引言
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)，如果沒有他的發(fā)明，就不會有計算機的存在，信息化時代也能只空談。 50年過去了，誰能夠想象到現(xiàn)在這些小小的芯片已經(jīng)影響了整個人類社會，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周年紀念日，50年來那些改變著人類社會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
1947年12月23日第一塊晶體管在貝爾實驗室誕生，從此人類步入了飛速發(fā)展的電子時代。但是對于從小就對電子技術(shù)感興趣的基爾比來說可不見得是件好的事情：晶體管的發(fā)明宣布了基爾比在大學里選修的電子管技術(shù)課程全部作廢。但是這并沒有消減這個年輕人對電子技術(shù)的熱情，反而更加堅定了他的道路。
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。說起當初為何選擇德州儀器，基爾比輕描淡寫道：“因為它是惟一允許我差不多把全部時間用于研究電子器件微型化的公司，給我提供了大量的時間和不錯的實驗條件。”也正是德州儀器這一溫室，孕育了基爾比無與倫比的成就。
雖然那個時代的工程師們因為晶體管發(fā)明而備受鼓舞，開始嘗試設(shè)計高速計算機，但是問題還沒有完全解決：由晶體管組裝的電子設(shè)備還是太笨重了，工程師們設(shè)計的電路需要幾英里長的線路還有上百萬個的焊點組成，建造它的難度可想而知。至于個人擁有計算機，更是一個遙不可及的夢想。針對這一情況，基爾比提出了一個大膽的設(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半導體單片上？”這樣整個電路的體積將會大大縮小，于是這個新來的工程師開始嘗試一個叫做相位轉(zhuǎn)換振蕩器的簡易集成電路。
1958年9月12日，基爾比研制出世界上第一塊集成電路，成功地實現(xiàn)了把電子器件集成在一塊半導體材料上的構(gòu)想，并通過了德州儀器公司高層管理人員的檢查。請記住這一天，集成電路取代了晶體管，為開發(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，開創(chuàng)了電子技術(shù)歷史的新紀元，讓我們現(xiàn)在習以為常一切電子產(chǎn)品的出現(xiàn)成為可能。
偉大的發(fā)明與人物總會被歷史驗證與牢記，2000年基爾比因為發(fā)明集成電路而獲得當年的諾貝爾物理學獎。這份殊榮，經(jīng)過四十二年的檢驗顯得愈發(fā)珍貴，更是整個人類對基爾比偉大發(fā)明的充分認可。諾貝爾獎評審委員會的評價很簡單：“為現(xiàn)代信息技術(shù)奠定了基礎(chǔ)”。
“我認為，有幾個人的工作改變了整個世界，以及我們的生活方式——亨利·福特、托馬斯·愛迪生、萊特兄弟，還有杰克·基爾比。如果說有一項發(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�！被蛟S德州儀器公司董事會主席湯姆·恩吉布斯的評價是對基爾比貢獻最簡潔有力的注解，現(xiàn)在基爾比的照片和愛迪生的照片一起懸掛在國家發(fā)明家榮譽廳內(nèi)。
二 羅伯特 諾伊斯（Robert Noyce）：科學、商業(yè)雙料巨人
羅伯特•諾伊斯，是一位科學界和商業(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，使半導體產(chǎn)業(yè)由“發(fā)明時代”進入了“商用時代”。同時，還共同創(chuàng)辦了兩家硅谷最偉大的公司：一個是曾經(jīng)有半導體行業(yè)“黃埔軍�！敝Q的-仙童(Fairchild)公司，一個是當今世界上最大設(shè)計和生產(chǎn)半導體的科技巨擎英特爾公司。
生活在美國大蕭條時代的羅伯特•諾伊斯向來奉行“自己動手”，12歲的時候，他與二哥自造了一架懸掛式滑翔機。13歲的時候，他們用家里洗衣機淘汰的舊汽油發(fā)動機造出了一輛汽車。甚至還同朋友一起造出了一臺粗糙的無線電收發(fā)兩用機，互相發(fā)信息。當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，使元件和導線合成一體，從而為半導體集成電路的平面制作工藝、為工業(yè)大批量生產(chǎn)奠定了堅實的基礎(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)化價值更大，成本更低。自此大量的半導體器件被制造并商用，風險投資開始出現(xiàn)，半導體初創(chuàng)公司涌現(xiàn)，更多功能更強、結(jié)構(gòu)更復雜的集成電路被發(fā)明，半導體產(chǎn)業(yè)由“發(fā)明時代”進入了“商用時代”。
當然在這個“商用時代”還誕生了諾伊斯最大的成就：1968年諾伊斯離開了曾經(jīng)有半導體行業(yè)“黃埔軍校”之稱的-仙童(Fairchild)公司（孕育出包括英特爾、AMD、美國國家半導體等當今半導體行業(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個晶體管，制成了一款包括運算器、控制器在內(nèi)的可編程序運算芯片，也就是我們現(xiàn)在所說的中央處理單元（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三百五十億美金營業(yè)額。
一個人同時置身科學界和企業(yè)界，最終還能功德圓滿，實屬罕見，而諾伊斯卻做到了，他已經(jīng)成為半導體工業(yè)的象征人物，人們尊敬的稱他為：“硅谷市長”。這位“硅谷市長”的成就也成為半導體行業(yè)工程師日夜奮斗的目標。
三 戈登 摩爾（Gordon Moore）： 一個人一個行業(yè)的定律
