大创立，
和英伟达（NVIDIA）齐名。在当时的显示芯片领域，何国源和
黄仁勋这两位华人创办的公司是佼佼者。两者曾经占独立显卡市
场95％以上，其所展开的激烈市场竞争，加速了显卡的发展。
2006年，ATI在与英伟达的竞争中显现出疲态：ATI的产品只有显
卡；英伟达还是一家出色的主板芯片厂家，主板与显卡可以搭配
应用，因而市场前景更加广阔。这是AMD收购ATI的市场背景。
AMD没有做好充分准备的是，收购ATI后陷入了为期3年的
财务困境。在收购前，AMD的现金流只有30亿美元，而全部并购
费用已达54亿美元，于是只好向摩根士丹利借款25亿美元。再加
上，AMD产品线过长、与英特尔的价格战耗费了大量资金，使得
AMD连年亏损，首席执行官鲁毅智（Hectorraiz）也只好无奈卸
任。反观竞争对手，英特尔正在严格实施“钟摆战略”（Tick-
Tock），启动了历史上最为频繁的产品更迭计划，在2006年曾在
150天内创纪录地推出了40多款处理器。
对于AMD来说，好就好在英特尔于2000年推出的奔腾4不尽
如人意，其NetBurst微架构存在较大的局限。NetBurst的高频、长
流水线设计理念下，长流水线使得频率提高，但是其代价就是效
率的低下。英特尔的新产品性能提升十分有限，甚至有一定退
步，最后英特尔于2007年停产了所有基于NetBurst微架构的
CPU，也不对此做继续研发。与之对比，AMD于2003年推出的基
于K8微架构的64位处理器速龙获得了市场好评。英特尔在
NetBurst上的弯路似乎给了AMD机会，而在并购ATI前的两年也
成为其在21世纪前十年中最辉煌的年份。
2008年，AMD仍陷于财务困境之时，有意出售其芯片晶圆
厂。2009年，AMD决定剥离其芯片制造业务，成立格罗方德
（Global Foundries），后者由AMD与阿布扎比酋长国（阿拉伯联
合酋长国中最大的酋长国）的金融机构ATIC共同持有股权。此
后，已成为无晶圆厂设计公司的AMD走出财务困境，并再次向英
特尔发起了冲击，但是一时已经无法动摇英特尔的行业地位。
2012年，原任飞思卡尔半导体公司高级副总裁的苏姿丰博士
（Lisa Su）加入AMD，先后担任首席运营官、高级副总裁兼全球
业务总经理等职，并于2014年任首席执行官（CEO）。那一年，
AMD的Kaveri
APU已经推出，由晶圆代工厂格罗方德的28纳米
SHP工艺制造。按照AMD的说法，Kaveri APU在CPU性能提升上
最大幅度可达20％，GPU则能达到50％。
在AMD看来，加速处理器（Accelerated Processing Unit，简
称APU）是结合CPU、GPU两方面优点的产品：将CPU和独立显
卡核心在同一芯片上实现，因而同时兼具高性能处理器、独立显
卡的处理性能（游戏、图形处理等所需）。在收购ATI后，AMD
就大力推广“融合”（Fusion）的理念，并于2011年推出首款AMD
APU。Kaveri系列APU支持异构系统架构（Heterogeneous System Architecture，HAS）运算，并使用AMD的GCN显卡架构
（Graphics Core Next，一种消费类GPU设计方式，在游戏领域广
受好评），因而性能上大幅提升。Kaveri系列在市场中获得了成
功。
经历了十多年的CPU架构、GPU架构、制造工艺等方面的磨
炼后，2017年AMD苦心研发的Zen（意指禅宗、禅的意思）架构
到了丰收期，用于桌面的Ryzen芯片、用于笔记本的Ryzen APU芯
片、用于商业用户的Ryzen Pro芯片等在性能、特性、功耗、价格
等各方面都表现近乎完美。同时，AMD还与英特尔合作打造了整
合Vega GPU图形核心的历史性产品Kaby Lake-G。2018年4月，
AMD发布的第二代Ryzen桌面处理器除采用格罗方德的12纳米工
艺（相较14纳米工艺有更低功耗、更高频率）外，采用了Zen+架
构。此前，AMD就公开称，Zen架构是未来多年发展的基础，未
来将发展至第三代架构Zen
3、“7纳米+”工艺（升级版的7纳
米）。
在向7纳米工艺进军的过程中，AMD设计的Vega 20芯片交由
台积电代工。此前，AMD的芯片大多选择由其分拆出来的格罗方
德代工，这一决定也可以侧面说明台积电在7纳米工艺上相对于
格罗方德的领先优势。在向7纳米芯片进军的过程中，AMD还准
备了苦心研发多年的Zen微架构，而新架构是AMD直面英特尔这
位“邻居”和“对手”竞争的利器。
面对AMD的竞争，2018年上半年英特尔请来了AMD Zen微
架构的原首席架构师吉姆·凯勒（Jim Keller）加盟，以负责系统
级芯片（System on Chip，简称SoC。它是一个产品，一个有专用
目标的集成电路，其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容）
工程开发及集成。尽管凯勒于2015年离开AMD加盟特斯拉，但是
鉴于此前Zen架构已经大体成型，因此用“Zen之父”来形容凯勒或
不为过。同时，英特尔宣布重新进入独立显卡市场，此时距离英
特尔2010年因研发进度不如预期取消独立显卡计划已有近八年。
5．光刻的艺术
光学微影与检测技术是利用特定波长的可见或不可见光，针
对目标物进行曝光、显影与检测的技术，是摩尔定律能够延续、
芯片的密集度与运算效能得以保障的关键技术之一。光学显影，
可以用于制造精细度类似微生物的超高密集电路。2001年前后，
随着半导体工艺的演进，微影技术遇到了瓶颈。此前，业界一直
利用空气为介质，采用的是“干式”微影技术。“干式”微影采用的
光束波长为157纳米，已很难缩短。英特尔及其设备供应商阿斯
麦（ASML）、尼康尽管已投资超十亿美元进行开发，对光源、
显影剂、掩膜及蚀刻材料等进行多方位的研究，但是仍然没有很
好的解决办法。后来，台积电前研发副总经理林本坚解决了这一
