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    萬字長文讀懂半導體的鼻祖--仙童半導體

    我們現在所熟知的AMD,Intel的創始人最早都是仙童半導體公司的員工。在一本叫做《硅谷熱》的書中有這樣的描述:「硅谷大約70家半導體公司的半數,是仙童半導體公司的直接或間接後裔」。還有「在1969年森尼維爾舉辦的一次半導體大會上, 400位參會者中,沒有在仙童半導體公司工作過的竟然不到24人」。

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    牽線月老-肖克利

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    如果沒有這個人,就不會有後來的仙童半導體,硅谷或許就不會是現在我們看到的模樣,或許也不會誕生偉大的微軟和蘋果公司。那麼這個人是誰呢?他就是大名鼎鼎的「晶體管之父」肖克利,他是上世紀最偉大的半導體發明家之一。

    在1956年,肖克利獲得了物理學的諾貝爾物理學獎,要知道我們中國到現在還沒有一位獲得過諾貝爾物理學獎的人。他超高的智力與才華自然不言而喻,想了解肖克利的可以去翻一下他的資料,這一次我們的重點不在肖克利身上,接下來我們繼續探索主角-仙童半導體。


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    由於肖克利志向遠大和對金錢的嚮往,1955決定離開貝爾實驗室,前往自己的老家聖克拉拉谷創業,聖克拉拉谷就是現在我們所說的硅谷,它的溫度、環境、交通對於半導體公司的發展都有着得天獨厚的條件。

    但這時候還差一樣東西,那就是人才,由於肖克利對人才的渴求,再加上自己的聲望,在他發布完招聘信息之後,全美半導體專業人才的簡歷如冰雹般砸向肖克利,肖克利也是慧眼識英才,最後選了8名不滿30歲的優秀人才,且都處於人生中創造力的爆發期,用天作之合形容這次8君子相遇一點也不為過,要知道現在的Intel的創始人就來自這8個人中的一個。

    在這8個人剛入職不久,也就是1956年的元月,肖克利接到了一個意義非凡的電話,被告知自己獲得了本屆物理諾貝爾獎的提名,肖克利把大家帶到當地一家豪華餐廳,以慶祝自己的次偉大的獲獎,無法想象聚餐時這8個人有多興奮,我們的老闆是諾貝爾獎獲得者!

    但是好景不長,由於肖克利的願景是儘快把晶體管的成本壓縮到5美分,結果數次努力都付之東流,這很正常,因為到80年代還沒有降到5美分的成本。於是這8個年輕人提議做集成電路,但都遭到了肖克利的拒絕。更糟糕的是,或許是因為自身名氣太大,肖克利傲慢了,他以長者自居、眼中無人,對待這8個年輕人更是獨裁專制,肖克利也由此被「8天才」徹底孤立了。

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    仙童半導體的崛起

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    由於「8天才」的提議不被採納,且在肖克利公司這幾年一事無成,「8天才」看不到曙光,於是在諾依斯(「8天才中年齡最大的」,也是最具有管理能力的)的帶領下,向肖克利提出了辭職申請,在辭職的時候肖克利罵「8天才」叛徒之類的,雖然肖克利是他們的伯樂,但這並不能阻擋「8天才」的離去。

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    離職之後當然要找下家,時間不長「8天才」找到了美國一家生產攝影器材的公司,名字叫做「Fairchild」,也就是我們熟知的仙童半導體公司。在最開始,仙童公司老闆費爾柴爾德先生最多只向「8天才」提供3600美元的科研經費,這完全是在「8天才」意料之外的,他們的辦公地點僅僅是瞭望山查爾斯頓路下一間小屋,曾經幻想着離職之後能找到一份更加體面的工作,結果卻盡不如人意,這可能也是當代很多年輕人最真實的境遇吧。無論情況再怎麼差,也只能咬牙堅持了,總不能再回去找肖克利吧。

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    小有成就

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    條件雖然艱苦,不過好在沒有人干擾「8天才」現在所做的工作,他們可以放開了干。首先他們拿肖克利實驗室沒有完成卻又遭到肖克利反對的項目-雙擴散基型晶體管,這時候好消息傳來,仙童公司要給他們提供資金支持,總額為150萬美元,這150萬美元也成了他們的救命稻草。

