半导体制程，经历了哪些重大的发展节点？

半导体制造的制程节点，那么也就是指所谓"XXnm"的节点的意思。这里面有多方面的问题，一是制造工艺和设备，一是晶体管的架构、材料。晶体管的制造只是前端而已，集成电路的后端，包括互联等等，也是每个技术节点都会进步的一大课题，这部分我也完全不懂，所以不涉及。

首先回答技术节点的意思是什么。常听说的，诸如，台积电16nm工艺的Nvidia GPU、英特尔14nm工艺的i5，等等，这个长度的含义，具体的定义需要详细的给出晶体管的结构图才行，简单地说，在早期的时候，可以姑且认为是相当于晶体管的尺寸。

为什么这个尺寸重要呢？因为晶体管的作用，简单地说，是把电子从一端(S)，通过一段沟道，送到另一端(D)，这个过程完成了之后，信息的传递就完成了。因为电子的速度是有限的，在现代晶体管中，一般都是以饱和速度运行的，所以需要的时间基本就由这个沟道的长度来决定。越短，就越快。这个沟道的长度，和前面说的晶体管的尺寸，大体上可以认为是一致的。但是二者有区别，沟道长度是一个晶体管物理的概念，而用于技术节点的那个尺寸，是制造工艺的概念，二者相关，但是不相等。

在微米时代，一般这个技术节点的数字越小，晶体管的尺寸也越小，沟道长度也就越小。但是在22nm节点之后，晶体管的实际尺寸，或者说沟道的实际长度，是长于这个数字的。比方说，英特尔的14nm的晶体管，沟道长度其实是20nm左右。

随着芯片精密程度越来越高，全球在芯片制程方面的进步速度越来越慢，很多人在怀疑，是不是人类在芯片研发上已经遇到瓶颈了呢？ 直到前几日 IBM宣布研制出了2nm的芯片 ，解开了人们的迷惑， 或许芯片的技术更新有一天会陷入停滞，但至少不是现在 ，在这一领域人类还有很大的进步空间。

虽然是全球最强的计算机企业，但事实上IBM早就出售了自己的芯片研发部门，退出了芯片市场的争夺。因此， IBM早就没有了独立研发2nm芯片的实力 。

那IBM 是怎么完成这一壮举的呢？

事实上， IBM虽然退出了芯片市场，但是对于芯片技术的研究却一直没有停止过 ，多年来IBM在芯片研发方面累积了很深的技术底蕴。不过 单凭IBM的一己之力是远远没有办法完成这一壮举的 ，于是IBM找来了AMD、三星、ASML以及之前被自己出售的GlobalFoundries， 在这些企业的通力合作下，IBM最终制造出了这一颗2nm的芯片。

IBM的成功更证明了老美的技术封锁是多么的可笑 ，在芯片领域许多企业都有各自的优势，如果能够将大家的优势集中在一起，人类将在芯片领域取得更大的成就。 而老美为了抢夺霸主地位，不惜牺牲全球的芯片事业，将这个市场割裂，这种行为是在阻碍全球芯片行业的发展，老美会演变成 历史 的罪人。

所谓2nm制程就是将芯片内部的电路直径缩小到2nm，这对于 科技 实力的要求非常高。 目前，全球范围内制造芯片所采取的技术以光刻为主，想要 将线路缩小至2nm就必须将轰击晶圆靶材的光束精度控制在2nm ，而要实现这一技术需要极强的技术实力。 目前，全球范围内还没有2nm的光刻机 ，所以想要制造出2nm芯片，只有通过5nm光刻机多次进行刻蚀，不断提高精度才能够完成。

由于技术复杂程度较高，对于精密度的要求较高，所以每一步的刻蚀都有很大概率失败。因此， 以目前的技术制造出2nm芯片非常不容易，但最终凭借着毅力IBM最终还是制造出了2nm芯片，这是一项令世人震惊的成就 。但是令人遗憾的是，由于技术方面限制， 目前我们还没有办法对2nm芯片进行量产，所以暂时我们还不能在市面上看到2nm芯片的产品出现。

但是 2nm芯片的问世对于我们来说，同样是意义非凡 。它 不仅证明了人类在芯片领域还有进步的空间 ，同时也 向我们展示了2nm芯片的强大实力 。如此一来， 人类在芯片技术领域的 探索 将更有斗志。

