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。

成立线索

仙童半导体创立于1957年，这段史实必须从两条线索讲起。

1955年，成就了"本世纪最伟大发明"的"电晶体之父"的肖克利(W.Shockley)博士，离开贝尔实验室返回故乡圣克拉拉，创建"肖克利半导体实验室"。这一喜讯，正中特曼教授为矽谷网罗天下英才之下怀: 有了肖克利这棵"梧桐树" ，何愁引不到成群的"凤凰"来?电子电脑界焦急地关注著肖克利的行踪。 据说，300年前当牛顿宣布准备在他的故乡建一所工厂时，全世界的物理学界也是如此心态。不久，因仰慕"电晶体之父"的大名，求职信像雪片般飞到肖克利办公桌上。第二年，八位年轻的科学家从美国东部陆续到达矽谷，加盟肖克利实验室。他们是:罗伯特·诺伊斯(N. Noyce)、戈登·摩尔(Gordon Moore)、布兰克(J.Blank)、克莱尔(E.Kliner)、赫尔尼(J.Hoerni)、拉斯特(J.Last)、罗伯茨(S.Roberts)和格里尼克(V.Grinich)。他们的年龄都在30岁以下，风华正茂，学有所成，处在创造能力的巅峰。他们之中，有获得过双博士学位者，有来自大公司的工程师，有著名大学的研究员和教授，这是当年美国西部从未有过的英才百家乐大集合。

29岁的诺依斯是八人之中的长者，是"投奔"肖克利最坚定的一位。当他飞抵旧金山后所做的第一件事，就是倾囊为自己购下一所住所，决定永久性定居，根本就没有考虑到工作环境、条件和待遇。其他七位青年，来矽谷的经历与诺依斯大抵相似。可惜，肖克利是天才的科学家，却缺乏经营能力他雄心勃勃，但对管理一窍不通。特曼曾评论说:"肖克利在才华横溢的年轻人眼里是非常有吸引力的人物，但他们又很难跟他共事。"一年之中，实验室没有研制出任何象样的产品。

由来

八位青年瞒着肖克利开始计画出走。在诺依斯带领下，他们向肖克利递交了辞职书。肖克利怒不可遏地骂他们是"八叛逆"(The Traitorous Eight)。青年人面面相觑，但还是义无反顾离开了他们的"伯乐"。不过，后来就连肖克利本人也改口把他们称为"八个天才的叛逆"。在矽谷许多著作中，"八叛逆"的照片与惠普的车库照片，具有同样的历史价值。

公司发展

"八叛逆"找到了一家地处美国纽约的摄影器材公司来支持他们创业，这家公司名称为Fairchild，音译"费尔柴尔德"，但通常意译为"仙童"。仙童摄影器材公司的前身是谢尔曼·费尔柴尔德(S. Fairchild)1920年创办的航空摄影公司。费尔柴尔德不仅是企业家，也是发明家。他的发明主要在航空领域，包括密封舱飞机、摺叠机翼等等。由于产品非常畅销，他在1936年将公司一分为二，其中，生产照相机和电子设备的就是仙童摄影器材公司。

当"八叛逆"向他寻求合作的时候，已经60多岁的费尔柴尔德先生仅仅提供了3600美元的种子基金， 要求他们开发和生产商业半导体器件， 并享有两年的购买特权。于是，"八叛逆"创办的企业被正式命名为仙童半导体公司，"仙童"之首自然是诺依斯。

1957年10月，仙童半导体公司仍然在矽谷瞭望山查尔斯顿路租下一间小屋，距离肖克利实验室和距离当初惠普公司的汽车库差不多远。"仙童"们商议要制造一种双扩散基型电晶体，以便用矽来取代传统的锗材料，这是他们在肖克利实验室尚未完成却又不受肖克利重视的项目。 费尔柴尔德摄影器材公司答应提供财力，总额为150万美元。诺依斯给伙伴们分了工，由赫尔尼和摩尔负责研究新的扩散工艺，而他自己则与拉斯特一起专攻平面照相技术。

1958年1月， IBM公司给了他们第一张订单，订购100个矽电晶体，用于该公司电脑的存储器。 到1958年底，"八叛逆"的小小公司已经拥有50万销售额和100名员工，依靠技术创新优势，一举成为矽谷成长最快的公司。

