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帶你們認(rèn)識一下早期的電子技術(shù)

mK5P_AItists ? 來源:陳年麗 ? 2019-07-15 18:49 ? 次閱讀
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早期,電子技術(shù)是國家戰(zhàn)略資源,它的發(fā)展與軍事需求緊密相關(guān)。第一次世界大戰(zhàn)之后,無線通信的廣泛應(yīng)用,作戰(zhàn)雙方需要對己方通信信息進(jìn)行加密并截獲破解敵方的信息,最開始使用的是繼電器計(jì)算機(jī),Z3計(jì)算機(jī)和馬克系列計(jì)算就屬于繼電器計(jì)算機(jī)。第二次世界大戰(zhàn)期間彈道火力表的計(jì)算需求,催生了第一臺通用計(jì)算機(jī)。嚴(yán)格的軍事應(yīng)用促進(jìn)了微電子技術(shù)的發(fā)展,當(dāng)晶體管誕生后,美國軍方是研發(fā)生產(chǎn)的主要資助者和標(biāo)準(zhǔn)制定者,而且早期的晶體管、集成電路產(chǎn)品主要被用于軍事領(lǐng)域。

1943年7月,美國陸軍資助了一個項(xiàng)目,研制新式計(jì)算機(jī)即電子數(shù)字計(jì)算機(jī),機(jī)器定名為“電子數(shù)字積分機(jī)和計(jì)算機(jī)”(簡稱:ENIAC),ENIAC以代號“PX項(xiàng)目”秘密進(jìn)行。該項(xiàng)目由約翰·馮·諾伊曼擔(dān)任項(xiàng)目顧問,他提出了包括運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入、輸出的“馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)”,大大促進(jìn)了電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展。1946年2月,ENIAC計(jì)算機(jī)成功研制,性能極為優(yōu)越,微分機(jī)計(jì)算60秒射程彈道軌跡需要20小時,而它僅需30秒。

1947年,貝爾實(shí)驗(yàn)室的肖克利、布拉頓、巴丁發(fā)明了晶體管,用晶體管代替電子管制造是電子產(chǎn)品的重大突破。在貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明晶體管之后,美國軍方一直資助這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。從1948年到1957年,軍方承擔(dān)了貝爾實(shí)驗(yàn)室晶體管研究費(fèi)用22.3百萬美元中的38%。尤其在50年代中期,軍方對貝爾實(shí)驗(yàn)室的資助一度達(dá)到晶體管研究經(jīng)費(fèi)的50%。貝爾實(shí)驗(yàn)室和軍方第一個合同從1949年到1951年,主要聚焦應(yīng)用和電路研究;第二個合同則從1951年至1958年,主要開展軍方感興趣的服務(wù)、設(shè)施和材料研究。

軍事對電子技術(shù)的需求,使得美國電子公司受益匪淺,它們的發(fā)展也是與美國軍方密切相關(guān)。這里我們可以以部分企業(yè)舉例說明,如 IBM進(jìn)入計(jì)算機(jī)領(lǐng)域后,主要客戶是弗吉尼亞州達(dá)爾格倫(Dahlgren)的海軍水面武器中心。IBM也因?yàn)閰⑴c了一個重要的軍事項(xiàng)目——“半自動地面環(huán)境探測系統(tǒng)”(簡稱:SAGE),奠定了它在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。IBM 704和IBM 709也成為了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),其中IBM 704所用的構(gòu)想本來是為另一個軍方合同設(shè)計(jì)的。再如AT&T公司, AT&T公司的貝爾實(shí)驗(yàn)室于1954年為美國空軍建造第一臺全晶體管計(jì)算機(jī)TRADIC (晶體管數(shù)字計(jì)算機(jī)),但是AT&T公司被禁止從事商用計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)。再如達(dá)爾馬制造公司,很多人對它可能并不熟知,它在第二次世界大戰(zhàn)期間研制出了第一臺機(jī)載雷達(dá)天線。

截至1956年,美國的電子設(shè)備銷售額超過了30億美元,其中一半來自軍方的采購。1961年與1962年,美國空軍先后在計(jì)算機(jī)及民兵導(dǎo)彈中使用硅晶片,這些項(xiàng)目促使集成電路首次在軍事市場占得一席之地。

