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半导体研发联盟由14家半导体公司联合组成,每年从国防部得到1亿美元的经费,但是它似乎不合诺伊斯的口味。在过去的职业生涯中,他始终反对让自己的公司承担由国防部资助的研究项目,但美国半导体厂商协会属于此列。

年6月3日星期天上午,在出席一次商业会议之前,诺伊斯像平常一样游完泳后躺了一会儿。此时,剧烈的心脏病在他睡着时发作了,夺走了他的生命,享年62岁。诺伊斯的去世震惊了全球半导体行业。

芯片,也叫集成电路,是一种把电路小型化,并制造在一块半导体晶圆上的一种具有特殊功能的微型电路。在制造过程中,人们用一些特殊的工艺,把电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线连在一起,制作在一小块或几小块半导体晶片上,然后封装在一个塑料或陶瓷管壳内,成为具有某种电路功能的微型结构。

功能和结构来分类,芯片可以分为模拟、数字和数模混合芯片三大类。模拟芯片是一种线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号,即幅度随时间连续变化的信号,如收音机的音频信号、录放机的磁带信号等。其输入信号和输出信号呈线性关系。数字芯片用来产生、放大和处理各种数字信号,即在时间上和幅度上离散取值的信号,如手机、数码相机、微处理器的逻辑控制、音频信号和视频信号。

按导电类型不同分类,芯片可以分为双极型芯片和单极型芯片,它们大多是数字电路。双极型芯片的制作工艺复杂,功耗较大,基础器件为双极型晶体管,典型芯片为TTL,ECL,HTL,LST-TL,STTL等。单极型芯片的制作工艺简单,功耗较低,基础器件为场效应管,易于制成超大型芯片,典型芯片代表有微处理器和各种逻辑电路等。

按应用领域来分类,芯片可以分为通用芯片和专用芯片。

年全球半导体市场规模为亿美元,其中芯片市场规模为亿美元,占比为86.3%其余为分立元件。芯片市场中,存储器的市场规模达到亿美元,占比为34.8%。接下来分别是逻辑电路、微处理器和模拟电路,其比重分别为29%,18%和15%。年全球半导体市场规模会超过亿美元,存储器产值有望超过亿美元,再次成为产量最高的芯片品种。

从横向产业链来看,在全球芯片企业的营收中,芯片设计市场规模为-亿美元;晶圆制造的市场规模为亿美元左右;芯片封测市场规模为亿美元左右;原材料和芯片设备的市场规模都为400亿美元。

芯片生产的核心能力指标有两个:一是硅晶圆尺寸,二是晶圆的工艺节点,即制程。一般来说,硅晶圆尺寸越大越好,晶圆越大,同样工艺流程下生产的芯片就越多。硅晶圆是高度集中行业,日本信越、日本胜高、中国台湾环球晶圆、韩国LG和德国Silitronic垄断了全球90%以上的市场份额。硅晶圆对纯度的要求极高(99%的小数点后面要11个9以上)。目前,通用的硅晶圆的直径有毫米、毫米和毫米三种,其中毫米的晶圆占60%以上,主要用在制造高性能芯片上,硅晶圆的直径越大,制造工艺难度就越高,目前我国对毫米硅晶圆的需求基本依靠进口。

制程是在硅晶圆上所能蚀刻的最小尺寸。越先进的工艺,制程就越小,一块硅晶圆所能生产的晶体管就越多,处理器的功能就越强,运算效率也越高。附加的好处是,能耗也随之降低。

随着芯片功能的不断增多,芯片的规模也越来越大。于是,工业界出现了很多成熟的常用设计模块,也称IP模块。今天的芯片设计,一般不是从0开始的,而是基于一些成熟的IP模块,在这些IP模块的基础上再按芯片功能要求设计芯片。

芯片行业和其他工业一样也有其景气周期,其主要根据新科技带来的终端需求变化而变化。-年,由于大型主机、个人电脑的推动,全球芯片销伟从5亿美元增长到了亿美元;1-7年,由于电脑家电化、无线通信、家电数字化的推动,全球芯片销伟从亿美元增长到了2亿美元;9-年,推动芯片需求的是智能手机和移动互联网产品,这一时期全球芯片销伟额从2亿美元增长至亿美元。-年,推动芯片需求的将会是人工智能(AI)、物联网、5G通信、汽车智能化等,全球半导体销售额将突破0亿美元。

