在人類芯片歷史中,薩支唐(Chihtang Sah,1932年11月10日—2025年7月5日)是最早創(chuàng)造巨大貢獻(xiàn)的華人。
1963年,薩支唐和Frank M. Wanlass在硅谷的仙童科技發(fā)明了CMOS工藝。
薩支唐與妻子張淑南的骨灰于2025年11月27日歸葬福州三山人文紀(jì)念園·科技功勛園,這是他們遺愿。

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薩支唐是雁門入閩薩氏十九世孫,福州蒙古族“雁門薩氏”人才輩出,著名的海軍將領(lǐng)薩鎮(zhèn)冰就曾兩度任民國海軍總長。
薩支唐出生于北平,他的父親薩本棟是民國第一屆中央研究院院士,國立廈門大學(xué)第一任校長。母親黃淑慎曾打破三項(xiàng)中國奧林匹克田徑賽紀(jì)錄。弟弟薩支漢是數(shù)學(xué)家,哥哥薩本鐵是有機(jī)化學(xué)家、生理學(xué)家、藥物學(xué)家。

圖注:2010年薩支唐(左)獲廈門大學(xué)朱崇實(shí)校長頒發(fā)榮譽(yù)博士學(xué)位
第一節(jié):CMOS工藝廣泛應(yīng)用,摩爾定律至今有效
1965年,仙童科技的戈登·摩爾(薩支唐的上司)通過分析1959年到1965年的集成電路發(fā)展歷程,從而提出了集成電路領(lǐng)域最著名的定律之一:集成電路上可容納的晶體管數(shù)目,每18-24個(gè)月增加1倍。
CMOS工藝的低功耗和高集成度特性,得以使摩爾定律至今有效。
從1970/80年代開始,CMOS逐步成為最主流的工藝,沒有之一,如今90%以上集成電路都采用此工藝。CMOS工藝現(xiàn)在幾乎用于所有現(xiàn)代大規(guī)模集成電路(LSI)和超大規(guī)模集成電(VLSI)路中,尤其是MCU、CPU、GPU、手機(jī)SoC等計(jì)算芯片、存儲(chǔ)芯片和其他數(shù)字邏輯電路系統(tǒng)。
2024年3月英偉達(dá)推出的GB200GPU采用臺(tái)積電的4納米工藝制程,由兩個(gè)B200 Blackwell GPU芯片通過NVLink 5.0互聯(lián)組成,采用臺(tái)積電4納米工藝(4NP節(jié)點(diǎn))制造,共有多達(dá)2080億個(gè)晶體管。
基于CMOS工藝也可以做模擬和數(shù)字混合電路。CMOS圖像傳感器(CIS)是由中國學(xué)者王國裕和陸明瑩(東大)在愛丁堡大學(xué)主導(dǎo)發(fā)明的大芯片。魏少軍和陳大同和王國裕是清華微電子所84屆的同班同學(xué),那里有一條芯片試制線,給大家練手。
寧波東方理工于11月28日正式揭牌,韋爾虞仁榮捐巨資辦學(xué)。眾所周知,韋爾收購了硅谷豪威CIS芯片,堪稱最成功的海外并購案。

機(jī)器視覺(AOI)企業(yè)明銳理想的CEO冀運(yùn)景告訴我:前幾年在工業(yè)攝像頭領(lǐng)域還有CCD的應(yīng)用,大家覺得畫質(zhì)更好,但現(xiàn)在都用CMOS圖像傳感器(CIS)了,因?yàn)镃IS“錢景”廣闊,持續(xù)技術(shù)升級(jí),畫質(zhì)已獲得很大改善。
第二節(jié)、薩支唐發(fā)明CMOS,硅谷芯片奠基者之一
1949年,薩支唐從福州英華中學(xué)畢業(yè),赴美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校學(xué)習(xí)并于1953年獲得電機(jī)工程和工程物理雙學(xué)士學(xué)位。1956年,薩支唐獲得了斯坦福大學(xué)的電機(jī)工程博士學(xué)位。
1947年,貝爾實(shí)驗(yàn)室的威廉·肖克利等三個(gè)人發(fā)明了晶體管,1955年,肖克利回到家鄉(xiāng)四季如春的加州,在斯坦福大學(xué)找到一個(gè)客座教授的工作,但他的目標(biāo)是創(chuàng)辦自己的半導(dǎo)體公司,因此在1956年廣發(fā)英雄帖,并有了30多人的隊(duì)伍。1956年,斯坦福大學(xué)畢業(yè)的薩支唐就近加入了肖克利半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室,跟隨肖克利在工業(yè)界從事固態(tài)電子學(xué)方面的研究。
因?yàn)樾た死那樯痰停ǔ?jí)聰明的人脾氣大),1957年,羅伯特·諾伊斯和戈登·摩爾等八位高手(有“八叛逆”的說法)集體辭職,聯(lián)袂成立了仙童科技。薩支唐起初并不在其中,不過他在兩年后也加盟了。
1958年,偉大的集成電路時(shí)代來到了。杰克·基爾比在德州儀器發(fā)明了世界上第一塊混合集成電路,他用的是鍺晶片,其方案離實(shí)用尚遠(yuǎn)。張忠謀正好在德州儀器工作,見證了這個(gè)偉大的發(fā)明。