從電子管到晶體管時代,美國起源,建立了先發(fā)優(yōu)勢

托馬斯·阿爾瓦·愛迪生,眾所周知的美國發(fā)明家。1883年,愛迪生為尋找電燈泡最佳燈絲材料,曾做過一個小小的實(shí)驗(yàn)。他在真空電燈泡內(nèi)部碳絲附近安裝了一小截銅絲,希望銅絲能阻止碳絲蒸發(fā),但是他失敗了,他無意中發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象:金屬片雖然沒有與燈絲接觸,但如果在它們之間加上電壓,燈絲就會產(chǎn)生一股電流,射向附近的金屬片。當(dāng)時愛迪生正潛心研究城市電力系統(tǒng),沒重視這個現(xiàn)象。但他為這一發(fā)現(xiàn)申請了專利,并命名為“愛迪生效應(yīng)”。

1904年,弗萊明利用愛迪生效應(yīng)研制出第一個二極管(Diode),并獲得了專利,這個二極管可以用來做無線電電報的檢波器。1906年,德·福雷斯特在二極管的燈絲之間巧妙加了一個柵板,發(fā)明了第一個真空電子三極管,用于檢波放大。1912年,美國通用電氣公司和美國電話電報公司合作研制出了高真空電子三極管,使得三極管的放大倍數(shù)大幅提高,工作性能更加穩(wěn)定,從而電子管進(jìn)入了實(shí)用階段,進(jìn)而衍生出了廣播、電視、計(jì)算機(jī)等行業(yè),是今天電子產(chǎn)品的奠基石。

如上文所述,軍方極大促進(jìn)了電子技術(shù)的發(fā)展。正是利用了上述的電子管技術(shù),第一臺電子計(jì)算機(jī) ENIAC誕生了,采用了17468個電子三極管、7200個電子二極管,重達(dá)30噸。

ENIAC的研制也暴露了電子管的問題:傻大笨粗。為此,美國貝爾實(shí)驗(yàn)室成立了一個固體物理研究小組,試圖制造一種能替代電子管的半導(dǎo)體器件。貝爾實(shí)驗(yàn)室對半導(dǎo)體材料進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)摻雜的半導(dǎo)體整流性能比電子管好,決定集中研究硅、鍺等半導(dǎo)體材料,探討用半導(dǎo)體材料制作放大器件的可能性。1947年12月,以肖克萊為首的半導(dǎo)體研究小組實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在鍺片的底面接上電極,在另一面插上細(xì)針并通上電流,然后讓另一根細(xì)針盡量靠近它,并通上微弱的電流,這樣就會使原來的電流產(chǎn)生很大的變化。微弱電流少量的變化,會對另外的電流產(chǎn)生很大的影響,這就是“放大”作用。在首次試驗(yàn)時,它能把音頻信號放大100倍。這樣,第一個晶體管誕生了。

從20 世紀(jì)50 年代起,晶體管開始逐漸替代真空電子管,并最終實(shí)現(xiàn)了集成電路和微處理器的大批量生產(chǎn)。1954 年,貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了第一臺晶體管化的計(jì)算機(jī)TRADIC,使用了大約700個晶體管和1萬個鍺二極管,每秒鐘可以執(zhí)行100萬次邏輯操作,功率僅為100瓦。1955 年,IBM公司開發(fā)了包含2000個晶體管的商用計(jì)算機(jī)。

集成電路里用的是硅元素,這也是硅谷名字的又來。集成電路的批量生產(chǎn)能力、可靠性和電路模塊設(shè)計(jì)方法確保了它能得到快速廣泛運(yùn)用。如今,幾乎所有的電子設(shè)備內(nèi)都在用集成電路,包括電腦、手機(jī)等等。

(斯坦福研究園)

硅谷的建立

硅谷之”硅“

1940年,威廉·肖克利和同事在貝爾實(shí)驗(yàn)室共同發(fā)明了晶體管。不過肖克利的心中有一個富翁夢,在貝爾實(shí)驗(yàn)室又無法實(shí)現(xiàn)這個夢想,于是他決定回到老家圣克拉拉谷(即后來的硅谷)創(chuàng)辦自己的公司。

接著他開始在全國范圍內(nèi)招聘頂尖的工程師。因?yàn)楸恍た死熬w管之父”的光環(huán)所吸引,美國電子研究領(lǐng)域精英們的應(yīng)聘信紛紛涌來。到1956年,他從中聘用了八位優(yōu)秀人才,這八個人分別是羅伯特·諾依斯(Robert Noyce)、戈登·摩爾(Gordon Moore)、朱利亞斯·布蘭克(Julius Blank)、尤金·克萊爾(Eugene Kleiner)、金·赫爾尼(Jean Hoerni)、杰·拉斯特(Jay Last)、謝爾頓·羅伯茨(Sheldon Roberts)和維克多·格里尼克(Victor Grinich)。這是從未有過的偉大天才的組合,所有的人都在30歲以下,正處于才能噴涌的頂峰。大伙都是慕大名而來,摩拳擦掌要干一番大事業(yè)。肖克利由此開始正式運(yùn)營自己的公司。

