早期的美国产业政策为各种参与者提供了角色:小公司在技术前沿进行试验,而大公司追求流程改进,来扩大这些创新的规模。美国政府的需求确保了实验在财政上是可行的,而技术转让规定确保了大公司和小公司共享进步。重要的是,定期采购为企业提供了继续迭代所需的流动性,而无需依赖大规模的一次性产品。这种工业政策鼓励创新,确保小公司能够获得国内大规模生产创新设计的机会,同时允许大公司获得大规模生产这些创新设计的好处。
随着行业的成熟和竞争环境的变化,美国政策框架也发生了变化。
自20世纪70年代以来,产业政策逐渐被轻资本的“科学政策”战略所取代,而庞大的龙头企业和轻资产创新者已经取代了一个由大小生产型企业组成的强大生态系统。虽然这一战略最初取得了成功,但它已经造成了一个脆弱的体系。如今,半导体行业一方面受到脆弱的供应链的约束,这些供应链仅为少数拥有庞大资金链的公司量身定制,另一方面又受到许多轻资产设计公司的约束。
尽管美国半导体行业在上世纪90年代重获主导地位,但由于这种政策方针,导致如今美国半导体行业的技术和商业优势比以前更加脆弱。随着台积电的崛起超过英特尔,美国已经失去了前沿技术,美国企业面临着关键的供应瓶颈。疫情暴露出的供应链问题表明:半导体作为一种通用技术,在几乎所有主要供应链中都发挥着作用,且半导体生产是一个至关重要的经济和国家安全问题。虽然政策可以发挥明显作用,但对于技术进步的过程又有其限制性,支持新思想的发展,而不是将新技术转向资本。制程技术的创新是一种实践的过程,需要不断建立与营运新的生产线。但在美国的低资本环境中,半导体产业很难达到边做边学。
半导体供应链的每个部分都有技术创新,并受益于多样化的参与者和动态的劳动力市场。劳动力不仅是技术前沿的成本中心,而且是创新过程的关键投入。在解决目前的短缺问题时,政策制定者应该认识到半导体产业政策的教训,创建一种强劲竞争生态系统来激励创新。
在半导体行业成立之初,美国政府利用产业政策和科学政策帮助培育了半导体企业的多样化生态。财政支出为这个高度投机的行业提供了必要的流动性。为了保持创新和充满活力的竞争生态系统,战略也需要持续的干预。
美国美国国防部(DoD)使用采购协议和准监管措施来确保公司的生态系统和技术进步的广泛传播。美国政府合同为早期的公司创造了一个现成的市场,美国国防部渴望扮演第一客户的角色。由于确信会有大规模半导体生产的需求,对于许多早期的小公司来说产能投资在财务方面是可行的。
作为许多公司的核心客户,美国国防部对行业的最新技术发展有着清晰的看法,并利用这种看法直接促进公司和研究人员之间的对话和知识共享。与此同时,“第二来源”合同要求美国国防部购买的任何芯片都必须由至少两家公司生产,将采购与技术转让联系起来。美国国防部甚至要求贝尔实验室和其他大型研发部门公布技术细节,并广泛授权他们的技术,确保所有可能与美国国防部签约的公司都能获得创新的基石。
这一体系加快了行业的创新步伐,并迅速蔓延。政府采购协议确保了投资者的支出意愿,而且也增加了用于重复生产的资本货物的支出,从而帮助流程得到显著改进。与此同时,工人在整个系统中自由流动,可以在一家公司获得的知识应用于改善其他公司的生产流程。
在这种竞争环境下,结合那个时代的反垄断做法,鼓励大公司发展大型研究实验室,鼓励小公司进行疯狂的实验。成功的实验帮助创建了新的大公司,或者被已经存在的大公司扩大规模。来自美国国防部的行业指导帮助推动技术向新的方向发展,同时保持行业产能的一致性和针对性。至关重要的是,这一战略在隐性上优先考虑的是整个板块新技术的发展,而不是让任何一家公司的收入最大化或成本最小化。如果公司需要投资并持有资本货物的话,也有融资的渠道。政府保护这个行业不受所谓的“市场约束”的影响,以便产业把重点放在创新和生产上,而不是狭义的经济成功上。
然而,到20世纪60年代末,行业发展迅速,导致政府采购以及政府通过第二源合同等实施准监管的能力已经变得相对不重要了。20世纪40年代末,半导体行业的存在是以军事采购为基础的,但到60年代末,军事采购在市场中所占的比例不到四分之一。
20世纪70年代:蓬勃发展的商业市场
