7月3日晚间，商务部、海关总署发布公告称，决定对镓、锗相关物项实施出口管制。
镓、锗都是重要的稀有金属，在半导体材料、新能源等领域的应用很广泛。其中，镓更是被称为“半导体工业新粮食”，锗也是重要的半导体材料之一。
从全球产量来看，中国的镓、锗金属产量占比最高，分别也要达到90%、60%以上。
A股市场上涵盖镓、锗两种金属业务的公司不多，只有云南锗业、中国铝业等7家。
美国与中国间的芯片之争已经延伸到了欧洲和日本。一周前，据路透社6月29日报道，美国和荷兰将于今夏进一步限制芯片制造设备的销售，对中国芯片制造业进行“连续打击”。
进入21世纪，以台积电和中芯国际为代表的亚洲半导体制造企业兴起，包揽了全球一大半的芯片制造业务，而美国的芯片制造业从20世纪60年代开始尝试外包以来，制造份额从90年代开始逐渐下降，降到了约10%。欧洲的制造份额也在不断下跌。
“如今，芯片的重要性已经无须赘言，每个人都从近几年发生的一系列芯片危机事件中有了切身的体会。应对芯片危机，我们需要原始创新，而唯一的方法是诚挚，实事求是地面对现实和历史。”
这是2023年4月份出版的新书《芯片简史》作者、资深芯片研究专家汪波，对这一事件的看法。
汪波著2023年4月 湛庐文化/浙江教育出版社
在他看来，芯片的历史虽然只有60多年，但是要完整地理解芯片的来龙去脉，“需要将时间向前回推到100 多年前。在这一个多世纪里，半导体技术的创新故事不计其数，但本质只是一种创新模式的不断展开和复现，其主题仍是叛逆。”
他认为，芯片的发展史，就是一部创新史与叛逆史。
《芯片简史》完整呈现了芯片发明与发展的历程。
从支撑芯片产业发展的量子力学讲起，逐渐发展到半导体物理学，进而催生了半导体器件，这些器件又由简到繁，像一颗发芽的种子，演化出了双极型晶体管、MOS场效晶体管、光电二极管等，并由此集成构造出了模拟芯片（通信和传感器芯片等）、数字芯片（CPU、存储器、FPGA等）和光电芯片等。
最后，这本书还展示了芯片设计方法和制造方法由手工到自动的发展过程，并指出了芯片未来面对的挑战和可能的解决路径。
我们透过“芯片简史”这四个字，可以与那些散落在历史深处的芯片发明者一起重走芯片发明之路，看他们如何突破科学研究中的困难与现实世界的阻碍，做出一项项改变甚至颠覆世界面貌的发明和创新。就像阅读《人类群星闪耀时》去体会整个人类文明发展那样。
聪明投资者经湛庐慷慨分享，和大家共读这本书中记录的上世纪60年代，有关戈登 • 摩尔 (Gordon Moore)在一张纸片上关于芯片上的元件数量的推演。后来演绎成颇为世人所道的摩尔定律。
摩尔试图在数字中找到一个办法，说服业界相信芯片成本将会下降。成本下降的直接原因是芯片规模变大，相同价格下，芯片包含更多的元件，性能得到提升。
如果摩尔能让人们相信未来芯片上元件数量有不断增加的趋势，那么客户就会放下顾虑并逐渐接受芯片。
在分析了当时芯片的可靠性和成本后，摩尔得出了摩尔定律最初的表述：依据元件最低成本的原则，芯片的复杂度会以每年2倍的速率增长。
摩尔已于今年3月离世。1968年，他与人共同创立了英特尔。英特尔一度成长为全球最大的半导体制造商，为全球约80%的个人电脑提供最重要的部件——微处理器。而摩尔定律也定义了半导体技术的发展轨迹。
以下为正文，分享给大家。
本文摘自《芯片简史》20世纪60年代初期到中期，仙童半导体公司的规模持续增长。那段时间，员工们经常看到摩尔从他的小隔间里出来赶往会议室，手上握着真皮外封的橄榄色笔记本，目不斜视、脚下生风。