1959年,羅伯特·諾伊斯在仙童科技發(fā)明了硅基集成電路,并為半導(dǎo)體集成電路工藝和量產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。“硅谷”名稱由此而來。業(yè)界公認(rèn)兩人都是IC的發(fā)明人。
1959年—1964年,薩支唐在美國仙童公司工作。他開展了平面硅基集成電路的深入研發(fā),解決了一系列重要的技術(shù)問題,做出了非常重要的貢獻(xiàn)。他擔(dān)任固態(tài)物理組經(jīng)理,帶領(lǐng)一個(gè)64人的研究組從事第一代硅基二極管、MOS晶體管和集成電路的制造工藝研究,并取得了一系列重要進(jìn)展。1962年,F(xiàn)rank M. Wanlass加入了這個(gè)小組。
20世紀(jì)60年代初,利用Si平面工藝做出了MOSFET(金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管,Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor),這是以SiO2作為絕緣柵的IGFET。首先做出的MOSFET是負(fù)極性p溝道器件,但是在制作正極性的n溝道器件遇到一些困難。
在薩支唐的指導(dǎo)和安排下,Wanlass開始有機(jī)會(huì)介入了仙童半導(dǎo)體公司的重點(diǎn)項(xiàng)目——“142號(hào)項(xiàng)目—平面控制設(shè)備(SurfaceControlled Devices)”并在其中參與了一部分工作。在不到六個(gè)月的時(shí)間里,Wanlass就設(shè)計(jì)了許多分立的N-MOS和P-MOS設(shè)備,以及用P-MOS設(shè)備制成的簡單的MOS集成電路。但是所有的N-MOS都無法正常工作,只有少量的P-MOS能夠工作。
1963年的固態(tài)電路大會(huì)上,薩支唐(C.T.Sah)和他的下屬Frank.M.Wanlass在MOSFET基礎(chǔ)上,首次提出CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor,互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管,互補(bǔ)MOS)半導(dǎo)體器件制造工藝的構(gòu)想。
1963年的6月18日,Wanlass在薩支唐指導(dǎo)下,提交了關(guān)于互補(bǔ)MOS結(jié)構(gòu)的第一項(xiàng)專利,美國專利3356858——“低待機(jī)功率互補(bǔ)場(chǎng)效應(yīng)電路”,并指出電荷通過氧化物移動(dòng)到作為EPROM器件基礎(chǔ)的柵極上(1967年獲批)。
最是耐人尋味的是,提交申請(qǐng)幾天之后,他就離開了仙童,并于1964年加入通用電氣,在那里他幫助成立了通用電氣的微電子公司(GME),成為早期進(jìn)入MOS市場(chǎng)的公司之一,那里制造了第一個(gè)商業(yè)MOS集成電路。
也是在1964年,薩支唐去伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校任物理系和電子及計(jì)算機(jī)系教授長達(dá)26年之久。
1998年,薩支唐被授予了半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)(SIA)最高榮譽(yù)——羅伯特·諾伊斯獎(jiǎng),以表彰他對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的卓越貢獻(xiàn)。還有以他名字命名的方程式——關(guān)于MOS晶體管輸出電流-電壓特性的經(jīng)典描述就是薩支唐方程。
仙童科技衍生出了眾多的芯片公司,“硅谷”無限生機(jī)!
眾所周知,1968年,上面提到的羅伯特·諾伊斯(集成電路的發(fā)明人)、 戈登·摩爾(摩爾定律提出人)、安迪·葛洛夫(《只有偏執(zhí)狂才能生存》作者)離開了仙童科技,以“ 集成電子 ”( Integrated Electronics )之名創(chuàng)立了INTEL。虞有澄1972年加入英特爾,1975年辭職創(chuàng)業(yè)開發(fā)全球首臺(tái)家用電腦“Video Brain”,1981年回歸后主導(dǎo)存儲(chǔ)器不良品指數(shù)從4000降至400,1984年推動(dòng)英特爾退出存儲(chǔ)器市場(chǎng),“ALL IN CPU”!