难题。
“干式” 微影技术的窠臼与突破
林本坚出生于越南，高三时独自一人到中国台湾地区的新竹
中学求学，次年考上了台湾大学电机系，毕业后到美国俄亥俄州
立大学求学。尽管性格温和、待人和善，但是林本坚在技术上需
要攻坚克难时，却又能不落窠臼地突破重重障碍。这也符合“只
有偏执狂才能生存”的论断。面对“干式”微影的技术难题，林本坚
审视了技术发展历程，认为与其在157纳米上“撞墙”，不如退回
到193纳米波长，将介质从空气改为水（以水为透镜，在晶圆与
光源间注入纯水，波长光束透过介质“水”后缩短成更短波长），
使光束波长缩短至134纳米。林本坚的这一设想，从原理上看并
不复杂：正如把筷子插入盛水的玻璃杯后，水里的筷子看上去折
弯了，193纳米波长的光束透过介质水，就能缩短至134纳米。
林本坚很小的时候就表现出对光学的兴趣。13岁时母亲将一
台老式相机送给他，他利用相机成像原理把它改成放大机。“我
把父亲的照片放上去，又弄一个玻璃片，画了胡子，两张叠在一
起，就合成出爸爸长胡子的照片。”1970年至1992年，林本坚在
IBM工作，其间参与了1微米、0.75微米、0.5微米光刻技术的研
发，他说：“我们在IBM做研究，一定要比世界早几步。IBM就是
有这种‘坏习惯’——凡事要领先。我自己也是这种个性，才会在
IBM待这么久。”1975年，林本坚做出当时光刻技术最短波长的光
线，他把它命名为“深紫外线（Deep Ultra-Violet，简称DUV）”，
后来成为光刻显影技术的主流。
1986年，林本坚还在IBM时，就认定微影技术继续发展就需
要从干式转向浸润式微影技术（Immersion Lightography）——只
有这样才能让光束的波长更短，由此解析度更强，光刻电路更为
精密，使摩尔定律得以延续。
2002年，林本坚在比利时举行一场国际光电学会技术研讨会
上抛出了他的观点。本来，林本坚受邀参会，只是想介绍一下浸
润原理。但是，林本坚演讲完后，“不得了，我找到了134纳米波
长的光波，大家听到134，全都睁大眼睛。之后，大家把原本讨
论的157纳米都丢一边了，全部围绕在134浸润式的话题上。”不
过，研讨会后，业界一开始并不认可林本坚的策略。表面上看，
反对方一开始列举的理由有很多是技术性的，例如利用水作介质
容易被污染，而且水中的气泡会影响曝光等。但是，从更深的层
面看，这意味着他们已经投入数十亿美元研发费用的“干式”微影
前功尽弃。对此，台积电前共同营运长蒋尚义回忆道：“（当
年）确实有大公司的高层主管表达严重关切，希望我能管管他
（林本坚），不要搅局。”
“偏执狂”林本坚的设想得到了蒋尚义和张忠谋的支持，而他
自己也在积极对外交流，说明下一代技术应该改变策略，使用浸
润式光刻机技术的性价比更高！他说：“像下棋一样，要先想好
后面好几步。把所有可能的步骤都一直想下去，（直到）想不到
可能。”林本坚带领团队在半年内发表了3篇论文，一一回应了反
对方质疑的技术难题。同时，林本坚还跑遍美国、日本、荷兰与
德国，与业界开展了深入沟通，林本坚说他从张忠谋身上学到的
重要一课是沟通。他的努力终于有了回报，阿斯麦发现，林本坚
是对的，于是与台积电开展了合作。最终，台积电和阿斯麦于
2004年共同研发成功全球第一台浸润式微影机。林本坚后来曾
说：“原本一个美国大厂的代表说他们绝不用这技术，结果一个
（半导体制程）世代后，他们也用了。”后来，张忠谋曾评
价，“如果没有林本坚及其团队，台积电的微影不会有今天的规
模。”
林本坚的事例表明，潜心钻研、矢志探索的专业技术人才，
是企业发展的法宝。浸润式微影技术的发展，也极大地促进了台
积电和光刻巨头阿斯麦的发展。以水为介质的浸润式微影机大受
欢迎，而日本尼康与佳能投入巨资研发的157纳米“干式”微影技
术从此被搁置，而这也为后来阿斯麦全面超越日本企业埋下了伏
笔。阿斯麦首席执行官彼得·韦尼克（Peter Wennink）在接受采访
时曾说，“iPhone能出现，是因为浸润式微影技术。确实如此。”
图6 浸润式微影技术示意图
开放式创新
勇于创新、善于创新的前提是准确的认知和判断。只有树立
全球视野、把握发展规律、准确判断方向，集成电路企业的投资
才不至于白费。对于尼康和佳能的落败，日本一桥大学创新研究
中心教授中马宏之曾经进行深入的研究。他在比较中发现，阿斯
麦的微影机中90％零件向外采购，其比例远高于尼康和佳能。这
种高度外包的策略，使阿斯麦得以快速集成各领域最先进的技
术，而自身则专注于客户需求和系统整合。
商的一个环节出现问题，那么整个系统研发或将为此延后，从而
付出巨大的成本。对此，阿斯麦给出的答案是，供应商也是“合
作伙伴”，在其通过严苛的品质审查后，阿斯麦才会邀请他们参
与设计，从而攻克极紫外光刻技术（Extreme
Ultra-Violet
Lithography，简称EUVL）等难题。同时，阿斯麦首席技术官范
登·布令克（M．van den Brink）认为，“有些技术我们还得自己发
展，我们只挑选最关键的部分来突破。”
对于阿斯麦为什么会选择开放式创新，韦尼克的回答
是：“只有一个词就是‘穷困’。穷困激发创意。1984年，我们怀抱
着颠覆产业的梦想，从飞利浦独立出来。当时飞利浦经济情况很
糟，正执行一个很大规模的裁员计划，没办法给我们经费。那我
们怎么办？我们去找政府争取经费，去找供应商，告诉他们我们
的构想，问他们一起做好吗？我们跟你分享利润。我们因此打造
了一个很大的研发网路。阿斯麦的供应商不只供应零件，还供应
知识。我们还有很多研发伙伴，包括荷兰的大学、欧洲研究机
构。例如，我们跟距离不远的比利时校际微电子研究中心
（IMEC）关系很密切。他们永远可以用很低的价格，拿到我们
最新的机台（设备）；我们也可以借此提前了解下一代芯片技术
的需求。”
开放式创新的战略布局，也使得阿斯麦十分注重从系统的层
