在半导体这个技术高度密集的行业,大者恒大,强者愈强的规律体现得非常明显。业内常有这种说法:行业老大吃肉,次席喝汤,而第三名只能勉强维持生存。这在一定程度上体现了相关企业的生存现状,特别是在各细分领域,以上说法还是很形象的。
不过,世事无绝对,特别是对于行业排名第三的企业来说,有的勉强维持经营,甚至几乎被产业遗忘;有的则踌躇满志,受到多方关注和支持,前途光明;还有的成为了行业明星,光芒几乎盖过了前两强企业。总之,在纷繁复杂的半导体行业内,“老三”们也是有喜有忧。
不过,总体来看, 行业老大的营收规模和市占率的优势大都非常明显,排名次席的企业与老大之间的市占和营收差距非常明显,而“老三”与行业二哥之间的关系则依细分领域而各有不同。
在CPU领域,除了Intel、AMD,宝岛台湾的 威盛电子 (VIA) 也是会造x86处理器的,不知道还有多少人知道?
成立于1992年的威盛,经过几年的发展,于1999年收购了Cyrix (当时是国家半导体的一个部门) 以及Centaur。自从收购了Cyrix之后,威盛开始涉足x86架构的CPU设计领域,先后推出了多款处理器,虽然性能无法与第一、第二名的Intel和AMD抗衡,但是其特长在于低功耗,因此得以在某些特殊领域的市场上站住脚跟。此外,威盛CPU有一个与众不同的特色,就是 硬件整合了数据加密/解密的功能 。
与此同时,威盛也为Intel和AMD提供PC用芯片组,但随着市场的发展,第三方提供的芯片组逐步退出市场,这也使得威盛在CPU及相关芯片市场的存在感越来越弱。如今,其CPU市占率不足1%。只能看着“苏妈”领导下的AMD单q匹马地对抗Intel。不过,不知道2016年以来AMD在CPU领域对Intel的强劲逆袭势头是否能带给威盛更多的信心和动力?
在GPU芯片领域,英伟达和AMD已经统治多年,一个主攻高性能应用,如服务器和 汽车 ,另一个则主攻消费类产品,以PC和 游戏 机为主。而自从2005年AMD收购ATI之后,市场上就再也没有出现过第三家能有一定市占率的独立GPU芯片供应商。这不禁让我们怀念起40多年前那个GPU诞生和处于生长期的时代,Intel、IBM和TI等群雄逐鹿,你方唱罢我登场,热闹非常。
而在半导体行业的上游,IP供应商的行业角色愈加重要,掌握标准制定权和产业上游核心资产的重要性已深入人心。 而在当今的GPU IP领域,主要厂商只剩下Imagination和Arm了,几乎找不出第三家。
当下,无论是泛IT领域,还是半导体行业,最受瞩目、发展潜力最大、对人们的生活和工作影响最为深远的非人工智能 (AI) 莫属了,而谁能在AI发展初期针对该时期的应用推出适当的芯片,无疑就会有巨大的商机,而这正是英伟达最近几年在做的。
拓墣产业研究院发布的2020年第一季度全球前十大IC设计公司榜单显示,排名第三的 英伟达 (NVIDIA) 表现依然稳健,第一季度营收年增长率达到39.6%。
英伟达在数据中心的增长相当强劲,特别是其GPU在高性能AI计算应用方面,在当下的芯片界一枝独秀。 也正是因为如此,该公司的市值在前些天一度超过了Intel,成为了全球市值排名第三的半导体企业,前两名分别是台积电和三星。
这样风光无限的第三名,在半导体发展史上也不多见,特别是对于一家IC设计企业来讲,更是如此,因为它是轻资产企业,自家没有芯片制造和封装厂,在这种情况下,市值能够超越Intel,且紧跟台积电和三星这样的资金、技术高度密集的重资产半导体企业,实属难得。记得上一次出现类似情况,还是在智能手机市场“疯狂”增长的2013年,当时,高通凭借其在手机基带和4G技术方面的提前布局,抓住了那一波智能手机高速发展的风口期,市值也一度超过了Intel,当时也是无限风光。