这一时期,尽管美国政府采购和指导相对不重要,但由于商业应用的繁荣和缺乏严肃的国际竞争,美国国内半导体公司迎来了黄金时代。
虽然产业政策促进了早期的创新和产能建设,但在20世纪70年代,政策的相对缺失却几乎没有被注意到。可以肯定的是,政府采购在20世纪70年代仍然发挥了一定的作用,但随着私营企业开始将电子产品纳入其供应链,它们成为了更重要的采购商。开始大规模生产计算机也与半导体的发展有着共生关系,因为芯片的需求推动了封装和集成的进步。
事实上,美国国防部的优先级和商业客户的优先级出现了分歧。美国国防部为特定的军事问题寻找合适的解决方案,尤其是基于非硅的或宇宙级的半导体的开发,这些涉及的商业应用很小。政府和半导体公司都认识到,这个行业不再需要直接指导。所以,双方的需求开始出现分歧。
在20世纪70年代,蓬勃发展的非国防市场意味着成功的小公司和大公司在没有政府支持或协调的情况下也能共存。技术的改进转化为工艺的改进,后者反过来又推动了前者的进一步改进。MOS IC、微处理器、DRAM等新发明将行业推向了新的高度,并递归式地提出了进一步的创新路径。
在普遍繁荣和创新的环境下,半导体展现出作为通用技术的重要性,在整个经济中都得到了广泛应用。尽管美国的大型研究实验室以及制造部门持有了大量资产,但在国际上缺少竞争以及市场的蓬勃发展确保了无论是在创新还是利润方面,大多数投资最终都是可行的。
20世纪80年代:国际竞争激烈
然而,这种竞争环境所带来乐观情况在上世纪80年代被打断,当时,在日本国际贸易产业省的产业政策指导下,美国将市场和技术主导地位拱手让给了日本企业。
美国政府最初不得不创建半导体市场,而日本能够围绕一个快速增长且已经存在的市场制定产业政策。因此,日本能够采取比美国严厉得多的建设基础设施的政策,协调计算机和半导体领域的合资企业,因为日本知道自己的产品有现成的商业市场。虽然政府支持和协调投资的战略与美国在五六十年代使用的战略相同,但用于实施该战略的战术是为适应上世纪80年代的竞争环境而量身定做的。
来自日本的竞争对美国公司产生了巨大的影响。在随后的市场动荡中,许多人永久退出了DRAM市场。行业还成立了倡导小组来进行生产协调,并游说政府对关税和实施贸易政策进行干预。半导体工业协会游说要对日本的“倾销”采取保护措施,同时成立了半导体研究公司,组织和资助与商业市场相关但与美国国防部无关的半导体开发方面的学术研究。半导体制造联盟由行业成员与美国国防部共同资助,一开始的目的主要是用较早期的产业政策推动企业之间的横向合作。但是,为了成本的最小化,联盟很快就把重点转向供应商与制造商之间的垂直整合上面。
落后的半导体已经成为商品,可互换,并根据单位成本进行判断。由于技术和经济因素的共同作用,传统的垂直整合公司在20世纪80年代开始解体。鉴于当时美国的经济形势,在竞争激烈得多的全球市场上,人们几乎没有兴趣投资于低附加值活动的产能。
相反,大公司吸纳了小公司仍然拥有的生产力,创建了大企业集团。MOS晶体管作为行业主导设计的出现,公司开始采用类似的设计原则,使专攻制造的“代工厂”变得经济。随后的垂直解体导致了大型、垂直整合的企业集团的出现,与专注于设计的小型“无晶圆厂”公司共存,这些公司进行设计,但不生产芯片。理论上,这些“无晶圆厂”公司在追求创新设计策略的同时最小化成本,且保留了灵活性。20世纪90年代,随着美国公司开创新的产品类别,日本公司面临来自韩国的竞争,美国行业对这一战略的接纳导致了市场份额的复苏。
在政策方面,美国从未回归到国内产业政策。相反,国外产业政策计划的成功是国内整合、垄断、贸易保护主义以及科学研究资金合力来实现的。
20世纪90年代:科学政策,而非产业政策
20世纪80年代本行业面临着技术和竞争环境的变化,90年代则见证了美国新的“科学政策”走向高潮。20世纪90年代,无论是美国过去采取的那种政策,还是更多受到日本通产省影响的做法,美国都没有重返产业政策,而是将“科学政策”的引入视为政府在半导体制造领域采取行动的新范式。科学政策的重点是促进与公司个体的公私合作,让行业研发与学术研发更紧密地结合,保证研究力量的广泛性,形成可支持轻资产运营的创新型公司的行业结构。