仙童半导体公司在诺依斯精心运筹下，业务迅速地发展，同时，一整套制造电晶体的平面处理技术也日趋成熟。天才科学家赫尔尼是众"仙童"中的佼佼者，他像变魔术一般把矽表面的氧化层挤压到最大限度。仙童公司制造电晶体的方法也与众不同，他们首先把具有半导体性质的杂质扩散到高纯度矽片上，然后在掩模上绘好电晶体结构，用照相制版的方法缩小，将结构显影在矽片表面氧化层，再用光刻法去掉不需要的部分。

扩散、掩模、照相、光刻……，整个过程叫做平面处理技术，它标志著矽电晶体批量生产的一大飞跃，也仿佛为"仙童"们打开了一扇奇妙的大门，使他们看到了一个无底的深渊:用这种方法既然能做一个电晶体，为什么不能做它几十个、几百个，乃至成千上万呢?1959年1月23日，诺依斯在日记里详细地记录了这一闪光的构想。

1959年2月，德克萨斯仪器公司(TI)工程师基尔比(J.kilby)申请第一个积体电路发明专利的讯息传来，诺依斯十分震惊。他当即召集"八叛逆"商议对策。基尔比在TI公司面临的难题，比如在矽片上进行两次扩散和导线互相连线等等，正是仙童半导体公司的拿手好戏。诺依斯提出:可以用蒸发沉积金属的方法代替热焊接导线，这是解决元件相互连线的最好途径。仙童半导体公司开始奋起疾追。 1959年7月30日，他们也向美国专利局申请了专利。为争夺积体电路的发明权，两家公司开始旷日持久的争执。1966年，基尔比和诺依斯同时被富兰克林学会授予巴兰丁奖章，基尔比被誉为"第一块积体电路的发明家"而诺依斯被誉为"提出了适合于工业生产的积体电路理论"的人。1969年，法院最后的判决下达，也从法律上实际承认了积体电路是一项同时的发明。

1960年，仙童半导体公司取得进一步的发展和成功。由于发明积体电路使它的名声大振， 母公司费尔柴尔德摄影器材公司决定以300万美元购买其股权，"八叛逆"每人拥有了价值25万美元的股票。1964年，仙童半导体公司创始人之一摩尔博士，以三页纸的短小篇幅，发表了一个奇特的定律。摩尔天才地预言说道，积体电路上能被集成的电晶体数目，将会以每18个月翻一番的速度稳定增长，并在今后数十年内保持着这种势头。摩尔所作的这个预言，因后来积体电路的发展而得以证明，并在较长时期保持了它的有效性，被人誉为"摩尔定律"，成为新兴电子电脑产业的"第一定律"。

离开仙童

60年代的仙童半导体公司进入了它的黄金时期。 到1967年，公司营业额已接近2亿美元，在当时可以说是天文数字。据那一年进入该公司的虞有澄博士(现英特尔公司华裔副总裁)回忆说:"进入仙童公司，就等于跨进了矽谷半导体工业的大门。"然而，也就是在这一时期，仙童公司也开始孕育著危机。母公司总经理不断把利润转移到东海岸，去支持费尔柴尔德摄影器材公司的盈利水平。目睹母公司的不公平，"八叛逆"中的赫尔尼、罗伯茨和克莱尔首先负气出走，成立了阿内尔科公司。据说，赫尔尼后来创办的新公司达12家之多。随后，"八叛逆"另一成员格拉斯也带着几个人脱离仙童创办西格奈蒂克斯半导体公司。从此，纷纷涌进仙童的大批人才精英，又纷纷出走自行创业。

正如苹果公司贾伯斯形象比喻的那样:"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。"脱离仙童半导体创办公司者之中，较有名气的是查尔斯·斯波克(C.Sporck)和杰里·桑德斯(J. Sanders)。斯波克曾一度担任过仙童半导体公司总经理，1967年出走后，来到国民半导体公司(NSC) 担任CEO。他大刀阔斧地推行改革，把NSC从康乃狄克州迁到了矽谷， 使它从一家亏损企业快速成长为全球第6大半导体厂商。桑德斯则是仙童半导体公司销售部主任，1969年，他带着7位仙童员工创办高级微型仪器公司(AMD)，这家公司已经是仅次于英特尔公司的微处理器生产厂商，K6、K6-2等微处理器产品畅销全世界。

