半導體的發明&Intel的創立 - 晶片戰爭(上)

更新於 發佈於 閱讀時間約 7 分鐘
raw-image


《晶片戰爭》是一本商業學書籍,講述了半導體產業的歷史和發展。書中詳細介紹了半導體的發明故事,從蕭克利實作半導體開始,一個取代真空管功能的元件開始改變了世界,從蕭克利公司離職的八位工程師,創立了日後影響世界的快捷半導體,而半導體又怎麼代替越戰後的美國在東亞抵抗共產黨赤化,美國又怎麼利用在晶片製程的優勢打贏與蘇聯的軍備競賽,美國又是如何在DRAM的戰場上輸給了日本,又用了什麼手段贏了回來。


快捷半導體 英語:Fairchild Semiconductor),俗稱仙童半導體[註 1],是美國的一家半導體設計與製造公司,目前總部設在桑尼維爾。曾經開發了世界上第一款商用積體電路(略微領先於德州儀器公司)。當前半導體行業的重要公司英特爾AMD等的創始人都來自此公司。快捷半導體公司在矽谷的發展史上佔有重要的位置。

本書內容很多,本篇文章會先從半導體的發明開始,快捷半導體怎麼讓半導體普及化,Intel的創立與美國怎麼在越戰後取回世界龍頭的位置。

真空管的下一代 - 半導體之父蕭克利

在二次世界大戰期間,戰爭基本上已經是算力的世界。美國利用真空管電腦來計算投彈的軌道,但真空管的體積與發光(吸引昆蟲)與損壞率過高,讓科學家們不得不找出一個能替代真空管的運算元件。

真空管的主要功能是負責 0 與 1 的運算,更簡單的說是個開關。蕭克利利用了半導體製做出了一個電晶體開關,這為新世界打開了一道大門。電晶體很快就取代了真空管,體積比真空管小雖然是優點,但也加深了佈線的難度。為了解決這個難題,德儀基爾比利用鍺片實作了台面式電晶體,取代電容、電阻、電晶體分別製做再拉線的方法,藉由一片鍺(矽)切割出不同的區域作為電晶體、電容及電阻,並以手工的方式將金屬線連結不同的元件以完成整體電路功能。接著快捷半導體的霍爾尼利用矽片與二氧化矽蝕刻孔洞,製造了電晶體的所有部件(平面法)。與基爾比不同的是,這種製造法可以在同一個矽片上製造多個晶片。後來德儀發展了光投影製造半導體,半導體的量產變得穩定。

基爾比於1959年所申請的積體電路模型(圖片來源為德儀網站)

基爾比於1959年所申請的積體電路模型(圖片來源為德儀網站)

剛剛提到的快捷半導體,在半導體市場上是很重要的公司。八名工程師離開蕭克利公司後,建立了快捷半導體。快捷半導體的地位,如果拿海賊王來舉例,大概就是洛克斯海賊團的地位。現在晶片界四皇之二的 Intel、AMD 的創辦人都是從快捷半導體海賊團出來的。

一開始半導體市場的需求還是以官方為主方,不管是幫軍方還是登月計畫。1960 年,摩爾提出了摩爾定律。當時的晶片都是特化型的晶片,都是針對特殊的裝置設計的晶片。摩爾推論,在未來的十年內,快捷每年都會讓矽晶片上可容納的元件數增加一倍,這不僅會創造出更強大的算力,也會降低每個電晶體的價格,在不遠的未來,積體電路不止能用在火箭與雷達,而是手機與電腦。這讓快捷半導體的諾伊斯看見了比軍用市場還大的民用市場。但當時,軍方還是主導技術研發的方向,快捷半導體決定走不同的路,他們的研究計畫並沒有跟著自己的最大客戶軍方走。反而,他們有自己的計畫。他們大幅降低了晶片的價格,這個降價策略與生產技術一樣是重大的創新,晶片一片從 20 美元到 2 美元。這個為民用電腦打開了新市場。

蘇聯抄不了的作業 - 美國世界的積體電路

蘇聯擁有不輸給美國的資源與科學家,在軍武界與太空界初期分別都與美國分庭抗禮,但蘇聯的矽谷卻沒有像美國的矽谷一樣。

半導體的製程非常複雜與精密,只靠抄襲與針對成品反向研究並沒有辦法完全的複制整個製程,許多如機台設定參數需要反覆的測試,製程的改良也需要大量的工程師而不是科學家。而在碰到機台或原料問題時,蘇聯也不像美國可以借鑒德、法、英等國家其他先進產業的製程。這是產業上蘇聯本身的劣勢,國家主導的經濟模式在複製貼上很有優勢,但在追求各領域的先進製程時,需要由企業主導的自由市場。

