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50年前,杰克·基爾比發(fā)明了集成電路,這一發(fā)明奠定了現(xiàn)代微電子技術(shù)的基礎(chǔ),如果沒(méi)有他的發(fā)明,就不會(huì)有計(jì)算機(jī)的存在,信息化時(shí)代也能只空談。50年過(guò)去了,誰(shuí)能夠想象到現(xiàn)在這些小小的芯片已經(jīng)影響了整個(gè)人類社會(huì),滲透到我們每一天的生活。2008年9月12日是集成電路發(fā)明50周年紀(jì)念日,50年來(lái)那些改變著人類社會(huì)里程碑式的人還有事歷歷在目,難以忘卻。
一 杰克 基爾比(Jack S. Kilby) 集成電路之父
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1947年12月23日第一塊晶體管在貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生,從此人類步入了飛速發(fā)展的電子時(shí)代。但是對(duì)于從小就對(duì)電子技術(shù)感興趣的基爾比來(lái)說(shuō)可不見(jiàn)得是件好的事情:晶體管的發(fā)明宣布了基爾比在大學(xué)里選修的電子管技術(shù)課程全部作廢。但是這并沒(méi)有消減這個(gè)年輕人對(duì)電子技術(shù)的熱情,反而更加堅(jiān)定了他的道路。
也許這就是天意,在晶體管發(fā)明十年后的1958年,34歲的基爾比加入德州儀器公司。說(shuō)起當(dāng)初為何選擇德州儀器,基爾比輕描淡寫道:“因?yàn)樗俏┮辉试S我差不多把全部時(shí)間用于研究電子器件微型化的公司,給我提供了大量的時(shí)間和不錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)條件。”也正是德州儀器這一溫室,孕育了基爾比無(wú)與倫比的成就。
雖然那個(gè)時(shí)代的工程師們因?yàn)榫w管發(fā)明而備受鼓舞,開(kāi)始嘗試設(shè)計(jì)高速計(jì)算機(jī),但是問(wèn)題還沒(méi)有完全解決:由晶體管組裝的電子設(shè)備還是太笨重了,工程師們?cè)O(shè)計(jì)的電路需要幾英里長(zhǎng)的線路還有上百萬(wàn)個(gè)的焊點(diǎn)組成,建造它的難度可想而知。至于個(gè)人擁有計(jì)算機(jī),更是一個(gè)遙不可及的夢(mèng)想。針對(duì)這一情況,基爾比提出了一個(gè)大膽的設(shè)想: “能不能將電阻、電容、晶體管等電子元器件都安置在一個(gè)半導(dǎo)體單片上?”這樣整個(gè)電路的體積將會(huì)大大縮小,于是這個(gè)新來(lái)的工程師開(kāi)始嘗試一個(gè)叫做相位轉(zhuǎn)換振蕩器的簡(jiǎn)易集成電路。
1958年9月12日,基爾比研制出世界上第一塊集成電路,成功地實(shí)現(xiàn)了把電子器件集成在一塊半導(dǎo)體材料上的構(gòu)想,并通過(guò)了德州儀器公司高層管理人員的檢查。請(qǐng)記住這一天,集成電路取代了晶體管,為開(kāi)發(fā)電子產(chǎn)品的各種功能鋪平了道路,并且大幅度降低了成本,使微處理器的出現(xiàn)成為了可能,開(kāi)創(chuàng)了電子技術(shù)歷史的新紀(jì)元,讓我們現(xiàn)在習(xí)以為常一切電子產(chǎn)品的出現(xiàn)成為可能。
偉大的發(fā)明與人物總會(huì)被歷史驗(yàn)證與牢記,2000年基爾比因?yàn)榘l(fā)明集成電路而獲得當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。這份殊榮,經(jīng)過(guò)四十二年的檢驗(yàn)顯得愈發(fā)珍貴,更是整個(gè)人類對(duì)基爾比偉大發(fā)明的充分認(rèn)可。諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)的評(píng)價(jià)很簡(jiǎn)單:“為現(xiàn)代信息技術(shù)奠定了基礎(chǔ)”。
“我認(rèn)為,有幾個(gè)人的工作改變了整個(gè)世界,以及我們的生活方式——亨利·福特、托馬斯·愛(ài)迪生、萊特兄弟,還有杰克·基爾比。如果說(shuō)有一項(xiàng)發(fā)明不僅革新了我們的工業(yè),并且改變了我們生活的世界,那就是杰克發(fā)明的集成電路。”或許德州儀器公司董事會(huì)主席湯姆·恩吉布斯的評(píng)價(jià)是對(duì)基爾比貢獻(xiàn)最簡(jiǎn)潔有力的注解,現(xiàn)在基爾比的照片和愛(ài)迪生的照片一起懸掛在國(guó)家發(fā)明家榮譽(yù)廳內(nèi)。
