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蘇聯輸掉冷戰,敗在半導體策略?

發表時間:2023-02-23 點閱:1562
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大約在赫魯雪夫宣布支持興建「蘇聯的矽谷」澤列諾格勒的同時,蘇聯學生伯里斯・馬林(Boris Malin)從賓州留學一年返國,行李內放了一台小裝置:德州儀器的SN-51,那是美國最早販售的積體電路之一。馬林是蘇聯半導體設備領域的頂尖專家,他認為自己是科學家,不是間諜。然而,負責蘇聯微電子的官員蕭金認為,SN-51是蘇聯必須不惜一切手段也要取得的設備。蕭金把馬林與一群工程師叫到他的辦公室,把晶片放在顯微鏡下,透過鏡頭凝視那塊晶片,並下令:「給我抄!完全照抄,不准有任何偏差,給你們三個月的時間。」

被指說直接抄襲國外的研究成果時,蘇聯的科學家感到很憤怒。他們對科學的理解,跟美國的化學家及物理學家一樣先進。據悉,去美國的蘇聯交換學生表示,他們從蕭克利的課堂上很少學到在莫斯科學不到的東西。事實上,蘇聯有世界上最頂尖的理論物理學家。2000年,基爾比終於因發明積體電路而榮獲諾貝爾物理學獎時(當時積體電路的共同發明者諾伊斯已過世),是與俄羅斯科學家艾費洛夫(Zhores Alferov)共同得獎。1960年代,艾費洛夫對半導體設備發光的方式,做了基礎的研究。1957年的人造衛星發射,1961年加加林的第一次太空飛行,以及1962年奧索金製作的積體電路,都是蘇聯正在變成科學強國的證據。連美國中情局也認為蘇聯的微電子業正迅速迎頭趕上。

然而,蕭金的抄襲策略有根本上的缺陷。抄襲用在製造核武上是有效的,因為美國與蘇聯在整個冷戰時期只製造了數萬件的核武。然而,在美國,德州儀器與快捷已經在學習如何量產晶片了。擴大生產的關鍵在於可靠性,那是張忠謀與葛洛夫等美國晶片製造者在1960年代一直致力投入的挑戰。與蘇聯同業不同的是,他們可以借鑒其他製造先進光學、化學品、淨化材料、其他機械廠商的專業。萬一沒有幫得上忙的美商,快捷與德儀還可以求助德國、法國或英國,這三個國家都有先進的產業。

蘇聯可以大量生產煤炭與鋼鐵,但幾乎各種先進的製造都處於落後狀態。蘇聯在產量上取勝,但品質或純度上沒有優勢,偏偏品質與純度對量產晶片來說至關重要。此外,西方的盟國透過出口管制協調委員會(COCOM),禁止向共產國家轉移包括半導體元件在內的許多先進技術。蘇聯人常透過設在中立的奧地利或瑞士的空殼公司,來繞過COCOM的限制,但這個途徑很難大規模地使用。因此,蘇聯的半導體廠通常不得不採用沒那麼精密的機器及沒那麼純淨的材料,因此生產出的可用晶片少了很多。

光靠間諜活動,只能為蕭金和他的工程師帶來有限的幫助。光是偷一塊晶片並無法說明它是怎麼製作的,就像偷一塊蛋糕也無法說明它是如何烘焙出來的。晶片的製程已經非常複雜。在史丹佛大學修蕭克利課程的外國交換學生,可能變成聰明的物理學家,但只有葛洛夫那樣的工程師,才知道某些化學物質需要以什麼溫度加熱,或光阻劑該曝光多久。晶片製程的每一步都涉及專業知識,那些知識很少在特定的公司以外分享。這種專業技術甚至往往不會寫下來。蘇聯間諜已經是間諜界的佼佼者,但即使派出最幹練的特務,也無法竊取到夠多半導體生產過程中所需的大量細節與知識。

此外,根據摩爾定律的速率,最新的科技日新月異。即使蘇聯人設法照抄一種設計,取得了材料與機器,並複製生產過程,那都需要時間。德儀與快捷每年都會推出新設計,上面的電晶體數量越來越多。到了1960年代中期,最早的積體電路已經不是什麼新聞,而是又大又耗電、沒什麼價值的東西。相較於幾乎所有的科技,半導體技術正飛速前進。電晶體的尺寸與耗電量都在縮小,一平方吋的矽片上可放入的運算力,約每兩年就增加一倍。科學界找不到發展那麼快的其他技術了,所以在半導體業竊取去年的設計,根本是毫無希望的策略。

蘇聯的領導人始終無法明白,為什麼抄襲策略使他們落後。蘇聯整個半導體業的運作,就像一家國防承包商——祕密進行、由上而下、軍事系統導向,照著訂單供貨,幾乎沒有創意空間。蕭金部長的一名下屬回憶道,蕭金「嚴格控制」抄襲過程。打從一開始,抄襲就是蘇聯半導體業的內建運作模式。即使蘇聯全國上下都採用公制度量衡,一些晶片的製造機器為了更精準地抄襲美國的設計,還是改採英寸、而不是釐米。正因為抄襲策略,蘇聯的電晶體技術從一開始就落後美國幾年,而且從未趕上。

澤列諾格勒外表可能看起來像陽光不那麼燦爛的矽谷,但那裡有蘇聯最好的科學家及偷來的機密。不過,美蘇兩國的半導體系統卻是天壤之別。矽谷的新創企業創辦人會跳槽,並在廠房裡累積實務經驗;蕭金則是從莫斯科的部長辦公桌發號施令。蘇聯人在職涯發展上追求的是在官僚體系內晉升,而不是設計新產品或尋找新市場。在過度關注軍事生產的國家中,民用商品向來是事後才想到的次要考量。

與此同時,這種抄襲心態也意味著,蘇聯半導體的創新路徑是由美國設定的。因此,蘇聯的半導體業雖然是該國最敏感、最神祕的產業之一,運作起來卻像一個經營不善的矽谷分部。在一個以美國晶片製造商為中心的全球化網絡中,澤列諾格勒只不過是的一個節點罷了。
 

►►本文摘自:《晶片戰爭