面来思考行业发展。在2016年的年报中，阿斯麦从源动力和利益
相关方两个维度，对22个方面的管理要素进行分析。这22个方面
分别是：
（2）用户可持续性
（3）运营可持续性
（4）人员可持续性
（5）领军人才管理
（6）供应可持续性
（7）财务绩效
（8）生产安全管理
（9）知识管理
（10）商业风险管理
（11）商业伦理管理
（12）产品安全与兼容
（13）资本回报率
（14）组织管理
（15）合理薪酬
（16）税收管理
（17）人权
（18）环境效率
（19）负责任的供应链
（20）“圈子”参与度
（21）劳务关系
（22）多元化
图7 阿斯麦2016年年报中提及的22个管理要素
极紫外光刻技术是阿斯麦攻坚克难过程中的顶级技术。浸润
式微影机的发展，使曝光与显影的线距得以缩至45纳米、32纳
米。在22纳米工艺中，双重/多重显影技术（Double/Multi
Patterning Technology）运用时，曝光镜头设计和掩膜设计都已经
越来越复杂。后来，在16/14纳米工艺中，除导入等离子体或电子
束（E-Beam）、多重曝光显影（Multiple Patterning Lithography）
等新技术外，人们对极紫外光刻技术有了更多的期待。极紫外光
刻技术采用高功率的二氧化碳激光器，波长仅13.5纳米，是氟化
氩激光光波长193纳米的1/14。与氟化氪、氟化氩激光穿透石英玻
璃搭配光阻的曝光显影方式不同，极紫外光必须在真空环境下曝
光——空气、石英玻璃与掩膜保护膜等任何材料都会吸收极紫外
光。因此，极紫外光刻采用反射式掩膜——利用反射镜片及聚光
多层膜反射镜将掩膜上的图案反射、聚焦到曝光盒。但是，这种
处理方式又带来了多层膜反射镜吸收大量极紫外光源问题。除了
上述问题，以及超高功率激光光源、真空环境带来的洁净度控制
等挑战外，过短波长的绕射现象造成的掩膜、晶圆边缘过度曝光
等问题，也会导致晶圆合格率不佳和频繁检测等问题。这些都是
需要克服的难题。这些难题，也是造成极紫外光刻的研发速度不
及预期的原因。
极紫外光刻技术的最早研发，是1996年美国桑迪亚国家实验
室（Sandia National Laboratories）、加州大学伯克利分校与朗讯
科技共同开发的。当时的半导体工艺线宽还在180纳米左右。
2008年，IBM、超微半导体公司（Advanced Micro Devices）加入
开发后，在纽约州立大学阿尔巴尼分校纳米科学与技术学院开展
了极紫外光刻机的初步研发，当时的工艺线宽在90纳米。后来，
中国台湾地区的同步辐射研究中心在2008年、2014年两期的纳米
计划中，于新竹地区建造了极紫外光刻研究实验站，并设计建造
了EUV反射仪、光阻分析系统、频谱系统与同步极紫外激光光
源，并接受阿斯麦、日产化学、台积电的委托，开展极紫外光刻
机设备相关的曝光、显影、晶圆检测等技术研发。
在利用极紫外光刻的半导体工艺中，高效能光阻剂、真空曝
光盒等都具有极高的难度。为了加速工艺发展，2012年阿斯麦邀
请英特尔共同参与极紫外光微影量产技术与设备研发。当时，英
特尔投入41亿美元，占15％的股权。其后，台积电和三星分别投
资14亿、9.75亿美元，以确保在未来的10纳米、7纳米制造中获
得“入场券”。在此前阿斯麦的发展历程中，荷兰ASM控股集团、
荷兰飞利浦集团和美国投行摩根大通是主要的股东。
2013年，阿斯麦并购世界领先的准分子激光源提供商Cymer
公司，获得其深紫外光与极紫外光激光光源和真空曝光舱技术。
2014年12月，台积电率先给阿斯麦下了用于7纳米工艺的极紫外
光刻机订单。在台积电抢先布局后，英特尔面临着10纳米工艺量
产不顺利的现实，也加入了极紫外光刻量产工艺的投资行列，直
接下单订购15台NXE：3350B量产型极紫外光刻机。
在这里，有必要把集成电路发展至关重要的工艺技术——光
刻（Photolithography）再做一下梳理。光刻是用光来制作图形的
工艺：在硅片表面均匀涂胶，而后将掩膜板上的集成电路微型图
胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀等过程。
其中，硅片进入涂抹光刻胶环节后，将光刻胶（感光性树
脂，一种对光线、温度、湿度十分敏感的材料）滴在硅片上，通
过高速旋转均匀涂抹成光刻胶薄膜，并施加以适当的温度固化光
刻胶薄膜。在曝光工艺中，光刻模板、透镜（主要参数为透镜的
数值孔径）、光源（主要参数为光的波长）共同决定了光刻胶上
晶体管的尺寸——掩膜中预先设有电路图案，光束透过掩膜经过
特制透镜折射后，在光刻胶层上形成掩膜中的集成电路图案。光
波长的长短、透镜数值孔径的大小是制约光刻技术进一步发展的
关键要素。曝光后的晶圆片进行显影处理，喷射显影液后，经照
射的光刻胶会发生化学反应溶解于显影液中，未被照射到的光刻
胶图形则会完整保留。晶圆片经过表面冲洗、热处理后，光刻胶
得以固化。
1978年，美国旋翼机公司（GCA）在全球推出第一台光刻
机，此后尼康、佳能和阿斯麦快速跟进，后三者逐步垄断了光刻
机市场，其中尼康的市场份额曾长期占据50％以上。193纳米光
刻技术问世后，阿斯麦后来居上，尤其是浸润式光刻技术使其在
与尼康、佳能的竞争中获得了极大的优势。由于集成电路的投资
成本极高，因而能够满足精确度和成本要求、工艺的延伸性非常
强的阿斯麦产品成了首选。在英特尔不再采购尼康的光刻机后，
阿斯麦事实上已经成为市场的绝对主导。2012年，随着英特尔、
三星和台积电对阿斯麦的投资，后者的主导地位进一步确立。
在英特尔、三星和台积电投资的当年，阿斯麦推出了试验型
3300B。2014年，阿斯麦推出NXE：3350B，这也是此后几年的
极紫外光刻主要机型，该机型主要用于7纳米芯片制造的测试和
试产。2017年第一季度，阿斯麦开始交付第四代极紫外光刻机
NXE：3400B，该类机型的单价超1亿欧元，曝光速度达125片晶