(年)格鲁夫毕业,立即加入仙童,成为研发部主管摩尔手下的主要研发人员。,格鲁夫己经是摩尔的主要助手了。

摩尔和诺伊斯与当年仙童的共同创始人阿瑟·洛克一起创建了英特尔,生产半导体内存。诺伊斯和摩尔是英特尔最初的两名员工,当他们准备招兵买马的时候,第一个想到的就是格鲁夫,于是格鲁夫成了英特尔的第三号员工,英特尔有名的三驾马车就这样形成了。摩尔称格鲁夫为“世界上最有条理的人”,摩尔告诉他:“将来有一天会由你来经营英特尔。”格鲁夫对摩尔很尊重,但格鲁夫不太认同诺伊斯随意的管理方式。每当格鲁夫和诺伊斯之间发生冲突时,摩尔就在他们中间起润滑剂的作用。洛克是这样评价英特尔的三驾马车的:“没有诺伊斯,英特尔成不了大公司;没有摩尔,英特尔成不了技术领先的公司;没有格鲁夫英特尔成不了高效率的公司。英特尔的三驾马车每个人都很重要,但他们三人的合作更重要。”

格鲁夫说:‘旧本生产的半导体内存质量远远超出了我们的预期。"20世纪80年代,美国半导体行业协会对美国与日本生产的半导体内存进行了质量测试。他们发现美国最高质量的半导体内存和日本最差的相比还要差。

年,英特尔上市后,第一次亏损,英特尔损失了1.73亿美元。这也是AMD公司史上最糟的一年,亏损千万美元,美国国家半导体损失1.43亿美元。英特尔削减了28%,即7个员工,英特尔和美国芯片产业困难重重。

英特尔从此不再研发新一代的半导体内存。好在英特尔是以技术领先的公司,在芯片工艺日趋成熟的时候,英特尔在产品设计上也下了很大的功夫,其中最有名的就是微处理器——CPU。

在生产CPU的初期,英特尔采取了第二供货源的政策,英特尔也让AMD生产同样的CPU。该政策使英特尔在变幻莫测的CPU市场中站稳了脚跟,还给了IBM等不愿依赖单一供应商的PC制造商一颗定心丸。

康柏设计的主板在英特尔的硬件和微软的软件之间完美地架起了桥梁。很快,顾客就开始购买康柏生产的PC,没多久,康柏就成了世界上最大的PC生产商。

计算机产业从此发生了根本性改变。其他产商纷纷模仿康柏,设计主板,推出自己的PC。PC的主导权从此不再属于电脑制造商,而属于零件、系统和软件制造商。英特尔成为所有PC和组装品的通用硬件,而微软操作系统则成为所有PC的操作系统。这时,格鲁夫和英特尔决定取销第二供货源的政策。《纽约时报》说英特尔对的控制是“美国最有利润的垄断之一”。

AMD对此感到非常气愤,它称它与英特尔的协议包括了,英特尔则予以否认。AMD决定按协议的仲裁条款起诉英特尔,曾经结成联盟的双方开始了长期的司法纠纷。英特尔被认为是业内最为咄咄逼人的当事人之一。格鲁夫说:“诉诸法庭,是为了保护我们的知识产权,否则竟争对手就会瓜分它。”他还说:“我知道这不是友好的解决方式。但我们的研发投入巨大,和公司在知识产权方面的占有份额不成比例。我们这是在表明我们的知识产权是宝贵的,不想被人瓜分。”

年,英特尔推出了,它只是在上加了一个浮点处理器以及缓存。凭借,英特尔超过了所有的日本芯片公司。的问世标志着英特尔结束了过渡期,成了微处理器制造商,也使英特尔雄居全球芯片厂商之首。

公司的技术支持部门接到了弗吉尼亚的一所名不见经传的大学数学教授的电话。该教授通知英特尔,他的奔腾PC在处理一道复杂的除法时出了错。他肯定错误源于CPU而不是其他组件或软件,他在其他装有奔腾CPU的PC上也做了试验,结果一样。他说每个奔腾CPU都有问题,问题出自设计,不是工艺,也不是主板。

弗吉尼亚的教授没有将所有问题都告诉英特尔。如果英特尔以顾客为最终用户而不是以电脑制造商为对象,它应该很欣赏该教授发现的问题,而且感谢他对公司的支持并给予奖励。但英特尔的做法一点也没有体现大公司的气概,他们将他随意地应付了。于是,该教授上网抱怨英特尔的做法,结果奔腾的问题闹到尽人皆知。面对顾客的质问,英特尔为了平息顾客的民愤,宣布自己己经知道了这个问题。但英特尔仍在卖同样的产品,这是欺骗顾客的行为。英特尔的工程师说,终端用户遇到该问题的概率是27万年一次(远长于奔腾的设计寿命)。但顾客则用他们的运算结果,说明情况的严重性。

很快,电脑制造商那里也传来了坏消息,IBM宣布停购奔腾处理器,此时是格鲁夫职业生涯最艰难的时刻。他说:“我曾经历过一些极为艰难的危机,但和这次相比,都不算什么。这次危机是我从未遇到过的,白天我努力工作,晚上回家后,我变得很抑郁。我觉得我们陷入了没有出路的包围圈。”

