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苏联输掉冷战,败在半导体策略?

发表时间:2023-02-23 点阅:1660
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大约在赫鲁雪夫宣布支持兴建「苏联的矽谷」泽列诺格勒的同时,苏联学生伯里斯・马林(Boris Malin)从宾州留学一年返国,行李内放了一台小装置:德州仪器的SN-51,那是美国最早贩售的积体电路之一。马林是苏联半导体设备领域的顶尖专家,他认为自己是科学家,不是间谍。然而,负责苏联微电子的官员萧金认为,SN-51是苏联必须不惜一切手段也要取得的设备。萧金把马林与一群工程师叫到他的办公室,把晶片放在显微镜下,透过镜头凝视那块晶片,并下令:「给我抄!完全照抄,不准有任何偏差,给你们三个月的时间。」

被指说直接抄袭国外的研究成果时,苏联的科学家感到很愤怒。他们对科学的理解,跟美国的化学家及物理学家一样先进。据悉,去美国的苏联交换学生表示,他们从萧克利的课堂上很少学到在莫斯科学不到的东西。事实上,苏联有世界上最顶尖的理论物理学家。2000年,基尔比终于因发明积体电路而荣获诺贝尔物理学奖时(当时积体电路的共同发明者诺伊斯已过世),是与俄罗斯科学家艾费洛夫(Zhores Alferov)共同得奖。1960年代,艾费洛夫对半导体设备发光的方式,做了基础的研究。1957年的人造卫星发射,1961年加加林的第一次太空飞行,以及1962年奥索金制作的积体电路,都是苏联正在变成科学强国的证据。连美国中情局也认为苏联的微电子业正迅速迎头赶上。

然而,萧金的抄袭策略有根本上的缺陷。抄袭用在制造核武上是有效的,因为美国与苏联在整个冷战时期只制造了数万件的核武。然而,在美国,德州仪器与快捷已经在学习如何量产晶片了。扩大生产的关键在于可靠性,那是张忠谋与葛洛夫等美国晶片制造者在1960年代一直致力投入的挑战。与苏联同业不同的是,他们可以借鉴其他制造先进光学、化学品、净化材料、其他机械厂商的专业。万一没有帮得上忙的美商,快捷与德仪还可以求助德国、法国或英国,这三个国家都有先进的产业。

苏联可以大量生产煤炭与钢铁,但几乎各种先进的制造都处于落后状态。苏联在产量上取胜,但品质或纯度上没有优势,偏偏品质与纯度对量产晶片来说至关重要。此外,西方的盟国透过出口管制协调委员会(COCOM),禁止向共产国家转移包括半导体元件在内的许多先进技术。苏联人常透过设在中立的奥地利或瑞士的空壳公司,来绕过COCOM的限制,但这个途径很难大规模地使用。因此,苏联的半导体厂通常不得不采用没那么精密的机器及没那么纯净的材料,因此生产出的可用晶片少了很多。

光靠间谍活动,只能为萧金和他的工程师带来有限的帮助。光是偷一块晶片并无法说明它是怎么制作的,就像偷一块蛋糕也无法说明它是如何烘焙出来的。晶片的制程已经非常复杂。在史丹佛大学修萧克利课程的外国交换学生,可能变成聪明的物理学家,但只有葛洛夫那样的工程师,才知道某些化学物质需要以什么温度加热,或光阻剂该曝光多久。晶片制程的每一步都涉及专业知识,那些知识很少在特定的公司以外分享。这种专业技术甚至往往不会写下来。苏联间谍已经是间谍界的佼佼者,但即使派出最干练的特务,也无法窃取到够多半导体生产过程中所需的大量细节与知识。

此外,根据摩尔定律的速率,最新的科技日新月异。即使苏联人设法照抄一种设计,取得了材料与机器,并复制生产过程,那都需要时间。德仪与快捷每年都会推出新设计,上面的电晶体数量越来越多。到了1960年代中期,最早的积体电路已经不是什么新闻,而是又大又耗电、没什么价值的东西。相较于几乎所有的科技,半导体技术正飞速前进。电晶体的尺寸与耗电量都在缩小,一平方吋的矽片上可放入的运算力,约每两年就增加一倍。科学界找不到发展那么快的其他技术了,所以在半导体业窃取去年的设计,根本是毫无希望的策略。

苏联的领导人始终无法明白,为什么抄袭策略使他们落后。苏联整个半导体业的运作,就像一家国防承包商——祕密进行、由上而下、军事系统导向,照着订单供货,几乎没有创意空间。萧金部长的一名下属回忆道,萧金「严格控制」抄袭过程。打从一开始,抄袭就是苏联半导体业的内建运作模式。即使苏联全国上下都采用公制度量衡,一些晶片的制造机器为了更精准地抄袭美国的设计,还是改采英寸、而不是厘米。正因为抄袭策略,苏联的电晶体技术从一开始就落后美国几年,而且从未赶上。

泽列诺格勒外表可能看起来像阳光不那么灿烂的矽谷,但那里有苏联最好的科学家及偷来的机密。不过,美苏两国的半导体系统却是天壤之别。矽谷的新创企业创办人会跳槽,并在厂房里累积实务经验;萧金则是从莫斯科的部长办公桌发号施令。苏联人在职涯发展上追求的是在官僚体系内晋升,而不是设计新产品或寻找新市场。在过度关注军事生产的国家中,民用商品向来是事后才想到的次要考量。

与此同时,这种抄袭心态也意味着,苏联半导体的创新路径是由美国设定的。因此,苏联的半导体业虽然是该国最敏感、最神祕的产业之一,运作起来却像一个经营不善的矽谷分部。在一个以美国晶片制造商为中心的全球化网络中,泽列诺格勒只不过是的一个节点罢了。
 

►►本文摘自:《晶片战争