情懷不能當飯吃：從美國集成電路的發(fā)展歷程看“中國芯”的困境

　　集成電路時代-從實驗室到市場

　　在1950年代末，美蘇進入太空競賽階段。

　　蘇聯(lián)早早地把人送上了太空。美國急需將各種設(shè)備小型化，需要把大量電子管的產(chǎn)品替換成晶體管的產(chǎn)品。早期的晶體管技術(shù)還是實驗室技術(shù)，離大規(guī)模生產(chǎn)還有一大段距離。

　　國內(nèi)經(jīng)常有一種錯覺：

　　我們用集中力量辦大事的模式，在實驗室搞出一個產(chǎn)品，就真的“填補了國內(nèi)空白，達到國際先進水平”。

　　從實驗室到市場有非常長的路要走，也是最難走的。

　　晶體管之父肖克利在發(fā)明三極管后離開了貝爾實驗室，去找了一批最優(yōu)秀的科學(xué)家準備產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)晶體管?？上た死@個人相當mean，管理能力一塌糊涂。從肖克利實驗室中分裂出了大名鼎鼎的“仙童八叛將”。

　　這八個人中有一位Kleinier ，找到了負責他爸爸企業(yè)銀行業(yè)務(wù)的紐約海?登斯通投資銀行(Hayden Stone & Co.)。他們給投資銀行去了封信，附了一份投資計劃(BP)計劃書除了提到他們曾在諾貝爾獎得主及晶體管發(fā)明人手下工作過。這份計劃書，轉(zhuǎn)到了投行員工Arthur Rock的手上，他敏銳地發(fā)現(xiàn)了其中的機會。Rock認為他和這8個人一起成立公司，開發(fā)半導(dǎo)體器件。

　　Rock說服自己的老板Coyle一起去加州見這8個人。Kleiner說，他們計劃用硅產(chǎn)業(yè)化制造晶體管，如果成功，將是一場電子工業(yè)革命!

　　兩個銀行家被打動了，Coyle說，我沒有準備協(xié)議書，拍出10張一美元的紙幣，哥們，要入伙的，在上面簽字。仙童八叛將與兩位銀行家在1美元紙幣上簽了名字。

　　硅谷第一家真正意義上的由風(fēng)險投資資本投資創(chuàng)業(yè)的半導(dǎo)體公司誕生了!

　　1957年9月18日，八個年輕人向肖克利辭職。肖克利沒想到，他這些員工居然不感恩戴德，反要辭職。肖克利大怒，稱他們?yōu)椤芭涯姘巳藥汀?traitorous eight)。肖克利創(chuàng)造的“叛逆八人幫”一詞，很快成了一個硅谷傳奇、一個高科技傳奇、一個美國傳奇。這種叛逆精神成了硅谷的一種全新的創(chuàng)業(yè)精神，影響了幾代硅谷人。

　　美蘇冷戰(zhàn)給仙童帶來了巨大的發(fā)展機會，仙童公司的銷售在報紙上得知IBM在為空軍設(shè)計導(dǎo)航計算機，但是找不到合適的晶體管。德州儀器的硅管沒能通過IBM測試。仙童公司迅速抓住了機會，通過大股東的關(guān)系，找到了IBM，拿到了第一張訂單 ：IBM向仙童以每個150美元的價格，訂購100個硅管。半年后，仙童八叛將，將100個雙擴散NPN型晶體管交付給IBM。

　　這時是1958年，公司成立僅僅1年!

　　雖然，傳統(tǒng)的電子管替換成晶體管，減少了體積。但是隨著晶體管越堆越多，新的問題出現(xiàn)了：電路中器件和連線也越來越多，電路的布線和響應(yīng)都遇到了瓶頸。唯一的出路就是縮小電路尺寸。

　　1958年，仙童八叛將之一的Jean Hoerni發(fā)明了平面工藝，解決了晶體管的絕緣和連線問題。技術(shù)上解決了把晶體管拍平放在同一個晶片上的問題。

　　1959年1月23日，仙童八叛將之一的Noyce，寫下了：如何制造集成電路問題，可以把不同的元件制作在一塊晶片上，然后用平面工藝再把各個元件連接起來。這樣，就可以在一個硅片上實現(xiàn)一個邏輯電路。大大減少了尺寸，布線，功耗，成本。

　　而與此同時1958年7月24日，德州儀器TI的Kilby在工作筆記中也寫道：

　　“由很多器件組成的極小的微型電路是可以在一塊晶片上制作出來的。由電阻、電容、二極管和三極管組成的電路可以被集成在一塊晶片上。”而且他在筆記中記錄了大概的工藝構(gòu)思。