    不到1年的時間,IBM公司第一次向他們採購100支硅晶體管,這也是他們的第一單「大生意」,雖然賺不到多少錢,但在當時確確實實鼓舞了大家的士氣,在1958年末,他們的公司人數已經突破100,並且銷售額突破了50萬美元。


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    然後有必要說明一下什麼是集成電路,要知道在集成電路問世之前,電子元器件都是獨立存在的,比如說兩個腳的電容、電阻、二極管,「8天才」所做的就是把眾多電子元器件用光刻的方法刻在一個硅片上,然後裝在黑匣子裡面,這個黑匣子就是我們所說的封裝,我們在電路板上看到的大於四個引腳的元件,一般都是集成電路,我們手機裡面的CPU就是集成電路,在它裡面集成了幾億個晶體管,想象一下,如果沒有集成電路,這幾億個晶體管要占用多麼大的空間,但在當時對於「8天才」來說,幾十個晶體管組成的集成電路都是世界性的難題,所以「8天才」所做的絕對是開創性的、偉大的、改變世界的工作。

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    上面說到肖克利為了干出一番事業,從貝爾實驗室辭職,回到硅谷創業,在精挑細選之下選中了不滿30歲的「8天才」,但是肖克利性格暴躁、唯吾獨尊、精技術、但不善於管理,導致「8天才」憤然離職投靠了仙童半導體,在仙童不到兩年,公司的人數已經突破100人,並且銷售額達到了驚人的50萬美元。

    晶體管的飛躍

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    「8天才」都是技術出身,唯有年齡最大的諾依斯具有管理天賦,於是諾依斯理所應當的成為了他們的老大。在諾依斯的領導下,仙童半導體的技術獲得了突飛猛進的發展,關於半導體製作的流程大家都早已瞭然於胸,例如:氧化、沉澱、光刻、刻蝕、摻雜、擴撒、離子注入等一系列高難度工藝。

    但僅限於製作一隻晶體管。1959年,在諾依斯的日記裡面有這樣一段描述,用這種方法既然能做一個晶體管,為什麼不能做它幾十個、幾百個,乃至成千上萬呢?

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    競爭對手:德州儀器

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    在這「8天才」還沒有將集成電路的想法做成之前,德州儀器(TI)搶先申請了集成電路的申請專利,這時候「8天才」慌了,立馬召開緊急會議來商量對策。好在德州儀器(TI)在集成電路上的生產工藝掌握不夠,不能完美的將眾多的晶體管安置在一塊「小匣子」里,主要面臨的是導線連接問題。

    這時候擅長半導體工藝的「8天才」的優勢才得以顯現,「8天才」的頭目諾依斯指出:傳統的方法是萬萬不行的,但是我們可以用蒸發沉積金屬的方式來代替熱焊接導線,這是目前解決元件相互連接的最好方式。

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    不到半年時間,1959年7月,仙童半導體也提交了集成電路的專利,為了爭奪這個專利權,兩家公司開始了沒有停息專利保衛戰。這倒是給了專利局一個大難題,由於實在是難分伯仲,在1966年,專利局也只好妥協,給仙童半導體的諾依斯和TI的基爾比同時授予巴蘭丁獎章,但在提名上基爾比更勝一籌,他被譽為「第一塊集成電路的發明家」,而諾依斯則被譽為「提出了適合於工業生產的集成電路理論的人」,三年之後,法院最後的判決下達,從法律上承認集成電路這一偉大創舉是兩個人同時的發明。

    摩爾定律

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    由於「8天才」實在是名氣太大,母公司分別贈予每人25萬美元的股票來安撫人心,在1964年,「8天才」之一的戈登·摩爾提出了著名的「摩爾定律」,他指出:「芯片上能被集成的晶體管數目,將會以每18個月增加一倍的速度穩定增長,並在今後數十年內保持着這種增長趨勢。果不其然,摩爾所預言的定律和後來的結果驚人的一致。我覺得最開始的集成電路是最難搞的,即使現在的芯片包含動輒上億個晶體管,但這並不是開創性的,最開始的集成電路雖然只包含幾個晶體管,但他的意義卻是空前的、意義非凡的。