2018年,正值集成電路發(fā)明60周年,我和明銳理想CEO冀運(yùn)景赴INTEL博物館參觀留念,這里記錄了硅谷集成電路的起源和歷史。

值得一提的是,INTEL在1971年推出4004開創(chuàng)了微處理器(PMOS)先河,但在微處理器上率先采用CMOS技術(shù)做CPU的是美國RCA(1974年的1802)。
當(dāng)年,西部(硅谷)剛剛興起,東部則實(shí)力強(qiáng)大。巨頭美國無線電公司(RCA)美國無線電(RCA)公司在半導(dǎo)體領(lǐng)域的主要研究力量主要來自公司旗下的固態(tài)電路部門(SolidState),特別是其所屬的普林斯頓研究實(shí)驗(yàn)室和位于新澤西州的薩默維爾制造基地。 1966年,RCA研制出CMOS集成電路,并研制出第一塊門陣列(50門);1966年,美國RCA公司研制出CMOS集成電路,并研制出第一塊門陣列(50門); 1968年,美國無線電(RCA)公司的阿爾伯特梅德溫(AlbertMedwin)帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)成功攻克了第一個(gè)具有商用化的CMOS集成電路。1974年,RCA公司推出第一個(gè)CMOS微處理器1802。這顆處理器的耗電量要小很多。RCA 1802是第一款應(yīng)用在航天領(lǐng)域的微處理器,例如,Viking、Galileo和 Voyager等航天項(xiàng)目都應(yīng)用了該芯片。
CMOS原理性解釋:
CMOS(互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體、互補(bǔ)CMOS,Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)指一種技術(shù)或工藝,而不是具體的某一種產(chǎn)品。這個(gè)工藝是在硅質(zhì)晶圓模板上制出NMOS(n-type MOSFET)和PMOS(p-type MOSFET)的基本器件,由于NMOS與PMOS在物理特性上為互補(bǔ)性,CMOS技術(shù)就是把NMOS和PMOS連接成互補(bǔ)結(jié)構(gòu)。兩種極性的MOSFET一關(guān)一開,幾乎沒有靜態(tài)電流,不會(huì)像其他邏輯形式(如 NMOS或 TTL)那樣產(chǎn)生過多的廢熱,因此非常適合作為數(shù)字邏輯電路。CMOS作為NMOS和PMOS的有機(jī)組合構(gòu)成的邏輯器件,靜態(tài)電源功率密度低,工作電源功率密度高,能夠形成高密度的場(chǎng)效應(yīng)真空三極管邏輯電路。該器件在邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)才會(huì)產(chǎn)生大電流,在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)只有極小的電流通過。這一制造工藝的最大特點(diǎn)就是低功耗,此外還具有速度快、抗干擾能力強(qiáng)、集成密度高、封裝成本逐漸降低等優(yōu)點(diǎn)。
第三節(jié)、中國臺(tái)灣集成電路借助于CMOS起步
中國臺(tái)灣的芯片產(chǎn)業(yè)是從精準(zhǔn)壓中CMOS路線而起步的,如今到達(dá)世界之巔,讓全世界嘆為觀止。
潘文淵(Wen-Yuan Pan,1912年-1995年1月),江蘇蘇州人,1931年畢業(yè)于(浙江嘉興)秀州中學(xué),1935年從上海交通大學(xué)電機(jī)系畢業(yè),1937年,赴美國斯坦福大學(xué)留學(xué),1940年獲得博士學(xué)位,師從世界無線電權(quán)威、“硅谷之父”斯坦福大學(xué)弗雷德·特曼教授,畢業(yè)后他參與了雷達(dá)(當(dāng)時(shí)還是電子管)的研制與改進(jìn)。
1974年,時(shí)任美國無線電公司(Radio Corporation of America,RCA)微波研究室主任的潘文淵受邀訪臺(tái),他提出了發(fā)展集成電路技術(shù)作為未來臺(tái)灣新興工業(yè)發(fā)展方向。他與孫運(yùn)璿、李國鼎等人發(fā)起以海外華人為主要成員的電子技術(shù)顧問委員會(huì)(Technical Advisory Committee,TAC),提供中國臺(tái)灣發(fā)展電子工業(yè)的技術(shù)咨詢,并遴選美國無線電公司(RCA)作為技術(shù)轉(zhuǎn)移的合作伙伴,選定引進(jìn)集成電路中的“互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體“(CMOS)”技術(shù),同時(shí)在工研院成立電子工業(yè)研究發(fā)展中心(后擴(kuò)大為電子工業(yè)研究所),作為發(fā)展集成電路計(jì)劃的執(zhí)行單位。