同樣是在1956年,肖克利被授予諾貝爾物理獎,所以大伙異常興奮,因?yàn)橛心募夜臼怯芍Z貝爾獎得主領(lǐng)導(dǎo)的呢?他們覺得自己已到了改變整個世界的邊緣??上g樂短暫的。肖克利雖然是一個天才發(fā)明家,但對企業(yè)管理卻一竅不通,甚至跟人打交道的能力都沒有,卻偏偏十分自以為是。肖克利曾說,在10個人中就有一個是精神病人。所以,他認(rèn)為現(xiàn)在公司里有兩個精神病患者在為他工作。為這個原因,他要求所有雇員去接受心理測驗(yàn)。他不相信任何人。肖克利跟人說話,總象對待小孩子一樣,態(tài)度日趨傲慢。他的門徒們提議研究集成電路,但肖克利拒絕了他們的建議。到1957年,也就是公司創(chuàng)辦的第二年,他的那8位天才員工便受不了他了,也不想跟他干了,11月份他們集體辭職,肖克利為此大發(fā)雷霆,稱他們?yōu)椤卑伺涯?,這也成了硅谷最著名的典故之一。

(半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)誕生地)

八叛逆離開后,肖克利實(shí)驗(yàn)室每況愈下,兩次被轉(zhuǎn)賣后于1968年永久關(guān)閉。肖克利于1963年開始任斯坦福大學(xué)教授。

離開肖克利半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室后的第二天,這8人就得到仙童攝影器材公司的130萬美元的資金支持,創(chuàng)辦了仙童半導(dǎo)體公司,開始制造一種雙擴(kuò)散基型晶體管,以便用硅來取代傳統(tǒng)的鍺材料,這是他們在肖克利實(shí)驗(yàn)室尚未完成卻又不受肖克利重視的項(xiàng)目。

仙童半導(dǎo)體公司被公認(rèn)為是硅谷第一家具有現(xiàn)代化意味的初創(chuàng)企業(yè)。當(dāng)仙童在60年代末左右分崩離析的時候,八叛逆中的一些人又開始創(chuàng)建其它公司。其中諾伊斯和摩爾、格魯夫一起創(chuàng)辦了 Intel,桑德斯創(chuàng)辦了AMD,克萊納創(chuàng)辦了 KPCB 風(fēng)險投資,瓦倫丁創(chuàng)立了國家半導(dǎo)體公司,之后又成立了紅杉資本。在 1970 年前后的半導(dǎo)體浪潮中,可以說大部分半導(dǎo)體公司都起源于仙童半導(dǎo)體公司。這一批半導(dǎo)體公司可以說是奠定了硅谷的科技基礎(chǔ)。

下圖梳理了由仙童員工離職后創(chuàng)辦的公司:

(創(chuàng)辦仙童半導(dǎo)體公司后的”八叛逆“風(fēng)采)

1958年,杰克·基爾比和羅伯特·諾伊斯這兩個人幾乎同時獨(dú)立發(fā)明了集成電路。他們將晶體管、電阻電容等集成在微小的平板上,用熱焊方式把元件以極細(xì)的導(dǎo)線互連,在不超過4平方毫米的面積上,大約集成了20余個元件。1959年2月6日, 基爾比向美國專利局申報專利,這種由半導(dǎo)體元件構(gòu)成的微型固體組合件,從此被命名為“集成電路”(IC)?;鶢柋缺蛔u(yù)為“第一塊集成電路的發(fā)明家”,而諾依斯被譽(yù)為“提出了適合于工業(yè)生產(chǎn)的集成電路理論”的人。1969年,美國聯(lián)邦法院最后從法律上承認(rèn)了集成電路是一項(xiàng)“同時的發(fā)明”。

(諾依斯用圖紙展示他的集成電路)