政策目标从创建一个具有强大供应链的强大竞争生态系统转变为创建公私机构,以协调研究人员、无晶圆厂设计公司、设备供应商和大型“冠军企业”之间的复杂切换。这样一来,没有企业需要在研发上投入过量的资金,从而保持全球成本竞争力,而政府也可以避免大规模投资支出。下面的图表来自于半导体行业协会制作的1994年美国国家半导体技术路线图,展示了科学政策背后的策略:
“科学政策”的中心主题是非冗余的效率,这与早期的产业政策侧重于冗余和重复,形成对比。早期产业政策大大加快创新步伐,并确保了单个公司的失败不会影响供应链的稳健,但这确实意味着大量的重复投资。尽管这种方法有助于推动流程改进的采用,静态股东价值最大化表明,这种重复在经济上太浪费了。
过去几十年的产业政策促进了大规模就业,这是创新的核心驱动力。而20世纪90年代的“科学政策”为了最低效率而避免了这种做法。员工频繁更换公司,边做边学是创新的核心途径。事实上,《经济地理》中的“非交易的相互依赖”文献在一定程度上解释了半导体行业工人群体的融合对该行业的快节奏创新是多么重要。虽然在一个地方保持大量的工人是许多进步的关键,但在这个新的竞争环境中,这被视为一种浪费。劳动力在单位成本中占有相当大的比例,企业相信,如果他们能有策略地缩小规模,全球竞争力就会恢复。
在半导体行业的早期,相对价格不敏感的政府合同占总销售额的很大一部分,这种低效率被看作是创新的成本。随着外国竞争对手的加入,成本敏感的商业市场成为半导体的主要买家,这种能力的复制似乎像是一个纯粹的成本中心,对很多公司却没有什么好处。对盈利能力的担忧意味着要确保重复的工作要尽可能少,以便在对价格敏感、竞争激烈的环境下控制成本。这造成了一个集体行动的问题,即削减开支符合每个企业的利益,但这样做进一步恶化了美国企业的创新能力。
在20世纪90年代,美国政府没有回到产业政策,而是选择了成本低得多的科学政策项目。理想情况下,“科学政策”将允许政府协调企业相互矛盾的节约愿望,而不会在技术上进一步落后。然而,为了符合时代精神,美国政府也在努力节约,不会为产业政策在新的竞争环境中取得成功提供所需的大规模财政支持。
相反,政府将花费更少的钱,并尝试开创一种劳动分工,允许所有参与者在不牺牲技术前沿的前提下削减成本,以追求利润。为此,它一方面资助学术研究实验室的研发,另一方面资助产业集团将研究转化为商业能力。在某种程度上,这进一步降低了单个公司的研发投资,因为进步只创造了最小的竞争优势。这种结构没有建立具有重叠供应链的生态系统,而是形成了一种分工,每家企业与机构都负责一个明显可分割的单独部分。同时,宽松的贸易政策与密切的贸易网络,让企业能更经济地进入无工厂模式,发展轻资产战略。目的是通过解决一个集体行动问题,减少整个系统的冗余,从而为公共和私营部门以最经济的方式重新夺回技术前沿。
在短期内,这个策略奏效了!到上世纪90年代末,美国半导体和其他技术领域的投资普遍繁荣,美国成功地恢复了技术优势。这个行业得以在保持国际竞争力的同时,又不需要国内产业政策大规模财政支持的情况下进行创新。大多数公司个体把研发重点集中在生产过程开发的下一两个节点上,而更长期的研究则是由政府资助的学术研究人员来组织。产业团体介入,将这种学术研究转化为商业行为,并在很大程度上消除了研发和生产的重复劳动成本。大型集中的研究实验室被掏空,供应链变得更狭隘,仅针对少数核心公司的研究需求。
21世纪:互联网泡沫破灭和收益递减
然而,这种策略的短期成功是以巨大的长期成本为代价的。劳动力和资本的冗余有助于确保公司能够快速改进内部化流程,同时也培训下一代工程师和技术人员。虽然从单一时期股东收益静态最大化的角度来看,这种重复可能是多余的,但它对确保长期创新轨迹至关重要。“消除冗余”和“增加脆弱性”是同一枚硬币的两面。
从长期来看,劳动力和资本投资不足会在某些方面显现出来,无论是在资产负债表上,还是在创新能力上,或者两者兼而有之。就目前情况而言,美国有可能失去其在尖端设计方面的优势,而且在尖端制造领域的霸主地位已在很大程度上被台积电夺走。将投资过程中的一部分分配给每家公司可能会使每家公司的资产负债表看起来更加稳健,但由于持续的投资不足,整个行业已经变得更加脆弱。数十年的劳动力成本最小化使得熟练技术人员和工程师的数量减少,而数十年的产能投资不足也阻碍了国内企业应对目前劳动力短缺的能力。