在此期间，公司将平面工艺授权给日本的半导体公司，收到了高达一亿美元的使用费。1963年开始，仙童半导体公司将晶圆的测试封装外包给中国香港的工厂，从此开启了业务外包的大门，极大地降低了成本。
1965年初，摩尔依旧忙碌。他每天要阅读公司各部门的多份备忘录、月度进展报告、商业资料和技术文献，还要抽出时间静静地思考和规划。
这一天，摩尔的办公桌上多出一封来自纽约的商业函件，发信人是《电子学》杂志的编辑路易斯·杨（Lewis Young）。这家杂志拥有65000个订户，在业界具有相当的知名度。当年4月，杂志社将庆祝创刊35周年。
这封写于1月28日的信中说：
“我们策划了一个‘专家展望未来’的系列，将邀请6位杰出人士预测产业界的发展趋势。鉴于您在半导体领域做出的创新和您对这个领域的强烈兴趣，我们邀请您撰写一篇名为‘微电子的未来’的文章。”
在信的末尾，编辑表示希望能在3月1日前收到摩尔的文章。
摩尔认为，这将是一个向半导体界阐述自身观点的好机会，于是在2月5日先回复了编辑：“这个预测未来的机会难以抗拒，因此我很乐意撰写这样一篇文章。”
这一年，IBM公司开始发售广受欢迎的S360计算机，它采用分立晶体管，售价高达11万美元。
同年，全世界约有2万台计算机，平均每16万人才拥有1台。如果芯片价格能以指数速度下降，那么计算机就能变得廉价并普及开来。
两年前，芯片的销售达到了50万颗，但仍远低于晶体管的数亿颗，而且芯片的客户几乎都是美国军方，民用市场都被芯片高企的价格吓退了。
每当摩尔遇到困难时，他就从数字中寻求支持。究竟是盈利，还是亏本？是分立元件，还是集成电路？决定这一切的不是别的，而是真实的数字。
摩尔自小就喜欢琢磨数字，他习惯在一张小纸片上写下一连串数字，然后反复地琢磨它们背后的意义。
在摩尔的老本行化学中，数字也起着关键作用。摩尔小时候最喜爱自制炸药，和伙伴们比赛看谁做的爆竹最响，乐此不疲，他知道在爆炸反应中指数增长非常普遍，例如21，22，23……相邻数值按2的倍数增加，但右上角的指数“1，2，3……”（即它们的对数）则呈线性增长。
曾有一次，摩尔把自己每年的薪水数值描绘在一个坐标轴上，连成曲线，才发现它竟然也呈现指数增长的趋势。
现在，摩尔需要在数字中找到一个办法，以说服业界相信芯片成本将会下降。成本下降的直接原因是芯片规模变大，相同价格下，芯片包含更多的元件，性能得到提升。
如果摩尔能让人们相信未来芯片上元件数量有不断增加的趋势，那么客户就会放下顾虑并逐渐接受芯片。
摩尔回顾了过去几年中芯片上元件数量的增加情况，试图从中找到论证依据。
他首先想到的是最简单的情形，即整个裸片上只有一个晶体管，那就是霍尼于1959年春天在仙童半导体公司做出来的平面晶体管，摩尔认为它是芯片“起飞”的原点。
接下来，他选择了1962—1965年这4年的数据，芯片上的元件数量分别是7，17，30，64。
摩尔将这些数字标在一张普通的坐标纸上，但是这些点并没有连成一条线性增长的近似直线，而是得到了一根向上弯的曲线，似乎呈现指数增长趋势。这意味着这些数据是等比例增加的。
摩尔看着后面这4个数字，相邻两个数字之间都近似翻倍的关系。
摩尔又拿出一张对数坐标纸，他将这5个数中以2为底的对数求出来（其中1以2为底的对数是0，64以2为底的对数是6，即64是2的6次方），然后把这5个数值连起来。
结果令摩尔眼前一亮，一条近似的直线出现在他眼前。这几年芯片上的元件数量基本符合每年翻倍的规律（见图）。
摩尔于1965年对芯片上元件数量的统计和对未来十年的预测1965年的64个元件似乎并不多，但指数增长速度极快。古印度舍罕王打算奖赏国际象棋的发明人——宰相西萨·班·达依尔，但达依尔说他不要金银珠宝，只想要一些麦粒。