二 羅伯特 諾伊斯(Robert Noyce):科學(xué)、商業(yè)雙料巨人
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羅伯特?諾伊斯,是一位科學(xué)界和商業(yè)界的奇才。他在基爾比的基礎(chǔ)上發(fā)明了可商業(yè)生產(chǎn)的集成電路,使半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)由“發(fā)明時(shí)代”進(jìn)入了“商用時(shí)代”。同時(shí),還共同創(chuàng)辦了兩家硅谷最偉大的公司:一個(gè)是曾經(jīng)有半導(dǎo)體行業(yè)“黃埔軍校”之稱的-仙童(Fairchild)公司,一個(gè)是當(dāng)今世界上最大設(shè)計(jì)和生產(chǎn)半導(dǎo)體的科技巨擎英特爾公司。
生活在美國(guó)大蕭條時(shí)代的羅伯特?諾伊斯向來(lái)奉行“自己動(dòng)手”,12歲的時(shí)候,他與二哥自造了一架懸掛式滑翔機(jī)。13歲的時(shí)候,他們用家里洗衣機(jī)淘汰的舊汽油發(fā)動(dòng)機(jī)造出了一輛汽車。甚至還同朋友一起造出了一臺(tái)粗糙的無(wú)線電收發(fā)兩用機(jī),互相發(fā)信息。當(dāng)然諾伊斯這一生最大的發(fā)明,還屬可商業(yè)生產(chǎn)的集成電路。
1959年7月,諾伊斯研究出一種二氧化硅的擴(kuò)散技術(shù)和PN結(jié)的隔離技術(shù),并創(chuàng)造性地在氧化膜上制作出鋁條連線,使元件和導(dǎo)線合成一體,從而為半導(dǎo)體集成電路的平面制作工藝、為工業(yè)大批量生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。與基爾比在鍺晶片上研制集成電路不同,諾伊斯把眼光直接盯住硅-地球上含量最豐富之一的元素,商業(yè)化價(jià)值更大,成本更低。自此大量的半導(dǎo)體器件被制造并商用,風(fēng)險(xiǎn)投資開(kāi)始出現(xiàn),半導(dǎo)體初創(chuàng)公司涌現(xiàn),更多功能更強(qiáng)、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的集成電路被發(fā)明,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)由“發(fā)明時(shí)代”進(jìn)入了“商用時(shí)代”。
當(dāng)然在這個(gè)“商用時(shí)代”還誕生了諾伊斯最大的成就:1968年諾伊斯離開(kāi)了曾經(jīng)有半導(dǎo)體行業(yè)“黃埔軍校”之稱的-仙童(Fairchild)公司(孕育出包括英特爾、AMD、美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體等當(dāng)今半導(dǎo)體行業(yè)著名公司)與戈登-摩爾、安迪-格羅夫同創(chuàng)建了英特爾(Intel)。
1971年,諾伊斯所在的Intel成功地在一塊12平方毫米的芯片上集成了2300個(gè)晶體管,制成了一款包括運(yùn)算器、控制器在內(nèi)的可編程序運(yùn)算芯片,也就是我們現(xiàn)在所說(shuō)的中央處理單元(CPU),又稱微處理器,這也是世界上第一款微處理器——4004。開(kāi)始了英特爾(Intel)飛速發(fā)展,從1968年的收入為零直到今天超過(guò)三百五十億美金營(yíng)業(yè)額。
一個(gè)人同時(shí)置身科學(xué)界和企業(yè)界,最終還能功德圓滿,實(shí)屬罕見(jiàn),而諾伊斯卻做到了,他已經(jīng)成為半導(dǎo)體工業(yè)的象征人物,人們尊敬的稱他為:“硅谷市長(zhǎng)”。這位“硅谷市長(zhǎng)”的成就也成為半導(dǎo)體行業(yè)工程師日夜奮斗的目標(biāo)。
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【2011.12.12 ,google更改了首頁(yè)以紀(jì)念羅伯特?諾伊斯誕辰84周年】
三 戈登 摩爾(Gordon Moore): 一個(gè)人一個(gè)行業(yè)的定律