该行业目前的问题是科学政策战略的长期自然结果,该战略在上世纪90年代末和21世纪初似乎非常成功。整合和垂直整合的驱动力集中在学术实验室的长期研究、庞大的“冠军企业”和轻资产的“无晶圆厂”创新者,创造了一个摇摇欲坠的竞争生态系统。
由于这些冠军企业在竞争格局中占据的比例非常大,它们的研发优先级和中间投入需求为整个行业设定了条件。像英特尔这样的大买家可以或明或暗地利用他们的相对垄断权力,围绕他们的需求来构建供应链。当更广泛的经济需求发生转变时,例如疫情爆发以来,这些脆弱的供应链很容易出现问题。这种脆弱性是供应链优化的结果,但这种优化针对的是短期盈利能力以及消除冗余,而不是针对整个经济的需求。
无论是有意还是无意,这些大型也会围绕自身的财务需求和计划来制定技术发展道路。因此,学术实验室的研发与税收优化和私营企业单位成本最小化相结合的政策组合,创造了重大的技术路径依赖。与此同时,从技术意义上讲,这些企业“太大而不能倒”:如果它们错过了流程改进,同样规模的国内竞争对手的缺席意味着整个行业都错过了这一进步。在这个意义上,技术政策作为一个整体被委托给了私营行为者。
从研发到生产的过程,也出现不一致的反馈。科学政策的关键是将知识产权的创新与生产过程的创新分开;也就是说,科学政策优先考虑研究、设计与创意,而不是实施、生产与投资。因此,专注于设计的无工厂公司兴起,并将制造外包给海外的代工厂。
然而,把研发放在首位反而会降低创新的速度。单是补贴研发跟激励离岸外包没有什么区别:政策奖励的是知识产权的发展,而不是有形资产的所有权。问题在于,过程改进来自于新物理资产所包含的新技术的实施。“边做边学”是技术创新的关键部分。优秀的工程师希望对供应链每一个环节的生产过程的每一个步骤都进行创新。前沿设计的离岸和外包生产给流程周围引入了一个黑箱,导致收益无法实现最大化的类似问题无法得到纠正。只把焦点放在研发上,会把这些过程改进的发展离岸化,导致国内的生产商吃不饱,同时还阻碍了劳动力开发新技能。
学术研究偏离了商业化的道路,无法驱动产业的创新。考虑到学术研究往往围绕着与当前生产相关性低的问题展开,因此有时无法为现有技术的替代应用或替代过程驱动的创新路径提供见解。由于科学政策让这个群体负责整个行业的长期创新战略,这一盲点不能被忽视。事实上,摩尔定律的失败,以及在许多应用中为异质芯片设计独特的转变,这些都很好地说明了创新在任何时候往往都暗示着技术发展存在。
数十年来在工业产能和就业方面的投资失败,造成了美国企业高度依赖外部制造工厂的局面。台积电目前投资于一家中国台湾本土制造工厂的计划,表明该公司试图通过收购来解决这个问题,而不减少我们对单一供应商提供领先设计的依赖。相反,我们应该回顾半导体生产初期的产业政策 历史 ,重新夺回技术前沿,在供应链的每一个节点上推动创新。
如今,美国面临着半导体短缺和创新能力减弱的问题,政策制定者正考虑采取严肃的干预措施。虽然现在解决目前的短缺可能已经太晚了,但可以防止下一次短缺。美国两党对基础设施支出的广泛支持、疫情后重建得更好的必要性,以及对半导体采购的国家安全担忧,都应该鼓励政策制定者认为,现在正是进行雄心勃勃的改革的时候。如上所述,半导体产业政策的 历史 为如何最好地创造高就业、技术创新和强大的国内供应链提供了许多经验教训。
历史 表明,科学政策是产业政策的必要补充,但本身是不够的。协调研发是任何解决方案的必要组成部分,但并非全部解决方案。为了获得工艺改进,并确保劳动力具备在技术前沿 *** 作的足够技能,该行业需要看到持续的产能扩张。然而,正如我们之前所显示的,在低需求环境下,私营企业明显不愿进行不确定的投资。产业政策,通过结合政府采购和融资担保、直接融资等方式,是为该行业提供充足流动性的唯一途径,以确保产能扩张足够快,该行业保持在技术前沿。同时,政府有财政能力让国内企业生产落后的半导体产品,以保障国家安全和供应链的d性理由。从长远来看,以股东最大化为目标的产业外包政策尚未形成。