在棋盘第一个格子放一颗麦粒，后一个格子的麦粒数是前一个格子的2倍，直到填满64个格子。当国王命人一个格子一个格子摆下去时，结果发现全国仓库里的粮食也填不满这些格子。
实际上，每翻番10次就是1000多倍，翻番20次就是100多万倍，翻番30次就是10亿多倍。
有了这些实实在在的数字，摩尔心里就有底了。他开始撰写文章，在开头他写道：
集成电子学的未来就是电子学的未来。集成的优势将带来电子产品的激增，从而推动这门科学进入众多新领域。
在分析了当前现状、芯片的可靠性和成本后，摩尔得出了这样一个结论：
依据元件最低成本的原则，芯片的复杂度会以每年2倍的速率增长。
这就是摩尔定律最初的表述，理性而平实。
接着，摩尔用这个规律预测了十年后芯片上的元件数目：“这意味着到了1975年，以最低成本为目标，每个集成电路上的元件数将达到65000个。”
（ 注意：摩尔在1965年撰写的这篇文章的图中使用的是“元件数”，而不是“晶体管数”。因为芯片中除了晶体管，还有电容器等器件。这些器件虽不属于晶体管，但在存储器等芯片中却占有相当大的数量。）
在1965年看来，65000是一个不可思议的巨大数字，但摩尔仍写道：“我相信，这么大的一块集成电路能建造在一片单独的晶圆上。”
“我相信”这三个字很简洁，却显示出他不凡的信心和抱负。
如果芯片总体面积不变，那么这65000个晶体管组成的芯片的价格将保持基本不变，也就是说在十年之后，多出来的6万多个晶体管都是免费送给客户的。这些额外赠送的晶体管的价值在1965年能买1023个芯片。
不仅价格下降，芯片性能也在随着规模化生产而得到快速提升。十年后一颗芯片的性能相当于现在1024颗芯片性能的总和。
那么，为什么芯片上的元件数量一定会按照这样的速率翻番呢？摩尔仅仅是拼凑出了这样一条直线吗？他这样做有什么依据吗？
摩尔注意到，1963年每颗芯片包含16个元件时成本最低，那么芯片元件数量翻倍后应该是32个。
如果人们保守一些，下一代芯片上的元件数目没有实现翻倍，仅仅只有20个的话，那么就意味着芯片面积没有被充分利用，造成了浪费，使得成本升高。
反之，如果人们很冒进，在下一代芯片中塞进50个元件，那么芯片将变得拥挤，超出加工技术的极限，以至于一部分芯片无法正常工作，致使良率降低，同样会推高成本。
所以在某个特定的工艺下，一定存在一个最佳的、元件数量不太多也不太少的设计，使得芯片的成本最低。
根据这一想法，摩尔画了一条向下凹的曲线，曲线最低处表示最低的成本与最适合的元件数量。
它对应于这一代技术的最佳晶体管尺寸。这个点就像是碗底的一滴蜜，吸引蚂蚁聚集到这里，它在晶体管工艺上意味着“最甜蜜”的点（见图）。
制造成本与芯片上元件数量的关系注：每个工艺都有一个最适合的元件数量，那里就像是碗底的一滴蜜，是整条曲线“最甜蜜”的地方。
一年后，这条曲线会向右下方移动，这意味着芯片上的晶体管又缩小到一个最佳尺寸，使成本降低、元件数量增加，一颗包含64个元件的芯片成本最低，即元件数量翻一番刚好对应于成本最低处。于是摩尔得出结论，每年让元件数量翻一番，就能让芯片始终保持最低成本。
这样一直到1975年，一颗包含有65000个晶体管的芯片也是最便宜的。
赶在最后期限前几天，摩尔寄出了他在打字机上打出来的稿件，标题为“集成电子学的未来”。不过，等到文章发表时，标题被编辑改成了“在集成电路中塞进更多的元件”。
就在摩尔发表这篇文章时，硅谷出现了越来越多的半导体企业，它们并不是单打独斗，而是跟周围的企业有着频繁的互动。
