芯片的发展历史（一）

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。

Wave Computing

Wave Computing在2018取得了不少进展，推出其第一个DataFlow处理单元，收购MIPS，创建MIPS Open，并将首批系统交付给少数客户。虽然Wave架构有一些非常有趣的功能，但我们更期待用户的大规模真实体验反馈。

Wave不是插入到服务器的加速，它是用于图形计算的独立处理器。这种方法有利有弊。从积极的方面看，Wave不会受到GPU等加速面临的内存瓶颈影响。从消极方面来说，安装Wave设备将是新的升级，需要完全替换传统的X86服务器，也让其成为所有服务器制造商的竞争对手。

我不认为Wave能从某个点击败NVIDIA，但该架构的设计的非常好，该公司已经表示它很快就会有客户的反馈。

图1：Wave是从上面显示的4节点“DPU”构建的系统。Wave Computing

Graphcore

Graphcore是一家资金雄厚（融资3.1亿美元，目前估值为17亿美元）的英国独角兽创业公司，拥有全球化的团队。它正在构建一种新型的图形处理器架构，其内存与其逻辑单元位于同一芯片上，这应该能够实现更高的性能。该团队产品的发布时间暂不明确，不过他们去年四月表示“几乎准备好发布”了，12月的最新信息表明它将很快开始生产。

Graphcore的投资者名单令人印象深刻，包括红杉资本、宝马、微软、博世和戴尔 科技 。

我了解了该公司的架构，它非常令人印象深刻。从边缘设备扩展到用于数据中心的训练和推理的“Colossus”双芯片封装。在最近的NeurIPS活动中，Graphcore展示了其RackScale IPU Pod，它在一个32台服务器的机架中提供超过16 petaflops的算力。虽然该公司经常声称它将提供比同类最好GPU强100倍的性能。

Graphcore表示，4“Colossus”GC2（8芯片）服务器可提供500 TFlops（每秒数万亿次 *** 作）的混合精度性能。单个NVIDIA V100可提供125 TFlops，因此理论上4 个V100就可提供与其相同的性能。

与往常一样，细节更能发现差别，V100峰值性能仅在重构代码执行TensorCore的4x4矩阵乘法时才可用，这是Graphcore架构巧妙避免的限制。更不用说V100消耗了300瓦的电能和大量现金这一事实。

此外，Graphcore支持片上互连和“处理器内存”（片上存储器）方法，可以得到超出TFlops基准所认可的优秀性能。在一些神经网络中，如Generative Adversarial Networks，内存是瓶颈。

再次强调，我们将不得不等待真实的用户用实际应用程序来评估此体系结构。尽管如此，Graphcore的投资者名单、专家名单和台天价估值告诉我，这可能是一件好事。

图2：GraphCore展示了ImageNet数据集处理的照片。 可视化可帮助开发人员了解其训练处理占用处理周期的位置。

Habana Labs

Habana Labs是一家以色列创业公司，去年9月在第一次AI硬件峰会上宣布它已经准备好推出其首款用于推理的芯片，其创纪录的性能用于卷积神经网络图像处理。结果显示在Resnet50图像分类数据库中该处理器每秒分类15,000张图像，比NVIDIA的T4高出约50％，功耗仅为100瓦。

在2018年12月，Habana Labs的最新一轮融资由英特尔风险投资（Intel Venture Capital）领投，WRV Capital，Bessemer Venture Partners和Battery Ventures跟投，该公司的融资也由此前的4500万美元增加了7500万美元。

据悉，Habana Labs新的融资将部分用于流片其名为“Gaudi“的第二款芯片，该芯片将专注于训练市场，据称可扩展到1000多个处理器。

其它创业公司

我知道世界上有超过40家公司在为人工智能设计训练和推理芯片。我发现大多数公司都在进行简单的FMA（浮点乘法累加）和混合精度数学（整型8位和浮点16位和32位）。对此我不会感到惊讶，因为这种方法相对容易实现并且会获得一些成果，但它不会为像NVIDIA，英特尔以及少数初创公司做出不一样的架构提供持久的架构优势。

以下是一些引起我注意的公司：

中国AI芯片初创公司

中国一直试图找到一条摆脱美国半导体的方式，人工智能加速可能会提供它一直在寻求的机会。中国设定了2030年要建立一个价值数万亿美元的人工智能产业的目标，自2012年以来，投资者已经向创业公司投入了超过40亿美元的资金。

寒武纪 科技 估值为25亿美元，是已经发布了第三代AI芯片的中国独角兽公司。寒武纪称它可以用更低的功耗提供比NVIDIA V100更好的AI性能，他们还销售其AI IP，搭载在华为麒麟970和麒麟980的处理器当中，作为AI加速硬件。