圆/小时，一时成了英特尔、三星、台积电7纳米节点的量产关
键。如果半导体工艺进一步升级到5纳米及3纳米节点，阿斯麦则
能凭借其深紫外光微影、全方位微影（Holistic Lithography）和极
紫外光微影技术和设备，在行业内迅速形成了技术垄断地位。回
过头看，1984年阿斯麦从飞利浦独立而来，2000年底兼并了美国
光刻机巨头SVGL，2013年收购美国准分子激光源企业Cymer公
司，在产品线上开发了TWINSCAN NXE、TWINSCAN NXT、
TWINSCAN XT和Yield Star、PAS 5500等系列产品，拥有步进扫
描式光刻、浸润式光刻技术、极紫外光刻技术和压印光刻技术。
阿斯麦于2000年推出了光刻平台TWINSCAN。该系统采用阿
斯麦独有的双工作台（dual-stage）晶圆处理技术，由两个平台交
替执行测量对位和微影功能，因此能不间断地完成微影工艺，同
时大幅提高了工作效率与对位精度。双工作台与浸润式光刻机的
发展，成了阿斯麦超越对手的起点。
在阿斯麦的系列产品中，TWINSCAN系列型号包括
TWINSCAN
NXT：1950i、TWINSCAN
XT：1950Hi、
TWINSCAN
XT：1900Gi、TWINSCAN
XT：1700Fi、
TWINSCAN
XT：1450G、TWINSCAN
XT：1000H、
TWINSCAN XT：875G、TWINSCAN XT：870G，TWINSCAN
XT：400G等。TWINSCAN
NXE：
3400B支持7纳米和5纳米节点的批量生产，融合了极紫外NXE和
氟化氩NXT的能力、卓越的图像分辨率、适宜的覆盖层，以及对
焦性能，配备NA（numerical aperture，镜口率）为0.33的投影光
学系统。
光学的配套
在光刻工艺中，数值孔径更大的透镜是光刻机发展的必要条
件，卡尔蔡司（Carl Zeiss，简称蔡司）作为阿斯麦（参股了卡尔
蔡司）的供应商为其提供透镜。卡尔蔡司因其相机镜头等产品已
为众人所知，但是相对“低调”的是，它还是阿斯麦的供应商，深
刻地影响着光刻技术的发展进程。历史上，卡尔蔡司便为半导体
行业提供光学配套服务。2000年，7纳米光刻机的研发目标已经
提出，卡尔蔡司开始致力于引领未来的半导体技术开发，并在奥
伯科亨建立了欧洲最现代的光刻系统新工厂。2001年，该公司的
半导体技术团队，以卡尔蔡司的独立企业开始运作，成为世界上
极少数几家可以提供微芯片光刻技术的公司之一。2006年，卡尔
蔡司设立新的研发中心和新工厂，向最先进的光刻系统配套设备
进军，其所提供的Starlith® 极紫外光刻光学器件、电子显微镜、
掩膜修复工具及氦离子显微镜等过程控制解决方案，以及过程气
体分析仪、248纳米的深紫外光氟化氪光刻、AIMS EUV、365纳
米（I-Line）高压汞蒸气光刻、193纳米的深紫外光氟化氩光刻、
晶圆级CD光学测量等技术，已成为全球芯片生产中的“命脉”。
2016年，阿斯麦获得卡尔蔡司24.9％的股份，并承诺8.4亿美元的
研发投入，联手研发数值孔径高于0.5NA的镜头，确保极紫外光
学设备研发。从近年来卡尔蔡司公开的信息来看，其所能提供的
高精密透镜产能年度增长空间十分有限，而这又成为了限制未来
先进工艺量产的重要因素。究其根本，供光刻机使用的镜头由镜
片串联组成，这些镜片需要利用高纯度透光材料和高质量的抛光
工艺才能加工而成，均匀材质的镜片往往是数十年乃至上百年技
术积淀的结果，这才成就了皮米（千分之一纳米）尺度的精加
工。阿斯麦总裁兼首席执行官温彼得曾经形象地比喻，“如果反
射镜面积有整个德国大，最高的突起处不能高于1厘米。”
除了镜头和光源的极致要求外，光刻机中上万个机械件也都
有极致的机械精度要求。这种加工精度，已经远远超越了“图
纸”的范围。在光刻工艺中，掩膜板（Photomask）又称掩膜、光
掩膜、光刻掩膜板，是集成电路制造中“底片”转移用的高精密工
具，是下游电子元器件制造业流程衔接的关键，决定着下游产品
的精度和质量。在集成电路的制造中，掩膜开发具有典型的高技
术特征。从某种程度上看，消费电子（手机、平板电脑、可穿戴
设备等）、车载电子、医疗电子、LED照明和智能家居、物联网
等领域的发展均受掩膜的影响。随着全球集成电路向10纳米以下
制造工艺技术的发展，对掩膜的产品质量要求越来越高，具体表
现为其线缝精度要求已从微米级向纳米级发展。全球专业的掩膜
公司有美国的福尼克斯（Photronics），中国台湾地区的台湾掩
膜，日本的凸版印刷株式会社（Toppan
Printing）、豪雅光学
（Hoya）、SK电子（SK-Electronics）等。随着工艺的进一步发
展，专业掩膜厂商的市场份额已经逐步取代晶圆制造厂自身需要
的掩膜厂商份额，而且在10纳米以下工艺发展中呈现集中化的趋
业从事掩膜生产和销售的企业，市场覆盖美国、欧洲、韩国、中
国台湾地区等。
在激光系统中，被阿斯麦收购的Cymer公司曾是世界领先的
准分子激光源供应商，由加州大学圣迭戈分校毕业的博士罗伯特·
埃金斯（Robert
Akins）和理查德·桑德斯特罗姆（Richard
Sandstrom）于1986年在美国加州创立。两人都曾在国防企业从事
激光研究，他们后来在加州大学的实验室里研发了准分子激光器
（excimer
lasers）的原型。一开始，他们遇到了很多的技术瓶
颈，比如如何使激光长期稳定地激发等等。在漫长的摸索过程
中，两个人还欠下了大学数十万美元的债务，无奈之下只好抵押
房屋以筹措研发资金。1988年，曾在仙童半导体、摩托罗拉和德
州仪器工作过的投资人理查德·亚伯拉罕（Richard Abraham）向
他们提供了风险投资资金，投资条件则是“Cymer公司必须完全专
注于准分子激光源在半导体工艺设备上的应用开发”。后来，佳
能和尼康到访后，也加入了投资行列。20世纪90年代，集成电路