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    機遇與危機並存

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    60年代是仙童半導體發展的黃金十年,在這期間仙童半導體公司的流水一度逼近兩億美金,現在聽起來或許覺得很一般,但是在那個年代已經是不可思議的天文數字了,在上世紀60年代,中國農村還沒有拖拉機、農民連饅頭都吃不上。然而事態卻沒有往好的一面發展,母公司的掌權者的終極目標卻不在硅谷,他們想把資金轉移到美國東海岸,支持仙童半導體公司的攝影事業。

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    面對母公司的專權、不公、鼠目寸光,「8天才」還能說什麼呢?錢是我們賺的,最後都轉移走,項目還得不到總公司的重視,於是這個火藥桶終於被點燃了,「8天才」中的、羅伯茨、克萊爾和赫爾尼最先離開公司,他們在做公司上也是能手,沒多久他們聯合創立了阿內爾科公司。隨後,「8天才」中的另一成員格拉斯帶着幾個仙童員工離開。仙童公司的人才來得快、走的也快。

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    AMD和Intel

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    桑德斯之前是仙童的銷售部總管,在1969這一年,桑德斯帶着幾位位仙童員工創辦了大名鼎鼎的AMD公司,在最開始AMD的規模很小,小到什麼程度呢?他們的總部就設在一位創始人的家中,連一張舒適的桌椅都沒有,但是從1969年到現在,AMD一直在不斷地發展,2016年營業額為42.7億美元,今天(2018-04-23 16:00:00)的市值為達到了驚人的97.30億!

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    然後再來說一說全球最大的半導體公司Intel,全世界的電腦沒用採用Intel處理器的好像還真不多見,1968年,「8天才」中的最後兩位摩爾和諾依斯,也帶着格魯夫(A. Grove)離開仙童公司, 他們創辦的公司就是名揚天下的英特爾(Intel),摩爾和諾依斯是最後離開仙童的,但他們的成就也是最大的,這也正應了中國的那句古話「後來者居上」。

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    面對「8天才」的紛紛離去,蘋果公司前CEO喬布斯做了一個形象的比喻:

    仙童半導體公司就象個成熟了的蒲公英,你一吹它,這種創業精神的種子就隨風四處飄揚了。

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    氣數已盡

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    人才的流失對仙童來說是一場毀滅性的災難,到1968年,仙童半導體公司已經持續兩個月沒有盈利了,公司流水由原來的2億美元下降到1億,這種梯度下滑引發了高層的關注,於是找來了謝爾曼·費爾柴爾德,並且開出了硅谷歷史上最高的薪資,3年100萬美元薪金,外加60萬美元股票,儘管在費爾柴爾德的帶領下,仙童半導體有過一些起色,但這都不能阻擋仙童半導體的隕落,歸其根本是因為幾個靈魂人物的離去。

    此後的仙童半導體節節敗退,終於在70年代末,仙童半導體被賣掉,而且買家很讓人大跌眼鏡,竟然是一家法國的石油公司。

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    垂死掙扎被賣之後的仙童半導體並沒有因此獲得喘息的機會,實際的情況比原來還要差很多,虧損還在繼續,不得已仙童半導體又被以原來三分之一的價格賣給美國的國民半導體公司,而這家公司的總裁竟是原來仙童半導體的總經理斯波克,在之後的日子裡仙童半導體公司一直不溫不火,沒有做出一件開創性的產品。

    直到2016年9月19日,安森美半導體和仙童半導體公司聯合宣布,安森美半導體公司以24億美元現金完成了對仙童收購。到此仙童半導體公司才畫上了一個不太完美的句號。曾經叱咤硅谷的仙童半導體就這樣了卻了它的一生,從此世界上再無仙童半導體。

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    現在安森美半導體和被收購了的仙童的市值加起來都不及他小弟「Intel」的一個零頭,讓人聽了無不惋惜,如果當時仙童能夠重視「8天才」,能足夠放權,或許今天的硅谷是另一番場面。

    在筆者看來,就算真的有如果,仙童也不見得留得住「8天才」,這裡面的8個人當初既然能被諾貝爾獎獲得者肖克利選中,自然不是平庸之輩,東西是我們造出來的,最後幾億的利潤都要上交公司,這時候是誰都心有不甘,且核心技術掌握在自己手裡面,一個人的野心一定會在這個時候展現出來,即使他們有千萬種理由離職,但都是幌子罷了,欲加之罪何患無辭呢?

    一個時代的落寞。

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