仙童半导体公司就是这样一个典型的例子。那时有很多仙童半导体公司的员工离职，在附近创业，为仙童半导体公司提供必要的辅助设备，有的做掩膜版，有的做半导体设备……他们互相合作，彼此依赖。
如果掩膜版的研发速度赶不上晶体管的设计速度，那么业界前进的整体速度就会下降。
反过来，如果仙童半导体公司某个爱出风头的研究人员耍酷设计了一个非常小的晶体管，可是加工设备却跟不上，那么芯片良率就会骤降，这必定推高成本，得不偿失。
摩尔定律就像一支无形的指挥棒，指挥着这条产业链上的不同角色按照特定的节奏朝着同一个方向前进。
它设定的节奏就像是一种无声的召唤、一只无形的手。芯片上元件数量逐年翻倍的节奏就像是草原上奔跑迁移的角马群的速度。
每一只角马都不能跑得太快或太慢，而要跟角马群整体的移动速度保持相对一致。跑得太快了，体力不支，则难以长久；跑得太慢了，距离越拉越远，则会掉队。
摩尔的分析简洁且富有理性的力量，将纷繁的半导体制造、研发的细节和波动幻化为点点光晕，在混沌中化约出一根简明的脉络。
不过，有人可能质疑，摩尔定律是凭空想出来的吗？
当摩尔名扬四海的时候，有一个对摩尔定律起到重要作用的人却几乎被历史遗忘了。这个人就是当时西屋电气公司（Westing house）的哈里·诺尔斯（Harry Knowles）。
1964年上半年，诺尔斯应邀在美国电气与电子工程师协会的年会上做一次演讲，他给出了一条向下凹陷的曲线。
如果把这根曲线跟摩尔一年后发表在《电子学》杂志上的曲线进行对比，就会发现两者的形状一模一样。诺尔斯演讲的内容发表在当年6月的《科技纵览》（IEEE Spectrum）杂志上。
摩尔在为《电子学》撰写文章之前很可能已经了解了诺尔斯的曲线。那么摩尔是抄袭了诺尔斯的成果吗？也不是，因为在诺尔斯的曲线中，横坐标是芯片的“引脚数”，而摩尔的横坐标是“每颗芯片上的元件数量”。
芯片引脚数虽然直观，但不能直接反映出芯片的复杂度，而摩尔选择的元件数则更接近问题的本质。
诺尔斯的曲线跟摩尔的曲线相似，说明业界已经对芯片的发展有了足够多的共识，而摩尔有幸成为最准确描述出这一规律的人。
有考据癖的读者可能好奇，摩尔是怎么找到最初的那几个数字的？很遗憾，摩尔的文章中并没有提及。在随后的50多年里，也没有人知道摩尔的数据来源。
直到2017年，人们才有了一个发现。摩尔有一位同事哈里·塞洛（Harry Sello），当时跟萨支唐一起加入仙童半导体公司。
塞洛去世后，他的遗孀整理物品时发现了一张纸片，上面用粗体印着戈登·摩尔的名字。纸面有点发黄了，上方裂了一个小口子，但被精心地粘了起来，说明这张纸曾经很重要。
这是当年仙童半导体公司内部的一种备忘记录纸，用于同事间互相分享想法。塞洛保留了摩尔当初的一张备忘录（见图）。
摩尔记录下的几个芯片的型号纸片上画了两排像方块一样的图形，总共有7个。每个图形上潦草地写着一些字母或数字。方框代表芯片，而字母和数字代表型号。从简单的触发器电路，到较为复杂的计数器、移位寄存器和门阵列芯片，无不显示出摩尔头脑中曾思考过的典型芯片。
仙童半导体公司的另一位员工戴维·劳斯（David Laws）从塞洛的遗孀那里得到这张纸片后，找出了公司的产品手册，并一一对照型号，确认元件数量。
1962年的元件数是7个，1964年是34个，1965年是58个，1966年是125个，1967年是264个，几乎每年翻倍。
这张纸片应该出现在摩尔1965年发表的文章之后，但至少显示出摩尔一直没有停止思考，而且在追踪最新的芯片来验证自己的想法。
编辑：伊娜
责编：艾暄
