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一文了解半导体的鼻祖--仙童半导体

高工
2019-05-18 16:23:48     打赏

我们现在所熟知的AMD,Intel的创始人最早都是仙童半导体公司的员工。在一本叫做《硅谷热》的书中有这样的描述:“硅谷大约70家半导体公司的半数,是仙童半导体公司的直接或间接后裔”。还有“在1969年森尼维尔举办的一次半导体大会上, 400位参会者中,没有在仙童半导体公司工作过的竟然不到24人”。

牵线月老-肖克利

如果没有这个人,就不会有后来的仙童半导体,硅谷或许就不会是现在我们看到的模样,或许也不会诞生伟大的微软和苹果公司。那么这个人是谁呢?他就是大名鼎鼎的“晶体管之父”肖克利,他是上世纪最伟大的半导体发明家之一。

在1956年,肖克利获得了物理学的诺贝尔物理学奖,要知道我们中国到现在还没有一位获得过诺贝尔物理学奖的人。他超高的智力与才华自然不言而喻,想了解肖克利的可以去翻一下他的资料,这一次我们的重点不在肖克利身上,接下来我们继续探索主角-仙童半导体。

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由于肖克利志向远大和对金钱的向往,1955决定离开贝尔实验室,前往自己的老家圣克拉拉谷创业,圣克拉拉谷就是现在我们所说的硅谷,它的温度、环境、交通对于半导体公司的发展都有着得天独厚的条件。

但这时候还差一样东西,那就是人才,由于肖克利对人才的渴求,再加上自己的声望,在他发布完招聘信息之后,全美半导体专业人才的简历如冰雹般砸向肖克利,肖克利也是慧眼识英才,最后选了8名不满30岁的优秀人才,且都处于人生中创造力的爆发期,用天作之合形容这次8君子相遇一点也不为过,要知道现在的Intel的创始人就来自这8个人中的一个。

在这8个人刚入职不久,也就是1956年的元月,肖克利接到了一个意义非凡的电话,被告知自己获得了本届物理诺贝尔奖的提名,肖克利把大家带到当地一家豪华餐厅,以庆祝自己的次伟大的获奖,无法想象聚餐时这8个人有多兴奋,我们的老板是诺贝尔奖获得者!

但是好景不长,由于肖克利的愿景是尽快把晶体管的成本压缩到5美分,结果数次努力都付之东流,这很正常,因为到80年代还没有降到5美分的成本。于是这8个年轻人提议做集成电路,但都遭到了肖克利的拒绝。更糟糕的是,或许是因为自身名气太大,肖克利傲慢了,他以长者自居、眼中无人,对待这8个年轻人更是独裁专制,肖克利也由此被“8天才”彻底孤立了。

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仙童半导体的崛起

由于“8天才”的提议不被采纳,且在肖克利公司这几年一事无成,“8天才”看不到曙光,于是在诺依斯(“8天才中年龄最大的”,也是最具有管理能力的)的带领下,向肖克利提出了辞职申请,在辞职的时候肖克利骂“8天才”叛徒之类的,虽然肖克利是他们的伯乐,但这并不能阻挡“8天才”的离去。

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离职之后当然要找下家,时间不长“8天才”找到了美国一家生产摄影器材的公司,名字叫做“Fairchild”,也就是我们熟知的仙童半导体公司。在最开始,仙童公司老板费尔柴尔德先生最多只向“8天才”提供3600美元的科研经费,这完全是在“8天才”意料之外的,他们的办公地点仅仅是瞭望山查尔斯顿路下一间小屋,曾经幻想着离职之后能找到一份更加体面的工作,结果却尽不如人意,这可能也是当代很多年轻人最真实的境遇吧。无论情况再怎么差,也只能咬牙坚持了,总不能再回去找肖克利吧。

小有成就

条件虽然艰苦,不过好在没有人干扰“8天才”现在所做的工作,他们可以放开了干。首先他们拿肖克利实验室没有完成却又遭到肖克利反对的项目-双扩散基型晶体管,这时候好消息传来,仙童公司要给他们提供资金支持,总额为150万美元,这150万美元也成了他们的救命稻草。