首先， 提高了线路的精密度 就意味着，同等大小的芯片上我们可以塞入更多的晶圆体，这也是目前人类提高芯片性能的主要方式。而2nm芯片的制造工艺，足以让我们在指甲盖大小的芯片中塞入500亿个晶圆体。也正是凭借这一工艺，使得2nm芯片相较于7nm芯片性能上提高了45%， 这种芯片不仅能应用在手机上，应用在航空、航天、军事领域都能够帮助国家迅速提升 科技 实力 。

更加令人兴奋的是，这一次IBM还采用了一种底部电介质隔离方案，这种制造工艺能够减少芯片内部线路电流泄露的问题，这一工艺能够帮助2nm芯片降低运行功耗和发热问题。目前，随着芯片制程越来越紧密，芯片的功耗问题越来越严重，其中骁龙888最为典型。造成这一现象比较重要的原因就是芯片的线路的电流泄漏问题，但由于线路过于紧密，所以这问题解决起来比较麻烦。

而这一次， IBM给大家提供了一种新的解决思路，未来芯片企业在解决这一问题时可以参考这种方式 。2nm给我们带来了很大的惊喜，让我们有动力去追求更先进的芯片技术，这一点是值得高兴的。

从IBM身上，我们看到了人类在芯片领域的进步空间。 但是，对于中国的芯片产业来说， IBM的进步会给中国造成更大的压力，因为它意味着中国与国外在芯片领域方面的技术劣势被再一次拉大 。如果中国不想在芯片领域输得更惨， 我们就必须加快前进的脚步，只有这样中国才能够赶得上老美的步伐 ，所以中国已经没有了放松警惕的可能， 我们必须不停地奔跑，不停地奋进，让自己不要落后太多。

全球第一颗2nm芯片诞生，刷新半导体芯片极限，IBM不愧是你

IBM推出全球首颗2nm芯片，性能提升功耗下降，巨头不愧是巨头

芯片的发展历史（一）

第一，本人不是从事芯片产业工作的，只是理工科毕业，知道一些，但是对于芯片及技术方面的，大部分是不懂的。

第二，文中会提到很多上市公司，只是作为一个分析，不做买卖参考。如果有人要去 *** 作，一定自己研究一下基本面，我尽量保证引用的资料正确，但是买卖 *** 作还是要自己负责。

近期在研究半导体产业链，所以想写一些文章，尤其是希望能够分享自己研究的心得，希望大家能够多多支持。

本文主要是讲讲芯片技术的发展。

半导体产业中，集成电路（IC）占比超过80%，所以集成电路基本上等同于半导体产业。所以经常说到的芯片，集成电路，IC，半导体产业都是同一个意思，都是是指将一定数量的元器件及其连线，通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路，可细分为逻辑电路、存储器、微处理器、模拟电路。

半导体技术从19世纪开始诞生，发展至今扮演着越来越重要的角色，我们日常所熟知的手机（移动终端）、宽带（网络通信）、摄像头（安防监控）等都跟IC有关，就连美国硅谷的诞生也跟IC有关。

1、半导体技术发展的基础

半导体导电能力随着温度、光照条件、输入电压（电流）和掺入杂质的不同而发生很大变化，这四大特性的发现顺序分别如下：

1833年：法拉第发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次发现；

1839年：法国贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结，在光照下会产生一个电压,这就是半导体的第二个特性：光生伏特效应；

1873年：英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应，这是半导体的第三种特性；

1874年：德国布劳恩观察到某些硫化物的导电有方向性，也就是半导体的整流效应，也是半导体所特有的第四种特性。

半导体的这四个特性，虽在1880年以前就先后被发现了，但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。

直到1947年12月，人类 历史 上的第一个半导体点接触式晶体管才诞生于美国贝尔实验室，从此开创了人类的硅文明时代。

半导体的这四个特性，虽在1880年以前就先后被发现了，但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。

直到1947年12月，人类 历史 上的第一个半导体点接触式晶体管才诞生于美国贝尔实验室，从此开创了人类的硅文明时代。

2、半导体技术发展历程

常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等。世界上最早的电子产品是由电子真空管组成的，具有体积大、易碎、密封性差等一系列 缺点，以硅晶圆材料为衬底制作的晶体管具有固态、体积小、质量轻、耗电低且寿命长的优点，被人们发现成为替代真空管的最佳材料，得到广泛应用。