同样重要的是要认识到强劲的经济需求和因此而紧张的劳动力市场,特别是半导体生产的劳动力市场,对这些政策的成功至关重要。由政府主导的强有力的投资建设将为各种经验和技能水平的人创造良好的就业机会。这将创造高技能的劳动力,以及驱动有意义的过程改进的边做边学的充足机会。在高技能、高资本密集度的行业,劳动力几乎就像另一种形式的资本商品,为投资支付明显的红利。然而,在缺乏足够的就业机会的情况下,这些专业技能会随着工人转向其他行业而消失。这并不是说提高劳动力技能就足够了:如果立法创造了培训项目,却没有同时创造必要的就业机会和投资,那么很快就会弄巧成拙。
在半导体和其他关键行业的产业政策所需的资金投入规模上,一些人可能会犹豫不决。这是一个巨大的市场,有着巨大的价格标签,现代制造工厂的成本高达数十亿美元。然而,半导体是一种关键的通用技术,几乎进入每一个供应链。大规模的产业政策可以防止瓶颈时期拖累经济增长,同时为国家安全需求创建一个强大的国内供应链。相对于最初对半导体技术的投资,回归产业政策的成本要高得多,但回报会更高。作为4万亿美元基础设施或两党供应链法案的一部分,振兴落后和领先的行业,并恢复一个强大的竞争生态系统,是一项不容错过的好投资。
政策目标很简单:制定一个扩大的产业政策工具包,以鼓励创新、国内劳动力市场紧张以及维护关键的供应链基础设施。半导体作为一个产业,由于投资规模和所需的工作岗位,是制定这些政策工具的理想起点。重建一个强劲的创新环境,也将有助于美国持久地回到技术前沿,并创造就业和投资,在未来几年带来回报。半导体在现代工业经济中发挥着至关重要的作用,它们的技术路线太重要了,不能以短期盈利能力为指导。政府有机会也有责任利用产业政策在下一次短缺发生之前阻止它,同时确保美国保持其在技术前沿的地位。
答:芯片这个称呼给人狭义的感觉,以为只是处理器,其实称呼集成电路更靠谱,发明者正是2000年诺贝尔物理学奖获得者,美国工程师——杰克·基尔比。
没错!不是我们一贯认为的科学家,而是工程师,是大名鼎鼎的德州仪器的工程师,从事的正是集成电路的研究。 和半导体相关诺贝尔奖很多,但无疑集成电路的发明,是最耀眼的。
1947年,杰克·基尔比毕业于美国伊利诺斯大学,并在一家生产电器元件的公司上班,同时对电子技术方面产生了浓厚的兴趣。
杰克·基尔比一边工作,一边继续完成他的硕士学业。 待学业完成后,杰克·基尔比转职于德州仪器工作,在这里,他得以全身心地投入他的爱好,并产生天才的想法——把电子设备的所有元器件放在一块材料上制造,并相互连接形成电路。
这就是集成电路的最初想法。
杰克·基尔比一点没耽误,立马着手研究,当天就把整个构想勾勒出来,并选用硅作为材料。
当他把想法告诉他的主管后,受到了高度重视;1958年,杰克·基尔比便申请了此项专利,从此,电子技术进入集成电路时代。
而CPU,代表着集成电路设计和制造的巅峰之作,其高端芯片的核心技术,掌握在少数几个大公司手里。
四十二年后的2000年,七十七岁的杰克·基尔比,因发明集成电路被授予诺贝尔物理学奖,5年后,杰克·基尔比去世。
前阵子中兴公司被美国制裁,芯片成了热门关键词,什么是芯片?芯片是谁发明的?
简单来说,芯片指的是内含集成电路的硅片,比如酷睿的i9系列就是其中一种。最简单的单个电路是晶体管,可以执行0和1的逻辑运算,集成电路就是将许多具有简单运算能力的单个晶体管组合在一起形成的具有强大处理能力的中枢。
现在的晶体管已经在CPU中以纳米大小的量级存在,比如酷睿i5-3337U中就含有14亿个晶体管,那么小的芯片居然集成了那么多的处理单元,完全超乎你的想象。
芯片的发明者有两个人,一个美国 德州的仪器工程师 杰克·基尔比,另一位是美国物理学博士 罗伯特·诺伊斯,两人将电路中的基本原件都组合到半导体 硅片中,运算处理性能超群,可以大量生产成本低廉,因此是 共同研发改良了集成电路(芯片),但由于 罗伯特英年早逝,所以他没能跟 杰克基尔比 共享2000年的诺贝尔物理学奖。
芯片到底有多重要?为什么芯片那么难制造?