商汤 科技 也许是估值最高的AI创业公司，以在中国推广智能监控摄像头而闻名。这些安防摄像头数量超过1.75亿，包括其他公司生产的摄像头。商汤 科技 在香港成立，最近一轮融资数额达6亿美元，由阿里巴巴领投。据报道，这家初创公司的价值目前为45亿美元。

商汤 科技 与阿里巴巴、高通、本田甚至NVIDIA等主要公司建立了战略合作伙伴关系。该公司今天拥有一台超级计算机，运行大约8000块（可能是NVIDIA提供？）GPU，并计划再建造5台超级计算机来处理数百万个摄像头采集的面部识别数据。

雷锋网编译，via forbes

进入2019，全球半导体市场的下滑和中美 科技 冷战的不确定性也给IC设计初创企业的风投融资带来了负面影响。ASPENCORE旗下《电子工程专辑》主分析师顾正书根据EETimes、Crunchbase及各家获得融资的IC设计公司网站的公开信息，汇总出2019年上半年全球IC设计初创公司融资一览表。

从我们选取的13家获得风投融资的IC设计公司来看，总融资金额约为7.5亿美元，其中地平线一家就占据了6亿美元。按照国家来分，美国4家，中国3家，以色列3家，加拿大、法国和澳大利亚各1家。所涉及的技术包括AI推理、物联网传感器、边缘计算、存算一体、无线通信、模拟IC、生物感应、OLED显示等。应用领域涉及ADAS/自动驾驶、数据中心计算、边缘设备、医疗制药、显示屏幕、智慧城市等。

下面我们对每一家公司的技术、产品和融资情况逐一进行介绍。

Wiliot

WIliot是一家面向物联网应用市场的无源SoC芯片设计公司，采用纳瓦Nano−Watt

Nano−Watt计算技术收集周围环境中无线信号传输的能量来驱动无需电池供电的蓝牙芯片，可嵌入微小的标签中，适用于衣服、制药、零售物品和物流仓储等应用场合，可以替代传统的RFID。

WIliot的无电池蓝牙芯片集成了蓝牙无线模块、Arm Cortex M0+内核，以及传感器和安全组件，可以收集到就近低于 -30 dBm的RF能量以便为自己供电，从而将周围环境和用户信息等数据无线传输到云端。

WIliot在以色列有一个研发团队，在美国加州圣地亚哥有业务和运营团队。该公司 累积 融资4900万美元，估值超过1.2亿美元。最新的B轮融资由标签和材料制造商Avery Dennison领投，其它投资机构包括Amazon、三星电子、高通创投、Grove投资、M投资等。

WIliot创始团队也是60MHz无线芯片开发商Wilocity的创始成员，高通已经出资4亿美元收购Wilocity。

HALIO

Hailo技术公司是一家位于以色列的深度学习AI芯片初创企业，采用创新的计算、存储和控制技术为边缘设备提供具有数据中心计算性能的处理器。其Hailo-8深度学习专用处理器的性能可以达到26 TPOS，在为边缘智能设备提供足够算力的同时，还具有很好的尺寸和功耗特性，适用于 汽车 ADAS、物联网和智慧城市等应用。

Hailo成立于2017年，由来自以色列国防军精英情报部门的成员创立，经过三轮融资总融资额为2450万美元，最新一轮的850万美元融资由中国风投机构耀途资本GloryVentures领投。

GreenWave

GreenWave技术公司是一家位于法国的IoT芯片设计初创公司，其GAP8应用处理器是一种针对边缘AI计算的超低功耗物联网芯片，适用于计算机视觉、语音和手势识别、可穿戴设备等。GAP8可为电池供电的智能终端提供高性能的AI 算力 ，就地处理传感器采集的数据而无需传输到云端。

经过三轮融资后，GreenWave累积融资1010万欧元，本轮领投机构是华米，法国半导体材料制造商Soitec也参与了投资。

地平线

地平线是中国的独角兽AI初创公司之一，创始团队在自动驾驶、图像处理和人脸识别方面拥有全球领先的技术。 地平线以AI on Horizon 做为 战略定位，欲做AI时代最底层的赋能者，为自动驾驶、智慧城市和智慧零售等应用市场提供从芯片、算法、工具到开发平台的完整软硬件AI方案。 基于人工智能专用处理器架构 BPU（Brain Processing Unit） ，地平线于2017年12月发布第一代自动驾驶处理器--征程1.0，可用于L2级别的高级驾驶辅助系统（ADAS），并于2018年4月发布地平线Matrix自动驾驶计算平台。搭载地平线第二代BPU的车规级人工智能芯片也将于今年发布。

地平线经过4轮融资，累积融资额高达7亿美元，投资机构包括英特尔创投、晨兴资本、红杉资本、真格基金等。B轮融资6亿美元，由SK中国领投，估值达30亿美元。

AEPONYX

Aeponyx是一家位于加拿大的平面微光开关芯片开发商，采用硅光电和MEMS集成技术设计和制造微光电开关，用于光纤通信、电讯网络和数据中心的可调收发器和光电线路交换机。