在今天的IT行業(yè)有一個神話，這個神話就是一條定律把一個企業(yè)帶到成功的巔峰，這個定律就是“摩爾定律”，而這個企業(yè)就是Intel。這個定律的發(fā)現(xiàn)者不是別人，正是世界CPU市場霸主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小鎮(zhèn)，1954年獲物理化學博士學位，1956年同諾伊斯一起創(chuàng)辦了傳奇般的仙童 (Fairchild)公司，主要負責技術(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，有一天摩爾離開硅晶體車間坐下來，拿了一把尺子和一張紙，畫了個草圖�？v軸代表不斷發(fā)展的芯片，橫軸為時間，結(jié)果是很有規(guī)律的幾何增長。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在當年第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，以及它潛在的計算能力，每隔一年翻番。這也就是后來聞名于IT界的“摩爾定律”的雛形。為了使這個描述更精確，1975年，摩爾做了一些修正，將翻番的時間從一年調(diào)整為兩年。實際上，后來更準確的時間是兩者的平均：18個月。"摩爾定律"不是一條簡明的自然科學定律，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富每隔18個月翻一番。
當時，集成電路問世才6年。摩爾的實驗室也只能將50只晶體管和電阻集成在一個芯片上。摩爾當時的預測聽起來好像是科幻小說；此后也不斷有技術(shù)專家認為芯片集成“已經(jīng)到頂”。但事實證明，摩爾的預言是準確的，遵循著摩爾定律目前最先進的集成電路已含有超過17億個晶體管。
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，半導體行業(yè)的工程師們遵循著這一定律，不僅每１８個月將晶體管的數(shù)量翻一翻，更是意味著同樣性能的芯片每18個月體積就可以縮小一半，成本減少一半。也可以說是因為摩爾定律讓我們生活中的電子產(chǎn)品性能越來越強大，體積越來越輕薄小巧，價格越來越低廉。
1900年已經(jīng)退休的摩爾從美國前總統(tǒng)布什的手中接過了美國技術(shù)獎。今天，他的名字就像他提出的“摩爾定律”一樣，響徹在半導體行業(yè)每個人的心中。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算機業(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
“Only the paranoid survive．”只有偏執(zhí)狂才能生存。說這句話正是安迪·格羅夫。
還記得沒有電腦之前的生活嗎？可以這樣說，沒有英特爾的微處理器，就算一萬個年少輕狂才華橫溢的比爾·蓋茨也無濟于事。從1987年接過英特爾的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)字革命的心臟強勁跳動，為數(shù)字時代提供源源不斷的動力。同樣地，沒有安迪·格羅夫，也就沒有今天最成功的半導體公司英特爾。
進入20世紀80年代，隨著美國經(jīng)濟的衰退與日本人咄咄逼人的攻勢，英特爾公司最終儲存業(yè)務陷入了重重困境，財務周轉(zhuǎn)失靈，庫存積壓成山。
1986年格羅夫提出的新的口號“英特爾，微處理器公司”，毅然舍棄儲存業(yè)務把英特爾的主營業(yè)務轉(zhuǎn)到微處理器上去。正是這個決策讓英特爾順利地穿越了存儲器劫難的死亡之谷，使英特爾從一個二流的DRAM廠商轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�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，處理器的性能越來越強大，速度越來越快，甚至不再是簡單的單個核心，雙核、四核的處理器逐漸步入人們生活，個人電腦時代來臨了。印有“Intel Inside”品牌標志的處理器成了世界上80%計算機的心臟，“Intel Inside”一度成為本產(chǎn)業(yè)的黃金標準響徹全球也在改變著世界。
五 張忠謀 新行業(yè)機構(gòu)的締造者
一個人定義了一個產(chǎn)業(yè)，一個人開創(chuàng)了一個新的代工時代，一個人讓整個集成電路行業(yè)更有活力，這個人就是張忠謀。
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，受臺灣方面邀請，張忠謀辭去在美國的高薪職位返回臺灣，出任臺灣工業(yè)技術(shù)研究院院長，致力于臺灣半導體業(yè)的崛起和產(chǎn)業(yè)升級，1987創(chuàng)建了全球第一家專業(yè)代工公司——臺灣積體電路制造股份有限公司（臺積電）開創(chuàng)了半導體代工時代。
在臺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)計自己做，Intel、三星等公司集芯片設(shè)計和生產(chǎn)于一體，全能但龐大臃腫。正是這種大而全的設(shè)計生產(chǎn)方式，帶來了高成本，高門檻的弊端，放慢了整個集成電路行業(yè)的步伐。
看到這一商業(yè)機會的張忠謀，大膽成為第一家“純”晶圓代工公司，不與客戶競爭，不設(shè)計或生產(chǎn)自有集成電路，只幫助半導體公司生產(chǎn)已經(jīng)設(shè)計成型的集成電路。正是這種模式為臺積電帶來巨大財富的同時也創(chuàng)造了兩個新的行業(yè)－晶圓代工廠，Fabless（無生產(chǎn)線集成電路設(shè)計公司）。由于省去了費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)計公司，為整個集成電路行業(yè)帶來了新活力與創(chuàng)意。
2007年，英特爾宣布與臺積電同時生產(chǎn)45納米工藝的芯片。這標志著臺積電在技術(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。同時傳統(tǒng)芯片公司NXP和德州儀器公司也宣布，將停止開發(fā)一些芯片生產(chǎn)技術(shù)，轉(zhuǎn)而與臺積電等亞洲晶圓代工企業(yè)制造芯片，集成電路細分工時代全面到來，一個嶄新的更具活力的集成電路行業(yè)展現(xiàn)在我們面前。
轉(zhuǎn)載自：科學松鼠會[http://songshuhui.net]