沿着摩尔定律的路径继续推进，250纳米波长的激光源成为炙手
可热的产品，Cymer公司大放异彩。十多年后，阿斯麦在向极紫
外光刻机挺进的过程中，收购了Cymer公司。
除阿斯麦、佳能和尼康外，这个行业还有一些其他的配套公
司。例如，总部位于美国马萨诸塞州的IPG光电（IPG激光公司、
IPG光子、阿帕奇光电公司）成立于1990年，是全球高功率光纤
激光器和放大器的生产商，其产品广泛用于材料加工、通信、医
疗等领域中。IPG光电采用纵向的集成开发和生产战略，在美
台。IPG光电的产品覆盖从半导体二极管到特殊激光器和光学部
件、光学激光器、放大器，其成品中所需的主要部件均由IPG光
电自行设计和生产，因而提高了产品的配套性能，提升了产品的
研发速度。
电子科学工业公司（Electro Scientific Industries，简称ESI）
是一家激光系统设备供应商，总部位于美国俄勒冈州。1944年，
ESI的前身Brown
Engineering，其后更名为Brown
Electro-
Measurement Corporation（简称BECO）。1953年，BECO的道格
拉斯·斯特兰（Douglas C．Strain）和其他3名投资者合资收购了
其他人的股份，成立了ESI。经过30年的发展，ESI于1983年上
市，并于1997年开始并购了多家同领域的制造商，逐步成为行业
内的领先者。
6．芯智模式
在集成电路的发展中，敢闯敢干、敢为人先是成功者的共同
品质，对于图像处理器和人工智能而言也是如此。随着应用场景
的不断拓展，人工智能芯片战场上的硝烟燃起、烽火弥漫，众多
厂商纷纷加入了应用领域的卡位战，其中图形处理器（Graphics
Processing Unit，GPU）的生产巨头英伟达已初步占得先机。
图像“视觉”
用于图像运算工作的微处理器。在人工智能芯片领域，英伟达十
分抢眼，其通用计算图形处理器（General
Purpose
Graphics
Processing Unit，简称GPGPU）技术为业界提供了强大的运算能
力，这种低成本、大规模的单指令多数据流（Single
Instruction
Multiple Data，简称SIMD）并行处理架构使高密度、高性能的并
行处理得以在个人计算机上部署。简单地说，就是原先的个人计
算机可以变成“超级计算机”，这为人工智能的发展铺平了道路。
在英伟达的发展历程中，首席执行官黄仁勋自然功不可没，
而英伟达的前首席科学家戴维·柯克（David Kirk）也在其间发挥
了至关重要的作用。英伟达成立于1993年，柯克于1997年加入英
伟达，2009年前一直担任英伟达的首席科学家。在柯克的带领
下，1999年英伟达在与AMD的Radeon系列显卡竞争中推出
GeForce系列，这成为英伟达产品后来成功开发的基础。后来，
柯克在GPU通用化过程中开发了CUDA平台和OpenGL标准，2007
年CUDA β版发布，比传统的CUP解决方案速度大幅提升。
2003年，英伟达在面对英特尔新推出的四核CPU处理器竞争
中，推出100多个单指令多数据流内核的GPU。英特尔的芯片可
以通过多线程技术被所有计算机应用分享，但是GPU基本上还是
只能通过OpenGL/DirectX等高等绘图渲染接口，或者非常复杂的
Shader Program接口与用户交互。怎样利用编程模型，实现GPU
并行运算资源的开发者分享，将用户的个人计算机变成“超级计
算机”？柯克说服黄仁勋大力研发CUDA技术，其目标只有一个：
使GPU通用化，成为通用计算图形处理器。技术成熟后，柯克再
次说服黄仁勋，英伟达未来所有的GPU都必须支持CUDA，以让
工程师来学习和研发CUDA程序，让大众用户的显卡支持CUDA
程序。这个风险极高、疯狂的决策获得了成功。从2007年英伟达
的Tesla架构（内部代码G80）开始，除Tegra 1—4等移动嵌入式
系列外，其所有的GPU芯片产品都完全支持GPGPU的CUDA架
构。
在推广的过程中，2008年，英特尔中断了和英伟达之前在集
成显卡方面的合作，而英伟达主打的高端笔记本独显产品8600M
系列出现了与散热相关的重大品质问题——部分使用该款显卡的
笔记本电脑出现了黑屏甚至是烧机等事故。此时，英特尔计划推
出GPCPU方案——Larrabee芯片，而AMD则在游戏显卡市场推出
了新的GPU产品。面对这些变故，英伟达的股价已从最高时的37
美元跌落到最低的6美元左右。2009年，英伟达迎来了转机，基
于CUDA的高性能运算研究成果在众多知名学术期刊上发表，其
后英伟达的GPGPU获得了认可。在与英伟达的竞争中，英特尔的
Larrabee方案性能不及预期，英特尔因此于2010年取消了独立显
卡计划。
GPU、TPU与NPU
GPGPU成就了人工智能，人工智能成全了GPGPU，而开拓
者的勇气和努力则为两者注入了源源不断的强劲动力。因为GPU
对处理复杂运算、并行运算的天然优势，英伟达的芯片成为深度
学习的首选或主要选择。尽管GPU在人工智能领域表现优异，但
果数百万台服务器不断地运行，能耗就变成极为棘手的问题。事
实上，在聚光灯下的“阿尔法狗”（AlphaGo）有多个不同的配
置，其中高配置版本的“阿尔法狗分布版”（AlphaGo Distributed）
使用了1920个CPU和280个GPU。于是，设计更高效、更低能耗
的芯片，就成了摆在谷歌面前必须要解决的难题。在这条路上，
谷歌选择了张量处理器（TPU）的自主研发。相比于CPU、GPU
和现场可编程门阵列（FPGA），TPU是人工智能技术专用处理
器，种类上归属于专用集成电路（ASIC）。
谷歌的人工智能芯片开发，可以追溯至2006年，这一年谷歌
已经考虑为神经网络计算构建专用集成电路。随着计算需求的快
速增长，人工智能芯片的需要已经日益迫切，而谷歌由此加速了
TPU的设计、验证、制造和部署步伐，2016年5月谷歌在开发者