不到1年的时间,IBM公司第一次向他们采购100支硅晶体管,这也是他们的第一单“大生意”,虽然赚不到多少钱,但在当时确确实实鼓舞了大家的士气,在1958年末,他们的公司人数已经突破100,并且销售额突破了50万美元。

然后有必要说明一下什么是集成电路,要知道在集成电路问世之前,电子元器件都是独立存在的,比如说两个脚的电容、电阻、二极管,“8天才”所做的就是把众多电子元器件用光刻的方法刻在一个硅片上,然后装在黑匣子里面,这个黑匣子就是我们所说的封装,我们在电路板上看到的大于四个引脚的元件,一般都是集成电路,我们手机里面的CPU就是集成电路,在它里面集成了几亿个晶体管,想象一下,如果没有集成电路,这几亿个晶体管要占用多么大的空间,但在当时对于“8天才”来说,几十个晶体管组成的集成电路都是世界性的难题,所以“8天才”所做的绝对是开创性的、伟大的、改变世界的工作。

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上面说到肖克利为了干出一番事业,从贝尔实验室辞职,回到硅谷创业,在精挑细选之下选中了不满30岁的“8天才”,但是肖克利性格暴躁、唯吾独尊、精技术、但不善于管理,导致“8天才”愤然离职投靠了仙童半导体,在仙童不到两年,公司的人数已经突破100人,并且销售额达到了惊人的50万美元。

晶体管的飞跃

“8天才”都是技术出身,唯有年龄最大的诺依斯具有管理天赋,于是诺依斯理所应当的成为了他们的老大。在诺依斯的领导下,仙童半导体的技术获得了突飞猛进的发展,关于半导体制作的流程大家都早已了然于胸,例如:氧化、沉淀、光刻、刻蚀、掺杂、扩撒、离子注入等一系列高难度工艺。

但仅限于制作一只晶体管。1959年,在诺依斯的日记里面有这样一段描述,用这种方法既然能做一个晶体管,为什么不能做它几十个、几百个,乃至成千上万呢?

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竞争对手:德州仪器


在这“8天才”还没有将集成电路的想法做成之前,德州仪器(TI)抢先申请了集成电路的申请专利,这时候“8天才”慌了,立马召开紧急会议来商量对策。好在德州仪器(TI)在集成电路上的生产工艺掌握不够,不能完美的将众多的晶体管安置在一块“小匣子”里,主要面临的是导线连接问题。

这时候擅长半导体工艺的“8天才”的优势才得以显现,“8天才”的头目诺依斯指出:传统的方法是万万不行的,但是我们可以用蒸发沉积金属的方式来代替热焊接导线,这是目前解决元件相互连接的最好方式。

不到半年时间,1959年7月,仙童半导体也提交了集成电路的专利,为了争夺这个专利权,两家公司开始了没有停息专利保卫战。这倒是给了专利局一个大难题,由于实在是难分伯仲,在1966年,专利局也只好妥协,给仙童半导体的诺依斯和TI的基尔比同时授予巴兰丁奖章,但在提名上基尔比更胜一筹,他被誉为“第一块集成电路的发明家”,而诺依斯则被誉为“提出了适合于工业生产的集成电路理论的人”,三年之后,法院最后的判决下达,从法律上承认集成电路这一伟大创举是两个人同时的发明。

摩尔定律

由于“8天才”实在是名气太大,母公司分别赠予每人25万美元的股票来安抚人心,在1964年,“8天才”之一的戈登·摩尔提出了著名的“摩尔定律”,他指出:“芯片上能被集成的晶体管数目,将会以每18个月增加一倍的速度稳定增长,并在今后数十年内保持着这种增长趋势。果不其然,摩尔所预言的定律和后来的结果惊人的一致。我觉得最开始的集成电路是最难搞的,即使现在的芯片包含动辄上亿个晶体管,但这并不是开创性的,最开始的集成电路虽然只包含几个晶体管,但他的意义却是空前的、意义非凡的。