芯片的重要程度超乎大家的想象,军事领域中的导d防御系统和导d还有雷达中都运用到了芯片,芯片能够提高雷达扫描精度识别敌方战机,还能够提高导d准心实现精准打击,这一切都是在小小的芯片中进行运算的,芯片可以关乎到一个国家的命脉。
芯片之所以难制造是因为它集成了人类科学和 科技 水平的精华,芯片要提高运算处理能力就需要集成更多的处理单元,现在一块芯片中基本都有10亿个以上纳米级的晶体管,人类用肉眼都无法直接看到, 美国贝尔实验室的物理学家最近研究出一粒沙的100万分之1大小的纳米晶体管, 工艺的精度可以说是匪夷所思。不仅如此,芯片对于材料纯度的要求也高到恐怖,大多数都是在99.99999%以上,精度 越高的 芯片运算能力强因此也就会产生更多的热能,高纯度的硅材料可以避免材料因过热而膨胀导致芯片损坏。
芯片在光学和机械处理上也是非常恐怖的,目前已经发展到了6纳米的精度,芯片内部的线路导向明确无毛糙杂边,对于光学仪器和制造设备的要求非常高。可见制造芯片已经不仅仅是芯片本身那么简单了,制造芯片的设备也是技术上的门槛。再加上国外对于芯片重要性的超前的认识,每年都投入大量的资金研究,已经把芯片做到了极致。
这里的“芯片”说的不对,准确的说法应该是“集成电路”——而所谓的集成电路的意思就是把好多个简单的电路集成在一个很小的地方,从而让一块小小的芯片获得可怕的计算能力。
一,最简单的电路——晶体管。
有人可能实在不能理解晶体管是什么,其实很简单——利用半导体材料的一些性质把开关做的很小——这就是晶体管。而对于那些对计算机稍微了解一点儿的人也很容易知道,开关实际上就表示0和1,所以晶体管就是计算机的基础。
发明晶体管的人叫威廉·肖克利,这个人大概可以说是芯片业的祖师爷,于1956年因为发明了晶体管而获得诺贝尔物理奖。
我们经常看到的晶体管
二,把晶体管变小、集成到一起。
第一台晶体管计算机(800个晶体管)
但是光有晶体管还不行,因为晶体管的体积还是太大了,那么如何把晶体管的体积做小成为了科学家需要面对的主要问题。这个时候有两个科学家站了出来,提出了把晶体管缩小、变成集成电路的看法,这两个人就是杰克·基尔比和罗伯特·诺伊斯。
把无数个晶体管缩小的集成电路
其中杰克·基尔比是美国德州仪器的工程师,而罗伯特·诺伊斯则比较传奇,他曾经于晶体管之父威廉·肖克利创办的公司任职,但是因为不满于肖克利对公司的经营水平,最终与其他七个小伙伴跳槽、成立了大名鼎鼎的仙童半导体公司——而诺伊斯本人就是“八叛逆”中的其中一个。
三,集成电路中的那些破事儿。
杰克·基尔比和罗伯特·诺伊斯两个人和集成电路之间的事情真的是很有意思的。首先,杰克·基尔比这个人提出集成电路的概念更早一些,但是他首先提出的制造方案不是很现实;诺伊斯虽然提出集成电路的时间比较晚,但是因为路子对了,所以他获得集成电路专利的时间要更加早一些。
这还不算完,因为诺伊斯早在1990年就因为心脏病去世了,所以在2000年诺贝尔奖委员会决定给集成电路的发明者颁发诺贝尔物理奖的时候,只有更长寿的基尔比获得了这项无上的荣誉。
三位芯片发明者
所以,威廉·肖克利、杰克·基尔比和罗伯特·诺伊斯都可以算作是芯片的发明者,除了诺伊斯因为英年早逝没有获得诺贝尔奖之外,剩下的两人都曾经获得过诺贝尔奖。也算是 历史 上的趣话了。
芯片是两个人发明的,但只有一个人拿到了诺奖。
在 历史 上有两个人分别获得了芯片的专利, 但只有一个人获得了诺贝尔奖 。获奖者是美国德州仪器的工程师,杰克·基尔比(Jack Kilby),他发明的芯片在1964年获得专利,这项成就让他在2000年获得诺奖,基尔比在2005年去世。由于基尔比获得了诺奖,因此他也就获得了 芯片之父 的名声。
那为什么罗伯特·诺伊斯没有获得诺奖呢?
这个嘛,到没有啥狗血故事,因为诺伊斯死得太早,在1990年就去世了,而诺奖的惯例是不会发给已经去世的科学家或者工程师。但是,罗伯特·诺伊斯的一生并不缺这个诺奖。因为他有另一个名誉头衔,那就是 硅谷之父或硅谷市长(the Mayor of Silicon Valley) 。 罗伯特·诺伊斯是英特尔的共同创始人之一。
1968年8月,罗伯特·诺伊斯与戈登·摩尔(Gordon Moore)和安迪·葛洛夫(Andrew Grove)辞职创业,他们一起开创了英特尔(Integrated Electronics)王朝,直到今天英特尔依然是芯片业霸主。并且,也是诺伊斯搞出了大办公室的新职场风格,没有墙壁只有隔间。1971年11月,英特尔第一款芯片:Intel 4004问世,也是人类 社会 第一款商业芯片问世。
图示:Intel4004的结构,它内有2,300个晶体管,制程10微米,每秒最快运算速度9万次,成本低于100美元。