1968年，"八叛逆"中的最后两位诺依斯和摩尔，也带着格鲁夫(A. Grove)脱离仙童公司自立门户， 他们创办的公司就是大名鼎鼎的英特尔(Intel)。虽然告别了仙童，"八叛逆"仍然约定时间在一起聚会，最近的一次是1997年，8人之中只有6人还健在。似乎要高扬"八叛逆"的"叛逃"精神，一批又一批"仙童"夺路而出，掀起了巨大的创业热潮。对此，80年代初出版的著名畅销书《矽谷热》(Silicon Valley Fever)写到:"矽谷大约70家半导体公司的半数，是仙童公司的直接或间接后裔。在仙童公司供职是进入遍布于矽谷各地的半导体业的途径。1969年在森尼维尔举行的一次半导体工程师大会上， 400位与会者中，未曾在仙童公司工作过的还不到24人。"从这个意义上讲，说仙童半导体公司是"矽谷人才摇篮"毫不为过。

公司被卖

人才大量流失是矽谷发展的"福音"，给仙童半导体带来的却是一场灾难。从1965年到1968年， 公司销售额不断滑坡，还不足1.2亿美元，连续两年没有赢利。人们都清楚地意识到，它再也不是"淘气孩子们创造的奇迹"了。

为了找人接替诺依斯的工作， 谢尔曼·费尔柴尔德以矽谷历史上最高的待遇--3年100万美元薪金外加60万美元股票， 从摩托罗拉公司请来莱斯特·霍根博士，亡羊补牢，以显示其"求贤若渴"的姿态。霍根不是一位无能的总经理， 曾经给摩托罗拉公司带来过重大转机。在执政仙童6年期限内，他尽了最大的努力，使公司销售额增加了两倍。然而，仙童半导体公司的灵魂人物已经离去，它的崩溃不过是时间迟早问题。1974年，无力回天的霍根，把权柄交给36岁的科里根， 而他的继任者却在二三年内，让这家公司从半导体行业的第2位，迅速跌落到第6位。

70年代末，科里根终于发现，挽救仙童半导体公司的最好途径是把它卖掉。几经周折，他最终选定了一家拥有21亿美元资产的斯伦贝谢(Schlumberger)公司，尽管这是一家法国公司，而且是经营石油服务业的公司。1979年夏季，曾经是美国最优秀的企业仙童半导体公司被法国外资接管，售价3亿5千万美元，在矽谷内外造成极大的轰动。

其他信息

外资似乎也不能给日益衰败的仙童半导体注入活力，虽然斯伦贝谢招聘到一批研究人工智慧的人才，原本可以让仙童快速进入机器人生产领域，但他们没有这样做。实际上，在继续亏损后，仙童又被用原价的三分之一转卖给另一家美国公司，买主正是原仙童总经理斯波克管理的国民半导体公司(NSC)，仙童半导体品牌一度寿终正寝。1996年，国民半导体公司把原仙童公司总部迁往缅因州，并恢复了"仙童半导体"的老名字。但是，拥有员工6500人的"矽谷人才摇篮"却不得不退出了矽谷。

早在1962年，仙童半导体公司就在缅因州建立了研制和制造电晶体的生产线，在加州，在犹他州，甚至在韩国和马来西亚都有其分部，在半导体器件领域仍有较强的实力，主要研制和生产半导体存储器设备。总部迁至缅因州南波特兰后，公司领导力图重振雄风，可是，命运多舛的"仙童"，1997年3月被国民半导体公司以5.5亿的价格再次出售，原因不言而喻--国民半导体公司以同样的价格买下了全球第三大微处理器制造商Cyrix， 试图与Intel和AMD争夺PC机半导体市场。

被人买来卖去的滋味肯定不好受，仙童半导体现任CEO和总裁克尔克·庞德(K.Pond)希望对公司实施战略性的重组。庞德曾就学于阿肯色大学电子工程系，并获得宾夕法尼亚工商管理硕士(MBA) 。自1968年加入仙童半导体公司以来，先后在许多部门担任要职，1994年起就是仙童半导体的主要领导人。好在这次出资收购的是一家风险资本公司，仙童半导体公司终于具有中立的身份。庞德兴奋地说，这次转变将有利于开发仙童的内部价值，可以让我们自主发展，成为拥有多种产品供应的半导体企业。

果不其然，庞德旗下的仙童半导体连续做出了惊人之举，它也开始了企业收购:当年11月， 仙童半导体斥资1.2亿，买下了年收入7000万的Raytheon公司半导体分部1998年12月，仙童再次斥资4.55亿，跨国购并了韩国三星公司属下一个制造特殊晶片的半导体工厂。这次收购将使仙童制造的半导体产品更适合于电视、录像机和音频设备，大踏步地向消费电子制造业挺进。

作为支撑矽谷崛起的"神话"，仙童半导体公司走过了一段辉煌而曲折的历程，成功与失败都因人才而致，正所谓"成也萧何，败也萧何"。

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