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机遇与危机并存

60年代是仙童半导体发展的黄金十年,在这期间仙童半导体公司的流水一度逼近两亿美金,现在听起来或许觉得很一般,但是在那个年代已经是不可思议的天文数字了,在上世纪60年代,中国农村还没有拖拉机、农民连馒头都吃不上。然而事态却没有往好的一面发展,母公司的掌权者的终极目标却不在硅谷,他们想把资金转移到美国东海岸,支持仙童半导体公司的摄影事业。

面对母公司的专权、不公、鼠目寸光,“8天才”还能说什么呢?钱是我们赚的,最后都转移走,项目还得不到总公司的重视,于是这个火药桶终于被点燃了,“8天才”中的、罗伯茨、克莱尔和赫尔尼最先离开公司,他们在做公司上也是能手,没多久他们联合创立了阿内尔科公司。随后,“8天才”中的另一成员格拉斯带着几个仙童员工离开。仙童公司的人才来得快、走的也快。

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AMD和Intel

桑德斯之前是仙童的销售部总管,在1969这一年,桑德斯带着几位位仙童员工创办了大名鼎鼎的AMD公司,在最开始AMD的规模很小,小到什么程度呢?他们的总部就设在一位创始人的家中,连一张舒适的桌椅都没有,但是从1969年到现在,AMD一直在不断地发展,2016年营业额为42.7亿美元,如今的市值为达到了惊人的97.30亿!

然后再来说一说全球最大的半导体公司Intel,全世界的电脑没用采用Intel处理器的好像还真不多见,1968年,“8天才”中的最后两位摩尔和诺依斯,也带着格鲁夫(A. Grove)离开仙童公司, 他们创办的公司就是名扬天下的英特尔(Intel),摩尔和诺依斯是最后离开仙童的,但他们的成就也是最大的,这也正应了中国的那句古话“后来者居上”。

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面对“8天才”的纷纷离去,苹果公司前CEO乔布斯做了一个形象的比喻:

仙童半导体公司就象个成熟了的蒲公英,你一吹它,这种创业精神的种子就随风四处飘扬了。

气数已尽

人才的流失对仙童来说是一场毁灭性的灾难,到1968年,仙童半导体公司已经持续两个月没有盈利了,公司流水由原来的2亿美元下降到1亿,这种梯度下滑引发了高层的关注,于是找来了谢尔曼·费尔柴尔德,并且开出了硅谷历史上最高的薪资,3年100万美元薪金,外加60万美元股票,尽管在费尔柴尔德的带领下,仙童半导体有过一些起色,但这都不能阻挡仙童半导体的陨落,归其根本是因为几个灵魂人物的离去。

此后的仙童半导体节节败退,终于在70年代末,仙童半导体被卖掉,而且买家很让人大跌眼镜,竟然是一家法国的石油公司。

垂死挣扎被卖之后的仙童半导体并没有因此获得喘息的机会,实际的情况比原来还要差很多,亏损还在继续,不得已仙童半导体又被以原来三分之一的价格卖给美国的国民半导体公司,而这家公司的总裁竟是原来仙童半导体的总经理斯波克,在之后的日子里仙童半导体公司一直不温不火,没有做出一件开创性的产品。

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直到2016年9月19日,安森美半导体和仙童半导体公司联合宣布,安森美半导体公司以24亿美元现金完成了对仙童收购。到此仙童半导体公司才画上了一个不太完美的句号。曾经叱咤硅谷的仙童半导体就这样了却了它的一生,从此世界上再无仙童半导体。

现在安森美半导体和被收购了的仙童的市值加起来都不及他小弟“Intel”的一个零头,让人听了无不惋惜,如果当时仙童能够重视“8天才”,能足够放权,或许今天的硅谷是另一番场面。

在笔者看来,就算真的有如果,仙童也不见得留得住“8天才”,这里面的8个人当初既然能被诺贝尔奖获得者肖克利选中,自然不是平庸之辈,东西是我们造出来的,最后几亿的利润都要上交公司,这时候是谁都心有不甘,且核心技术掌握在自己手里面,一个人的野心一定会在这个时候展现出来,即使他们有千万种理由离职,但都是幌子罢了,欲加之罪何患无辞呢?

一个时代的落寞。

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