顾客的攻击一直持续到格鲁夫妥协。他为所有希望调换处理器的顾客重装了处理器。这是一场噩梦,格鲁夫后来说:“我们己经将几百万个电脑主板发了货。我们无法估计损失有多大。”格鲁夫下令设立消费者意见部门,听取顾客意见,“过去我们从未强调与顾客的交往。我们没有解决顾客问题的经验。如今,我们突然要大规模地解决顾客的问题了”。英特尔为此付出了4.75亿美元的代价和半年的研发时间。

要求英特尔的员工每天额外工作两个小时。他加强了自己的管理策略—建设性对峙。很多人开始受不了他的暴力管理方式,因此辞职的管理人员说:“现在我们都是成人了。不应该在那样的环境里工作。"年,格鲁夫获得了一项令人反感的荣誉:他被《财富》评选为全美最坚强、粗暴的上司。

英特尔在格鲁夫的领导下,不断改进它的芯片设计和制造工艺。年,英特尔在研发中投入了50亿美元。每9个月就有一家生产英特尔芯片的工厂拔地而起,每家工厂的造价为20亿美元。格鲁夫这样做是因为他对技术至上的未来异常执着。

最早的存储器是在18世纪末19世纪后期发明的穿孔卡片。它被用于“程序化”的纺织机和其他机器上。这项技术被赫尔曼·霍尔瑞斯用于年的人口普查中的数据存储,他设计了最初的一个12行24列数组的圆孔阵列原型,他也因此被称为现代机械数据处理之父。在计算机上,打孔纸带既能用于数据输入,也能用于存储输出数据。纸带上的每一行孔代表着一个字符。这样的纸带很长,一旦断裂,就很麻烦。

最早的磁鼓内存于年在奥地利出现,它包括旋转圆筒包围铁磁介质条和一排固定读写磁头。一个三维模拟的磁鼓存储器形成一个阵列,相当于一个硬盘,其成本很低,且大幅提高了存储能力和速度。年,磁滚筒存储器被成功地运用在IBM超级计算机中。该磁滚筒存储器长16英寸,直径为4英寸,转速为千赫,可存储8.5KB的数据。

年,由冯·诺依曼领导设计的第一台具有存储程序功能的计算机EDSAC发布了。它的特点是二进制,使用水银延迟线做存储器,指令和程序可存入计算机中。

年1月,波兰裔的电气工程师和计算机先驱利基克曼和他的同事在RCA发明了选数管,这是一个用真空管作为基础元件的数字存储设备,存储数据的介质为静电荷。它由一个阴极封闭式的圆柱形网格线和一个多层结构包围的金属板组成,其关键是写板和读板。电线网格划分为写板和存储孔,单位为比特。选择性地把电压加在两个正交相邻的电线上,就能定义任何一点的读写电荷。如果读盘捕捉到了该电荷,就可将其电子流读出。一个宽76毫米、直径为毫米的长型设备的每个存储容量为位。

年3月,由ENIAC的主要设计者埃克特和莫奇利设计的第一台通用电子计算机UNIVAC-I交付使用。这台计算机设计师第一次采用了磁带机作为外部存储器,它用奇偶校验法及双重运算线路来提高系统的可靠性,并最先进行了自动编程的试验。

20世纪80年代,磁带成了最流行的存储设备。

年,毕业于上海交通大学和麻省理工学院的美籍华人物理学家王安提出了用磁性材料制造存储器的思路。很快,福雷斯特就把它变成了现实。为了实现磁芯存储,福雷斯特需要一种物质,该物质要有一个明确的磁化阈值。他把这种电线的网格和核芯织在电线网上,称之外磁芯存储,它的有关专利对计算机的发展非常关键。

磁芯存储从20世纪50年代到70年代初,一直是计算机存储的标准方式。自20世纪60年代以来,所有大型和中型计算机都采用了这一系统。

硬盘存储器的原理是,磁盘表面的磁记录介质薄膜受外磁场的磁化,在去掉外磁场后仍能保持剩余磁化状态,从而存储数据。磁盘存储器由主轴、主轴上的盘片、磁头和磁头臂、磁头定位系统、控制与接口电路等构成。其规格有14英寸、8英寸、5.25英寸、3.5英寸、2.5英寸和1.8英寸。年,3.5英寸硬盘的容量己达4TB。

年,IBM设计出了世界上第一款硬盘IBMRAMAC。硬盘产品的体积庞大,容量仅为5MB,使用了50张24英寸的碟片,个记录面,每面个磁道,碟片转速为每分钟1转,速率为每秒8个字符。