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在今天的IT行業(yè)有一個(gè)神話,這個(gè)神話就是一條定律把一個(gè)企業(yè)帶到成功的巔峰,這個(gè)定律就是“摩爾定律”,而這個(gè)企業(yè)就是Intel。這個(gè)定律的發(fā)現(xiàn)者不是別人,正是世界CPU市場(chǎng)霸主Intel公司的創(chuàng)始人之一的戈登·摩爾。
1929年1月3日,戈登·摩爾出生在距離舊金山南部的一個(gè)小鎮(zhèn),1954年獲物理化學(xué)博士學(xué)位,1956年同諾伊斯一起創(chuàng)辦了傳奇般的仙童(Fairchild)公司,主要負(fù)責(zé)技術(shù)研發(fā)。1968年在諾伊斯辭職后,戈登·摩爾跟隨而去一起創(chuàng)辦了Intel, 1975年成為公司總裁兼CEO。
1965年,有一天摩爾離開(kāi)硅晶體車間坐下來(lái),拿了一把尺子和一張紙,畫了個(gè)草圖。縱軸代表不斷發(fā)展的芯片,橫軸為時(shí)間,結(jié)果是很有規(guī)律的幾何增長(zhǎng)。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在當(dāng)年第35期《電子》雜志上。這篇不經(jīng)意之作也是迄今為止半導(dǎo)體歷史上最具意義的論文。摩爾指出:微處理器芯片的電路密度,以及它潛在的計(jì)算能力,每隔一年翻番。這也就是后來(lái)聞名于IT界的“摩爾定律”的雛形。為了使這個(gè)描述更精確,1975年,摩爾做了一些修正,將翻番的時(shí)間從一年調(diào)整為兩年。實(shí)際上,后來(lái)更準(zhǔn)確的時(shí)間是兩者的平均:18個(gè)月。"摩爾定律"不是一條簡(jiǎn)明的自然科學(xué)定律,尊它為發(fā)展方針的英特爾公司,更是取得了巨大的商業(yè)成功,而微處理器也成了摩爾定律的最佳體現(xiàn),也帶著摩爾本人的名望和財(cái)富每隔18個(gè)月翻一番。
當(dāng)時(shí),集成電路問(wèn)世才6年。摩爾的實(shí)驗(yàn)室也只能將50只晶體管和電阻集成在一個(gè)芯片上。摩爾當(dāng)時(shí)的預(yù)測(cè)聽(tīng)起來(lái)好像是科幻小說(shuō);此后也不斷有技術(shù)專家認(rèn)為芯片集成“已經(jīng)到頂”。但事實(shí)證明,摩爾的預(yù)言是準(zhǔn)確的,遵循著摩爾定律目前最先進(jìn)的集成電路已含有超過(guò)17億個(gè)晶體管。
摩爾定律的偉大不僅僅是促成了英特爾巨大的商業(yè)成功,半導(dǎo)體行業(yè)的工程師們遵循著這一定律,不僅每18個(gè)月將晶體管的數(shù)量翻一翻,更是意味著同樣性能的芯片每18個(gè)月體積就可以縮小一半,成本減少一半。也可以說(shuō)是因?yàn)槟柖勺屛覀兩钪械碾娮赢a(chǎn)品性能越來(lái)越強(qiáng)大,體積越來(lái)越輕薄小巧,價(jià)格越來(lái)越低廉。
1900年已經(jīng)退休的摩爾從美國(guó)前總統(tǒng)布什的手中接過(guò)了美國(guó)技術(shù)獎(jiǎng)。今天,他的名字就像他提出的“摩爾定律”一樣,響徹在半導(dǎo)體行業(yè)每個(gè)人的心中。摩爾定律就像一股不可抗拒的自然力量,統(tǒng)治了硅谷乃至全球計(jì)算機(jī)業(yè)整整三十多年。
四 安迪 格羅夫(Andy Grove) 微處理器之王狂妄的匈牙利人
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“Only the paranoid survive.”只有偏執(zhí)狂才能生存。說(shuō)這句話正是安迪·格羅夫。
還記得沒(méi)有電腦之前的生活嗎?可以這樣說(shuō),沒(méi)有英特爾的微處理器,就算一萬(wàn)個(gè)年少輕狂才華橫溢的比爾·蓋茨也無(wú)濟(jì)于事。從1987年接過(guò)英特爾的CEO接力棒之后,他不斷以打破傳統(tǒng)、挑戰(zhàn)現(xiàn)有邏輯的戰(zhàn)略思維,使微處理器這顆數(shù)字革命的心臟強(qiáng)勁跳動(dòng),為數(shù)字時(shí)代提供源源不斷的動(dòng)力。同樣地,沒(méi)有安迪·格羅夫,也就沒(méi)有今天最成功的半導(dǎo)體公司英特爾。
