俄烏戰爭後被全方位制裁的俄羅斯，最近啟動了新的半導體計劃：準備投入488億人民幣，希望今年年底，芯片製造工藝能實現90nm（納米），到2030年能實現28nm芯片的量產。90nm，這是英特爾2003年的水平；28nm，這是臺積電2011年的水平。就在6月7日，蘋果發佈的M2芯片，採用的是臺積電第二代5nm製程工藝，擁有200億個晶體管。曾幾何時，在半導體研發上，蘇聯與美國幾乎是並駕齊驅的，後來都發生了什麼呢？故事得從蘇聯科技的高光時刻——衛星上天說起。011957年10月4日，蘇聯人以每小時29,000公里的速度，把一顆83.6公斤的金屬球發射到太空中。

這個斯普特尼克1號，是人類向外層空間成功發射的第一顆人造衛星，也讓美國人大為恐慌：這玩意兒飛過頭頂時，會監聽我們嗎？而且對手有這能力，也能輕鬆地把核彈扔到美國本土任何地方吧，地緣優勢在黑科技面前不堪一擊。看熱鬧不嫌事大的英國科幻作家阿瑟·克拉克說，從蘇聯衛星繞地球轉圈的那天開始，美國就淪為了二流國家。唯恐天下不亂的美國媒體又造了個新詞：斯普特尼克時刻，指人們認識到自己受到威脅和挑戰，必須加倍努力，迎頭趕上的時刻。怎樣趕上？電影《十月的天空》給出的方案很勵志：礦工家庭出身的男孩Homer，第一次見到夜空中的蘇聯衛星，震驚之後開始了他的土法造火箭之路，在一次次失敗後終獲成功。火箭男孩的故事現實中確實存在，不過“拯救”美國的另有其人。在金屬球飛天的半個月前，9月18日這一天，30歲的物理學博士羅伯特·諾伊斯，喊上7位同樣覺得不受重用的年輕同事，集體給老闆、晶體管的發明者肖克利交了辭職報告，準備另起爐灶。肖克利大怒，把他們稱為“八叛徒”。但這八個傢伙很快就拿到菲爾柴爾德家族的138萬美元投資，在當時還不叫硅谷的聖塔克拉拉谷租下一間小屋，成立了一家名叫仙童的半導體公司。一邊是衛星上天，一邊是沙裡淘金，這半個月的時間，不僅太空競賽的帷幕拉開了，美蘇的半導體探索道路，更是自此分道揚鑣。蘇聯踏上了電子管小型化的獨木橋，美國奔向了晶體管與集成電路的陽關道。這二者背後的半導體與電子工業，在接下來半個多世紀裡，成為了人類科技發展的主動脈。等到晶體管和集成電路，幾乎滲透到普通人生活的每個角落後，蘇聯人才幡然醒悟。這時候，對手早已絕塵而去。02在半導體研發的起步階段，蘇聯人並不算落後。1946年情人節，歷史第一臺通用計算機ENIAC，誕生在美國賓夕法尼亞大學。這是個重達30噸、佔地面積170平米的大傢伙，一共用了18000個電子管。這傢伙能耗巨大，一開機就能讓周圍居民的電燈暗了不少。但每分鐘能執行5000次運算，可以讓美軍計算一條炮彈彈道的時間，從20多分鐘縮短到30秒，還能用來計算核武器的爆炸範圍。1950年，蘇聯自主研發的第一臺通用計算機MESM也投入使用，用6000個電子管，做到每分鐘約3000次運算。算力稍弱，但效率更高，找回了一點場子。不過，想讓這樣的大傢伙更廣泛應用，就得儘量縮小體積、提高算力、節省能耗。1947年12月，在一片鍺晶體兩個相距僅數十微米的接觸式電極上，美國貝爾實驗室的三名物理學家肖克利、巴丁和布拉頓，實現了對微弱電流的15倍放大作用，宣告晶體管的誕生。