情懷不能當(dāng)飯吃：從美國(guó)集成電路的發(fā)展歷程看“中國(guó)芯”的困境

　　集成電路時(shí)代-從實(shí)驗(yàn)室到市場(chǎng)

　　在1950年代末，美蘇進(jìn)入太空競(jìng)賽階段。

　　蘇聯(lián)早早地把人送上了太空。美國(guó)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(shí)驗(yàn)室技術(shù)，離大規(guī)模生產(chǎn)還有一大段距離。

　　國(guó)內(nèi)經(jīng)常有一種錯(cuò)覺(jué)：

　　我們用集中力量辦大事的模式，在實(shí)驗(yàn)室搞出一個(gè)產(chǎn)品，就真的“填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平”。

　　從實(shí)驗(yàn)室到市場(chǎng)有非常長(zhǎng)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(kāi)了貝爾實(shí)驗(yàn)室，去找了一批最優(yōu)秀的科學(xué)家準(zhǔn)備產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)晶體管。可惜肖克利這個(gè)人相當(dāng)mean，管理能力一塌糊涂。從肖克利實(shí)驗(yàn)室中分裂出了大名鼎鼎的“仙童八叛將”。

　　這八個(gè)人中有一位Kleinier ，找到了負(fù)責(zé)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(jì)劃(BP)計(jì)劃書(shū)除了提到他們?cè)谥Z貝爾獎(jiǎng)得主及晶體管發(fā)明人手下工作過(guò)。這份計(jì)劃書(shū)，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(jī)會(huì)。Rock認(rèn)為他和這8個(gè)人一起成立公司，開(kāi)發(fā)半導(dǎo)體器件。

　　Rock說(shuō)服自己的老板Coyle一起去加州見(jiàn)這8個(gè)人。Kleiner說(shuō)，他們計(jì)劃用硅產(chǎn)業(yè)化制造晶體管，如果成功，將是一場(chǎng)電子工業(yè)革命!

　　兩個(gè)銀行家被打動(dòng)了，Coyle說(shuō)，我沒(méi)有準(zhǔn)備協(xié)議書(shū)，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(xiǎn)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(gè)年輕人向肖克利辭職。肖克利沒(méi)想到，他這些員工居然不感恩戴德，反要辭職。肖克利大怒，稱(chēng)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(gè)硅谷傳奇、一個(gè)高科技傳奇、一個(gè)美國(guó)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(lái)了巨大的發(fā)展機(jī)會(huì)，仙童公司的銷(xiāo)售在報(bào)紙上得知IBM在為空軍設(shè)計(jì)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)，但是找不到合適的晶體管。德州儀器的硅管沒(méi)能通過(guò)IBM測(cè)試。仙童公司迅速抓住了機(jī)會(huì)，通過(guò)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(gè)150美元的價(jià)格，訂購(gòu)100個(gè)硅管。半年后，仙童八叛將，將100個(gè)雙擴(kuò)散NPN型晶體管交付給IBM。

　　這時(shí)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(wèn)題出現(xiàn)了：電路中器件和連線也越來(lái)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(wèn)題。技術(shù)上解決了把晶體管拍平放在同一個(gè)晶片上的問(wèn)題。

　　1959年1月23日，仙童八叛將之一的Noyce，寫(xiě)下了：如何制造集成電路問(wèn)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(gè)元件連接起來(lái)。這樣，就可以在一個(gè)硅片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)邏輯電路。大大減少了尺寸，布線，功耗，成本。

　　而與此同時(shí)1958年7月24日，德州儀器TI的Kilby在工作筆記中也寫(xiě)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(lái)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(shí)現(xiàn)了。

　　很快他對(duì)電路做了一些改進(jìn)。在這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上很多有技術(shù)實(shí)力的公司都在沖刺集成電路。一家叫RCA的公司，準(zhǔn)備在1959年初遞交集成電路專(zhuān)利。TI非常緊張，趕緊幫Kilby 準(zhǔn)備了寬泛的專(zhuān)利，于2月6日交給了專(zhuān)利局。

　　而此時(shí)仙童公司也在1959年2月提交了集成電路的專(zhuān)利申請(qǐng)書(shū)，但是強(qiáng)調(diào)了仙童的集成電路使用平面工藝來(lái)制造集成電路的。

　　TI和仙童公司進(jìn)入曠日長(zhǎng)久的專(zhuān)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(zhuān)利授予了Noyce。相當(dāng)于承認(rèn)他們兩人是集成電路的共同發(fā)明人。1966年，雙方達(dá)成協(xié)議，承認(rèn)對(duì)方享有部分集成電路發(fā)明專(zhuān)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(lèi)社會(huì)進(jìn)入集成電路時(shí)代，摩爾定律一步一步提高晶體管的集成度。今天隨便一個(gè)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(guó)和蘇聯(lián)已經(jīng)在科技樹(shù)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(diǎn)接觸鍺型晶體管。

　　1955年，面接觸鍺型晶體管問(wèn)世。

　　1956年，硅晶體管問(wèn)世，比美國(guó)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(jiàn)，哪怕僅僅是學(xué)術(shù)意見(jiàn)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(mén)利益，有些是出于無(wú)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(guó)科學(xué)院物理研究所進(jìn)行半導(dǎo)體研究實(shí)習(xí)的時(shí)候說(shuō)：

　　當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的鍺、硅半導(dǎo)體材料是根本沒(méi)有的，在蘇聯(lián)也不重視對(duì)鍺材料和鍺晶體管的研究。蘇聯(lián)當(dāng)時(shí)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(guó)內(nèi)的研究受到他們影響，因?yàn)楫?dāng)時(shí)國(guó)家的十二年科學(xué)規(guī)劃是蘇聯(lián)專(zhuān)家?guī)椭朴喌摹Ｋ栽?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(guó)內(nèi)的斗爭(zhēng)，1956年在蘇聯(lián)部長(zhǎng)會(huì)議一次討論中，出現(xiàn)了“晶體管永遠(yuǎn)不會(huì)成為一個(gè)有用的東西，充其量就是做助聽(tīng)器，讓社會(huì)保障機(jī)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(cuò)科技樹(shù)，而且不知道悔改。一直走到黑，真空電子管再也無(wú)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(cuò)過(guò)了集成電路革命，也就錯(cuò)過(guò)了計(jì)算機(jī)革命，錯(cuò)過(guò)了互聯(lián)網(wǎng)革命，更不要說(shuō)什么移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)了。繼承蘇聯(lián)衣缽的俄羅斯，黑客的能力很強(qiáng)，但是整個(gè)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)真是乏善可陳，芯片市場(chǎng)份額僅占全球1%都不到。

　　蘇聯(lián)的失敗例子其實(shí)對(duì)中國(guó)的科研非常有參考意義，有機(jī)會(huì)詳細(xì)闡述。