该公司累积融资1800万加元，投资机构包括Pangaea Ventures、Fonds InnovExport和Ecofuel Fund。Aeponyx曾经是硅谷半导体初创孵化器Silicon Catalyst的孵化企业。

悦芯 科技

悦芯 科技 成立于2017年，是一家总部位于安徽合肥的半导体测试设备开发和制造商，专注于研发和生产超大规模集成电路测试设备（ATE），包括SOC测试设备，主要面向集成电路设计、生产、封测等市场。

悦芯 科技 于3月份完成千万美元级融资，该轮融资由高捷资本、长江国弘和合肥经开区天使基金共同参与，华登国际继续跟投。

CARDEA Bio

Cardea Bio是一家位于美国加州圣地亚哥的数字生物传感器产品和平台开发商，其创新的场效应生物感应FEB

FEB技术将石墨烯场效应晶体管GFET

GFET和生物场效应晶体管BFET

BFET结合起来，使得石墨烯生物传感器可以测量生物分子的运动状态。

Movellus

Movellus是一家位于硅谷的芯片设计模拟IP开发商，其模拟IP生成技术采用数字工具和标准单元库即可设计开发出标准的模拟IP模块，包括PLL、DLL和LDO等。

该公司累积融资1000万美元，投资机构包括ADI创始人Ray Stata的Stata Venture Partners、英特尔投资等。

Mattrix

Mattrix技术公司是来自佛罗里达大学 科技 创新孵化器UF Innovate | The Hub的平板显示技术初创企业，其独特的全孔有机发光晶体管OLET

OLET显示技术可以解决现有OLED背板问题，从而让OLED显示屏进入大批量生产和主流市场。OLET技术的核心是一种称为CN-VOLET的新型像素结构，它将驱动晶体管、存储电容和发光层集成在一起，按顺序放置以形成一个垂直、透明的堆栈，这将提高穿孔率和增强显示效果，不但可以提高OLED屏幕的生产效率，而且可以延长使用寿命。

Mattrix于2018年成立，已经累积融资500万美元，本轮投资来自三星创投和日本高 科技 材料开发商JSR。该公司目前已经获得16个美国专利，其显示技术相关专利和IP已经在美国、欧洲、日本、韩国和中国等市场赢得350多项授权合作协议。

川土微电子

上海川土微电子是一家模拟芯片设计公司，专注于卫星导航射频与隔离器芯片设计开发。这次数千万元A轮融资由中汇金领投，Pre-A轮投资机构磐霖资本继续跟投。

川土微电子成立于2016年，目前有卫星导航专用射频芯片和隔离器芯片两条核心产品线，其中射频芯片产品是全模式、全频点的卫星导航专用射频芯片，可以覆盖北斗、GPS、GLONASS、Galileo系统，已成功在海事渔业、指挥救援、高精度导航等领域实现商用。隔离器芯片产品线是基于SiO2电容隔离的隔离器芯片，已经量产包括双通道至六通道在内的全系列数字隔离器芯片。

Trieye

Trieye是一家位于以色列特拉维夫的短波红外SWIR

SWIR传感器开发商，适用于 汽车 ADAS和自动驾驶应用，其专有的短波红外成像感应技术可以在雨雾天气和夜间为车辆提供清晰的成像，从而避免碰撞和交通事故。

Trieye成立于2016年，其SWIR技术来自耶路撒冷希伯来大学的纳米光学专家Uriel Levy教授。其300万美元种子基金来自Grove Ventures，A轮融资由英特尔投资领投。

Morse Micro

摩尔斯微电子MorseMicro

MorseMicro是一家位于澳大利亚悉尼的无线通信芯片开发商，由原博通员工和WiFi专家创办。该公司提出的802.11ah/Wi-Fi HaLow标准工作于1GHz频带，比传统的2.4GHz和5GHz标准具有更长的传输距离和更低的功耗等优势，其传输速率可以达到40Mbps或80Mbps（16通道时），比蓝牙或其它短距离无线通信协议更适合物联网应用。

Morse Micro累积融资3520万澳元，最新一轮融资由ADI创始人Ray Stata和Main Sequence Ventures领投。

Mythic

Mythic是一家采用模拟存算一体技术开发AI推理处理器的IC设计公司，其智能处理单元IPU

IPU处理器采用模拟计算技术，可在内置的闪存阵列上执行神经网络AI推理计算，比采用数字结构的AI处理器具有性能、功耗和成本优势。Mythic的AI处理器适用于高性能的数据中心AI推理，以及边缘设备的AI推理。

Mythic成立于2012年，分别在美国德州奥斯汀和加州红木城设有研发和运营团队。经过六轮融资，累积融资额为8520万美元，最新一轮融资由Valor Equity Partners领投。

---