9年後，這三人一塊獲得了諾貝爾物理學獎。瑪多延與導師克拉斯洛夫蘇聯人也沒掉隊。1948年，物理學家克拉斯洛夫有位22歲的研究生蘇珊娜·瑪多延，在基輔一個封閉研究所裡，完成了題為“晶體三極管材料研究”的論文，並造出了蘇聯第一個晶體管的實驗室樣品。也因此，克拉斯洛夫拿到了當年的斯大林獎。這是雙方在電子工業上，身位最近的一次。晶體管能起到跟電子管一樣的作用，且體積更小、能耗更低。但這時候，用鍺造出來的晶體管也有致命短板，比如發揮水平很受電壓和溫度的限制，電壓過大時，會導致擊穿報廢，溫度變化較大時，性能也會發生劇烈變化，容易丟失參數。同時，晶體管的噪聲要比電子管大，輸出功率也比不上電子管。這樣一個充滿潛力、優缺點同樣突出的新東西，在不同的應用場景下，開始走向了截然不同的命運。03在美國，因為體積小巧能耗低，晶體管很受消費品市場歡迎，很快就成為助聽器和收音機的核心部件。1952年，紐約聲通公司推出全球第一款晶體管消費品，助聽器SONOTONE 1010，售價229.50美元，採用了兩個真空管和1個晶體管。其中那個半導體鍺晶體管，是由貝爾實驗室技術授權生產的。1954年，第一臺晶體管收音機Regency TR-1上市，採用了德州儀器生產的4個NPN晶體管，售價49.95美元，上市第一年就賣了差不多10萬臺。商業應用的場景，倒逼著晶體管的技術不斷迭代，就在幾年後，由新成立的仙童公司完成了關鍵一躍。

仙童八叛逆，最前面為諾伊斯在仙童剛成立的時候，技術人員出身的諾伊斯，一開始想的都是商業邏輯：首先，生產晶體管這樣的硬件，大公司有成本優勢，初創公司想要贏得競爭，就得研發出一種革命性的、超低成本的新工藝。於是，諾伊斯把團隊分成兩個小組，讓他們競爭研發最新工藝，幾個月後，沒日沒夜加班的技術人員成功了，發明了一個叫 “平面處理” 的新工藝，能將硅加工成晶體管。使用這種工藝，可以製造出可靠的硅三極管，成本還能下降很多。其次，初創公司一開始能搞定一些標杆客戶，就不用為後面找客戶發愁。於是，在投資人的牽線下，諾伊斯成功拿到了IBM的訂單，並順利交付。果然，美國軍方的晶體管訂單也過來了。這讓仙童創辦不到一年的時間，就實現了盈利。更重要的是，在這個過程中，諾伊斯的技術靈感非但沒落下，反而被商業競爭所激發。他從平面工藝中受到了啟發，覺得與其把晶體管的硅片切割下來，用鑷子在放大鏡下裝上導線，封裝為成品，在製造電子設備時再一個個焊到電路板上，還不如把電子設備的所有電路和一個個元件都製成底版，然後一次性地刻在一個硅片上。集成電路，這個電子科技大廈的基石，就這樣發明出來。但別以為這是個自由市場的故事，因為這後面，還有一隻看得見的手在發力。二戰後，在麻省理工大學工程學教授範內瓦的推動下，美國政府開始建立起國家科技體系，成立了美國國家科學基金會、美國國防部高級研究計劃局等一系列科技決策機構，投入了鉅額資金去推動科技進步。不過，美國政府的做法是，不躬身入局，而是退後攢局。比如在研究上，國家科學基金會本身並不進行科學研究，而是在激烈的競爭、嚴格的挑選之後，把資金分配給大學研究人員，用基金會研究院在年度報告裡的表述是，“每個想法，都必須與其他想法進行市場競爭。”