本期我們想跟大傢聊聊集成電路(IC)的發展歷程及高光時刻。IC從19世紀開始誕生,發展至今扮演著越來越重要的角色,我們日常所熟知的手機(移動終端)、寬帶(網絡通信)、攝像頭(安防監控)等都跟IC有關,就連美國矽谷的誕生也跟IC有關。
1、IC的發展歷程
半導體導電能力隨著溫度、光照條件、輸入電壓(電流)和摻入雜質的不同而發生很大變化,這四大特性的發現順序分別如下:
1833年:法拉第發現硫化銀材料的電阻是隨著溫度的上升而降低。這是半導體現象的首次發現;
1839年:法國貝克萊爾發現半導體和電解質接觸形成的結,在光照下會產生一個電壓,這就是半導體的第二個特性:光生伏特效應;
1873年:英國的史密斯發現硒晶體材料在光照下電導增加的光電導效應,這是半導體的第三種特性;
1874年:德國佈勞恩觀察到某些硫化物的導電有方向性,也就是半導體的整流效應,也是半導體所特有的第四種特性。
半導體的這四個特性,雖在1880年以前就先後被發現瞭,但半導體這個名詞大概到1911年才被考尼白格和維斯首次使用。
直到1947年12月,人類歷史上的第一個半導體點接觸式晶體管才誕生於美國貝爾實驗室,從此開創瞭人類的矽文明時代。
世界上第一個晶體管設計模型(圖片來源:21ic電子網)
1958年,美國德州儀器(TI)公司和仙童公司(Fairchild Semiconductor)各自研制發明瞭半導體集成電路(IC),當時的IC相當的粗糙,也就是利用當時由貝爾實驗室開發出的擴散和物理氣相沉積(PVD)技術,將包括鍺晶體管在內的五個元器件集成在一起,基於鍺材料制作瞭一個叫做相移振蕩器的簡易集成電路尺寸7/16×1/16英寸。
c8a954fd4facb233d1f4f9d4179645f9基爾比發明的第一個集成電路(IC)
盡管第一塊IC看來還非常粗糙,但這個發明和後期各學科理論、材料、工藝的進步一起推動著半導體行業迅猛往前發展,從SSI(小規模集成電路)起步,經過MSI(中規模集成電路)、LSI(大規模集成電路)、VLSI(超大規模集成電路),發展到瞭今天的ULSI(特大規模集成電路)和GSI(甚大規模集成電路)。我們熟知麒麟990處理器的總晶體管數量能達到103億。
2、矽谷的誕生
業內都說“先有仙童後有矽谷”要瞭解美國矽谷的發展史,那就繞不過早期的仙童半導體公司。
1955年,“本世紀最偉大發明”的“晶體管之父”的肖克利(W.Shockley)博士離開貝爾實驗室,並創建“肖克利半導體實驗室”。
世界英才慕名而來,最後肖克利在各領域的天才與精英中,確定瞭公司創立之初的八位成員,而這八位初創成員也是後來對矽谷乃至世界范圍產生深遠影響的“八叛將”(The Traitorous Eight):羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce)、戈登·摩爾(Gordon Moore)、謝爾頓·羅伯茨(Sheldon Roberts)、朱利亞斯·佈蘭克(Julius Blank)、尤金·克萊納(Eugene Kleiner)、金·赫爾尼(Jean Hoerni)、傑·拉斯特(Jay Lsat)、維克多·格裡尼克(Victor Grinnich)。
50fbb2d125fda873cd64a85439cd2eb7仙童八叛將(圖片來源:網絡)
可惜,肖克利是天才的科學傢,卻缺乏經營能力,他雄心勃勃,但對管理一竅不通。1960s“八叛徒”離開肖克利成立瞭仙童半導體公司。到瞭1969年,“八叛將”的叛變精神再次燃燒,隨著佈蘭克的出走,當初創立仙童的 “八叛將”也盡數離開瞭仙童半導體公司。一時間,仙童迎來瞭大量的離職潮,也由此孕育瞭更多的半導體公司的誕生。
正如喬佈斯對仙童的評價:“仙童半導體公司就像棵成熟瞭的蒲公英,你一吹它,這種創業精神的種子就隨風四處飄揚瞭”
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據統計,到2013年為止,由仙童公司直接或間接衍生出來的公司共達到瞭92傢,而其中上市的30傢公司的市值更是超過瞭2.1萬億美元,產值甚至超過瞭當年的一些發展中國傢GDP。
可以說是仙童給舊金山灣區帶來瞭半導體產業,因為半導體的材料是矽,所以加州這個原本拗口的「聖塔克拉拉谷」,在上世紀70年代開始被更多的人稱之為——矽谷。