大会上对外公布了TPU。
在谷歌的开发团队中，有多名工程师后来加入了人工智能芯
片企业Groq。2017年5月5日，社会资本公司（Social
Capital
Hedosophia Holdings）在开曼群岛成立，从事风险投资等业务，
其创始人查马斯·帕里哈皮蒂亚（Chamath
Palihapitiya）在给予
Groq上千万美元的启动资金投资后，从谷歌挖来了人工智能的工
程师团队。公司成立后不久，Groq宣布其人工智能芯片将对标英
伟达的GPU，并称这是专门为人工智能重新定制的芯片。
在Groq公司的初创架构中，首席运营官来自原赛灵思
（Xilinx）的营销副总裁。赛灵思公司成立于1984年，首创了
FPGA技术并于1985年首次推出商业化产品，其FPGA产品曾一度
场景，但是专注于推理环节的FPGA将在未来发挥巨大的潜力：
GPU的架构是固定的，而FPGA则是可编程的。
与CPU的通用性不同的是，人工智能芯片是为某一特定的应
用场景而开发。因此，随着人工智能的不断发展，可编程性或将
迎来其“用武之地”：让专注于应用的终端企业提供有别于竞争对
手的解决方案，这就需要灵活地针对自己所用的算法修改电路。
由于FPGA可以根据特定的应用对硬件进行编程，所以或可更佳
地调动资源。
在应用场景的竞争中，拥有约14亿人口的中国市场已成为全
球关注的焦点。在中国的人工智能芯片中，寒武纪科技的深度学
习专用处理器芯片（NPU）是较为典型的产品。早在2008年，寒
武纪的开发者便开始神经网络算法和芯片设计的研究，第一代方
案于2012年推出，用中文“电脑”的拼音取名“DianNao”，其后又
陆续开发出第二代“DaDianNao”（“大电脑”，功能增强）、第三
代“PuDianNao”（“普电脑”，通用型机器学习芯
片）、“ShiDianNao”（“视电脑”，图像识别处理
器）、“DianNaoYu”（“电脑语”，神经网络指令集）等针对不同
应用或目的的芯片。随着“寒武纪1A深度学习处理
器”（Cambricon-1A
Processor）芯片在华为手机麒麟970上的应
用，其成为了世界首款集成人工智能专用处理器的手机芯片。
随着应用场景的不断拓展，越来越多的人工智能芯片将得到
应用，而人工智能芯片的“赛道”又将与传统的通用型芯片“赛
道”有着很大的差别。在人工智能的芯片赛道中，英伟达在竞争
现出“群雄逐鹿”的态势。在中国，物联网、智能消费、智能生产
的各个“赛道”正在铺开，人工智能芯片的竞争也将由此拉开序
幕，各技术路线或将迎来激烈的竞争，谁胜谁负亦未可知。
7．产业链的内涵
2018年初美国对中兴的“封芯”事件，戳中了中国人的神
经。“封芯”事件带给我们的反思，既有自主创“芯”的重要性，也
有芯片产业链经营的深刻内涵。如果说中兴需要的芯片作为“原
料”，那么对于中国而言，芯片生产所需的精细化学品、高纯度
硅、封装材料等“原料”，以及光刻机等精密装备，也都存在很大
的海外依赖。在整个芯片的长产业链中，任何一个环节的问题都
有可能引发区域的行业危机。
产业链的演变
即便没有“封芯”事件，因为过去6年中集成电路产能投资不
足，芯片市场的供给一时处于短缺状态，不少垂直一体化芯片制
造厂商（IDM）和晶圆代工厂都对硅片采取限量供应的措施，进
而影响了诸多行业的订单——在今天，芯片已经成为大多数行业
都离不开的“原料”；在未来，随着智能社会的不断演进，芯片“原
料”的供给将更为深刻地影响着各个行业。
“知之愈明，则行之愈笃；行之愈笃，则知之益明。”在集成
战略被动。对于集成电路行业来说，认识需求考验的是功底，适
应需求考验的是能力，引领变化考验的是眼光。
在计算机的中央处理器发展历史上，从奔腾（Pentium 4）到
酷睿（Core 2 Duo）的性能主要依靠设计上的突破，其他时期的
性能突破主要依靠芯片技术的提升。在移动通信时代，尽管芯片
制造技术的提升所带来的短期市场效益，已经没有个人计算机时
代的比重大，但是从长远看仍然是集成电路企业立足的根本。
在芯片制造技术的提升过程中，工艺复杂性不断升高，包括
芯片设计、掩膜制作等在内的一次性工程费用，以及每块芯片的
制造成本都快速上升。例如，在每一次芯片制造技术升级的过程
中，工程师需要耗费大量的精力和时间去学习、理解和掌握更复
杂工艺的设计规则。一次性工程费用的增加，使得能够负担起巨
额投资的企业越来越少。
同时，每次芯片制造技术的提升，不仅仅意味着投资额的增
加、技术要求的提升，还意味着收支平衡所需要的销量比上一代
工艺时更高。这也就意味着，利用新一代制造工艺生产的企业，
需要进一步扩展销量才能保障收益。
在技术、投资和市场的三重作用下，越来越多的厂商无力开
发先进芯片工艺，而领先企业则可以通过其战略布局来进一步挤
压竞争对手的生存空间。同样，这种挤压的过程可以从技术、投
资和市场多方面入手：从投资上看，大规模的建厂成本、巨额投
入的制造设备成本都意味着极高的沉没资金，自然意味着有力承
担的企业越来越少；从市场上看，以三星的逆周期投资为代表，
其在低潮期的扩大投资往往会进一步拉低市场价格，从而进一步
挤压对手的生存空间；从技术上看，光刻机等设备的要求越来越
高，但是全球高端装备产能有限，结果很多厂商不能获得其所需
要的设备，无法保障供应链的稳定。
图8 集成电路产业链的演变
尽管难度越来越大，领先者仍然会将下一代工艺作为其制胜
明显：新一代工艺的芯片毛利润会比上一代芯片的毛利润更高。
在芯片制造工艺进步、晶圆尺寸扩大、投资规模增长的“军备竞
赛”中，能够涵盖集成电路设计、集成电路制造、封装与测试等
各环节的垂直一体化芯片制造商越来越少，结果导致垂直分工的
模式出现：无生产线的集成电路设计公司（Fabless）、不做设计
的晶圆代工厂（Foundry）、专业的知识产权模块（IP核）供应
商、封装与测试（Package＆Testing）厂商出现。其中，无晶圆厂