从晶体管到集成电路再到高度集成。晶体管的出现开启了半导体工业的 篇章，接着将分立器件集成化、缩小结构尺寸、提升数量、降低功耗， 成为技术发展的迫切需求，集成电路应运而生。所谓集成电路，是指在 单个半导体晶片上，将晶体管、电阻、电容及连接线等有机结合的电路 结构，其本质上是晶体管制造工艺的延续。集成电路、分立器件、被动 元件以及各类模组器件通过 PCB 板连接，又构成了智能手机、PC 等各 类电子产品的核心部件。集成电路的出现，在一定程度上预示着半导体 工业走向规模产业化和技术上的成熟，也预示着半导体技术向微电子技 术方向上的演变。随着工艺水平和封装技术的提升，集成电路又逐步由 小规模（SSI）、中规模（MSI），逐步发展至大规模（LSI）、特大规模 （VLSI）乃至巨大规模（GSI）。当前，半导体产业经过半个多世纪的发 展，不仅带来了世界经济与技术的飞速发展，也带来了整个 社会 的深刻 变革，从日常使用的电子产品到航空航天，处处都有半导体的身影。可 以毫不夸张的说，半导体技术是现代电子信息技术发展的原动力和重要基础。

三、硅谷的诞生及仙童半导体的传奇

业内都说“先有仙童后有硅谷”要了解美国硅谷的发展史，那就绕不过早期的仙童半导体公司。

1955年，“本世纪最伟大发明”的“晶体管之父”的肖克利（W.Shockley）博士离开贝尔实验室， 肖克利回到了自己的家乡圣克拉拉（Santa Clara）谷，并创建“肖克利半导体实验室”。

世界英才慕名而来，最后肖克利在各领域的天才与精英中，确定了公司创立之初的八位成员，而这八位初创成员也是后来对硅谷乃至世界范围产生深远影响的“八叛将”（The Traitorous Eight）：罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce）、戈登·摩尔（Gordon Moore）、谢尔顿·罗伯茨（Sheldon Roberts）、朱利亚斯·布兰克（Julius Blank）、尤金·克莱纳（Eugene Kleiner）、金·赫尔尼（Jean Hoerni）、杰·拉斯特（Jay Lsat）、维克多·格里尼克（Victor Grinnich）。

1960s“八叛徒”离开肖克利成立了仙童半导体公司。到了1969年，“八叛将”的叛变精神再次燃烧，随着布兰克的出走，当初创立仙童的 “八叛将”也尽数离开了仙童半导体公司。一时间，仙童迎来了大量的离职潮，也由此孕育了更多的半导体公司的诞生。

（1）1961年，赫尔尼、拉斯特和罗伯特出走，三人创办了Amelco，就是后来的Teledyne（泰瑞达），从事半导体测试业务。

（2）1962年，克莱纳离开，创办了Edex以及后来知名的风险投资公司凯鹏华盈（KPCB）。

（3）鲍勃.韦勒，1966年离开仙童加入美国国家半导体公司。查尔斯·斯波克，1967年离开仙童加入美国国家半导体公司，任CEO。

（4）到了1968年，诺伊斯带着戈登·摩尔与工艺开发专家安迪·格鲁夫（Andrew S·Grove）离开了仙童半导体公司，而由他们三人所创立的公司就是由仙童衍生出来的公司中最为人所熟知的IT业巨头——英特尔（Intel）。

（5）仙童销售部门主任杰里·桑德斯（Jerry Sanders）带着几名员工创立了AMD半导体公司，成为英特尔的主要竞争对手。

（6）美国国家半导体（现已被TI收购），Altera（现已被英特尔收购）等的创始人都出自仙童半导体公司。

得到仙童半导体八位联合创始人支持的公司数量超过2000家，其中包括Instagram，Palantir，Pixar，Nest，Whatsapp，Yammer，以及苹果（乔布斯的创业得到过仙童半导体创始人的潜心指导，在此就不赘述了）。

乔布斯对仙童的评价：“仙童半导体公司就像棵成熟了的蒲公英，你一吹它，这种创业精神的种子就随风四处飘扬了”

到2013年为止，由仙童公司直接或间接衍生出来的公司共达到了92家，而其中上市的30家公司的市值更是超过了2.1万亿美元，产值甚至超过了当年的一些发展中国家GDP。

可以说是仙童给旧金山湾区带来了半导体产业，因为半导体的材料是硅，所以加州这个原本拗口的“圣塔克拉拉谷”，在上世纪70年代开始被更多的人称之为——硅谷（Silicon Valley）。

总之，以上就是芯片的发展历程，包括技术上的发展及硅谷的诞生。后面从产业链的转移角度，回顾芯片的发展。

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