芯片盛世70年!张忠谋细数晶体管发展历程,下一个十年点名看大陆

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芯片盛世70年!张忠谋细数晶体管发展历程,下一个十年点名看大陆
麻省理工科技评论 2018-09-05

2018-09-05

“晶圆代工教父”暨台积电创办人张忠谋于今天的“IC 60 & SEMICON Taiwan 2018”盛会中指出,从 1948 年晶体管发明到 1958 年 集成电路(IC)发明至今,经历了德州仪器、仙童半导体走下坡,到英特尔、三星、台积电,以及无数芯片设计公司驱动科技创新力大爆发,下一波看中国崛起、 2.5 / 3D 技术、 EUV 光刻机、人工智能、新材料等五大趋势。
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“晶圆代工教父”暨台积电创办人张忠谋于今天的“IC 60 & SEMICON Taiwan 2018”盛会中指出,从 1948 年晶体管发明到 1958 年 集成电路(IC)发明至今,经历了德州仪器、仙童半导体走下坡,到英特尔、三星、台积电,以及无数芯片设计公司驱动科技创新力大爆发,下一波看中国崛起、 2.5 / 3D 技术、 EUV 光刻机、人工智能、新材料等五大趋势。

集成电路发明 60 周年,“晶圆代工教父”暨台积电创办人张忠谋于今天的“IC 60 & SEMICON Taiwan 2018”盛会中指出,从 1948 年晶体管发明到 1958 年 集成电路(IC)发明至今,经历了德州仪器、仙童半导体走下坡,到英特尔、三星、台积电,以及无数芯片设计公司驱动科技创新力大爆发,下一波看中国崛起、 2.5 / 3D 技术、 EUV 光刻机、人工智能、新材料等五大趋势。

从 1948 年第一颗晶体管由贝尔实验室(Bell Labs)的 William Shockley , Walter Bardeen 和 John Brattain 发明至今,可以说全球芯片产业迄今已有70年历史。人类生活的体验进入巨大改变,在家用个人电脑、人手一支智能手机和互联网的无处不在,甚至可以上外太空探索,半导体对于人类生活带来的改变,只能用惊奇形容。

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(图片来源:DT 君)

同时,经历过去 70 年的洗礼,我们也看到全球半导体大厂的更迭起落。

张忠谋在会议上开玩笑表示,他可能是台湾少数可以回忆产业 60 年以前事迹的人。他回忆,1958 年 5 ~ 9 月期间,IC 发明者Jack Kilby 常常拿了一杯咖啡到他的办公室(当时两人在德州仪器共事)问张忠谋,“你知道我在做什么吗?我在做集成电路(IC)啊!”当时的张忠谋 27 岁,Kilby比张大 10 岁。



晶体管、IC、摩尔定律、MOS、存储、晶圆代工陆续问世,芯片产业兴盛 70 年


张忠谋表示,从 1947 年晶体管发明至今已经 70 年了,这段期间该产业出现了 10 个巨大的创新,才推进半导体产业走到今日的盛开风貌。

第一个创新是 1947 年晶体管(Transistor)的发明,由 AT&T 底下的贝尔实验室的 William Shockley, Walter Bardeen 和 John Brattain 发明,初期 AT & T 没有将该技术对外,直到 1952 年才将授权给很多公司做,创造出两家非常成功的半导体全球公司:德州仪器(TI)和仙童半导体(Fairchild)

第二个创新是 1954 年的 Si 晶体管(Si transistor ),发扬光大者也是德州仪器。

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(来源:DT 君)

第三个创新是集成电路(integrated circuit ; IC),众所周知它是由德州仪器的 Kilby 发明,其实,同一时间也有仙童半导体的 Noyce 发明 IC,两个人几乎是同时完成发明,而这个创新的得利者就是德州仪器和仙童半导体。

第四个创新是 1965 年由 Gordon Moore 发明的摩尔定律,该定律后来变成半导体产业十分重量级的铁律。原本摩尔定律只是一个微缩概念的定律,Moore 预测将来还会继续,后来变成全世界半导体公司的监督者,直到现在大家仍照着这个定律前进,不遵循者深怕会被竞争对手超越。

第五个创新是 MOS Techology,包括 1964 年问世的金属氧化物半导体场效晶体管 MOSFET 、 1967 年问世的Si Gate,以及 1970 年问世的 CMOS,如果 MOS Techology 没有被发明,摩尔定律顶多只能维持几年,不可能一路发展到现在2018 年都还在执行。



德州仪器掉队,英特尔、日本、南韩接棒崛起


MOS Techology 技术问世后,全球半导体是谁得利?这时候来到一个产业转折点,过去都执牛耳的德州仪器没有跟上这一波,忽视了 MOS Techology 技术的出现,并未持续投资技术研发,反而是日本半导体公司趁势崛起,以及英特尔开始逐渐成长,之后有韩国三星电子接棒。三星电子从 1983 年才开始做集成电路,但得利于 MOS Techology 技术的发明,它也得到了快速发展。

第六个创新技术是和 MOS Techology 技术平行发展的存储技术 DRAM 和Flash,DRAM 是 1966 年 IBM 的 Robert Dennard 发明,Flash 是 1967 年贝尔实验室发明。

现在大家看到英特尔是全球处理器巨头,其实,英特尔早期是也是以 MOS Techology 技术和 DRAM 技术起家,后来才陆续转到处理器产品,进而独霸全球。

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(来源:DT 君)

第七个创新是 1980 年代的封装测试。封装测试现在在整个半导体的地位越来越重要,肩负延续摩尔定律的任务。

第八个创新是 1970 年代问世的微处理器(CPU),从此时开始,英特尔的实力在全球半导体产业其使突围、脱颖而出,而且只有它一家独霸全球。英特尔的微处理器真正开始大规模出货是1968 年 IBM 电脑开始出货。自此之后,过去曾经的龙头都自此走上衰退之路,英特尔实力大跃进。

第九个创新是 VLSI Systems Design。该技术在 1970~1980 年出现,看中摩尔定律出现后,可以把设计概念系统化,之后逐渐走向设计和晶圆代工可以独立发展。同时,1980 年代也有很多 IP 公司和 EDA 公司的出现,最大的得利者是芯片设计公司,但设计公司真正兴起是到 1990 年代,如果没有晶圆代工和芯片设计独立分开,英特尔、德州仪器这些 IDM 公司也会做跨入该领域。

第十个创新是晶圆代工热潮的兴盛,1987年台积电成立,但其实 1985 年左右,张忠谋就开始以这个模式为台积电的成立奔走募资。

张忠谋表示,在晶圆代工时代,得利者是台积电,但其实真正的得利者是芯片设计客户,甚至是整个社会,如果没有台积电创立独立晶圆代工模式,也不会有这么多的芯片设计公百花齐放,那创新只能靠大公司,然观察,中小型的芯片设计公司才是驱动产业创新的真正动力。

张忠谋指出,上述十大创新技术或商业模式是发生在 1985 以前,至于 1985 年以后,暂时没有看到能够与上述 10 个创新相提并论的,不过,有五个趋势值得密切注意。

这五大趋势分别为大陆半导体的崛起、2.5/3D封装技术、EUV 光刻机、人工智能/机器学习、新材料如 C-tube/Graphene 等,或许可以等到十年后再来检视,这五大趋势对于半导体产业的影响是否足以改变产业风貌,甚至是人类的整个生产生活。

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