1976年4月,經(jīng)過招募培訓(xùn)的19人團(tuán)隊(duì),懷著興奮、緊張,以及期待的心情,出發(fā)前往美國。
1977年,中國臺(tái)灣工研院成功引進(jìn)美國RCA技術(shù),落成了第一座集成電路三英寸示范工廠(CMOS工藝)。中國臺(tái)灣的晶圓制造事業(yè)以此為起點(diǎn)。
工研院當(dāng)時(shí)看好民生消費(fèi)及通訊等產(chǎn)品在未來的發(fā)展趨勢(shì),選定以電子表作為驗(yàn)證技術(shù)成果的載具。早期的CMOS工藝功耗非常低,但運(yùn)算速度不快,特別適合用在電子表產(chǎn)品上。
液晶顯示式石英電子手表于1973年投入市場(chǎng),由瑞士和日本開創(chuàng)發(fā)明。香港也成了電子表生產(chǎn)重地,采用進(jìn)口芯片。
工研院第一個(gè)客戶就是在香港的臺(tái)商,購買了10萬顆!不到一年,工研院的芯片生產(chǎn)良率甚至超過了師傅美國RCA。隨后,工研院又做出了包括音樂 IC,電子撥號(hào)器、計(jì)算機(jī)(器)IC 以及電話 IC等。
工研院做出IC之后,電子表價(jià)格也迅速暴跌,1980年代就到了區(qū)區(qū)數(shù)元,中國臺(tái)灣也一度成為世界第三大電子表產(chǎn)地。
第四節(jié)、韓國芯片啟動(dòng)也做電子表
1962年,韓國留學(xué)生Kang Ki-Dong在俄亥俄州立大學(xué)獲得博士學(xué)位,之后在美國亞利桑那州菲尼克斯市的摩托羅拉公司工作,那里是世界上最大的分立晶體管工廠之一。作為一名會(huì)說日語的韓國工程師,他多次帶領(lǐng)到訪的工程師參觀工廠,建立了關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)摩托羅拉在韓國開設(shè)工廠的時(shí)候,Kang被派去對(duì)土地和合同進(jìn)行初步評(píng)估,包括面試未來的工程人員。
Kang回到美國之后,開始在另一家公司工作,隨后他遇到了兩個(gè)老朋友。第一個(gè)是Kim Chu-Han,一位著名的廣播網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商,Kang幾年前就接觸了業(yè)余無線電。第二個(gè)是他的同學(xué),Harry Cho,一家半導(dǎo)體公司的運(yùn)營經(jīng)理。Kim有融資渠道,Cho擅長銷售,而Kang知道半導(dǎo)體制造技術(shù)。三人提出了共同成立一家新公司的想法:集成電路國際公司(ICII)。
ICII設(shè)計(jì)了一款數(shù)字手表芯片,并在加州桑尼維爾的一條3英寸的小生產(chǎn)線上制造了第一個(gè)5微米CMOS大規(guī)模集成(LSI)部件。產(chǎn)品需求很大,比ICII的產(chǎn)能高出許多倍,于是客戶推遲了批量生產(chǎn)訂單。Kim的公司愿意為擴(kuò)張?zhí)峁┵Y金,但前提是資本支出必須留在韓國國內(nèi)。
Kang決定轉(zhuǎn)移。他將繼續(xù)在美國開展ICII芯片設(shè)計(jì)業(yè)務(wù),但將ICII制造線送到富川(Puchon)并在那里進(jìn)行擴(kuò)張。新的合資企業(yè)是Hankook半導(dǎo)體公司。然而,1974年的全球石油危機(jī)和一連串的進(jìn)口繁文縟節(jié),使得搬遷成本遠(yuǎn)高于計(jì)劃。晶圓廠終于成立并生產(chǎn)出了芯片,但運(yùn)營資金在幾個(gè)月內(nèi)就所剩無幾,到了破產(chǎn)的邊緣。
在韓國,主要的技術(shù)融資渠道非常有限。經(jīng)濟(jì)環(huán)境不斷惡化,石油價(jià)格繼續(xù)飆升,日本人紛紛撤退。三星資金充足。李秉哲和他的兒子李健熙(Lee Kun-Hee)確信,他們必須涉足半導(dǎo)體業(yè)務(wù),而不僅僅是購買芯片。父子二人試圖說服他們的管理團(tuán)隊(duì),讓他們相信Hankook等先進(jìn)芯片將是未來的發(fā)展方向。管理層猶豫不決。