在研發的“發”上，美軍也會把設計、製造高科技武器的工作，外包給了私人電子與航空企業，同時，國防部的官員們會去說服國會，加大給電子製造廠的稅收優惠力度，併為這些公司購買生產軍用設備所需的昂貴機器。簡而言之，就是給糧草、給政策、畫大餅，你們跑吧。就這樣跑出了仙童，跑出了德州儀器和英特爾，跑出了硅谷。用《硅谷密碼》作者瑪格麗特·奧馬拉的話說：“這既不完全是一個大政府的故事，也不單純是自由市場的故事，而是兩者的結合。”04跟美國政府的迂迴相比，蘇聯政府就簡單直接多了。在第一個採用晶體管的助聽器投入到市場後，蘇聯人對晶體管的認識，出現了截然不同的兩派。時任國防部副部長、蘇聯科學院院士А.И伯格認為，晶體管是電子產業未來發展方向；另一位蘇聯科學院院士約飛，則反對晶體管的產業化發展方向。雙方各有一班擁躉，爭執不下，結果到了1956年，在蘇聯部長會議的一次討論上，作為蘇聯晶體管產業最大的甲方，軍方最終做了裁定：“晶體管永遠不會成為一個有用的東西，充其量就是做助聽器，讓社會保障機構去幹吧！”蘇聯科學家費多托夫後來回憶說，軍方高層對晶體管前景缺乏瞭解，給蘇聯的電子產業做出了一次兇殘判決。但軍方的理由，看著也很充分。他們認為美蘇隨時可能發生核武器大戰，晶體管在核武器產生的EMP（電磁脈衝）下極為脆弱，皮實耐用、抗干擾能力強、可靠性高的電子管才是正道。

縮小的電子管在研發第一顆衛星的時候，蘇聯的航天部門也爭論過，電路系統到底選什麼方案，是小型真空管、鍺晶體管，還是硅晶體管？當時蘇聯的硅料提純技術有所欠缺，生產的硅晶體管良品率還不足20%，而鍺晶體管還是老問題，需要在85℃以下才能良好運行，難以應付太空這樣的惡劣環境，到最後，還是老朋友電子管可靠。何況在這個時候，蘇聯科學院院士瓦倫丁阿夫迪夫也在電子管小型化上取得了突破，能把電子管做到了米粒大小的體積。最終赫魯曉夫大手一揮，作出重要批示：“不要搞晶體管了，電子管小型化就是今後的研發方向。”05在斯普特尼克衛星上天兩年後，美國人在莫斯科舉辦了一場美國國家展覽會。當時根據文化交流協定，雙方會相互在對方國家舉辦展覽會，不涉及任何跟政治沾邊的東西。不過大家心照不宣，都把這當作秀肌肉的舞臺。美國人顯然做了精心佈置，展出了他們心目中每個國民能擁有的一切，包括大量現代的、自動化的休閒娛樂設備，以顯示美國規模巨大的商品經濟和市場經濟的繁榮。

廚房辯論這些奇技淫巧，赫魯曉夫自然不屑一顧。在一個美式別墅的廚房展臺前，面對時任美國副總統尼克松對廚房和美式別墅的炫耀，他反擊了：赫魯曉夫：你們美國人造的房子只能用20年，所以開發商永遠可以賣新房。我們蓋房講求堅固，我們的房子是為子孫後代蓋的。尼克松：美國的房子可以用不止20年。再說了，即便如此，住了20年之後，許多美國人都會想換新房子，或者翻新廚房。過了那麼久，廚房都陳舊過時了……美國的制度設計就是要利用新發明和新技術。赫魯曉夫：這理論不成立。有些東西永遠不會過時，比如房子。傢俱和裝飾也許會過時，但房子不會。赫魯曉夫的氣勢更盛，堅固牢靠也是美好的追求，但他可能沒想到——那些容易過時的廚具、收音機與助聽器中，卻暗藏著科技演化的密碼。完