芯片的发展历史（一）

芯片的发展历史（一）

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 *** 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 *** 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。

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）。

总之，以上就是芯片的发展历程，包括技术上的发展及硅谷的诞生。后面从产业链的转移角度，回顾芯片的发展。

半导体技术主要是以半导体为材料，制作成组件及集成电路的技术，它非常重要的发展趋势就是降低成本和能量的消耗，这就要求晶体管微小化，使集成度变高。根据尺度可以，分为两个阶段微电子阶段和纳米电子阶段，刚开始IC都叫微电子技术，因为晶体管的大小是在微米（10-6米）等级；但是根据摩尔定律尺寸一直在减小（大约在 15 年前，半导体开始进入次微米，即小于微米的时代，尔后更有深次微米，比微米小很多的时代。到了 2001 年，晶体管尺寸甚至已经小于 0.1 微米，也就是小于 100 奈米。）现在尺寸达到纳米级别（由于量子尺寸效应，表现出很多特殊性质。）

只是个人观点，请批判接受！

自1956年提出向“科学进军”，中国也要研究半导体科学，把半导体技术列为国家四大紧急措施之一以来，中国半导体产业已经走过了60多年的历程，作为新中国的孩子，在西方国家严格的技术封锁情况下，中国半导体产业虽然在诸多方面与国外仍有较大差距，但也取得了一定的成绩，这些成绩的取得是着实不易的。

在过去很长一段时间里，国内单位和企业无法匹配美国 科技 公司开出的薪酬待遇和研发条件。可以说，一些顶尖人才选择留在国内献身半导体产业，就是基于理想信念和报国之心。研发出我国首款通用CPU的龙芯团队，其首席科学家在博士毕业时曾获得公费出国机会，但他在导师劝说下留在国内，并发誓“这辈子不给外国资本家打工”。团队员工在薪酬明显低于行业平均水平的情况下，拒绝猎头公司百万年薪的诱惑，经过18年的长征，在航天、装备、交通、电力、安全、金融等行业实现了部分国外芯片的国产化替代。

持续的高额资金投入是半导体产业取得成功的必备条件。一直以来，西方 科技 公司在研发投入上非常舍得下血本。而中国内地从政府到企业过去都面临资金条件的限制，很多企业选择了“贸工技”的发展道路。当外商依靠强大的资金投入，把持技术发展的方向，在历次技术迭代升级中独占鳌头，并获取高额利润的时候，中国企业只能做一些“短平快”的事。最近十几年，随着政府和企业资金逐渐充裕，国家从顶层设计上对通信、半导体、面板行业进行扶持，以华为、中兴、京东方为代表的企业在技术研发投入上不遗余力，正是依靠高额资金的持续投入，中国企业在半导体、通信和面板行业取得了不错的成绩。

培养自身能力是成功的重要前提。过去，中国企业热衷于引进国外技术，不太重视自身能力建设。由于摩尔定律的存在，半导体行业每18个月就更新升级一次，这导致国内企业很容易陷入引进一代，落后一代，反复引进的怪圈。在能力培养上，研发神威·太湖之光芯片的申威团队做得非常好，他们从零开始定义CPU的指令集并设计CPU，而且耐得住寂寞，19年里默默无闻埋头苦干，通过自主研发和技术迭代演进培养能力。正是依靠长年的技术积累，申威团队能够在制造工艺落后美国英特尔公司两代的情况下，开发出性能不输于英特尔的超算芯片。

引进人才比买技术授权更加重要。在过去很长一段时间里，国内企业总喜欢从境外购买技术授权，或者是与境外公司进行合资，在引进人才方面作为非常有限。其实，技术是随着人走的，人才是一家半导体企业最宝贵的财富。近年来，由于技术合作或合资模式被实践证明并非通途，越来越多的公司开始重视直接从境外引进人才。在这方面，紫光公司的力度非常大，而且取得了较好的效果。在海外收购频频碰壁后，紫光在境外持续高薪寻找优秀的人才，并严格遵守国际商业的道德规则，“只带人不带文件”，坚持“自己的技术要靠自己研发”，在整合两岸技术团队之后，长江存储开启自主研发之路，并在2017年完成32层NAND闪存的小批量生产，在2019年完成了64层NAND闪存量产，成功打破国外巨头在存储芯片上的垄断。

中国半导体产业的历程，可以说是过往风雨交加，前路道阻且长，但几十年所取得的成就经验也告诉我们，只要注重方式方法，中国企业完全有能力把芯片产业做起来，实现自力更生、自给自足。(作者是技术经济观察家)

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