对于晶圆代工和封装测试这种重资产领域,起步早的企业具有非常大的先发优势,台积电和日月光都是如此。而对于后来者来说,追赶起来就显得非常吃力,几乎可以肯定地讲,只要细分领域的龙头老大不犯方向性的错误,后面的二哥和老三就很难逼近甚至超过。
而要缩短与领头羊,或是行业二哥的差距,往往就要采取一些“非常规”手段。
在全球封测业,中国台湾地区的 日月光和矽品长期占据着第一和第三的位置 ,二哥则是美国的安靠。而中国大陆的 长电 科技 为了提升营收规模和行业影响力,于2015年收购了新加坡的星科金朋,排名也来到了行业第三的位置。
那之后,一度出现了“消化不良”的状况,整体规模虽然提升了,但利润水平却出现了明显下滑,经过这些年的调整和适应,长电 科技 与星科金朋逐步实现“化学反应”,营收和利润不断改善,2019年实现扭亏为盈,且2020年第一季度经营业绩创 历史 同期新高。
从上图也可以看出,行业排名第三的长电 科技 ,无论是市占率,还是营收的同比增长情况,都是比较 健康 的。在收购星科金朋四年后,该公司以行业第三的位置继续向前发起着冲击。
作为封测业的上游,晶圆代工在全球半导体行业的地位举足轻重,甚至可以被看作为产业的核心。
台积电一直是该细分领域的龙头老大,而二哥和老三的位置在近些年有所变化。 2017年之前,行业排名第二的是格芯 (GlobalFoundries) ,而处于下风的 三星 一直将台积电作为赶超目标,为此,该集团于2017年将其晶圆代工业务部门独立了出去,也正是因为如此,三星晶圆代工业务的营收计算方法出现了很大的变化 (为三星自研的手机处理器代工营收归为晶圆代工业务部门) ,这样就使得三星晶圆代工的市占率提升了很多 (目前是18.8%) ,远高于格芯的7.4%,因此将后者挤到了第三的位置。
格芯自诞生之日起,一路走来,充满着坎坷。在4大纯晶圆代工厂中,GlobalFoundries的 历史 最短 (成立于2009年) ,而且是脱胎于传统的IDM公司AMD,在经过了一系列的分拆、整合、并购和更名以后,才形成了今天的格芯。
虽然有中东母公司的巨额投入,但格芯的盈利能力一直难以令人满意。2018年,该公司宣布放弃12nm以下 (不包括12nm) 先进制程技术的研发,将精力放在特色工艺技术研发。
这一策略,一方面是为了避开与台积电硬碰硬式的竞争,以降低风险,提升资金利用效率,另一方面,格芯要更加大力发展特色工艺SOI。实际上,SOI虽然不是什么新的技术,但这真的是一种比较好、接地气的工艺。当下,相对于FD-SOI,RF-SOI已经取得了比较广泛的应用,特别是以手机为代表的移动通信终端的RF前端,其应用的如鱼得水。而FD-SOI发展的相对较慢,其可以说是与体硅的逻辑工艺并驾齐驱的竞争技术,最大的特色就是漏电少,低功耗。
而今的晶圆代工行业老三正处在大调整时期,在市占率方面,要想追赶前面的两家,难于登天,与此同时,身后的联电和中芯国际对其位置也虎视眈眈,而且, 相对于格芯追赶前两名的难度来说,联电和中芯国际追赶格芯的难度要小得多 ,它们三家的市占率差距不是很大,联电为7.3%,排名第五的中芯国际市占率为4.8%。
最近,中芯国际登陆科创板,其市值一度超过了6000亿元,这极大地提升了其在A股市场的融资能力,对于资本高度密集的晶圆代工厂商来说,有足够和持续的资金供应是至关重要的,而科创板和“大基金”会给它巨大的支持。也因为如此,越来越多的人对于中芯国际进一步提升营收和市占率充满信心。
