芯⽚的发展历史(⼀)
⾸先做个声明:
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。如果有⼈要去操作,⼀定⾃⼰研究⼀下基本⾯,我尽量保证引⽤的资料正确,但是买卖操作还是要⾃⼰负责。
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。
美国硅谷裁员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)。
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