仙童半導(dǎo)體往事

如果從摩爾的求學(xué)經(jīng)歷看，他是一名化學(xué)和物理專業(yè)的頂級(jí)科學(xué)家。他在UC伯克利化學(xué)系獲得碩士學(xué)歷后，前往加州理工攻讀化學(xué)和物理博士學(xué)位，畢業(yè)后在約翰斯·霍普金斯大學(xué)的應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室，此時(shí)摩爾并未和半導(dǎo)體有過(guò)多交集。

而故事的轉(zhuǎn)折點(diǎn)即將到來(lái)，1956年，摩爾接到了晶體管之父、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者威廉·肖克利（William Shockley）的電話，肖克利盛情邀請(qǐng)他加入肖克利半導(dǎo)體公司（Shockley Semiconductor）。

當(dāng)時(shí)，肖克利的名氣如日中天，這位天才剛剛離開(kāi)了貝爾實(shí)驗(yàn)室，來(lái)到加州的舊金山灣區(qū)開(kāi)啟新事業(yè)，而肖克利半導(dǎo)體公司被視為硅谷的第一家半導(dǎo)體企業(yè)。

此前在大名鼎鼎的貝爾實(shí)驗(yàn)室中，肖克利和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)明了晶體管，取代了當(dāng)時(shí)廣泛使用的電子管，其小型化、低功耗和穩(wěn)定性使得它能夠在電子設(shè)備中發(fā)揮更大的作用。晶體管的發(fā)明也開(kāi)啟了微電子學(xué)時(shí)代，是現(xiàn)代電子學(xué)的重要里程碑，也是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。

當(dāng)肖克利決定單飛創(chuàng)業(yè)時(shí)，年輕的科學(xué)家們幾乎一呼百應(yīng)。于是，摩爾來(lái)了、羅伯特·諾伊斯（Robert Noyce）來(lái)了、安德魯·格魯夫（Andy Grove）也來(lái)了，他們?nèi)缓髞?lái)成為了“英特爾鐵三角”（Intel Trinity）。

隨著一群天才們的聚集，肖克利半導(dǎo)體公司打造了夢(mèng)之隊(duì)，然而好景不長(zhǎng)，由于怪才肖克利的管理風(fēng)格缺陷等問(wèn)題，公司出現(xiàn)了嚴(yán)重的營(yíng)運(yùn)困境。在一年不到的時(shí)間內(nèi)，摩爾等八位核心成員就向肖克利提出辭職，并歷經(jīng)曲折創(chuàng)立了仙童半導(dǎo)體公司（Fairchild Semiconductor）。

肖克利則怒斥他們?yōu)椤跋赏伺衍姟保═raitorous Eight），而仙童即將開(kāi)創(chuàng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的新紀(jì)元，“背叛”和“創(chuàng)新”、“才華”緊緊相連，反而成為一種褒獎(jiǎng)。

在上世紀(jì)的50年代、60年代，這八位傳奇的創(chuàng)始人開(kāi)始引領(lǐng)全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的前進(jìn)之路，他們首次商用制造了擴(kuò)散硅晶體管，并且在全球率先發(fā)明出商用的集成電路。在未來(lái)的幾十年中，在硅谷誕生的諸多半導(dǎo)體企業(yè)，其源頭都可以追溯到仙童半導(dǎo)體這一黃埔軍校。

吳軍在《信息傳》中描述道，到20世紀(jì)60年代末，在舊金山灣區(qū)召開(kāi)的全世界半導(dǎo)體公司巨頭會(huì)議上，九成參會(huì)者都曾經(jīng)在仙童公司工作過(guò)。20世紀(jì)70年代初，一位記者給這個(gè)擠滿了半導(dǎo)體公司的舊金山灣區(qū)起了一個(gè)新的名字——硅谷。

肖克利把硅元素帶到了舊金山灣區(qū)，而仙童半導(dǎo)體的創(chuàng)立，被業(yè)界認(rèn)為是硅谷誕生的標(biāo)志，也有評(píng)論稱，是仙童讓硅谷成為了硅谷，硅谷文化和精神就從“仙童八叛徒”開(kāi)始傳承。