招商电子日前发表了研究报告,表达了对中芯国际的看好,认为该公司现在的研发强度及资本开支都要高于行业平均水平,到2021年,有可能接近或超越没有10nm及更先进制程的联电和格芯,从而来到行业第三的位置。
中芯国际已经量产了14nm芯片,12nm也已经导入客户验证,而且还在研究N+1、N+2代工艺,虽然官方一直不肯明确这两代工艺到底是什么节点的,不过,据业界分析,N+1大概是8nm制程,而n+2则接近7nm工艺。不过,这些只是猜测,准确信息还要以中芯国际的官方公告为准。
当然,在2021年就能来到行业第三的位置是我们美好的愿望,但要实现起来,难度非常大,特别是在晶圆代工这个技术壁垒高起的细分领域,短时间内赶超前者非常困难。
结语
可见,在半导体行业,要坐到、坐稳各细分领域老三的位置,也不是一件容易的事情。
作者 / 张健keya
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中科院院士黄昆(1919.9.2-2005.7.6)固体物理、半导体物理学家。浙江嘉兴人,生于北京。1941年毕业于燕京大学。1948年获英国布里斯托黄昆
尔大学博士学位。1955年选聘为中国科学院院士(学部委员)。1980年当选为瑞典皇家科学院外籍院士。1985年当选为第三世界科学院院士。中国科学院半导体研究所研究员、名誉所长。是国际著名的中国物理学家、教育家、中国固体物理学先驱、中国半导体技术奠基人。 主要从事固体物理理论、半导体物理学等方面的研究并取得多项国际水平的成果,是中国半导体物理学研究的开创者之一。 50 年代与合作者首先提出多声子的辐射和无辐射跃迁的量子理论即“黄-佩卡尔理论”;首先提出晶体中声子与电磁波的耦合振动模式及有关的基本方程(被誉为黄方程)。40年代首次提出固体中杂质缺陷导致 X光漫散射的理论(被誉为黄散射)。证明了无辐射跃迁绝热近似和静态耦合理论的等价性,澄清了这方面的一些根本性问题。获2001年度国家最高科学技术奖。
人物介绍
黄昆(1919年9月2日-2005年7月6日)。 国际著名的中国物理学家、教育家、中国固体物理学先驱、中国半导体技术奠基人。 黄昆1919年9月出生于北京,1941年毕业于燕京大学,1944年毕业于西南联合大学的北京大学理科研究所,获硕士学位,1947年在英国布里斯托大学获得博士学位。 黄昆获得博士学位后曾在英国爱丁堡大学物理系、利物浦大学理论物理系从事研究工作。 1951年,黄昆回到北京大学任物理系教授,1977年后任中国科学院半导体研究所所长直到退休。 黄昆早年在爱丁堡大学与著名物理学家、诺贝尔奖得主玻恩教授一起从事研究工作,合著了在固体物理学界享有声誉的《晶格动力学》一书。1956年,黄昆在北京大学物理系任教授期间,参与创建了中国第一个半导体物理专业,为中国信息产业培养了第一批人材。在北京大学任教期间,黄昆还主持本科生教学体系的创建工作,并著有《固体物理学》教材,享有盛誉。 1977年后,在邓小平的过问下,黄昆出任中国科学院半导体研究所所长。2001年,黄昆与其北大校友王选一同获得了该年度国家最高科学技术奖。 2005年7月6日,16时18分,黄昆在北京逝世,享年86岁。 黄昆的主要荣誉包括1955年中国科学院第一批学部委员(今中国科学院院士)、2001年国家最高科学技术奖、瑞典皇家科学院外籍院士、第三世界科学院院士、全国“五一”劳动奖章获得者和1995年度何梁何利基金科学与技术成就奖获得者。黄昆还是中国人民政治协商会议全国委员会第五、六、七、八届常务委员。黄昆是中国共产党党员、九三学社社员。