1974年12月6日,李氏父子不顧管理層的忠告,自掏腰包出資入股Hankook半導(dǎo)體公司。到1977年底,業(yè)務(wù)完全合并,成為三星半導(dǎo)體。
三星半導(dǎo)體后來走入代工路線,與中國內(nèi)地也有不少合作,如格科微的BSI技術(shù)最早就是在三星代工的,當(dāng)時(shí)國內(nèi)還沒跟上。
第五節(jié)、中國在1980年代建立了CMOS工藝的量產(chǎn)能力
1、自主研發(fā)進(jìn)步緩慢
計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代,國內(nèi)集成電路的領(lǐng)頭羊878廠(國營東光電工廠)的發(fā)展?fàn)顩r是代表。
北京878廠在1969年試制出雙極型TTL型中速與非門電路,之后陸續(xù)推出STTL型高速電路和雙極型線性電路,并且各成系列投入批量生產(chǎn)。在上世紀(jì)70年代,在封閉的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代為國內(nèi)各工業(yè)部門(從二機(jī)部到七機(jī)部)和科研院所提供了各種應(yīng)用整機(jī)所需的眾多集成電路。產(chǎn)品質(zhì)量類別齊全,Ⅲ類、Ⅱ類、ⅠA類,乃至Ⅰ類電路應(yīng)有盡有。當(dāng)時(shí)北京878廠和上海無線電19廠被業(yè)界稱為“南北兩霸”,在一年兩次(春季和秋季)全國電子元器件訂貨會(huì)上門庭若市,供不應(yīng)求。北京大學(xué)電子儀器廠采用878廠生產(chǎn)的TTL中速電路和STTL高速電路研制成國內(nèi)第一臺(tái)一百萬次大型電子計(jì)算機(jī)。
1973年初,四機(jī)部(后改名電子工業(yè)部)召開了一次集成電路座談會(huì)。會(huì)上的一項(xiàng)重要議題,是指出國營東光電工廠(又稱878廠)生產(chǎn)的集成電路(注:TTL和STTL電路)質(zhì)量問題,這批國產(chǎn)集成電路質(zhì)量不過關(guān),影響到電子計(jì)算機(jī)整機(jī)調(diào)不出來。會(huì)后調(diào)研,878廠把質(zhì)量原因總結(jié)為四個(gè)字:臟、虛、傷、漏——即骯臟、虛焊、劃傷和漏氣。
1973年5月,在中科院半導(dǎo)體研究所擔(dān)任業(yè)務(wù)副所長的王守武,率領(lǐng)13人專家團(tuán)隊(duì)赴日考察,學(xué)習(xí)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。
訪日期間,把日立、東芝、NEC、松下、三菱、富士通、夏普各家公司看了個(gè)遍。了解到日本在1972年已經(jīng)可以批量生產(chǎn)CMOS集成電路,部分企業(yè)開始采用3英寸晶圓生產(chǎn)線,而中國還在努力解決小規(guī)模集成電路的質(zhì)量問題。
NEC表示愿意將全套先進(jìn)的3英寸芯片生產(chǎn)線轉(zhuǎn)讓給中國,出讓報(bào)價(jià)是:一種工藝技術(shù)及全線設(shè)備3000萬美元,兩種工藝及設(shè)備4000萬美元,三種工藝及設(shè)備5000萬美元。回頭來看,這個(gè)價(jià)格真是誠意滿得不能再滿了,但當(dāng)時(shí)我們的情況是,最多只拿得出1500萬美元,而且之前引進(jìn)美國電視機(jī)技術(shù)發(fā)生了”蝸牛“事件,因此專家們只能望洋興嘆。
如果當(dāng)時(shí)引進(jìn)這條生產(chǎn)線,我們或許將比臺(tái)灣地區(qū)早3年(1977年)、比韓國早5年開展CMOS工藝批量生產(chǎn)。
因?yàn)镹EC的全套設(shè)備和技術(shù)沒有買成,后來就從日本和美國購買單臺(tái)設(shè)備散拼生產(chǎn)線。以878廠為例,1978年建成小凈化車間后開始上大規(guī)模集成電路。在國內(nèi)領(lǐng)先采用2英寸硅片搞PMOS電路,試制出計(jì)算器電路,接著搞NMOS電路,試制出三片式4位微處理器電路。1980年在國內(nèi)第一家建成大凈化車間,在國內(nèi)首先建成3英寸硅片生產(chǎn)線,打通雙極型模擬電路工藝。同時(shí),開始試制CMOS小規(guī)模電路,但是之后大凈化車間3英寸線沒有投入大批量生產(chǎn),無法進(jìn)行CMOS電路的規(guī)模化生產(chǎn)。
當(dāng)年有一個(gè)調(diào)侃:“MOSMOS,一摸就死”,難搞啊!