IBM从年开始生产硬盘存储设备,直到3年把硬盘业务出售给日立。硬盘驱动器和软盘驱动器均由IBM发明,IBM的工程师拥有这些产品及其技术的大多数发明权。硬盘驱动器的基本机械结构自IBM后就再没变过。现在仍然使用与20世纪50年代相同的标准来衡量硬盘驱动器的性能和特征。

年,为了方便携带,IBM发明了软盘。首款只读型软盘直径达到8英寸,容量为79.7KB。后来又有5.25英寸的容量为KB和3.5英寸的容量为1.44MB的软盘,读写型软盘于年问世。20世纪90年代还出现了容量为MB的3.5英寸软盘。软盘一直是便携式存储器的首选,直到闪存的出现。目前,由于兼容性、可靠性、成本等因素,软盘己经完全被闪存取代了。

年,英特尔推出了划时代的动态随机存储器内存,型号为,容量为1KB。它是半导体内存的鼻祖,其核心技术一直沿用至今。此后虽然其容量在不断增加,速度也在不断提高,但其芯片组合及插拔式的结构也一直沿用至今。

经过几十年的成长与竟争,内存生产厂家从20世纪80年代的四五十家,或到了8年的五家,它们是韩国的三星、SK海力士、德国的奇梦达、美国的镁光和日本的尔必达。这五家公司基本控制了全球的内存,终端厂商都要向它们买元器件。

三星利用存储器行业的强周期特点,依靠政府资助,在价格下跌、生产过剩、其他企业削减投资的时候,逆势扩张,通过规模效应来降低成本,逼着对手退出市场,甚至破产。在存储器这个领域,三星一共有过三次恶性竟争,前两次分别发生在20世纪80年代中期和90年代初,两次恶性竟争让三星成了存储器老大。

8年年中,内存价格跌到了成本以下,8年年底更是跌到了材料成本以下。9年年初,德系厂商奇梦达破产,欧洲不再生产内存。年年初,日系尔必达也破产,曾占据内存市场50%以上份额的日本,也彻底退出内存市场。尔必达宣布破产的当晚,三星总部彻夜通明,次日股价大涨,韩国又赢了。

时至今日,只剩三个厂家还在做内存,它们是三星、SK海力士和镁光。年,镁光以20多亿美元的价格买下了尔必达。5年后,镁光的市值从不到亿美元涨到亿美元,20亿美元只是其一天市值的振幅。

年12月5日,视觉光盘公司发布了首款商用激光光盘,上市时该光盘被称为激光影碟,其直径为30厘米,主要被用于存储电影。该光盘的两面均可记录60分钟的音频和视频。光盘记录的完全是模拟内容,其技术是由西部电子公司的大卫·格里格于年发明的激光光盘技术。

年,东芝公司首先提出了快速闪存存储器的概念。年,英特尔推出了第一款Kb闪存芯片,这类闪存被称为NOR。年,日立公司研制出了第一款NAND闪存,很快NAND闪存就取代了NOR闪存。

近年来,由于移动设备、云存储、云计算的兴起。存储器的市场需求大增,传统的存储器己经无法满足市场的需要。各大芯片生产商和研究单位加大对新型存储器的投入,其中以新材料和新原理的投入最大。目前,最有前途的新型存储器有三大类:相变存储器(PRAM)、磁存储器(MRAM)、阻变存储器(RRAM)。

在容量上,相变存储器最高可达8GB}磁存储器最高可达4GB,阻变存储器最高可达32GB。和闪存相比,它们的容量很小,但它们的读写速度比闪存要快倍以上。

第一台电子计算机的发明人是美国人约翰·文森特·阿塔纳索夫,他是“电子计算机之父”。阿塔那索夫是爱荷华州立大学物理系教授。阿塔纳索夫和他的研究生克利福特·贝瑞于年10月研发出了世界上第一台电子计算机。这台机器之所以命名为ABC,是因为A,B为俩人姓氏的首字母,C为计算机的首字母。

年,宾夕法尼亚大学的莫奇利和埃克特等人研制成功了有名的埃尼阿克计算机。从埃尼阿克计算机发展至今,计算机繁衍了四代,最初是真空管计算机,然后是晶体管计算机,第三代是集成电路计算机,第四代是大规模集成电路计算机。

计算机飞速发展是基于20世纪的三项重要发明:晶体管、集成电路和泰德·霍夫年发明的微处理器。其中最重要的是集成电路的发明并用集成电路来设计计算机。因为使用了集成电路技术,才使得今天的计算机功能远超ABC和埃尼阿克。

不像诺伊斯,霍夫没有因为发明了CPU而获得巨大财富,但他的发明如此重要,使其可以无愧地跻身于20世纪最伟大的科学家之列。

年,英特尔刚成立之时,斯坦福大学向英特尔推荐了霍夫。于是霍夫成了英特尔的第12位员工。

20世纪60年代末,刚面世的计算机每台价格为几百美元。日本计算机公司Busi



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