黄昆的一生
黄昆的一生和诺贝尔奖大师紧密相连,从英国布里斯托大学到爱丁堡大学,再到利物浦大学,从诺贝尔奖获得者莫特教授到玻恩教授,黄昆的第一个“黄金时代”到来了。物理学大师玻恩是量子力学的创始人,也是晶体原子运动系统理论的开创者,早在第二次世界大战期间,玻恩就打算从量子学青年黄昆
最一般原理出发,写一部关于晶格动力学的专著,但战后因忙于他事且年事已高,此事一度搁置。1947年5月中旬,黄昆来到了爱丁堡大学玻恩教授处短期工作,工作中玻恩发现黄昆熟悉这门学科,且有深邃见解,便将完成用量子力学阐述晶格动力学理论的《晶格动力学》专著的重任交给了黄昆,同时交给他的还有玻恩的一些残缺不全的旧手稿…… 黄昆从1948年开始,在4年时间内不仅以严谨的论述和非常清晰的物理图像对这个固体物理学中的最基本领域进行了系统的总结,而且还以一系列创造性的工作发展和完善了这个领域。“有一段时间,我同玻恩教授还发生了争论……”谁也没想到,黄昆当初写进的内容在1960年激光发现以后,一一被实验证实。由此,奠定了他在固体物理学领域的权威地位。玻恩这位诺贝尔奖获得者也伸出了大拇指,他在给爱因斯坦的信中说:“书稿内容现在已经完全超越了我的理论……”
黄昆被选为2002年度感动中国十大人物
颁奖辞:他一生都在科学的世界里探求真谛,一生都在默默地传递着知识的薪火,面对名利的起落,他处之淡然。他不仅以自己严谨和勤奋的科学态度在科学的领域里为人类的进步做出卓越的贡献,更以淡泊名利和率真的人生态度诠释了一个科学家的人格本质。
从蒙养园到燕京大学
黄昆于1919年9月2日诞生在北京,祖藉为浙江嘉兴。父亲当时是中国银行高级职员。母亲贺延祉,籍贯湖南,毕业于北京女子师范大学,也在银行工作。黄昆是家中最小的孩子,他的大姐名黄宣,大哥黄燕,二哥黄宛(我国著名心脏内科专家),姐弟四人年龄依次相差一岁,手足情深而又互相影响。他们的名字都取自于北京的地名,黄昆的“昆”来自于“昆明湖”,黄宛的“宛”来自于“宛平城”,黄燕的“燕”来自于“燕山”,黄宣的“宣”来自于“宣武”。家庭较高的文化素养和毫无拘束的气氛,特别母亲为人严肃认真,对黄昆少年时期成长影响很大。 一般而言,许多著名科学家在少年,甚至童年就显示出其天赋。然而,黄昆却自认为他属于智力发育滞后的类型。在谈及现在中小学生的负担太重问题时,黄昆以切身经历为例,认为,小学学习不必要求太高,但中学打的基础却会影响一个人的一辈子。 黄昆先后在北京蒙养园、北京师大附小、上海光华小学(在静安寺附近一条弄堂里,黄昆在那里呆了一年多)上学。他回忆自己小学阶段,除去很早就识字,在小学时期常读小说和学会加减乘除之外,似乎没有学更多的知识。他还记得,他小学期间最出色的一次表现,是在三年级北京史地课考试得第5名。他带回给母亲的奖品,是一份北京城的油印讲义。为此,他始终为能熟练说出北京城所有内外城门名而感到自豪。
中学打基础
关于中学打基础影响一辈子,黄昆有正反两方面的经历。 黄昆在上海光华小学五年级没读完,随家搬迁回到了北京。黄昆的伯父黄子通当时在燕京大学哲学系任教授,黄昆暂住在伯父家中,并插班就读于燕京大学附中初中。他在这里只学习了半年,就转学到通县潞河中学。但是,这短短的半年,对黄昆以后的发展却有长远的影响。黄昆的伯父偶然看见黄昆课后很空闲,就询问他原因。黄昆回答说,老师交待的数学作业都已完成。他伯父说,那怎么行,数学课本上的题全都要作。自此,黄昆就这样做了。从此他的数学课一直学得很好,并发生了浓厚兴趣。转入到潞河中学后,这习惯不仅仍延续下来,并带动了其它学科的学习。黄昆后来回顾,这一偶然情况有深远影响。由于他下课就忙于自己作题,很少去看书上的例题,反而使他没有训练出“照猫画虎”的习惯。