这可是1971年的100美元,按购买力计算,相当于现在的600美元,而Intel最新CPU售价算,600美元能买到什么级别的CPU,我查了一下最贵的Intel Core i9-9900K @ 3.60GHz,制程14纳米(1微米=1000纳米,这意味着缩小了接近1000倍,因此也就能容纳更多晶体管),据说能超频到5G,并且拥有八个物理核心,也不到500美元,至于性能上则把Intel4004不知抛下了多远。这就是芯片技术恐怖的进步速度。
欢迎指正
另外AMD粉就别喷了
我也是用AMD的 (^_^)
杰克 基尔比—— 集成电路之父 ,(集成电路和芯片只是两种称呼而已,一回事,别去纠结)。
并且杰克 基尔比于 2000年获得诺贝尔物理学奖 ,奖励他对电子产业做出的巨大贡献和影响。虽然这距离他发明集成电路已经过去42年之久。
杰克 基尔比因为对电子技术非常感兴趣,所以大学时候选修了电子管方面的课程,不过比较悲催,在他毕业的后一年,晶体管问世了,这让他在大学学的电子管技术都白费了。
这一过就是十年,1958年,他在德州仪器公司参加工作,可能是轻松的工作制度,让他灵感突现:能否将电容、晶体管等等电子元件都安装到一块半导体上呢?这样整个电路体积将会大大缩减!说干就干,在 1958年9月12日,世界上第一块集成电路成功问世 。我们现在的电脑、手机等等电子产品都离不开集成电路。
从1958到2000年,因为集成电路的出现,电子行业得到了迅猛发展。杰克 基尔比获得诺贝尔奖,实至名归。
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说是科学家但其实算不上是科学家,具体的来说应该是一位工程师!至于诺贝尔奖,则是迟到了整整四十二年才到 ,并且,在获得诺贝尔物理学奖仅仅五年后,这位改变了世界的科学家就去世了。
杰克·基尔比 ,出生于1923年11月8日,并于2005年6月20日逝世,在他的一生中对电子技术的研究占了绝大部分的时间,一边工作一边利用业余时间不断研究,为了方便研究,杰克·基尔比与妻子在取得硕士学位后搬去了德克萨斯州的达拉斯市,并且工作于一家仪器公司,只因为这家公司能够提供给他适宜的实验室和实验器具,并允许他进行自己的实验研究,从那以后,不论严寒或酷暑,杰克·基尔比总会独自一人坐在实验室进行研究, 在同行的怀疑下,他最终成功设计出一个全新的领域–世界上第一块集成电路。
不畏艰辛并且敢想敢做,这种精神在现在已经很少有人拥有了,德州仪器公司也就是大力支持 杰克·基尔比进行研究的公司曾经说过:
假若没有他,可能现在的手机或电脑还处于巨型状态,这个发明是现在我们所能见到的几乎所有的电子产品的必备部件之一,芯片,就相当于一个电子产品的心脏,是人类在 科技 路上发展过程中最重要的里程碑。
芯片(或者叫集成电路)的发明者一共有两位,他们分别来自半导体行业两家赫赫有名的公司:德州仪器(Texas Instruments)和仙童半导体(Fairchild Semiconductor)。
德州仪器是世界第三大半导体制造商,仅次于英特尔,三星;同时也是手机的第二大芯片供应商,仅次于高通;它还是世界范围内第一大数字信号处理器(DSP)和模拟半导体元件的制造商,成立于1951年。
1958年,在德州仪器新研究实验室工作的杰克·基尔比(Jack Kilby)发明了集成电路,并于1959年2月申请了第一个集成电路发明专利。
而另外一家成立于1957年的仙童半导体公司更是奠定了美国硅谷成长的基石,苹果前CEO乔布斯曾比喻说:“仙童半导体公司就象个成熟了的蒲公英,你一吹它,这种创业精神的种子就随风四处飘扬了。”
这家半导体行业的鼻祖,在德州仪器拔得头筹后仙开始奋起疾追。6个月后,仙童半导体公司的罗伯特·诺伊斯(Nobert Noyce)也独立地开发出了具有交互连接的集成电路,并在1959年7月30日向美国专利局申请了专利。
为争夺集成电路的发明权,两家公司开始旷日持久的争执。1966年,杰克·基尔比和罗伯特·诺伊斯同时被富兰克林学会授予巴兰丁奖章,基尔比被誉为「第一块集成电路的发明家」而诺依斯被誉为「提出了适合于工业生产的集成电路理论」的人。
1969年,法院最后的判决下达,从法律上承认了集成电路是一项同时的发明。
2000年,罗伯特·诺伊斯已经去世,按照诺贝尔奖只授予在世者的规定,77岁的杰克·基尔比获得诺贝尔物理学奖,这个奖距离他的发明已经42年。
曾经没有,后来有,首先你要了解一下诺贝尔奖的初衷就不难了解他有没有资格获得,
实事证明,集成电路给世界人类的 科技 进步提供了很大的便利与速度,所以他后来获得了诺贝尔奖
