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芯片的發展曆史(一)

首先做個聲明:

第一,本人不是從事芯片産業工作的,隻是理工科畢業,知道一些,但是對于芯片及技術方面的,大部分是不懂的。

第二,文中會提到很多上市公司,隻是作為一個分析,不做買賣參考。如果有人要去操作,一定自己研究一下基本面,我盡量保證引用的資料正确,但是買賣操作還是要自己負責。

近期在研究半導體産業鍊,所以想寫一些文章,尤其是希望能夠分享自己研究的心得,希望大家能夠多多支持。

本文主要是講講芯片技術的發展。

半導體産業中,集成電路(IC)占比超過80%,所以集成電路基本上等同于半導體産業。所以經常說到的芯片,集成電路,IC,半導體産業都是同一個意思,都是是指将一定數量的元器件及其連線,通過半導體工藝集成在一起的具有特定功能的電路,可細分為邏輯電路、存儲器、微處理器、模拟電路。

半導體技術從19世紀開始誕生,發展至今扮演着越來越重要的角色,我們日常所熟知的手機(移動終端)、寬帶(網絡通信)、攝像頭(安防監控)等都跟IC有關,就連美國矽谷的誕生也跟IC有關。

1、半導體技術發展的基礎

半導體導電能力随着溫度、光照條件、輸入電壓(電流)和摻入雜質的不同而發生很大變化,這四大特性的發現順序分别如下:

1833年:法拉第發現硫化銀材料的電阻是随着溫度的上升而降低。這是半導體現象的首次發現;

1839年:法國貝克萊爾發現半導體和電解質接觸形成的結,在光照下會産生一個電壓,這就是半導體的第二個特性:光生伏特效應;

1873年:英國的史密斯發現硒晶體材料在光照下電導增加的光電導效應,這是半導體的第三種特性;

1874年:德國布勞恩觀察到某些硫化物的導電有方向性,也就是半導體的整流效應,也是半導體所特有的第四種特性。

半導體的這四個特性,雖在1880年以前就先後被發現了,但半導體這個名詞大概到1911年才被考尼白格和維斯首次使用。

直到1947年12月,人類曆史上的第一個半導體點接觸式晶體管才誕生于美國貝爾實驗室,從此開創了人類的矽文明時代。

半導體的這四個特性,雖在1880年以前就先後被發現了,但半導體這個名詞大概到1911年才被考尼白格和維斯首次使用。

直到1947年12月,人類曆史上的第一個半導體點接觸式晶體管才誕生于美國貝爾實驗室,從此開創了人類的矽文明時代。

2、半導體技術發展曆程

常見的半導體材料有矽、鍺、砷化镓等。世界上最早的電子産品是由電子真空管組成的,具有體積大、易碎、密封性差等一系列 缺點,以矽晶圓材料為襯底制作的晶體管具有固态、體積小、質量輕、耗電低且壽命長的優點,被人們發現成為替代真空管的最佳材料,得到廣泛應用。

從晶體管到集成電路再到高度集成。晶體管的出現開啟了半導體工業的 篇章,接着将分立器件集成化、縮小結構尺寸、提升數量、降低功耗, 成為技術發展的迫切需求,集成電路應運而生。所謂集成電路,是指在 單個半導體晶片上,将晶體管、電阻、電容及連接線等有機結合的電路 結構,其本質上是晶體管制造工藝的延續。集成電路、分立器件、被動 元件以及各類模組器件通過 PCB 闆連接,又構成了智能手機、PC 等各 類電子産品的核心部件。集成電路的出現,在一定程度上預示着半導體 工業走向規模産業化和技術上的成熟,也預示着半導體技術向微電子技 術方向上的演變。随着工藝水平和封裝技術的提升,集成電路又逐步由 小規模(SSI)、中規模(MSI),逐步發展至大規模(LSI)、特大規模 (VLSI)乃至巨大規模(GSI)。當前,半導體産業經過半個多世紀的發 展,不僅帶來了世界經濟與技術的飛速發展,也帶來了整個社會的深刻 變革,從日常使用的電子産品到航空航天,處處都有半導體的身影。可 以毫不誇張的說,半導體技術是現代電子信息技術發展的原動力和重要基礎。

三、矽谷的誕生及仙童半導體的傳奇

業内都說“先有仙童後有矽谷”要了解美國矽谷的發展史,那就繞不過早期的仙童半導體公司。

1955年,“本世紀最偉大發明”的“晶體管之父”的肖克利(W.Shockley)博士離開貝爾實驗室, 肖克利回到了自己的家鄉聖克拉拉(Santa Clara)谷,并創建“肖克利半導體實驗室”。

世界英才慕名而來,最後肖克利在各領域的天才與精英中,确定了公司創立之初的八位成員,而這八位初創成員也是後來對矽谷乃至世界範圍産生深遠影響的“八叛将”(The Traitorous Eight):羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce)、戈登·摩爾(Gordon Moore)、謝爾頓·羅伯茨(Sheldon Roberts)、朱利亞斯·布蘭克(Julius Blank)、尤金·克萊納(Eugene Kleiner)、金·赫爾尼(Jean Hoerni)、傑·拉斯特(Jay Lsat)、維克多·格裡尼克(Victor Grinnich)。

1960s“八叛徒”離開肖克利成立了仙童半導體公司。到了1969年,“八叛将”的叛變精神再次燃燒,随着布蘭克的出走,當初創立仙童的 “八叛将”也盡數離開了仙童半導體公司。一時間,仙童迎來了大量的離職潮,也由此孕育了更多的半導體公司的誕生。

(1)1961年,赫爾尼、拉斯特和羅伯特出走,三人創辦了Amelco,就是後來的Teledyne(泰瑞達),從事半導體測試業務。

(2)1962年,克萊納離開,創辦了Edex以及後來知名的風險投資公司凱鵬華盈(KPCB)。

(3)鮑勃.韋勒,1966年離開仙童加入美國國家半導體公司。查爾斯·斯波克,1967年離開仙童加入美國國家半導體公司,任CEO。

(4)到了1968年,諾伊斯帶着戈登·摩爾與工藝開發專家安迪·格魯夫(Andrew S·Grove)離開了仙童半導體公司,而由他們三人所創立的公司就是由仙童衍生出來的公司中最為人所熟知的IT業巨頭——英特爾(Intel)。

(5)仙童銷售部門主任傑裡·桑德斯(Jerry Sanders)帶着幾名員工創立了AMD半導體公司,成為英特爾的主要競争對手。

(6)美國國家半導體(現已被TI收購),Altera(現已被英特爾收購)等的創始人都出自仙童半導體公司。

得到仙童半導體八位聯合創始人支持的公司數量超過2000家,其中包括Instagram,Palantir,Pixar,Nest,Whatsapp,Yammer,以及蘋果(喬布斯的創業得到過仙童半導體創始人的潛心指導,在此就不贅述了)。

喬布斯對仙童的評價:“仙童半導體公司就像棵成熟了的蒲公英,你一吹它,這種創業精神的種子就随風四處飄揚了”

到2013年為止,由仙童公司直接或間接衍生出來的公司共達到了92家,而其中上市的30家公司的市值更是超過了2.1萬億美元,産值甚至超過了當年的一些發展中國家GDP。

可以說是仙童給舊金山灣區帶來了半導體産業,因為半導體的材料是矽,所以加州這個原本拗口的“聖塔克拉拉谷”,在上世紀70年代開始被更多的人稱之為——矽谷(Silicon Valley)。

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