治学要点
黄昆治学一个重要特点,“从第一原理出发”,其习惯也许就是在中学开始培养的。 潞河中学前身可以追溯到1867年由美国一个牧师创办的通州男塾。1889年,它演黄昆文集
变成包括小学、中学、大学和神学院的潞河书院。以后又先后更名为协和书院,华北协和大学。1918年,华北协和大学与汇文大学合并组成燕京大学,而协和大学附设中学部仍保留在通州原址,叫潞河中学。潞河中学虽然是教会学校,但1927年以后,由华人任校长,取消“圣经”必修课。潞河中学的校训为“人格教育”。黄昆是学习上的优等生,除语文课外,他的高中三年学习总成绩始终保持在全年级之首。黄昆兄弟三人都就读于潞河中学。他的大哥因为休学两年,与他同班,数学成绩只有30来分,在黄昆带动下,黄燕的数学成绩也很快就超过了及格线。潞河中学每个礼拜都有全校大会,黄氏三兄弟穿自己家做的布鞋,被校长在全校大会上表扬。 黄昆自己认为,他中学时代反面教训是,中学语文课没有学好。就像大多数中学男生一样,对于老师出的作文题,黄昆觉得,不是一句话就解答了,就是无话好说。后来黄昆回顾自己生涯,认为其后果影响了自己一辈子。例如,1936年黄昆从潞河中学毕业,拟学工科。他报考过清华大学和北洋工学院,但都未被录取,原因就是语文成绩太差的缘故。黄昆在生平自述中写道: “我于1944年参加了当时‘庚子赔款’留美和留英两项考试。留美考试未录取,后来通过别人查分数才知道我的语文考试只得了24分。在留英考试中,我的作文只写了三行就再写不下去了,只好就此交卷。后来得知,我居然被录取。这曾使我大吃一惊。以后有机会看到所有考生的评分,这才知道这位中文考官显然眼界很高,而打分又很讲分寸,很多考生的中文成绩都是40分,再没有比这更低的分数,我当时是其中之一。以后虽然没有再考语文,但是语文这个关远没有过去。顺便可以提到,我的语文基础没有打好,多少年来,在各个时期,各种场合都给我带来不小的牵累(从早年的考试到以后的写作,以至讲话发言)。近年来,不少场合要你讲点话或是让你题词,我只能极力推辞,而主持人则很难谅解。这总使我想起中学语文老师出了题我觉得无话可说的窘况。” 1937年,黄昆通过潞河中学向燕京大学的保送考试,进入燕京大学,并根据自己的优势和兴趣,选定物理为学习专业。
群英荟萃
抗日战争爆发后,中国的三所著名大学:清华、北大、南开迁至云南昆明,1938年春组成国立西南联合大学。在中国人民抗战最艰难困苦的年代,培养出杨振宁、李政道、黄昆、张守廉、李荫远、黄授书、邓稼先、朱光亚等一大批杰出人材。开出中国教育史上最绚丽的一朵奇葩。 西南联大物理系规模虽然不算大,但是人材济济,中国物理学界许多学术造诣很深的知名教授都在这里执教。当时“清华有叶企荪、吴有训、周培源、赵忠尧、王竹溪、霍秉权;北大有饶毓泰、朱物华、吴大猷、郑华炽、马仕俊;南开有张文裕,还有许贞阳。西南联大的数学师资也为当时国内一时之选。 清华有杨武之、郑洞荪、陈省身、华罗庚、许宝马录;北大有江泽涵;南开有姜立夫。在西南联大,物理系每年级只有一班,约三四十人。生活条件十分艰苦,都住在学校泥墙草顶的宿舍里。 1941年秋,黄昆在获得燕京大学学士学位后,经葛庭燧先生介绍,来到西南联大任助教。从北京到昆明,黄昆路经青岛、上海、香港、桂林、贵州,路上整整花了2个多月。系主任饶毓泰先生在第一次接见黄昆时对他说,这里人很多,根本不需要助教。你在这儿就是钻研学问作研究。事实也确是如此。 黄昆的教学任务只是每周带一次普通物理实验。吴大猷让他半做研究生,半做助教,这样他可以得到一些收入。 由于张守廉的缘故,黄昆很快地结识了和张同班的杨振宁。他们三人学习思考风格迥异,但都是绝顶聪明的人。他们一起上吴大猷和其他先生的课,通过课后讨论,他们彼此加深了人品学问的了解。
