從 1948 年第一顆晶體管由貝爾實驗室(Bell Labs)的 William Shockley , Walter Bardeen 和 John Brattain 發(fā)明至今,可以說全球芯片產(chǎn)業(yè)迄今已有70年歷史。人類生活的體驗進入巨大改變,在家用個人電腦、人手一支智能手機和互聯(lián)網(wǎng)的無處不在,甚至可以上外太空探索,半導體對于人類生活帶來的改變,只能用驚奇形容。
(圖片來源:DT 君)
同時,經(jīng)歷過去 70 年的洗禮,我們也看到全球半導體大廠的更迭起落。
張忠謀在會議上開玩笑表示,他可能是臺灣少數(shù)可以回憶產(chǎn)業(yè) 60 年以前事跡的人。他回憶,1958 年 5 ~ 9 月期間,IC 發(fā)明者Jack Kilby 常常拿了一杯咖啡到他的辦公室(當時兩人在德州儀器共事)問張忠謀,“你知道我在做什么嗎?我在做集成電路(IC)啊!”當時的張忠謀 27 歲,Kilby比張大 10 歲。
晶體管、IC、摩爾定律、MOS、存儲、晶圓代工陸續(xù)問世,芯片產(chǎn)業(yè)興盛 70 年
張忠謀表示,從 1947 年晶體管發(fā)明至今已經(jīng) 70 年了,這段期間該產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了 10 個巨大的創(chuàng)新,才推進半導體產(chǎn)業(yè)走到今日的盛開風貌。
第一個創(chuàng)新是 1947 年晶體管(Transistor)的發(fā)明,由 AT&T 底下的貝爾實驗室的 William Shockley, Walter Bardeen 和 John Brattain 發(fā)明,初期 AT & T 沒有將該技術(shù)對外,直到 1952 年才將授權(quán)給很多公司做,創(chuàng)造出兩家非常成功的半導體全球公司:德州儀器(TI)和仙童半導體(Fairchild)
第二個創(chuàng)新是 1954 年的 Si 晶體管(Si transistor ),發(fā)揚光大者也是德州儀器。
(來源:DT 君)
第三個創(chuàng)新是集成電路(integrated circuit ; IC),眾所周知它是由德州儀器的 Kilby 發(fā)明,其實,同一時間也有仙童半導體的 Noyce 發(fā)明 IC,兩個人幾乎是同時完成發(fā)明,而這個創(chuàng)新的得利者就是德州儀器和仙童半導體。
第四個創(chuàng)新是 1965 年由 Gordon Moore 發(fā)明的摩爾定律,該定律后來變成半導體產(chǎn)業(yè)十分重量級的鐵律。原本摩爾定律只是一個微縮概念的定律,Moore 預測將來還會繼續(xù),后來變成全世界半導體公司的監(jiān)督者,直到現(xiàn)在大家仍照著這個定律前進,不遵循者深怕會被競爭對手超越。
第五個創(chuàng)新是 MOS Techology,包括 1964 年問世的金屬氧化物半導體場效晶體管 MOSFET 、 1967 年問世的Si Gate,以及 1970 年問世的 CMOS,如果 MOS Techology 沒有被發(fā)明,摩爾定律頂多只能維持幾年,不可能一路發(fā)展到現(xiàn)在2018 年都還在執(zhí)行。
德州儀器掉隊,英特爾、日本、南韓接棒崛起
MOS Techology 技術(shù)問世后,全球半導體是誰得利?這時候來到一個產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)折點,過去都執(zhí)牛耳的德州儀器沒有跟上這一波,忽視了 MOS Techology 技術(shù)的出現(xiàn),并未持續(xù)投資技術(shù)研發(fā),反而是日本半導體公司趁勢崛起,以及英特爾開始逐漸成長,之后有韓國三星電子接棒。三星電子從 1983 年才開始做集成電路,但得利于 MOS Techology 技術(shù)的發(fā)明,它也得到了快速發(fā)展。
第六個創(chuàng)新技術(shù)是和 MOS Techology 技術(shù)平行發(fā)展的存儲技術(shù) DRAM 和Flash,DRAM 是 1966 年 IBM 的 Robert Dennard 發(fā)明,F(xiàn)lash 是 1967 年貝爾實驗室發(fā)明。
現(xiàn)在大家看到英特爾是全球處理器巨頭,其實,英特爾早期是也是以 MOS Techology 技術(shù)和 DRAM 技術(shù)起家,后來才陸續(xù)轉(zhuǎn)到處理器產(chǎn)品,進而獨霸全球。
(來源:DT 君)
第七個創(chuàng)新是 1980 年代的封裝測試。封裝測試現(xiàn)在在整個半導體的地位越來越重要,肩負延續(xù)摩爾定律的任務。
第八個創(chuàng)新是 1970 年代問世的微處理器(CPU),從此時開始,英特爾的實力在全球半導體產(chǎn)業(yè)其使突圍、脫穎而出,而且只有它一家獨霸全球。英特爾的微處理器真正開始大規(guī)模出貨是1968 年 IBM 電腦開始出貨。自此之后,過去曾經(jīng)的龍頭都自此走上衰退之路,英特爾實力大躍進。
第九個創(chuàng)新是 VLSI Systems Design。該技術(shù)在 1970~1980 年出現(xiàn),看中摩爾定律出現(xiàn)后,可以把設計概念系統(tǒng)化,之后逐漸走向設計和晶圓代工可以獨立發(fā)展。同時,1980 年代也有很多 IP 公司和 EDA 公司的出現(xiàn),最大的得利者是芯片設計公司,但設計公司真正興起是到 1990 年代,如果沒有晶圓代工和芯片設計獨立分開,英特爾、德州儀器這些 IDM 公司也會做跨入該領域。
第十個創(chuàng)新是晶圓代工熱潮的興盛,1987年臺積電成立,但其實 1985 年左右,張忠謀就開始以這個模式為臺積電的成立奔走募資。
張忠謀表示,在晶圓代工時代,得利者是臺積電,但其實真正的得利者是芯片設計客戶,甚至是整個社會,如果沒有臺積電創(chuàng)立獨立晶圓代工模式,也不會有這么多的芯片設計公百花齊放,那創(chuàng)新只能靠大公司,然觀察,中小型的芯片設計公司才是驅(qū)動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的真正動力。
張忠謀指出,上述十大創(chuàng)新技術(shù)或商業(yè)模式是發(fā)生在 1985 以前,至于 1985 年以后,暫時沒有看到能夠與上述 10 個創(chuàng)新相提并論的,不過,有五個趨勢值得密切注意。
這五大趨勢分別為大陸半導體的崛起、2.5/3D封裝技術(shù)、EUV 光刻機、人工智能/機器學習、新材料如 C-tube/Graphene 等,或許可以等到十年后再來檢視,這五大趨勢對于半導體產(chǎn)業(yè)的影響是否足以改變產(chǎn)業(yè)風貌,甚至是人類的整個生產(chǎn)生活。