公司直接面对客户需求，而晶圆代工厂、知识产权模块供应商和
封装测试企业则为无晶圆厂公司服务。其中，晶圆代工厂以台积
电、格罗方德、联电（UMC）和中芯国际（SMIC）等为代表。
垂直分工模式的发展，适应了集成电路沿着摩尔定律的路径发展
带来的高投入、高技术特征，而以台积电为代表的中国台湾地区
半导体产业，也由此成为了发展中国家投入高科技产业的成功案
例，其核心新竹工业园区曾一度被业界誉为“东方硅谷”。
垂直分工
在中国台湾地区的晶圆代工厂模式得到确认前，不少集成电
路企业已经面临痛苦的两难抉择：一方面，集成电路企业需要不
断追加高昂的投资，来维持其竞争力；另一方面，日趋高额的投
入、日益复杂的技术、日渐激烈的竞争都意味着巨大的投资压
力。在此情境下，不少原先的垂直一体化芯片制造商企业不得不
剥离其半导体业务。在业务剥离后，这些企业成立子公司或合资
公司：摩托罗拉剥离业务后成立了飞思卡尔，西门子剥离业务后
离业务后与意大利半导体公司合并成立意法半导体（STM）。
1972年，张忠谋先后就任德州仪器公司副总裁和资深副总
裁，成为最早进入美国大型公司最高管理层的华人。1987年，在
时任台湾工业研究院院长张忠谋的积极推动下，中国台湾地区的
电子所原有的超大规模集成电路实验工厂改造成为商业化运营的
集成电路制造公司，晶圆代工厂模式由此开启。起初，欧美认为
晶圆代工厂模式不可行，然而后来台积电、联电公司整合全球产
能证明了晶圆代工厂模式的可行性：晶圆制造厂只做晶圆代工、
不出售芯片、严格保护客户隐私，从而消除了知识产权顾虑。在
晶圆代工厂模式中，加工商自身不从事设计，接受其他设计公司
委托制造，使集成电路设计者得以从高投入中解放出来。与之相
对应的是，无晶圆厂的设计公司专门从事集成电路设计、不从事
生产且无半导体厂房的公司。
在规模化商业应用积累基础上，不久后专用集成电路芯片设
计公司和集成电路设计知识产权模块开发商陆续出现。芯片设计
公司从加工环节中被解放出来后，可以专门从事高复杂度的芯片
设计工作，并逐步将标准单元库、工艺模拟参数及仿真概念引
入，由此芯片设计进入了以电子设计自动化（Electronics Design Automation，简称EDA）为辅助工具并进入抽象化阶段，这就促
成了无晶圆厂设计公司的出现，由此集成电路设计产业成为独立
的行业。
在垂直分工的模式中，无晶圆厂设计公司、晶圆代工厂和知
识产权模块供应商的合作，存在着相互制衡与合作的关系：如果
圆代工厂加以生产；如果晶圆代工厂进入设计领域，那么无晶圆
厂芯片设计公司就会顾及自己的布图设计会为其所盗用，因而在
产业低潮期为设计公司所抛弃；对于知识产权模块供应商来说，
其模块需要经过晶圆代工厂的硅工艺生产线验证以及芯片设计公
司的芯片产品设计验证后才能使用。
台积电已然成为垂直分工模式中晶圆代工厂的杰出代表，然
而联电的规模曾经比台积电还大。联电成立于1980年，是中国台
湾地区的第一家半导体公司，拥有联电、联诚、联瑞、联嘉及合
泰半导体等，是全球晶圆代工厂的重要力量。如果从技术上看，
1993年至1997年间联电的专利数量约为台积电的两倍、台湾工业
研究院的3倍，而其高介电系数/金属闸极、低电介值、浸润式微
影术与混合信号/RFCMOS技术等为行业内公认的先进技术。然
而，到了2016年，台积电与联电的营收分别为294.88亿美元和
45.82亿美元，市场占有率分别约为59％和9％。
台积电与联电拉开差距，从2001年前后开始。当时，台积电
聘请胡正明出任首席技术官，完成了在鳍型晶体管（FinFET）等
方面的技术积累。同时，这一时期又恰逢从8英寸向12英寸转
型，台积电抓住机会不遗余力地投资建设12英寸工厂，在竞争中
初步占据了主动。也正是由于12英寸工厂固定投资成本极高，因
而原先很多的垂直一体化芯片制造商没有足够资金投资，使得台
积电抓住了“行业断层”的机会，逐渐成为晶圆代工行业的龙头企
业。
2009年，时值28纳米芯片制造技术节点发展的契机，台积电
来的技术优势，客户趋之若鹜，台积电顺势抢占了三星原先独占
的苹果订单。2010年，苹果考察台积电后，将iPhone和iPad芯片
订单全部下给台积电，台积电则投资90亿美元建厂，11个月后即
成功量产。后来，台积电在10纳米节点中再次领先，高通、苹
果、华为等世界级企业都是台积电的大客户。
纵观台积电从创立到2017年的发展历程，可以发现三次大规
模的晶圆厂扩张期：最早，台积电在1995年至2000年间以几乎每
年建一个新厂的速度扩建了6个厂房；其后，在2004年和2005年
期间扩建了4个工厂；2015年前后，大力扩张300毫米晶圆厂，而
台积电采用16纳米节点的南京工厂也在该时期建设。每次扩张，
都为台积电扩大市场份额提供了有利条件。
8．轻资产与重投资
作为集成电路的起源地，美国的集成电路以其原创性、拓展
性领先于其他国家和地区。在东亚地区的追赶进程中，美国企业
也将“微笑曲线”的低附加值环节转移到其他国家和地区，其行业
呈现出明显的从重资产向轻资产转移的过程：20世纪90年代，在
全球化、垂直分工的背景下，美国集成电路企业将中低端环节剥
离，并逐步转移至东亚地区；与此同时，美国的集成电路行业中
无晶圆厂的设计企业快速发展。以美国企业为代表，“轻资产”的
经营模式受到了青睐：伴随着全球化进程的加快、垂直分工的日
益深入，以及美国民用集成电路市场的繁荣，美国集成电路行业
经历了从重资产向轻资产转型的过程。
图9 集成电路产业的典型环节和产业链条关系
市场的专注
相比于垂直一体化模式的工艺水平不断提升、晶圆制造设备
投入日趋增大、维持高速增长风险较大、市场规模要求较高，把
主要精力集中于芯片的设计和开发，在生产制造、封装与测试等
环节采用专业的第三方企业代工，可以更专注于市场变化应对所
需的快速调整和产品开发能力。32/28纳米的芯片制造工艺研发费