2、香港三條四寸線有CMOS
1979至1983年,中國集成電路產(chǎn)業(yè)為了突破4英寸硅片和提高月產(chǎn)片量,通過不同渠道利用香港國際貿(mào)易自由港的優(yōu)勢(shì),引進(jìn)美日技術(shù)和設(shè)備,在香港大埔工業(yè)邨成立了3家公司:興華、愛卡和華科,各自建成了4英寸芯片生產(chǎn)線。
首先由華科公司生產(chǎn)消費(fèi)類電路產(chǎn)品時(shí)突破月產(chǎn)20000片的水平,另兩家公司月產(chǎn)量也在10000片以上。為此,當(dāng)時(shí)全國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)在南京召開會(huì)員大會(huì)時(shí),邀請(qǐng)華科公司到會(huì)上作了典型發(fā)言介紹經(jīng)驗(yàn),以此推進(jìn)各廠提高自己的產(chǎn)片量。
三家公司的工藝水平接近同期國際標(biāo)準(zhǔn)(如臺(tái)積電早期技術(shù))。
香港的消費(fèi)電子制造業(yè)非常發(fā)達(dá),并且銷往全球。三條線中肯定會(huì)有CMOS工藝,應(yīng)用在電子表、計(jì)算器、時(shí)鐘等低功耗場(chǎng)景。我也查到一條興華早期的消息:
興華半導(dǎo)體工業(yè)有限公司(深圳辦事處):興華半導(dǎo)體工業(yè)有限公司(簡稱RCL)于1979年在香港成立,經(jīng)過兩年建設(shè)正式投產(chǎn)。RCL是先意識(shí)到半導(dǎo)體在電子產(chǎn)品中的重要性,是東南亞地區(qū)進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè)的公司之一。 我公司目前主要生產(chǎn)計(jì)算器IC、數(shù)字鐘表IC、行針鐘表IC、LCD背光電路、音樂IC、閃燈IC、鋰電池保護(hù)IC、降壓型電壓穩(wěn)壓電路、DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器、三極管等等。
1987年,華潤集團(tuán)成立“華潤集團(tuán)(微電子)有限公司”,作為集團(tuán)微電子業(yè)務(wù)的核心運(yùn)營主體,承接華科電子的資產(chǎn)注入。僅一年后,華潤集團(tuán)進(jìn)一步收購香港華科電子全部股份,依據(jù)集團(tuán)整體戰(zhàn)略,為其技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)能擴(kuò)張等關(guān)鍵環(huán)節(jié)提供專項(xiàng)支持。
3.1980年代中國實(shí)現(xiàn)CMOS電路的大規(guī)模生產(chǎn)
1988年:上海貝爾與上海無線電19廠(與北京878廠曾是”南北兩霸“)合資組建上海貝嶺微電子制造有限公司,1988年,上海貝嶺微電子制造有限公司(從比利時(shí)貝爾引進(jìn))建成了中國大陸的第一條4英寸芯片生產(chǎn)線,這一成就滯后世界發(fā)展了13年。871廠紹興分廠(華越微)也聲稱是88年建成內(nèi)地第一條四英寸線。
貝嶺生產(chǎn)線采用了2~3微米MOS電路工藝,首先生產(chǎn)了上海貝爾S1240程控交換機(jī)所用的9種LSI(大規(guī)模集成)電路,后來又引進(jìn)了1.2微米CMOS電路工藝。 上海貝嶺公司曾創(chuàng)造了中國半導(dǎo)體工廠中最好的經(jīng)濟(jì)效益,也是國內(nèi)首家上市的微電子制造企業(yè)。
1989年8月8日成立中國華晶電子集團(tuán)公司(簡稱華晶公司),它是由無錫742廠和24所無錫分所(由四川永川24所MOS部搬遷而來)合并而成。從德國西門子公司和日本東芝公司引進(jìn)2~3微米CMOS型數(shù)字電路工藝4英寸和5英寸芯片生產(chǎn)線。
908工程中,華晶公司從美國朗訊公司引進(jìn)一條6英寸芯片生產(chǎn)線,是0.9微米CMOS工藝產(chǎn)品,1998年1月通過對(duì)外合同驗(yàn)收。
中國CMOS產(chǎn)業(yè)終于大起步了。
華晶CMOS產(chǎn)線大量生產(chǎn)了各種MCU,下面的故事開始了。
第六節(jié)、中國在CMOS領(lǐng)域的創(chuàng)新設(shè)計(jì)
1、華南早期芯片多基于MCU之上的快速軟件迭代
上世紀(jì),Z80和MCS51系列單片機(jī)(核心是MCU)風(fēng)靡一時(shí),1980年代的用戶程控交換機(jī)集體突破也是用這玩意兒。
電話機(jī)、復(fù)讀機(jī)、MP3等電子產(chǎn)品風(fēng)靡一時(shí),華南有了第一批完全市場(chǎng)化的芯片企業(yè),起步都是在MCU上進(jìn)行快速軟件迭代并形成整體方案。
成電(匯頂前身,深圳)、瑞芯微(福州)、炬力(珠海,臺(tái)資)、全志(珠海)等都是這樣起來的。