　　1958年8月28日，Kilby把他自己的設(shè)想實現(xiàn)了。

　　很快他對電路做了一些改進。在這個時間節(jié)點上很多有技術(shù)實力的公司都在沖刺集成電路。一家叫RCA的公司，準備在1959年初遞交集成電路專利。TI非常緊張，趕緊幫Kilby 準備了寬泛的專利，于2月6日交給了專利局。

　　而此時仙童公司也在1959年2月提交了集成電路的專利申請書，但是強調(diào)了仙童的集成電路使用平面工藝來制造集成電路的。

　　TI和仙童公司進入曠日長久的專利訴訟。最后的結(jié)果是，法庭將集成電路的發(fā)明權(quán)授予了TI的Kilby，內(nèi)部連線技術(shù)專利授予了Noyce。相當于承認他們兩人是集成電路的共同發(fā)明人。1966年，雙方達成協(xié)議，承認對方享有部分集成電路發(fā)明專利權(quán)，其他任何生產(chǎn)集成電路的廠商，都要從TI和仙童取得授權(quán)。

　　從此人類社會進入集成電路時代，摩爾定律一步一步提高晶體管的集成度。今天隨便一個PC的CPU內(nèi)部都是10億以上的晶體管。

　　而在集成電路這次技術(shù)革命上，中國和蘇聯(lián)已經(jīng)在科技樹上走到叉道上去了。

　蘇聯(lián)的芯片之痛

　　前蘇聯(lián)的科學(xué)家一直是非常出色的，在跟蹤了西方發(fā)展之后：

　　1953年，就搞出了蘇聯(lián)第一批的點接觸鍺型晶體管。

　　1955年，面接觸鍺型晶體管問世。

　　1956年，硅晶體管問世，比美國僅僅晚了6年。

　　但是蘇聯(lián)在科技上走的很多一些彎路是學(xué)閥造成的。最典型的例子是蘇聯(lián)生物學(xué)中李森科，極大阻礙了蘇聯(lián)的生物學(xué)發(fā)展，凡是不同意見，哪怕僅僅是學(xué)術(shù)意見不同，統(tǒng)統(tǒng)封殺。

　　蘇聯(lián)的集成電路的產(chǎn)業(yè)化在蘇聯(lián)內(nèi)部遭到了各種阻力，有些是出于部門利益，有些是出于無知，有些是出于學(xué)術(shù)分歧。蘇聯(lián)半導(dǎo)體權(quán)威約飛院士都不支持鍺半導(dǎo)體研究，據(jù)復(fù)旦大學(xué)物理系教授王訊回 憶1956年他在中國科學(xué)院物理研究所進行半導(dǎo)體研究實習(xí)的時候說：

　　當時國內(nèi)的鍺、硅半導(dǎo)體材料是根本沒有的，在蘇聯(lián)也不重視對鍺材料和鍺晶體管的研究。蘇聯(lián)當時半導(dǎo)體界受其權(quán)威約飛的控制，只相信他們自己的研究方向，做半導(dǎo)體熱電效應(yīng)和溫差發(fā)電等。國內(nèi)的研究受到他們影響，因為當時國家的十二年科學(xué)規(guī)劃是蘇聯(lián)專家?guī)椭朴喌?。所以?1955 年，我們只能做氧化亞銅，這種材料是早期發(fā)現(xiàn)的一種半導(dǎo)體材料。

　　由于蘇聯(lián)國內(nèi)的斗爭，1956年在蘇聯(lián)部長會議一次討論中，出現(xiàn)了“晶體管永遠不會成為一個有用的東西，充其量就是做助聽器，讓社會保障機構(gòu)去干吧!”的結(jié)論。

　　然后蘇聯(lián)人就拼命攀爬縮小電子管這條羊腸小道去了，爬錯科技樹，而且不知道悔改。一直走到黑，真空電子管再也無法縮小了。然后再去爬集成電路技術(shù)已經(jīng)晚了。

　　蘇聯(lián)錯過了集成電路革命，也就錯過了計算機革命，錯過了互聯(lián)網(wǎng)革命，更不要說什么移動互聯(lián)網(wǎng)了。繼承蘇聯(lián)衣缽的俄羅斯，黑客的能力很強，但是整個計算機產(chǎn)業(yè)真是乏善可陳，芯片市場份額僅占全球1%都不到。

　　蘇聯(lián)的失敗例子其實對中國的科研非常有參考意義，有機會詳細闡述。