進(jìn)入20世紀(jì)80年代,隨著美國(guó)經(jīng)濟(jì)的衰退與日本人咄咄逼人的攻勢(shì),英特爾公司最終儲(chǔ)存業(yè)務(wù)陷入了重重困境,財(cái)務(wù)周轉(zhuǎn)失靈,庫(kù)存積壓成山。
1986年格羅夫提出的新的口號(hào)“英特爾,微處理器公司”,毅然舍棄儲(chǔ)存業(yè)務(wù)把英特爾的主營(yíng)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)到微處理器上去。正是這個(gè)決策讓英特爾順利地穿越了存儲(chǔ)器劫難的死亡之谷,使英特爾從一個(gè)二流的DRAM廠商轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)壟斷性的CPU廠商。
同年英特爾推出386系列處理器,又相繼推出486,奔騰系列中央處理器,處理器的性能越來(lái)越強(qiáng)大,速度越來(lái)越快,甚至不再是簡(jiǎn)單的單個(gè)核心,雙核、四核的處理器逐漸步入人們生活,個(gè)人電腦時(shí)代來(lái)臨了。印有“Intel Inside”品牌標(biāo)志的處理器成了世界上80%計(jì)算機(jī)的心臟,“Intel Inside”一度成為本產(chǎn)業(yè)的黃金標(biāo)準(zhǔn)響徹全球也在改變著世界。
五 張忠謀 新行業(yè)機(jī)構(gòu)的締造者
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一個(gè)人定義了一個(gè)產(chǎn)業(yè),一個(gè)人開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新的代工時(shí)代,一個(gè)人讓整個(gè)集成電路行業(yè)更有活力,這個(gè)人就是張忠謀。
27歲的張忠謀效力于德州儀器公司,并且一干就是25年。1985年,受***方面邀請(qǐng),張忠謀辭去在美國(guó)的高薪職位返回***,出任***工業(yè)技術(shù)研究院院長(zhǎng),致力于***半導(dǎo)體業(yè)的崛起和產(chǎn)業(yè)升級(jí),1987創(chuàng)建了全球第一家專業(yè)代工公司——***積體電路制造股份有限公司(臺(tái)積電)開(kāi)創(chuàng)了半導(dǎo)體代工時(shí)代。
在臺(tái)積電之前集成電路行業(yè)的模式都是一樣的:所有的集成電路都是自己設(shè)計(jì)自己做,Intel、三星等公司集芯片設(shè)計(jì)和生產(chǎn)于一體,全能但龐大臃腫。正是這種大而全的設(shè)計(jì)生產(chǎn)方式,帶來(lái)了高成本,高門檻的弊端,放慢了整個(gè)集成電路行業(yè)的步伐。
看到這一商業(yè)機(jī)會(huì)的張忠謀,大膽成為第一家“純”晶圓代工公司,不與客戶競(jìng)爭(zhēng),不設(shè)計(jì)或生產(chǎn)自有集成電路,只幫助半導(dǎo)體公司生產(chǎn)已經(jīng)設(shè)計(jì)成型的集成電路。正是這種模式為臺(tái)積電帶來(lái)巨大財(cái)富的同時(shí)也創(chuàng)造了兩個(gè)新的行業(yè)-晶圓代工廠,F(xiàn)abless(無(wú)生產(chǎn)線集成電路設(shè)計(jì)公司)。由于省去了費(fèi)用高昂的晶圓制造環(huán)節(jié),集成電路行業(yè)整體門檻降低,誕生了一大批新生的具有活力的集成電路設(shè)計(jì)公司,為整個(gè)集成電路行業(yè)帶來(lái)了新活力與創(chuàng)意。
2007年,英特爾宣布與臺(tái)積電同時(shí)生產(chǎn)45納米工藝的芯片。這標(biāo)志著臺(tái)積電在技術(shù)提高方面如此可靠,以至于像英特爾這樣的國(guó)際性大芯片公司都決定停止或放緩自己生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展步伐,把更多的精力放在技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域。同時(shí)傳統(tǒng)芯片公司NXP和德州儀器公司也宣布,將停止開(kāi)發(fā)一些芯片生產(chǎn)技術(shù),轉(zhuǎn)而與臺(tái)積電等亞洲晶圓代工企業(yè)制造芯片,集成電路細(xì)分工時(shí)代全面到來(lái),一個(gè)嶄新的更具活力的集成電路行業(yè)展現(xiàn)在我們面前。
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