2001年,天訊龍和臺(tái)灣華邦(MCU)定義了主叫識(shí)別(CID)話機(jī)單芯片一攬子解決方案,開啟了TURNKEY SOLUTION先河。2010年開始,天訊龍大量采用華晶為其定制的MCU。
大家都知道,2005年聯(lián)發(fā)科推出的MTK6225單芯片(基帶+AP)一攬子方案發(fā)揚(yáng)光大,服務(wù)山寨功能機(jī)。
胡正大卻敏銳地看到了智能機(jī)發(fā)展方向,2005年創(chuàng)立敦泰電子研發(fā)電容屏的觸控芯片,06在深圳設(shè)立研發(fā)機(jī)構(gòu),在芯片內(nèi)嵌MCU上快速響應(yīng)和軟件定制來適配五花八門的機(jī)型是核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。
2009 年聯(lián)想研發(fā)Lephone,敦泰時(shí)近一年研發(fā)出符合聯(lián)想要求的產(chǎn)品,也就是公司歷程里面的那一行“2010 年,觸控方案導(dǎo)入聯(lián)想主打觸摸屏的智能手機(jī)LePhone,正式進(jìn)軍中國品牌智能終端市場(chǎng)。”拿下聯(lián)想大單,這一仗讓敦泰瞬間成名。2011 年做到千萬美元規(guī)模,2012 年產(chǎn)品市場(chǎng)達(dá)到上億美元規(guī)模。
2. CMOS圖像傳感器極大帶動(dòng)中國晶圓產(chǎn)業(yè)
1991年,王國裕和陸明瑩在英國愛丁堡大學(xué)(VVL公司)作為最主要的研究者發(fā)明了基于CMOS工藝的圖像傳感器。在此之前,數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)廣泛使用的是日本主導(dǎo)的CCD工藝。如果沒有價(jià)廉物美、集成度高的CMOS IMAGE SENSOR,智能手機(jī)就難以標(biāo)配如此多的攝像頭,我們也無法享受如此豐富多彩的生活。TOF芯片也是類似的技術(shù)。
1995年,王國裕歸國創(chuàng)業(yè),于1998年3月開發(fā)成功我國第一個(gè)CMOS微型彩色攝像芯片,這是我國視覺芯片設(shè)計(jì)開發(fā)工作取得的一項(xiàng)可喜的成績。他是最早海外歸國的芯片創(chuàng)業(yè)人員。同年,他在清華的研究生同學(xué)魏少軍也從海外歸國任大唐微電子總經(jīng)理。
硅谷豪威(當(dāng)前在韋爾旗下)創(chuàng)始人洪筱英仔細(xì)看過了他們撰寫的多篇論文后決定進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域,合伙人RAYMOND WU拿著一顆王國裕在英國VVL公司做的芯片做演示,去臺(tái)灣做陶瓷馬桶和浴缸的和成(HCG)“騙”到了第一筆天使投資。有了錢之后,就邀請(qǐng)陳大同為聯(lián)合創(chuàng)始人,他是王國裕在清華微電子所的研究生同班同學(xué),于是一幫清華人進(jìn)了公司。
豪威做出模樣后,臺(tái)積電又投了,并建立戰(zhàn)略合作關(guān)系。豪威科技于2019年被韋爾股份收購。
無獨(dú)有偶。2002年,趙立新從美國來到深圳,向高中同學(xué)夏風(fēng)(華科)演示了CIS成像效果,并將創(chuàng)業(yè)做芯片說成像“喝蛋湯”(南縣方言)一樣容易。搞化學(xué)材料賺了快錢的夏風(fēng)腦子一熱,就投資了200萬美元。隨后,格科微也和中芯國際搭上了線,相互取暖。
2006年開始,山寨GSM手機(jī)爆發(fā)。上海格科微電子的廉價(jià)CMOS圖像傳感器在山寨機(jī)上熱銷,2009年1月八英寸晶圓產(chǎn)品累計(jì)出貨突破10萬片大關(guān)。代工廠中芯國際第一次實(shí)現(xiàn)了海量發(fā)貨。當(dāng)年,中芯的深圳八寸線大部分產(chǎn)能在為格科做CIS,珠三角涌現(xiàn)了一批小規(guī)模COM封裝廠、模組廠,供應(yīng)華強(qiáng)北山寨機(jī)。華虹也代工,并在格科微IPO前投資了格科。蘇州晶方和昆山華天廠一度70%產(chǎn)能是給格科一家做WLCSP先進(jìn)封裝。
合肥“全村的驕傲”晶合集成(臺(tái)灣力晶投資)的起步則與思特威(SmartSens清華徐辰)的CIS和DRIVER關(guān)系密切。
2019年廣東粵芯第一期投產(chǎn),是粵港澳地區(qū)首個(gè)量產(chǎn)的12寸產(chǎn)線,70%的產(chǎn)能是供格科微的一顆200萬像素的芯片(GC02M1)。這顆芯片通常會(huì)被用作“微距”或“景深(虛化)”鏡頭,用作四攝、五攝,讓手機(jī)攝像頭更像”麻將牌“。
芯片TOF(Time of Flight,飛行時(shí)間)本質(zhì)上也是類似的技術(shù),可用在手機(jī)上做3D立體視覺識(shí)別,有芯視界、聚芯微、飛芯電子、炬佑智能、靈明光子等公司在努力。
3.手機(jī)一度有內(nèi)置FM接收功能