Sony的盛田昭夫 - 消費電子裝置的改革者

日本不同於蘇聯的選擇,授權而非抄襲,創立索尼的盛田昭夫的計畫是用新產品引導大眾,而不是問大眾想要什麼產品。他曾經發下豪語,大眾不知道什麼東西可能生產出來,但我們知道。

身為物理系學生的盛田昭夫,看到了美國生產最先進的晶片,馬上就意識到可以使用在消費性電子產品上,雖然日本在消費性電子產品上的成功會損壞美國利益,但基於政治上的考量,美國跟日本在關係上保持合作,同時在盛田昭夫的努力下德儀在日本開了海外工廠。

半導體業的全球化

半導體封裝與測試需要大量人力,多以女性為主,在1960年代,快捷半導體就到香港設廠,半導體廠的全球化早了世界十年,在不會碰上工會問題的東方是資本家的夢想。

因為真空管飛彈故障率高達66%,精準度9.2%。而受越戰的影響,空軍對地任務需求變多,這導致了精準打擊的需求提昇,德儀開始開發平價的高精準武器。

1972年,德儀的努力有了回報,使用舊式炸彈636次也打不掉的頷龍橋,在德儀新式炸彈下炸毀,德儀只是加了一個簡單的雷射感測器與電晶體,歷時九個月與9.9萬美元。精準打擊在這裡又提昇了一個檔次。

1968年,德儀開始與台灣商談合作建廠,德儀需要在亞洲地區找到組裝廠的新址,而臺灣適逢越戰結束,臺灣擔心美國會像對南越一樣放棄臺灣,故急需與美國有更緊密的合作,建設更多的半導體廠是個好主意,美軍對臺灣的安維可能不感興趣,但一定會保衛在島上的德儀。

算力大增 - Intel的創立

同樣也是1968年,諾伊斯與摩爾離開了快捷半導體,成立了Intel,Intel創立兩年後,發明了DRAM,DRAM取代了使用線路與金屬環的磁芯記憶體。記憶體元件與負責運算的邏輯元件不同,計算機的邏輯晶片與導彈導引系統的邏輯晶片不能通用,他們是不同類型的晶片,這種專業化推高了成本,但記憶體元件不需要特化,他是通用晶片,所以INTEL決定把重點放在生產DRAM上,靠量產創造規模經濟。

但無法抗拒工程難題的諾伊斯,在1969年為了日本計算機公司Busicom開立了一條生產線,並請旗下的工程師Ted Hoff為其最新的計算機設計晶片(手持計算機可視為1970年代的IPHONE),Busicom的需求需要有12個不同的晶片,總計2.4萬個電晶體,這些晶片要按照他們的設計來排列,Hoff認為這對Intel這種小新創公司太複雜了。

Hoff在思考Busicom的計算機時,意識到他正面臨著客製化邏輯電路與客製化軟體之間的權衡,晶片製造是客製化的業務,為每台設備提供專用的電路,客戶不會認真考慮軟體。

但是,考量Intel的Dram領域的領先與後續成長,讓設計一個標準化的邏輯晶片,再搭配一個強大的記憶體晶片,可以讓晶片內建不同的軟體程式設計,就能計算許多不同的東西,如此就能做出通用型的邏輯晶片,他可以運用在不同類型的設備上,這場運算界的革命將會改變這個世界。

美國國防的新石油 - 晶片

從Intel的算力變革中獲益最多的,莫過於舊秩序的基石,國防部。

熟悉算力微型化的變革,了解Intel晶片強大的裴瑞進入了國防部擔任研究與工程事務副部長。在1977年剛加入國防部時,美國剛輸掉越戰,而且根據分析師的報告,在東南亞十年無意義的戰爭後,美國已經追不上蘇聯軍武的數量優勢,面對蘇聯的數量優勢,美國唯一的辦法是生產品質更好的武器,更快速的資訊收集、精密的指揮與控制、飛彈的終端導引,讓未來的戰爭變成一場精準度的競賽而非數量的競賽。

