关于从沙漠中开采“黄金”的指南
“半导体”听起来可能是一个晦涩难懂的术语，但实际上，我们的日常生活几乎完全充斥着半导体。例如，走进厨房，环顾四周：冰箱、烤箱、微波炉、空调、洗衣机和洗碗机……走出厨房，你也会在你面前发现半导体：在你的电视屏幕上，在你驾驶的汽车里，在你的手机、笔记本电脑和平板电脑里——在这些我们从不离手的设备以及与之相关的所有配件中。
用于此类产品的模拟半导体实现了最高的年增长率，2021 年销售额达到 740 亿美元。
当然，半导体也主导着重工业、太阳能、军事工业等领域占据主导地位。但问题依然存在：这种材料是如何在当今世界占据这样的主导地位的？
千载难逢的巧合!
“法拉第很快意识到，他正在研究的材料具有一种特殊的性质，其电学特性不同于老师使用的金属。”
半导体也不例外。许多科学现象的发现都离不开偶然性，因为新事物往往是在测试已知现象时观察到的。虽然当时的物理学家还不了解半导体及其材料的现象，但试图解释电和电导率的本质仍是18世纪那个时代的科学家们关注的主要问题。
迈克尔·法拉第在研究各种化合物——特别是硫酸银（Ag2S）——以了解热对电导率的影响时，观察到了一种不同于传统金属的行为，即电导率随温度升高而降低。这也成为了第一个灵感来源。
正如自然科学家的典型做法一样，法拉第的发现不足以解释这一现象。随后，人们进行了无数次尝试，其中最重要的莫过于威洛比·史密斯于1873年进行的实验——他观察到，一块硒（Se）在光照下会变成电导体，这一发现彻底改变了我们对物质的理解。
就这样，实验仍在继续，科学家们孜孜不倦地努力探索这些材料及其不同特性的秘密。1908年，柯尼伯格和谢林研究了电导率随温度的变化，并观察到有些材料不同于金属和绝缘体——它们的电阻会随着温度升高而减小。
1914年，柯尼伯格（德国弗莱堡大学物理学教授）首次提出了一种基于电导率随温度变化的、针对固体的更精确的数学描述，并基于此提出了对固体的分类：
金属——这类材料的电导率在高温下会降低；绝缘体则是一种在高温下电导率会略微提高的材料；“可变导体”——后来被称为“半导体”，即电导率会随温度略微升高而增大的材料。
尽管著名的意大利科学家亚历山德罗·伏特已经开始使用“半导体”这一术语，但是一直到柯尼伯格的学生约瑟夫·维斯创造了该术语的德语表达“Halbleiter”之后，该术语才开始流行起来。
这些发现并未止步于此；它们为改变历史进程的发明铺平了道路，其中最著名的就是晶体管——这个微小的元件颠覆了世界。由于这一革命性的发现，其发明者于1956年获得了诺贝尔物理学奖。
从沙子到半导体
“我们必须迅速采取行动，因为中国人已经表达了进入该领域的意图。如果我们不抢先一步，我们就完了！”一位欧洲航天局航天器研发官员在谈到欧洲人必须弥补的差距时这样说道。他还阐述了开发硅基太阳能电池作为航天器电源砷化镓(GaAs)的有效替代品的重要性。
硅是地壳中仅次于氧的第二大元素，约占地壳总含量的28%。硅在沙漠中含量丰富，而这正是一切的起源！
半导体的生产需要经历五个阶段：首先，从沙子中提取纯硅；其次，将硅铸造成金属模具；第三，将模具制成微芯片；第四，根据工业用途进行前端制造；第五，最终的制造工序（后端）最终成就了我们所知的最终产品：处理器、内存芯片、摄像头传感器等等。而这一切都始于我们脚下的一小把沙子。
重要的是，这些步骤中的每一环都涉及极其复杂且相互关联的细节，涉及众多化学和物理过程，以及开发这些工艺的众多专家、主管、工程师和科学家。
但与这些细致的工艺同样令人兴奋的是，半导体产业并不局限于某个国家，甚至不局限于某片大陆。虽然有些国家对某条生产线的贡献大于其他国家，但全球生产版图仍然高度复杂。例如，荷兰凭借其巨头公司ASML而在光刻机制造领域内处于世界领先地位，而这些机器仅用于前端制造工艺的一个步骤。
相比之下，中国和挪威等国家则主导着半导体产业的早期阶段，该阶段包括从沙子中提取硅，然后将其铸造成金属模具。
生产流程高度复杂的互联互通和一体化，使得一个国家离不开另一个国家。然而，中国和美国都在积极寻求将整个制造链留在本国以实现本地化，以免在这个名副其实的“现代世界动脉”领域内受制于其他国家。
从黑金到白金