弗雷德·特曼的創(chuàng)新引擎

和很多其它技術(shù)創(chuàng)新一樣,電子技術(shù)是源于戰(zhàn)爭期間的研究成果。在第二次世界大戰(zhàn)期間,特曼離開了斯坦福的教學(xué)崗位,開始加入哈佛大學(xué)的無線電研究實(shí)驗(yàn)室,帶領(lǐng)一支850人的團(tuán)隊(duì)開始相關(guān)研究工作。作為一個絕密軍事任務(wù)的帶頭人,特曼接觸了大量極少有人能接觸的最尖端的電子學(xué)方面的研究項(xiàng)目。隨著戰(zhàn)爭的結(jié)束,他意識到:”戰(zhàn)爭期間的秘密研究成果將為戰(zhàn)后電子工業(yè)發(fā)展的奠定基礎(chǔ)。而斯坦福有機(jī)會像東部哈佛一樣在西部這個領(lǐng)域占有舉足輕重的作用。“戰(zhàn)后,通過獲得一些政府資助科研項(xiàng)目,特爾曼吸引了很多優(yōu)秀的學(xué)生和老師加入斯坦福,進(jìn)一步鞏固斯坦福在電子學(xué)領(lǐng)域的名望。

斯坦福在50、60 年代圣克拉拉谷的革新行為和新興公司的建立中起了核心作用。斯坦福建于1891 年,有“西部的哈佛”之稱,它在建立之初就將教學(xué)和科研結(jié)合起來,而不僅僅象傳統(tǒng)大學(xué)那樣是一個純教學(xué)機(jī)構(gòu)。更重要的是,斯坦福大學(xué)成功地開創(chuàng)了一種新的硅谷發(fā)展模式,即大學(xué)——科研——產(chǎn)業(yè)三位一體的模式,這要?dú)w功于被稱為“硅谷先驅(qū)”的特曼,他在20世紀(jì)20年代任副校長期間,致力于將大學(xué)的科研與企業(yè)結(jié)合起來,注重科學(xué)的實(shí)效性。特曼的哲學(xué)是:使大學(xué)和產(chǎn)業(yè)形成一種共生關(guān)系。

特曼建議校方加強(qiáng)同當(dāng)?shù)仉娮赢a(chǎn)業(yè)界的聯(lián)系,以斯坦福大學(xué)為依托,聯(lián)合一批科技公司,把美國西部的電子產(chǎn)業(yè)帶動起來。特曼想到了校園“下?!?。但當(dāng)初捐贈土地有規(guī)定,土地不得出售。特曼與校長斯特林商定,利用斯坦福的土地,建立一個高技術(shù)工業(yè)區(qū)。1951年,在他的推動下,斯坦福大學(xué)把靠近帕洛阿托的部分校園地皮劃出來成立了一個斯坦福工業(yè)園。將土地直接以 99 年的合約期租給一些科技公司。這些科技公司的入駐,不單解決了學(xué)校的運(yùn)營資金的問題,還給學(xué)生們帶來了更多的創(chuàng)業(yè)就業(yè)機(jī)會??梢哉f是特曼開創(chuàng)了學(xué)校和科技企業(yè)結(jié)合共生的模式。

通過土地出租,斯坦福的目的很簡單,那就是給學(xué)校賺錢。到了后來,工業(yè)區(qū)改名為研究區(qū),成為把技術(shù)從大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)讓給區(qū)內(nèi)各公司的一種手段。功夫不負(fù)有心人,到1955年,已有7家公司在研究園設(shè)廠,1960年增加到32家,1970年達(dá)到70家。到1980年,整個研究園的655英畝土地全部租完,有90家公司的25萬名員工入主其中。這些公司一般都是電子工業(yè)中的高技術(shù)公司。斯坦福研究園成了美國和全世界紛起效尤的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)楷模。

說到特曼對產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的重視,這里有一個例子不得不和大家分享。1938年,特曼的兩個學(xué)生Bill Hewitt和David Packard發(fā)明了音頻振蕩器,在特曼的鼓勵指導(dǎo)和538美元資金的資助下,他的這兩個學(xué)生開始在一間車庫里創(chuàng)辦了惠普,開始將這個發(fā)明成果產(chǎn)業(yè)化。這間車庫在1989年被加利福尼亞當(dāng)局定為歷史文物和“硅谷誕生地”。對他的兩位高徒,特曼這樣評價:“你把他們放在任何新環(huán)境,他們都會迅速掌握必需的東西,而且達(dá)到高超的水平。所以當(dāng)他們開始搞學(xué)業(yè)時,他們無須什么教師指點(diǎn),而是一邊干一邊學(xué)會需要掌握的東西。他們學(xué)習(xí)的速度總比問題冒出來的速度更快”。正是憑著這種特殊才能,使惠普迅速崛起。后來惠普搬入斯坦福研究園,快速成為全球最大的PC制造商。