集成电路的发明,是多项技术不断发展的综合结果。
最早提出制造半导体集成电路思想的,是从事雷达研究的英国科学家达默。他在1952年5月发表的一篇论文中提出:“由于现在晶体管的出现和半导体方面的研究成果,有可能制造单块形状的电子器件而省去连接线。这种器件由多层绝缘材料、通导材料、整流材料和放大材料构成,在各层中去掉某一部分就能使器件具有某种电功能。”
达默的上述设想很有意义,可惜他本人未能使之付诸实施。进入50年代以后,军事工业和宇航工业的迅速发展,迫切需要各种功能更强、能实现更加复杂功能的半导体器件,而且还希望这种器件越小巧越好。
在社会需要的刺激下,那些早期来到硅谷开创电子工业的一批年轻的微电子工程师们,很自然地把研究方向瞄准到上述目标上。他们设想把一些晶体管及一些元件在新的形式下组合成一种更复杂的线路,而不是简单地拼凑在一起,这种线路称为集成电路。从外形来看,它们就是小小的硅片,因此人们也把它们称为芯片。至今,在各种计算机、计算器及各种电器设备中处处都可以看到这种芯片。早在第二次世界大战期间,有人就已设法把油墨状的电阻材料和镀银金属片印在陶瓷基片上,做成电阻和连接线的组合体;而印刷电路工艺的发展和晶体管的发明,都为集成电路的发明做了必要的技术准备。
现在人们认为,世界上最早的集成电路,是1958年由美国物理学家基尔比和诺伊斯两人各自独立地研究发明的,为了认定这项发明的专利权,他们两人所属的公司之间曾为此引发了一场为时不短的争执,因此,回顾一下他们各自的发明过程,是很有意思的。
基尔比于1923年生于美国密苏里州杰斐逊市,1947年毕业于伊利诺大学,1950年在威斯康星大学获硕士学位。
1958年5月,基尔比进入得克萨斯仪器公司还只有3个月,他被安排去进行电子设备微型化的研究。当时电子设备应用了电子管,后来逐步使用晶体管,但体积庞大。
按照国防部的要求,基尔比的任务是研究如何通过采用较小的元件、更细密的接线,使电子设备体积缩小,更加紧凑灵巧。
在这一年夏天,当基尔比的同事都去度假时,他却在宁静的环境中,坐在办公桌前苦苦思索解决微型化问题的办法。他在想出新办法前,屡次碰壁,后来才想到,所需用的全部电路元件包括晶体管、电阻、电容在内,可以用同一种半导体材料制成;这些电路元件必须绝缘,因此能单独起作用,彼此没有干扰;而全部电路元件都焊接在半导体圆片的基片或附近,从而可以利用先进的半导体技术手段使电路相互连接,不必担心元件在连接的地方会出现短路。当时基尔比把这种电路称为固体电路(现在有人称为微型电路)。1958年9月,基尔比的第一个安置在半导体锗片上的电路——“相移振荡器”取得了成功。
诺伊斯于1927年出生于美国衣阿华州的一个小镇。他对现实世界充满了好奇心,在十二三岁时就同二哥先后制造过一架硕大的滑翔机,装配出一辆汽车。他在大学同时学习物理、数学两个专业,对晶体管及其应用也很感兴趣,在晶体管方面奠定了坚实的理论基础。在1949年考取博士研究生后,仍选修一些有助于晶体管基础研究的课程,而在学术活动中,又有机会见到晶体管领域著名的专家肖克莱等人。