裴瑞知道這些未來戰爭的想像很快就能實現,他認為導引飛彈不僅會”抵銷”蘇聯的數量優勢,還會迫使蘇聯採取代價高昂的反飛彈措施來回擊。裴瑞計算蘇聯需要花5~10年與300億~500億美元才能防禦美國軍方的3000枚巡弋飛彈。但這其中的重點是,美國需要保持晶片產業的領先,保證美國都能拿到最新世代的晶片。

美國第一的隕落與復興 - 晶片戰爭(中)

留言
avatar-img
留言分享你的想法!
Albusreadsbooks-avatar-img
發文者
2023/09/15
美中競逐與台灣的兩難 - 晶片戰爭(下)提及了這篇文章,趕快過去看看吧!
Albusreadsbooks-avatar-img
發文者
2023/08/29
美國第一的隕落與復興 - 晶片戰爭(中)提及了這篇文章,趕快過去看看吧!
avatar-img
Albusreadsbooks的沙龍
18會員
39內容數
閱讀心得 讀書心得
2023/10/31
本集小說延續上一集未解的難題,上一集的主線主要是集中在孤獨的真實身份,而部份衍生的支線則掛著下集待續的牌子,比方說是最後才出現的covid19,Covid的出現會對不便利的便利店造成什麼影響?本來就經營困難的商店會因此而倒閉嗎?廉店長的家庭問題有得到解決嗎?鄭編劇的舞台劇有大賣嗎?
Thumbnail
2023/10/31
本集小說延續上一集未解的難題,上一集的主線主要是集中在孤獨的真實身份,而部份衍生的支線則掛著下集待續的牌子,比方說是最後才出現的covid19,Covid的出現會對不便利的便利店造成什麼影響?本來就經營困難的商店會因此而倒閉嗎?廉店長的家庭問題有得到解決嗎?鄭編劇的舞台劇有大賣嗎?
Thumbnail
2023/10/17
這是一本描寫「關係」的小說,主角是在首爾車站生活的失憶遊民獨孤與便利商店加盟店店長廉女士。
Thumbnail
2023/10/17
這是一本描寫「關係」的小說,主角是在首爾車站生活的失憶遊民獨孤與便利商店加盟店店長廉女士。
Thumbnail
2023/09/28
學國文可以做什麼呢?能吃嗎?可以喔! 這本書告訴我們,不只能吃,還能優雅的吃。 本書的副標題就直接破題了,學習國文課是可以讓我們不管面對關於際遇、抉擇、傷痛,以及無論順逆都能優雅起身的心態養成課程,
Thumbnail
2023/09/28
學國文可以做什麼呢?能吃嗎?可以喔! 這本書告訴我們,不只能吃,還能優雅的吃。 本書的副標題就直接破題了,學習國文課是可以讓我們不管面對關於際遇、抉擇、傷痛,以及無論順逆都能優雅起身的心態養成課程,
Thumbnail
看更多
你可能也想看
Thumbnail
TOMICA第一波推出吉伊卡哇聯名小車車的時候馬上就被搶購一空,一直很扼腕當時沒有趕緊入手。前陣子閒來無事逛蝦皮,突然發現幾家商場都又開始重新上架,價格也都回到正常水準,估計是官方又再補了一批貨,想都沒想就立刻下單! 同文也跟大家分享近期蝦皮購物紀錄、好用推薦、蝦皮分潤計畫的聯盟行銷!
Thumbnail
TOMICA第一波推出吉伊卡哇聯名小車車的時候馬上就被搶購一空,一直很扼腕當時沒有趕緊入手。前陣子閒來無事逛蝦皮,突然發現幾家商場都又開始重新上架,價格也都回到正常水準,估計是官方又再補了一批貨,想都沒想就立刻下單! 同文也跟大家分享近期蝦皮購物紀錄、好用推薦、蝦皮分潤計畫的聯盟行銷!
Thumbnail
每年4月、5月都是最多稅要繳的月份,當然大部份的人都是有機會繳到「綜合所得稅」,只是相當相當多人還不知道,原來繳給政府的稅!可以透過一些有活動的銀行信用卡或電子支付來繳,從繳費中賺一點點小確幸!就是賺個1%~2%大家也是很開心的,因為你們把沒回饋變成有回饋,就是用卡的最高境界 所得稅線上申報
Thumbnail