這兩位學(xué)生成功之后當(dāng)然當(dāng)然沒有忘記自己的恩師。特曼作為惠普公司董事會成員達(dá)40年之久,成為硅谷歷史上最感人的插曲之一。1977年,兩人向斯坦福大學(xué)捐贈920萬美元,建造了最現(xiàn)代化的弗德里克·特曼工程學(xué)中心,作為40年前特曼資助的538美元的回贈。到目前為止, Bill Hewitt和David Packard連同他們的家族基金和公司共向斯坦福捐贈的金額超過3億美元。

(從左到右依次是Fred Packard、Bill Hewlett和Fred Terman)

開放的體系

硅谷的很多公司創(chuàng)始人都來自中西部,雖然他們可能在東海岸求過學(xué)或工作過,但是他們沒有真正接受東海岸的那種過于拘謹(jǐn)刻板的氛圍,加州的不拘禮節(jié)才是他們更喜歡的。因?yàn)榧又菰谡叻ㄒ?guī)方面的開放性,他們也可以更自由地進(jìn)行各種科學(xué)、商業(yè)方面的嘗試,無需受到太多法律方面的制約。

Jason Calacanis在《Angel》這本書中這樣寫道:”硅谷打造的最偉大的產(chǎn)品就是硅谷本身。在這里,一代又一代公司及創(chuàng)始人都在積極推動刺激自己在效率等方面比前人做得更好。Google用了9年時間將自己的年?duì)I收做到30億美元,而做到同樣營收Facebook僅僅用了7年。Facebook目睹了Google是如何進(jìn)入數(shù)十個市場并占據(jù)統(tǒng)治地位的,而Facebook用了更短的時間就做到了這一點(diǎn)??粗鳪oogle和Facebook大舉進(jìn)軍全球市場,Airbnb和Uber的管理團(tuán)隊(duì)從中學(xué)習(xí)并在前人的基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷完善。下一波創(chuàng)業(yè)者依然如此。你能經(jīng)常看到Google員工帶著自己掌握的所有廣告算法技術(shù)跳槽加入Facebook,為的只是更具誘惑力的股權(quán)。Sheryl Sandberg在Google花了7年時間打造了廣告項(xiàng)目,加入Facebook后便成為Mark Zuckerberg的左膀右臂。同樣的故事也在Facebook身上上演,一些Facebook國際化擴(kuò)張方面的專家陸續(xù)加入Uber和Airbnb成為高管?!?/p>

(2011年硅谷人才流動圖)

和很多東海岸的公司不同,硅谷的公司深知,只有合作和競爭同時發(fā)揮作用才有助于打造成功的公司。這個想法很好地反應(yīng)在加州廢除非競爭協(xié)議的舉動中。這種生態(tài)體系能很好地鼓勵大家去嘗試、冒險、分享成功和失敗的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

(被稱為風(fēng)險資本一條街的“沙山路”,上百家聲名如雷貫耳的風(fēng)險投資公司在這里匯集)

風(fēng)險資本:硅谷的彈藥庫

(風(fēng)險投資之父Authur Rock)

第一家接受風(fēng)險投資的公司正是前文中說到的由“八叛逆”創(chuàng)辦的仙童半導(dǎo)體公司,它的投資人正是風(fēng)險投資之父Arthur Rock,Aurhur的公司Davis & Rock也是有史以來第一家風(fēng)險投資公司。

除Davis & Rock之外,20世紀(jì)60年代其它三家著名的風(fēng)險投資公司分別是Draper, Gaither& Anderson (1961)、Sutton Hill (1964)和Mayfield Funds (1963),這些公司通過對包括蘋果、英特爾等硅谷一些科技公司的投資都獲得了豐厚的匯報。

(邁克·馬克庫拉對蘋果進(jìn)行了25萬美元的投資,這筆投資換取了該公司30%股權(quán))

1969年,整個風(fēng)險投資圈有20來個人。和硅谷其它行業(yè)的人一樣,這些風(fēng)險投資人會經(jīng)常組織聚會,彼此分享心得想法。今天風(fēng)投圈使用的很多概念都源于那些人的想法碰撞的結(jié)果,例如,在投資時相比公司,投資人更看重創(chuàng)始人本身。很快,很多人看到了風(fēng)險投資的快速吸金能力,風(fēng)險投資行業(yè)也開始迎來爆發(fā)式發(fā)展,眾多風(fēng)險投資機(jī)構(gòu)紛紛誕生,紅杉資本和KPCB這兩家全球頂尖的風(fēng)投公司都是于1972年在仙童校友會上成立的。他們之間就有投資過亞馬遜、蘋果、思科、Dropbox、美國藝電公司、Facebook、Genentech、谷歌、Instagram、Intuit和LinkedIn等業(yè)內(nèi)巨頭公司, 而這些只是冰山的一角。