诺伊斯在1953年取得博士学位后,宁愿到待遇低的小公司任职。他认为:“越是小地方,就越能得到多方面的锻炼,有利于发挥作用。这样既便于选择合适的课题进行研究,又能成为企业家。”
当1955年肖克莱在硅谷创建“肖克莱半导体公司”时,诺伊斯就是其中被聘请来的优秀科技人才之一。在肖克莱半导体实验室成立的第一年内,诺伊斯和他的同事们竭力鼓动肖克莱把研究重点转向硅晶体管,但肖克莱执意要搞四层二极管的研究。由于认识上的分歧,1957年,诺伊斯和公司的另外7名年轻人一起离开了肖克莱公司,自己成立了“仙童半导体公司”,成为硅谷的第一家专门研制硅晶体管的公司。从这个意义上来说,诺伊斯早年想当企业家的愿望果真实现了。
当时,仙童公司在生产晶体管中首先使用一种“平面工艺”。主持技术工作的是赫尔尼,他是当时硅谷最有才干的科学家之一。他提出的平面工艺法,是通过各种措施把硅表面的氧化层尽量挤压,直到压成一张扁平的薄片为止,使器件的各电极在同一个平面上。因此,只要预先设计出晶体管的电极结构图,通过照相制版的方法,把它精缩成掩模板,就可使立体形状的晶体管制作成平面形状的晶体管。于是,结构无论怎样复杂和精密的晶体管,都可以用这种平面工艺压缩在一片小小的半导体硅片上。
平面工艺法的提出,使仙童公司科学家的思路豁然开朗,他们一下子看到了令人振奋的应用前景,他们意识到,不只是几个晶体管可以放置在一块硅片上,几十个、几百个甚至几百万个晶体管都可以放到一块硅片上。
平面工艺后来很快就应用到集成电路的制造上。仙童公司的科学家发现,运用照相平板印刷技术,可以在硅的表面上,把同样的晶体管按照一定的规律重复地排列,同时又使这些晶体管彼此相连。仙童公司的副经理诺伊斯与他人共同提出了制造集成电路的平面工艺法,并主持制造出世界上第一块用半导体硅制成的集成电路。
得克萨斯仪器公司的基尔比当然也认识到平面工艺法的重大价值。在诺伊斯之前半年就在制造“相移振荡器”时成功地实现了把电子线路安放在锗片上的设想。但诺伊斯制成的硅集成电路比基尔比的锗集成电路更实用,更容易生产。
当后来回忆自己在32岁发明集成电路的情况时,诺伊斯风趣地说:“我发明集成电路,那是因为我是一个‘懒汉’。当时曾考虑,用导线连接电子元件太费事,我希望越简单越好。”
而基尔比在得克萨斯仪器公司发明了后来称为集成电路的“固体电路”后,立即得到该公司负责人的重视,他们意识到这种新电子器件的重要性,并预计它将会得到广泛的应用,因此必须大力推广。
1959年2月,基尔比为他本人的“固体电路”申请了专利。不久之后,得克萨斯仪器公司宣布,他们已生产出一种比火柴头还小的半导体固体电路。而仙童公司的诺伊斯,虽然在此之前已使用平面工艺制造出半导体硅片集成电路,但并没有及时申请专利,直到1959年7月,诺伊斯才想到要去办专利申请手续,但时间已比基尔比晚了半年。
此后上述两家公司为集成电路的发明权长期争执不休,就是因为基尔比比诺伊斯申请专利的时间要早一些。基尔比先取得专利,但他的设计思想未能实现;而诺伊斯的平面工艺技术后来成为微电子革命的基础,但他却是在基尔比之后才申请专利的,更何况这一项技术在仙童公司并不是由他一人独自发现并加以完善的。
最后经法庭裁决,集成电路的发明专利权属于基尔比,而关键的有关集成电路的内部连接技术专利权属于诺伊斯。从1961年起,两人的专利使各自所在的公司都得到很大的经济效益,而他们两人也都因此成为国内外知名的发明家及微电子学的创始人,两人还一起获得美国科技人员最渴望得到的“巴伦坦奖章”。
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