每年4月、5月都是最多稅要繳的月份,當然大部份的人都是有機會繳到「綜合所得稅」,只是相當相當多人還不知道,原來繳給政府的稅!可以透過一些有活動的銀行信用卡或電子支付來繳,從繳費中賺一點點小確幸!就是賺個1%~2%大家也是很開心的,因為你們把沒回饋變成有回饋,就是用卡的最高境界 所得稅線上申報
Thumbnail
本文作者美籍港裔的黃漢森和(Philip Wong)和Jim Plummer都是史丹佛大學的電機科學家,在這本《矽三角:美中台與全球半導體安全》的論文集中,首先就由他們兩位通曉半導體技術面的專家從整個半導體產業的範圍、美國國防部對晶片的特殊需求、全球半導體產業鏈的區域分工與各區優劣勢等方面進行介紹
Thumbnail
本文作者美籍港裔的黃漢森和(Philip Wong)和Jim Plummer都是史丹佛大學的電機科學家,在這本《矽三角:美中台與全球半導體安全》的論文集中,首先就由他們兩位通曉半導體技術面的專家從整個半導體產業的範圍、美國國防部對晶片的特殊需求、全球半導體產業鏈的區域分工與各區優劣勢等方面進行介紹
Thumbnail
《晶片戰爭》講述了半導體產業的歷史和發展。書中詳細介紹了半導體的發明故事,從蕭克利實作半導體開始,一個取代真空管功能的元件開始改變了世界,從蕭克利公司離職的八位工程師,創立了日後影響世界的快捷半導體,而半導體又怎麼代替越戰後的美國在東亞抵抗共產黨赤化,美國又怎麼利用在晶片製程的領先取得軍事第一地位
Thumbnail
《晶片戰爭》講述了半導體產業的歷史和發展。書中詳細介紹了半導體的發明故事,從蕭克利實作半導體開始,一個取代真空管功能的元件開始改變了世界,從蕭克利公司離職的八位工程師,創立了日後影響世界的快捷半導體,而半導體又怎麼代替越戰後的美國在東亞抵抗共產黨赤化,美國又怎麼利用在晶片製程的領先取得軍事第一地位
Thumbnail
克里斯米勒在過去長期研究美俄冷戰中,梳理出「晶片」是美國在冷戰中的致勝關鍵,因此決定以晶片發展以及對國際情勢的影響作為主軸,以淺顯易懂的通俗的方式將晶片和半導體產業介紹給世人。 晶片供應鏈左右了上個世紀冷戰的輸贏,更將決定本世紀強權競爭的終局。大國競逐加速升溫,台灣更是站在關鍵位置。
Thumbnail
克里斯米勒在過去長期研究美俄冷戰中,梳理出「晶片」是美國在冷戰中的致勝關鍵,因此決定以晶片發展以及對國際情勢的影響作為主軸,以淺顯易懂的通俗的方式將晶片和半導體產業介紹給世人。 晶片供應鏈左右了上個世紀冷戰的輸贏,更將決定本世紀強權競爭的終局。大國競逐加速升溫,台灣更是站在關鍵位置。
Thumbnail
晶片戰爭:矽時代的新賽局,解析地緣政治下全球最關鍵科技的創新、商業模式與台灣的未來 CHIP WAR: The Fight for the World’s Most Critical Technology 完整介紹半導體的發展史,及為何半導體有如此重要的戰略意義。
Thumbnail
晶片戰爭:矽時代的新賽局,解析地緣政治下全球最關鍵科技的創新、商業模式與台灣的未來 CHIP WAR: The Fight for the World’s Most Critical Technology 完整介紹半導體的發展史,及為何半導體有如此重要的戰略意義。
Thumbnail
作者:陳華夫 美國產業空心化,於是美國企圖建立「尖端邏輯晶片」產業鏈,違反經濟規律,不樂觀。中國國有企業無法移轉海外而有工業門類齊備的製造業產業鏈,中國電動車產業彎道超車歐、美、日傳統汽車工業。中國新創企業要能直接融資,美國監管機構要強化脆弱的美國金融體系。
Thumbnail
作者:陳華夫 美國產業空心化,於是美國企圖建立「尖端邏輯晶片」產業鏈,違反經濟規律,不樂觀。中國國有企業無法移轉海外而有工業門類齊備的製造業產業鏈,中國電動車產業彎道超車歐、美、日傳統汽車工業。中國新創企業要能直接融資,美國監管機構要強化脆弱的美國金融體系。