Fairchild:集成電路時代,仙童半導(dǎo)體打造了大半個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)圈,開創(chuàng)了半導(dǎo)體黃金時代

晶體管替換電子管,減少了體積,但是隨著晶體管越堆越多,新的問題又出現(xiàn)了:電路中器件和連線也越來越多,電路的布線和響應(yīng)都遇到了瓶頸。更高集成度的想法也應(yīng)運(yùn)而生,1958年,德州儀器的基爾比研制出世界上第一塊集成電路,并于1959年2月申請了小型化的電子電路專利。這塊集成電路由包括鍺晶體管在內(nèi)的五個元器件集成在一起,基于鍺材料制作了一個叫做相移振蕩器的簡易集成電路。

與此同時,仙童半導(dǎo)體諾伊斯也在1959年研制出一種利用二氧化硅屏蔽的擴(kuò)散技術(shù)和PN結(jié)隔離技術(shù),基于硅平面工藝發(fā)明了世界第一塊硅集成電路,并在1959年提交了集成電路的專利申請書,但是強(qiáng)調(diào)了仙童的集成電路是使用平面工藝來制造的。

此后,仙童半導(dǎo)體開發(fā)出運(yùn)算放大器、實(shí)用模擬集成電路、互補(bǔ)性金屬氧化物半導(dǎo)體集成電路等無數(shù)個集成電路的重要產(chǎn)品,推動了集成電路產(chǎn)業(yè)向前快速發(fā)展。

技術(shù)的成功并不意味企業(yè)就能勇往直前,仙童半導(dǎo)體在商業(yè)上并不出色。在諾伊斯的松散管理下,核心成員陸續(xù)離去,競爭者很快追趕了上來。1967年,仙童半導(dǎo)體公布了它的第一次虧損,760萬美元的虧損導(dǎo)致股票從一年前的3美元每股下滑至0.5美元,市值大幅縮水。靈魂人物的離去似乎奠定了仙童半導(dǎo)體沒落的命運(yùn),到了1979年,仙童半導(dǎo)體被法國一家石油企業(yè)斯倫貝謝(Schlumberger)公司收購。

1987年,斯倫貝謝(Schlumberger)又以原價的三分之一將仙童半導(dǎo)體轉(zhuǎn)賣給另一家美國國民半導(dǎo)體公司(NSC)。1997年,NSC為了與英特爾和AMD一較高下,將仙童半導(dǎo)體以5.5億美元的價格出售,并利用這筆資金買下了全球第三大微處理器制造商Cyrix,作為與英特爾競爭的籌碼。

在1997年到1999年間,仙童半導(dǎo)體開始了大規(guī)模的并購:1.2億買下了年收入7000萬的Raytheon公司半導(dǎo)體分部、4.55億并購了三星公司旗下一個制造特殊芯片的半導(dǎo)體工廠等。在接下來的時間里,仙童半導(dǎo)體一直在換帥與并購中維持著經(jīng)營。直到2016年9月,安森美半導(dǎo)體以24億美元現(xiàn)金完成了對仙童的收購。

在仙童半導(dǎo)體浩浩蕩蕩近六十年的發(fā)展歷史,“不老仙童”沒有得到壯大,但是它為整個芯片及IT產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)了大量人才,對硅谷乃至當(dāng)今時代的科技發(fā)展都有著不可或缺的影響和作用。在1969年舉行的一次產(chǎn)業(yè)大會上,參會的400人中,90%以上曾經(jīng)是仙童半導(dǎo)體公司的雇員。就像喬布斯所說:“仙童半導(dǎo)體就像是成熟了的蒲公英,你一吹他,這種創(chuàng)新精神的種子就隨風(fēng)四處飄揚(yáng)了?!?/p>

Intel & TI:爾后,Intel、TI的成功讓美國半導(dǎo)體始終處于領(lǐng)導(dǎo)地位

首先來看英特爾(Intel),它是典型美國半導(dǎo)體的縮影。1968年,羅伯特·諾伊斯、戈登·摩爾和安迪·格魯夫創(chuàng)創(chuàng)辦了英特爾,他們起初瞄準(zhǔn)了半導(dǎo)體存儲器,它可以存儲更多的比特信息,以替換磁芯存儲器。1969年,英特爾推出了第一個產(chǎn)品3101,這是一種用于高速隨機(jī)存取存儲器(RAM)的肖克利雙極型64比特存儲芯片,銷售得很旺。