2000年,歐洲的恩智浦(NXP)最早推出了手機(jī)調(diào)頻收音機(jī)芯片。美國芯科實(shí)驗(yàn)室(Silicon Labs)后來提供了體積小、整合度最高的全CMOS調(diào)頻(FM)收音機(jī)芯片。芯片價(jià)格從幾元到10元不等,這兩家企業(yè)在該市場(chǎng)上賺得了豐厚的利潤。
2006年底,上海的銳迪科微電子推出了被稱作新一代收音芯片的RDA5800,采用中芯國際(SMIC)0.18um RF CMOS 先進(jìn)工藝,是國內(nèi)第一款FM收音機(jī)芯,開啟中國FM SoC新時(shí)代。這是一顆模數(shù)混合芯片,集成了射頻和數(shù)字處理功能。該款芯片可以廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、MP3/MP4、調(diào)頻收音機(jī)等。2007年,RDA5800實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的出貨。
艾為(孫洪軍,我的同級(jí)同學(xué))做出了低噪聲放大器(LNA)等射頻芯片,使得內(nèi)置FM接收不用天線。
4.手機(jī)電視芯片助力山寨手機(jī)起飛
云維杰1985年在鄭州大學(xué)獲得物理和電子學(xué)學(xué)士學(xué)位,之后,在加州大學(xué)伯克利分校獲得了科學(xué)與工程專業(yè)碩士與博士學(xué)位。
2004年,云維杰在硅谷桑尼維爾創(chuàng)立了泰景(Telegent System),基于CMOS工藝研發(fā)了模擬電視接收單芯片(SoC),將調(diào)諧器、解調(diào)器、解碼器等集成在一只芯片上,體積小,功耗低,可以用在手機(jī)里。值得一提的是,其運(yùn)營、銷售和服務(wù)中心是位于上海張江的上海泰景,貢獻(xiàn)了其95%以上的收入和利潤,主要客戶來自華南,如華強(qiáng)北。老杳當(dāng)年有如此評(píng)價(jià):泰景崛起是集成電路界的奇跡。
電視手機(jī)可以接收到高高的電視塔上傳出來的模擬廣播電視信號(hào)(Analog Signal),完全免費(fèi),并兼容全球。
泰景模擬電視芯片是單芯片方案,成本相對(duì)低。推廣初期的過程也很苦澀,辛辛苦苦說服手機(jī)方案設(shè)計(jì)公司優(yōu)思科技做了方案,又在華強(qiáng)北找到了敢喝“頭啖湯”的山寨機(jī)制造商。然并卵,模擬電視手機(jī)在國內(nèi)也沒有激起大的浪花。
RONNY陳云榮分享了一個(gè)故事。2006年,華人AHONG在印尼創(chuàng)立了HiTech品牌,專門推廣電視手機(jī),請(qǐng)了很多明星代言,獲得巨大成功!

圖注:印尼HITECH H.38機(jī)型
到2010年11月,泰景累計(jì)發(fā)貨了1億顆移動(dòng)電視芯片。
然而,眼見他起高樓,眼見樓塌了,罪魁禍?zhǔn)拙谷皇?a target="_blank">4G+Wi-Fi、智能手機(jī)和流媒體、短視頻!
5.基于CMOS工藝的射頻芯片——GPS LNA
卓勝微本來是做CMMB手機(jī)電視芯片的,2008年奧運(yùn)還燦爛一時(shí),但這個(gè)賽道卻崩塌了。不過,卓勝微卻借此和臺(tái)積電和三星都建立了戰(zhàn)略合作關(guān)系,為下一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
2013年,百度地圖和高德導(dǎo)航相繼免費(fèi),從此再不看地圖了,直接上車就走我快80歲的老母親感慨地跟我說:這么小的手機(jī),居然可以連上衛(wèi)星知道自己在哪里,還哪里都知道去,這世界上的人啊,怎么這么聰明?!
智能手機(jī)內(nèi)置導(dǎo)航GPS功能瞬間火爆登場(chǎng),而必需的GPS LNA(低噪聲放大器)缺貨很嚴(yán)重。傳統(tǒng)西方廠家是基于GaAs(砷化鎵)等特種工藝生產(chǎn)的,產(chǎn)能優(yōu)先,優(yōu)先供應(yīng)蘋果等大廠。
卓勝微許志翰捕捉到了這個(gè)千載難逢的機(jī)遇。
也就是在2013年,卓勝微與臺(tái)積電合作,首次研發(fā)出了基于0.13微米的RFCMOS工藝的GPS LNA產(chǎn)品,功耗低,適合用于手機(jī)。產(chǎn)品在深圳的眾多山寨智能機(jī)得到驗(yàn)證,許志翰說他拜訪了幾乎所有具有規(guī)模的山寨機(jī)公司。之后,成功導(dǎo)入三星供應(yīng)鏈。
這里還有一個(gè)小故事——”戀曲1990“。
許志翰是清華大學(xué)90級(jí),模擬技術(shù)合伙人唐壯北大90級(jí)。我的同學(xué)陳伯友就讀于清華電子工程1990級(jí),我去北京找他玩的時(shí)候,在他的床上睡過一晚,這讓我沾了清華微電子的仙氣。2019年,5G剛發(fā)牌時(shí),我去清華大學(xué)出版社(我學(xué)過譚浩強(qiáng)BASIC和C語言)做匯報(bào),找到一張清華90級(jí)捐的長凳。

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