Thumbnail
我們在介紹 Intel 時曾經提及,Intel 的兩位創辦人羅伯特.諾伊斯及高登.摩爾原本是仙童半導體公司的員工,辭職後才共同創辦了 Intel 這件公司,而事實上,我們今天介紹的 AMD,它的創辦人傑瑞.桑德斯,也是從仙童半導體公司辭職的銷售主管,也就是說,桑德斯與諾伊斯、摩爾本是熟識
Thumbnail
我們在介紹 Intel 時曾經提及,Intel 的兩位創辦人羅伯特.諾伊斯及高登.摩爾原本是仙童半導體公司的員工,辭職後才共同創辦了 Intel 這件公司,而事實上,我們今天介紹的 AMD,它的創辦人傑瑞.桑德斯,也是從仙童半導體公司辭職的銷售主管,也就是說,桑德斯與諾伊斯、摩爾本是熟識
Thumbnail
到了 1970 年代,由於與日本 Busicom 合作,Intel 開始發展處理器,製造出第一顆 CPU Intel 4004,不過當時 Intel 主要的營收仍然來自記憶體,因此並沒有全力發展 CPU。直到 1980 年代個人電腦發展後,日本的記憶體晶片製造廠開始壓縮到 Intel 的利潤
Thumbnail
到了 1970 年代,由於與日本 Busicom 合作,Intel 開始發展處理器,製造出第一顆 CPU Intel 4004,不過當時 Intel 主要的營收仍然來自記憶體,因此並沒有全力發展 CPU。直到 1980 年代個人電腦發展後,日本的記憶體晶片製造廠開始壓縮到 Intel 的利潤
Thumbnail
談到 Intel,我們必須得先追溯晶片的發展史:一開始的電子計算機,其實是透過真空管作為電路控制的電子元件,以進行電流開關以及放大訊號。簡單來說,就是將一個罐子抽真空,而裡面有電路的設計,然而,這種零件非常容易壞。
Thumbnail
談到 Intel,我們必須得先追溯晶片的發展史:一開始的電子計算機,其實是透過真空管作為電路控制的電子元件,以進行電流開關以及放大訊號。簡單來說,就是將一個罐子抽真空,而裡面有電路的設計,然而,這種零件非常容易壞。
Thumbnail
本文是金融時報年度好書,引起各種討論的《晶片戰爭》的第二部份精彩內容書摘。這部份談到了為何英代爾後來長期成為半導體業霸住的關鍵發展,和英代爾在民間商業應用突破平行發展的晶片軍事應用革命(後來在柯林頓政府和第二次台海危機時擔任國防部長的Perry是關鍵人物)還有八零年代面對日本半導體廠商來勢洶洶的挑戰
Thumbnail
本文是金融時報年度好書,引起各種討論的《晶片戰爭》的第二部份精彩內容書摘。這部份談到了為何英代爾後來長期成為半導體業霸住的關鍵發展,和英代爾在民間商業應用突破平行發展的晶片軍事應用革命(後來在柯林頓政府和第二次台海危機時擔任國防部長的Perry是關鍵人物)還有八零年代面對日本半導體廠商來勢洶洶的挑戰
Thumbnail
電影漫威復仇者聯盟裡面的超級英雄,各自擁有特殊的能力,每位超級英雄都有死忠影迷愛戴,不僅能單獨作戰打起團體戰更是無人能敵。你知道半導體也有復仇者聯盟嗎?讓鬼宿用一篇文章,幫助大家了解半導體產業領域上、中、下遊最強悍的陣容,這些公司不僅是各自領域的龍頭,對整個半導體產業都是喊水結凍的存在。
Thumbnail
電影漫威復仇者聯盟裡面的超級英雄,各自擁有特殊的能力,每位超級英雄都有死忠影迷愛戴,不僅能單獨作戰打起團體戰更是無人能敵。你知道半導體也有復仇者聯盟嗎?讓鬼宿用一篇文章,幫助大家了解半導體產業領域上、中、下遊最強悍的陣容,這些公司不僅是各自領域的龍頭,對整個半導體產業都是喊水結凍的存在。
追蹤感興趣的內容從 Google News 追蹤更多 vocus 的最新精選內容追蹤 Google News