1970年,英特爾推出了1103產(chǎn)品,這是一個1024字節(jié)(1KB)容量的DRAM,也是第一個商業(yè)上可用的芯片。1971年,應(yīng)日本計(jì)算器制造商Busicom的要求,英特爾為其設(shè)計(jì)低成本芯片,構(gòu)想了在一個芯片上裝入一個中央處理器(CPU)的計(jì)劃,為此,英特爾推出了第一個微處理器4004,這是世界上第一個商用的微處理器。

至此,英特爾也開始了兩項(xiàng)重要產(chǎn)品并行的道路——存儲芯片和微處理器。此后,英特爾連續(xù)推出8位微處理器8008、16位微處理器8086、32位微處理器80386,在微處理器取得了巨大成功。

20世紀(jì)80年代初,英特爾的存儲器產(chǎn)品市場份額開始下滑,DRAM、靜態(tài)RAM、EPROM市場的激烈競爭和日本廠商大舉切入迫使英特爾專注于微處理器。最后,英特爾放棄了存儲器業(yè)務(wù),全面轉(zhuǎn)向微處理器業(yè)務(wù)。對英特爾來說,1972年存儲器占其銷售額90%,而到1988年只剩20%,從存儲器轉(zhuǎn)向微處理器,這是戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

到1972年,英特爾已經(jīng)有超過1000名雇員,銷售額達(dá)到2300萬美元。1974年,英特爾有近3100名員工,銷售額為1.4億美元。到1984年,英特爾銷售額達(dá)到16億美元,在《財(cái)富》500強(qiáng)中上升至226名。在此后1986年至2017年期間,英特爾的營業(yè)收入從1986年的12.65億美元增加到2017年的627.61億美元,年均復(fù)合增長率(GAGR)為13.4%,復(fù)合增速相當(dāng)高。

再來看德州儀器(TI),也是美國集成電路的縮影。德州儀器成立于1930年,原為一家地質(zhì)勘探公司,后轉(zhuǎn)做軍工供應(yīng)商。德州儀器于1954年生產(chǎn)出了全球第一個晶體管,1958年發(fā)明出了全球第一塊集成電路,1967年發(fā)明了手持計(jì)算器,1982年發(fā)布了全球首個單芯片數(shù)字信號處理器DSP,之后便成了這個領(lǐng)域的霸主。

1996-2004年,德州儀器通過出售與并購,布局模擬與嵌入式處理。1996年,TI開始全方位轉(zhuǎn)型,專注于為信號處理市場生產(chǎn)半導(dǎo)體,隨后又展開了一系列企業(yè)并購、資產(chǎn)剝離大動作。2000年,TI斥資76億美元收購了模擬芯片廠商Burr-Brown,鞏固了其在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器與放大器領(lǐng)域的優(yōu)勢地位,并形成從電源IC到放大器IC乃至A-D/D-A轉(zhuǎn)換器的廣泛產(chǎn)品群。2005-2011年,第二次出售與并購,布局汽車+工業(yè)。

2005年起,德州儀器先后出售LCD、DSL、傳感器、手機(jī)基帶業(yè)務(wù),將重心從手機(jī)市場轉(zhuǎn)移出來,布局汽車和工業(yè)領(lǐng)域。2011年,TI又斥資65億美元收購美國國家半導(dǎo)體(NS),加強(qiáng)模擬產(chǎn)品線組合,德儀有3萬種模擬產(chǎn)品,國家半導(dǎo)體有1.2萬種。通過收購,德州儀器一舉超越了當(dāng)時在銷售額上與之持平的東芝,成為僅次于英特爾和三星電子的半導(dǎo)體公司。

2012年至今,德州儀器聚焦模擬與嵌入式處理,聚焦汽車+工業(yè)。自從德州儀器戰(zhàn)略性地退出手機(jī)基帶處理器領(lǐng)域后,模擬和嵌入式處理成為新的重點(diǎn)業(yè)務(wù)。目前模擬和嵌入式處理業(yè)務(wù)已占德州儀器公司營業(yè)額的85%以上。在繼續(xù)服務(wù)好消費(fèi)電子產(chǎn)品市場的同時,德州儀器緊緊抓住汽車電子和工業(yè)電子市場,依靠技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)高增長,目前汽車與工業(yè)的營收占比已經(jīng)接近半壁江山。