“芯片”用在这里还是不过恰当的,因为芯片的发明不是一个人能做出来的,是靠一个团队甚至是一个国家的科研力量进行研制和生产的。 确切的术语应该是“集成电路”-所谓的集成电路是指许多简单的电路都集成在一个很小的地方,因此可以让一个小的芯片得到 强大的计算能力。 一,最简单的半导体器件——晶体管
某些人可能并不真正了解晶体管是什么,但实际上非常简单-利用半导体材料的某些特性来减小开关的体积-它是晶体管。 对于那些熟悉计算机的人来说,很容易知道开关实际上代表0和1,因此晶体管是计算机的基础。
晶体管的发明者是威廉·肖克利(William Shockley)。 可以说这个人是芯片之父了。 1956年,他因晶体管的发明而获得了诺贝尔物理学奖。
二,集成电路FPGA芯片与集成电路
第一台晶体管计算机,光有晶体管还不行,因为晶体管的体积还是太大了,那么如何把晶体管的体积做小成为了科学家需要面对的主要问题。这个时候有两个科学家站了出来,提出了把晶体管缩小、变成集成电路的看法,这两个人就是杰克·基尔比和罗伯特·诺伊斯。
其中杰克·基尔比是美国德州仪器的工程师,而罗伯特·诺伊斯则比较传奇,他曾经于晶体管之父威廉·肖克利创办的公司任职,但是因为不满于肖克利对公司的经营水平,最终与其他七个小伙伴跳槽、成立了大名鼎鼎的仙童半导体公司——而诺伊斯本人就是“八叛逆”中的其中一个。
三,科学家的那些事。杰克·基尔早些提出集成电路的概念,但是他首先提出的制造方案不是很现实;诺伊斯虽然提出集成电路的时间比较晚,但是因为路子对了,所以他获得集成电路专利的时间要更加早一些。
这还没有结束,因为诺伊斯早在1990年就因为心脏病去世了,所以在2000年诺贝尔奖委员会决定给集成电路的发明者颁发诺贝尔物理奖的时候,只有更长寿的基尔比获得了这项无上的荣誉。
所以,威廉·肖克利、杰克·基尔比和罗伯特·诺伊斯都可以算作是芯片的发明者,除了诺伊斯因为英年早逝没有获得诺贝尔奖之外,剩下的两人都曾经获得过诺贝尔奖。
如果说原型开发的话,从1949年到1957年,很多人都在这方面有尝试和突破。维尔纳·雅各比(Werner Jacobi)、杰弗里·杜默(Jeffrey Dummer)、西德尼·达林顿(Sidney Darlington)、樽井康夫(Yasuo Tarui)都开发了原型。
但更接近现在芯片的现代集成电路是由杰克·基尔比在1958年发明的。其因此荣获2000年诺贝尔物理奖。
真空管末路
在基尔比之前,电晶体取代笨重不稳定的真空管,但随电路系统不断扩张,元件越来越大,却遇到新瓶颈。尤其生产一颗电晶体的成本高达十美元,怎么缩小元件体积,降低成本,变成应用上的大问题。
就拿世界上第一台通用计算机“ENIAC”来说,差不多诞生在基尔比发明集成电路十年前。
美国国防部用它来进行d道计算。它是一个庞然大物,用了18000个电子管,占地170平方米,重达30吨,耗电功率约150千瓦,每秒钟可进行5000次运算,这在现在看来微不足道,但在当时却是破天荒的。
德州仪器的工程师基尔比对此非常上心,真空管电路带来了信息革命,但是并不是终极解决方案。
基尔比的新概念,是利用单独一片硅做出完整的电路,如此可把电路缩到极小。当时同业都怀疑这想法是否可行, “我为不少技术论坛带来 娱乐 效果,”基尔比在他所著“IC的诞生”一文中形容。
1958年9月12日,美国,德克萨斯州达拉斯市,德州仪器公司的实验室里,工程师杰克·基尔比成功地实现了把电子器件集成在一块半导体材料上的构想。
这一天,被视为集成电路的诞生日,而这枚小小的芯片,开创了电子技术 历史 的新纪元。
迟到的诺贝尔奖集成技术的应用,催生了更多方便快捷的电子产品,比如常见的手持电子计算器,就是基尔比继集成电路之后的一个新发明。直到今天,硅材料仍然是我们电子器件的主要材料。但是刚开始人们并没有认识到这种改变世界的价值
2000年,集成电路问世42年以后,人们终于了解到他和他的发明的价值,基尔比被授予了诺贝尔物理学奖。诺贝尔奖评审委员会曾经这样评价基尔比: “为现代信息技术奠定了基础”。
关于这个诺奖的授予还有点小插曲。1959年,仙童半导体公司的罗伯特·罗伊斯申请了更为复杂的硅集成电路,并马上投入了商业领域。但基尔比首先申请了专利,因此,罗伊斯被认为是集成电路的共同发明人。
罗伊斯于1990年去世,与诺贝尔奖擦肩而过。所以只有杰克·基尔比领奖。基尔比相当谦逊,他一生拥有六十多项专利,但在获奖发言中,他说: “我的工作可能引入了看待电路部件的一种新角度,并开创了一个新领域,自此以后的多数成果和我的工作并无直接联系。”
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