综上所述，半导体市场对经济的巨大影响也就不足为奇了。包括其各种应用在内的市场规模在2025年达到了约5500亿美元，预计次年还将达到6500亿美元，并将继续增长，到2034年之际将会超过1万亿美元。
值得注意的是，该市场的增长率超过了石油衍生品市场，到同一时期将几乎翻一番。
该市场的规模取决于多种因素，例如参与国的角色、制造阶段和应用类型。例如，中国完全主导了太阳能半导体市场，在这一应用领域没有其他国家可以与之匹敌。
另一方面，台湾地区在10纳米以下微芯片的初始制造阶段表现出色，并几乎垄断了这一阶段，其次则是韩国。中国大陆和美国在该领域内并非领先者。
半导体之战
意识到这个行业的战略重要性或许并不令人意外，尤其考虑到人工智能和量子计算机领域的所有努力都依赖于高效芯片的开发。如今，这场激烈的竞争不仅限于手机或汽车的研发，还延伸到了无人机和精确制导导弹。谁掌握了这项技术，谁就赢得了战争，并将在地面战斗中占据上风。巴勒斯坦和乌克兰的局势离我们并不遥远！
正因如此，中国、美国和欧洲之间的激烈竞争永无休止。还记得有人警告称，如果允许中国引领太阳能电池板作为航天器动力源的研发，那么欧洲大陆的太阳就可能熄灭。他的担忧让我们意识到，冲突已不再局限于地球，而是蔓延到了天空。
或许正因如此，备受赞誉的《芯片战争》一书的作者克里斯·米勒才巧妙地引用了澳大利亚小说《晶体管女孩》当中的一句话：“她们身着西式服装，摇曳生姿宛如东方女性！”
能进一步说明这一点的是，美国总统乔·拜登在2022年颁布了一项名为《芯片法案》的法令。这项法案旨在应对新冠疫情危机——这场危机暴露了全球供应链的脆弱性，并对芯片生产造成了负面影响，尤其是在台湾地区，并导致芯片相关产业（事实上，这些产业占了台湾地区产业的绝大部分）陷入瘫痪。
因此，在大陆方面不排除武统台湾的消息出现后，中美之间的紧张关系进一步升级。这不仅是由于历史上的主权争端，还因为这个岛屿目前可谓全球科技巨头，拥有它就能拥有台积电（全球最重要的先进芯片生产基地之一）的技术和产能。
根据这项法案，拜登政府向芯片公司提供了约530亿美元的资金，其中近20%用于研发。此外，政府还以高达25%的税收减免吸引所有芯片从业人员，试图重新掌控芯片技术，以防止其从西方手中溜走。
同样，欧盟也敲响了警钟，并颁布了一项法律，向芯片从业人员提供约450亿美元的资金，以确保其在欧盟以外的半导体制造领域保持独立。
事情并未就此止步。在将半导体称为“21世纪石油”的德国总理朔尔茨的领导下，德国斥资约400亿美元刺激半导体市场的发展。例如，德国吸引了英特尔公司和台积电公司，并将它们与博世和英飞凌等德国顶尖制造商合并，以成立名为ESMC的项目。这是一项将台湾地区的技术转移到欧洲并确保其独立于世界其他地区的积极举措。
所有这些都促使大陆方面通过各种方式加速获取技术。2023年，专门制造手动印刷机的荷兰ASML公司的一名中国员工被控窃取了公司的敏感信息和数据。
作为中美之间不断升级的战争的一部分，美国指示加拿大政府在孟晚舟途经温哥华时逮捕了她。孟晚舟是苹果主要竞争对手华为的首席财务官，也是该公司创始人之女。
此外，美国总统特朗普还在其第一任期内对华为实施了制裁，并对中国施加了限制，以阻止其获取与半导体制造工艺相关的各种技术。因此，将正在发生的事情称为“战争”既不是比喻，也不是夸张。
现有机遇
毋庸置疑，每个国家都渴望跻身前列。在21世纪的世界中，我们正努力寻求立足之地，我们必须致力于为半导体行业做出贡献，哪怕只是贡献一点点。
现代科技的本质在于它高度依赖该领域内的专家，而在阿拉伯人中并不缺乏这样的人才。无论是在工业界还是学术界，半导体制造环节的专家都不少。阿拉伯国家需要更多这样的人才，尤其是鉴于除中国外，全世界都面临着该领域内专家短缺的困境。但现有的人才仍可以成为构建一个富有前景的科研工业项目的第一个核心。
当前存在的另一个机遇是，投资建立专门从事半导体行业的科研中心并非任何一个国家的专利。这是该行业的一个基本特征，它向所有拥有意愿和远见的人开放，尤其是在关注那些不会对超级大国构成生存威胁的阶段的情况下。
例如，从沙子中提取硅并不被认为是一个非常复杂的领域，尤其是在阿拉伯世界和伊斯兰世界拥有大片优质沙子的情况下——这些沙子中含有高含量的纯硅。一家德国公司实现了这一目标，该公司在苏丹战争爆发前就开始测试该国沙子中的硅含量。但自那以后，就再也没有关于这家公司的任何消息了！