德州儀器的兩個集中出售并購時間段分別是互聯(lián)網(wǎng)繁榮到泡沫破滅時期和智能手機(jī)興起時期。德州通過并購重組不斷聚焦核心業(yè)務(wù),布局持續(xù)增長的廣闊市場。時至今日,TI已超過70年悠久歷史,并長期穩(wěn)居前十大半導(dǎo)體公司之列,擁有超過 30,000名員工,近100,000款產(chǎn)品以及超過 40,000 項(xiàng)專利。從營業(yè)收入的角度看,德州儀器的收入從1987年的55.94億美元增長到2017年的149.61億美元,年均復(fù)合增長率(GAGR)為3.3%。

從歷史講秘密:半導(dǎo)體行業(yè)明顯的特點(diǎn)“硅周期”

半導(dǎo)體行業(yè)是一個明顯的周期性行業(yè),行業(yè)的周期通常也稱為“硅周期”,通常持續(xù)4-5 年。硅周期即是指半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在差不多5 年的時間內(nèi)就會歷經(jīng)從衰落到昌盛的一個周期。一個典型的周期可以描述如下:第一階段,需求下降,產(chǎn)能利用率低,價格下滑,投資銳減;第二階段,需求穩(wěn)定,產(chǎn)能利用率穩(wěn)定,價格穩(wěn)定,投資下滑以致投資不足;第三階段,投資加大,信心膨脹,需求增長。這三個階段構(gòu)成一個循環(huán)。值得注意的是,半導(dǎo)體從設(shè)計(jì)到流水線生產(chǎn),至少需要2 年的時間。由于我國屬于新興市場,半導(dǎo)體行業(yè)處于上升發(fā)展時期,預(yù)計(jì)在未來5 年國內(nèi)市場不存在明顯的周期性。

分立器件行業(yè)是高科技、資本密集型行業(yè),作為半導(dǎo)體市場的重要組成部分,2008 年金融危機(jī)以來,分立器件市場亦受到半導(dǎo)體整體市場疲軟的影響,但在功率器件市場快速增長及其他產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級等有利因素的帶動下,2008 年市場規(guī)模的增長明顯高于半導(dǎo)體市場平均水平,銷售額增至176.9 億美元,成為引人注目的產(chǎn)品市場。2009 年,金融危機(jī)的加深抑制了全球電子產(chǎn)品消費(fèi),影響了上游分立器件產(chǎn)業(yè)和市場的發(fā)展,全球分立器件市場從持續(xù)正增長下滑為明顯負(fù)增長。

就中國半導(dǎo)體分立器件市場而言,受全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展放緩等不利因素的影響,2009 年中國分立器件市場結(jié)束了近幾年持續(xù)增長的發(fā)展勢頭,為886.9 億元,比2008 年小幅下降2.7%。但與世界其他主要市場相比,中國分立器件市場表現(xiàn)仍相對較為突出,規(guī)模萎縮幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全球平均水平,仍是全球最引人注目的市場之一。

2004-2009年中國分立器件市場銷售額與增長

同屬于半導(dǎo)體行業(yè),因此也會受到半導(dǎo)體行業(yè)周期波動的影響。

據(jù)SEMI 統(tǒng)計(jì),2006 年全球硅片市場銷售額為106 億美元,較2005 年增長29.27%;硅片銷售量達(dá)到了79.94 億平方英寸,較比2005 年增長20.20%。2000-2006 年全球硅片銷售量、銷售額及其結(jié)構(gòu)如下:

2000-2006 年全球硅片銷售量、銷售額

到2007年2月為止,我國已有15條8英寸、2條12英寸集成電路生產(chǎn)線建成投產(chǎn),占行業(yè)總投片量的50%以上,成為集成電路芯片制造業(yè)的主要力量。2006年半導(dǎo)體用硅片需求量為4.3億平方英寸,比2005年增長了23.6%;銷售額則達(dá)到了40億元,比2005年增長了25.6%。

2002-2006年我國半導(dǎo)體用硅材料市場需求量

未來智能實(shí)驗(yàn)室是人工智能學(xué)家與科學(xué)院相關(guān)機(jī)構(gòu)聯(lián)合成立的人工智能,互聯(lián)網(wǎng)和腦科學(xué)交叉研究機(jī)構(gòu)。

未來智能實(shí)驗(yàn)室的主要工作包括:建立AI智能系統(tǒng)智商評測體系,開展世界人工智能智商評測;開展互聯(lián)網(wǎng)(城市)云腦研究計(jì)劃,構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)(城市)云腦技術(shù)和企業(yè)圖譜,為提升企業(yè),行業(yè)與城市的智能水平服務(wù)。

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原文標(biāo)題:揭秘行業(yè)歷史,半導(dǎo)體霸主美國是怎么煉成的?

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