用已达12亿美元，飞思卡尔、恩智浦、英飞凌、德州仪器等传统
的垂直一体化企业陆续分拆制造业务或宣布不再自行发展新一代
集成电路芯片制造技术，寻求与芯片代工厂合作。12英寸晶圆厂
的投资额已达200多亿元，14纳米或7纳米芯片制造生产线的投资
额或已达500亿元，这使得更多的垂直一体化制造商都望而却
步。
能力、保障供应链的稳定、专业的知识产权运营缺一不可。把握
市场需求，除了对客户特征的深入认知外，还要求芯片设计团队
对于工艺参数在制造过程中的变化有深入的了解，才能明晰不会
因为芯片制造工艺的不稳定等因素影响芯片制造的成品率，从而
保证芯片的稳定供应。随着进程的发展，事实上芯片设计团队已
经不易精准预测设计产品的成品率，对于可制造性设计技术和面
向成品率的设计技术的要求也在不断提升。
在供应链中，晶圆代工厂对技术和资金规模的要求极高，不
同类型的芯片产品在选择合适的晶圆代工厂范围有限，往往会导
致晶圆代工厂的产能较为集中。随着芯片制造技术的不断进步，
代工厂能够同时支持的芯片研发数量不断减少，而单个芯片制造
厂的产能却大幅提升。代工厂迫切需要数量巨大的产品来填充生
产线，这使得芯片代工厂优先考虑存储器、微处理器、可编程逻
辑阵列等通用性产品，因为这样的产品订单都非常大，而其他产
品就很难拿到产能和优惠的价格。在生产旺季，晶圆代工厂和封
装测试的产能保障，需要设计公司合理、准确的调配，但是这对
于中小型的设计企业而言并非易事：即便是市场拓展时的客户规
模因素，晶圆代工厂和封装测试厂在不同产品中的产能切换、产
能升级都可能带来时间成本和采购成本的增加。
就知识产权而言，芯片设备制造等领域的专利竞争已成为发
达国家领先企业限制后来者的利器。在芯片设计领域，处理器内
核的复杂性、高技术含量和长周期，使得大部分芯片厂商依靠购
买知识产权模块来开发，这也使得安谋（ARM）、MIPS这些知
国际知名芯片设计企业有能力通过取得指令集架构授权再自主设
计内核。以高通为代表，其收取高昂的知识产权费用又成为下游
客户的进入门槛。
随着物联网、智能汽车等应用场景的发展，不少半导体设计
企业也在向全栈公司转型，全栈公司为客户提供包括芯片和系统
设计的完整软硬件整体解决方案。对于全栈公司的商业模式来
说，下游增值服务的高利润，或可大幅补贴芯片设计和设计定案
流片的高成本，因而这种商业模式是可行的。在这种转型中，拥
有巨大的下游市场的中国企业，或已初具优势。
投资的门槛
与设计和终端应用的“轻资产”相比，晶圆制造业可谓是典
型“重投资”行业。集成电路的制造涉及的关键设备就达200多
种，每种设备都十分精密且成本高昂，其有机集成管理难度大、
技术要求高。在摩尔定律的推动下，当前垂直一体化芯片制造商
的投资成本已经极为高昂。更为严峻的是，如果新建成的生产线
无法全部打通并量产，那么生产风险也变得十分巨大：产能变化
决定集成电路芯片的供给，而供需变化又影响着行业的毛利润；
建厂、设备安装及调试时间通常需要2～3年时间，这就意味着必
须提前2～3年对未来的市场作出准确预测，否则便在供给过剩或
是短缺中面临困局。这种晶圆产能供给驱动的循环，演变为“高
峰—衰退—复苏—扩张—高峰”的“硅周期”，整体上看需求变化的
影响程度相对较小。“硅周期”是三星的“逆周期投资”得以发挥作
用的关键，但是这些策略同时又构成了其他厂商的风险因素。例
如，如果没有把握好经营周期，那么即便是设备折旧也会成为极
大的成本。随着12英寸硅晶圆的微细加工发展，半导体生产设备
价格越来越高，设备折旧成本占比越来越高。
在投资过程中，仅以晶圆制造为例，扩散工艺用的扩散炉、
光刻工艺用的光刻机、刻蚀工艺用的刻蚀机、离子注入工艺用的
离子注入机、薄膜生长工艺用的薄膜沉积设备、抛光工艺用的化
学机械抛光机、金属化工艺用的清洗机，都是极其高昂、极其精
密的设备。此外，封装环节所需的切割减薄设备、度量缺陷检测
设备、键合封装设备等，测试环节所需的测试机、分选机、探针
台等，以及其他前端工序所需的扩散、氧化及清洗设备等都因其
技术含量高、制造难度大而价格不菲。其中，应用材料公司
（Applied Materials）、美国泛林研究公司（Lam Research）、美
国科磊（KLA Tencor）等侧重于离子刻蚀设备、离子注入机、薄
膜沉积、检测设备，荷兰阿斯麦以光刻机为重心，日本东京电子
（Tokyo
Electron）侧重于单晶圆沉积设备、清洗设备、涂胶显
影、退火、氧化设备。
在晶圆代工的业务竞争中，台积电、三星、格罗方德、联华
电子（UMC）和中芯国际等是较有力的竞争者。联华电子（简称
联电）创立于1980年，是中国台湾第一家集成电路公司，旗下的
联电、联诚、联瑞、联嘉以及最新投资的合泰半导体均是专业的
晶圆代工厂。中芯国际则是中国大陆规模最大的晶圆代工企业。
AMD在2009年3月2日拆分出的格罗方德制造业务，由AMD
元，其中约有12亿美元债务也将由新公司承担，此后AMD将所有
芯片制造设施移交给新公司。格罗方德成立后，在并购新加坡特
许半导体、收购IBM全球商业化半导体技术业务的同时，向28纳
米以及22纳米、14纳米节点不断进军，订单十分乐观。然而，巨
额的研发投入、昂贵的设备却使得格罗方德多年未摆脱财务困
境，因此也被台积电拉开了差距。
2014年，格罗方德在收购IBM半导体制造业务的同时，也获
得了其专利和技术：IBM在鳍型晶体管设计与制造技术上已有积
累，格罗方德由此有了与英格尔、台积电在鳍型晶体管上竞争的
基础技术。从技术上看，IBM使用绝缘层覆硅（Silicon
On
Insulator，简称SOI）基板，尽管材料成本增高，但是由此可以减
少生产步骤、降低操作电压、降低芯片功耗。同样是在2014年，
在向14纳米节点进军的过程中，格罗方德原计划自己推出14纳米-
XM工艺，但是由于技术不够成熟，决定和三星半导体公司合
作，向三星借鉴生产14纳米芯片制造经验。由此，格罗方德于