而仙童半導(dǎo)體的內(nèi)部“背叛”也很快來(lái)臨，在半導(dǎo)體蓬勃發(fā)展之際，公司的管理層、技術(shù)人員等紛紛離職開(kāi)辟自己的事業(yè)。同時(shí)，由于大投資方仙童總公司收緊控制權(quán)，并且和這些技術(shù)天才們構(gòu)思的發(fā)展戰(zhàn)略存在分歧，仙童半導(dǎo)體逐步走向衰退，最終八位創(chuàng)始人們也出走自立門(mén)戶。

其中，摩爾和諾伊斯共同創(chuàng)立了英特爾；同為“八叛徒”之一的尤金·克萊納（Eugene Kleiner）創(chuàng)辦了知名的風(fēng)投企業(yè)凱鵬華盈（KPCB）；主管銷(xiāo)售的副總經(jīng)理唐·瓦倫?。―on Valentine）創(chuàng)辦了紅杉資本；營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān)杰里·桑德斯（Jerry Sanders)帶著多名仙童員工一起離職，創(chuàng)辦了AMD。

吳軍總結(jié)道，人們?cè)诨仡櫹赏緯r(shí)依然會(huì)說(shuō)，它是歷史上最偉大的公司之一。因?yàn)樗粌H發(fā)明了集成電路，而且通過(guò)不斷地分化出新的公司，開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)在長(zhǎng)達(dá)半個(gè)多世紀(jì)的時(shí)間里全世界增長(zhǎng)最快的產(chǎn)業(yè)。如果誕生于仙童公司的所有公司加在一起，它們的市值將會(huì)超過(guò)3萬(wàn)億美元。對(duì)于全世界來(lái)講，大家寧可要一個(gè)快速增長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)，也不要一家巨無(wú)霸公司。

英特爾的奇跡與困境

一鯨落，萬(wàn)物生。在半導(dǎo)體創(chuàng)業(yè)熱潮中，摩爾和諾伊斯繼續(xù)書(shū)寫(xiě)奇跡，在1968年7月，他們共同創(chuàng)立了英特爾，之后格魯夫加入成為第三名員工。

摩爾最初擔(dān)任執(zhí)行副總裁，直到1975年成為總裁。1979年，摩爾被任命為董事會(huì)主席和首席執(zhí)行官，直到1987年，他放棄了首席執(zhí)行官的職位，繼續(xù)擔(dān)任董事長(zhǎng)。1997年，摩爾成為名譽(yù)主席，2006年卸任。

摩爾曾向媒體表示，他是一位“偶然的企業(yè)家”，沒(méi)有強(qiáng)烈的創(chuàng)業(yè)沖動(dòng)，但他和諾伊斯、格魯夫合作無(wú)間，“三杰”直接奠定了英特爾的文化基因和技術(shù)基礎(chǔ)。

據(jù)了解，諾伊斯既是一位技術(shù)大拿，也是一位卓越的領(lǐng)導(dǎo)者，當(dāng)時(shí)他有一個(gè)綽號(hào)是“硅谷市長(zhǎng)”，大家都認(rèn)為他主導(dǎo)了英特爾的早期愿景及大部分文化。而摩爾是技術(shù)向?qū)?，在他的帶領(lǐng)下，英特爾早期就在硅存儲(chǔ)器方面處于領(lǐng)先地位，并推動(dòng)了微處理器的發(fā)明。

尤其值得注意的是，摩爾促成了英特爾從內(nèi)存到微處理器的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)變。1969年，英特爾推出自己的第一批產(chǎn)品——3101存儲(chǔ)器芯片；1971年英特爾推出了第一顆微處理器Intel 4004，開(kāi)啟了CPU之路。然而到了1985年，因?yàn)槿毡拘酒圃焐痰募ち腋?jìng)爭(zhēng)，英特爾內(nèi)存芯片跌入虧損，面對(duì)是否退出的痛苦抉擇時(shí)，摩爾在和同事分析討論后決定停下傳統(tǒng)的內(nèi)存業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)而聚焦CPU業(yè)務(wù)。

到1991年，英特爾成為當(dāng)時(shí)世界上最大的半導(dǎo)體公司，Wintel聯(lián)盟緊緊把握著產(chǎn)業(yè)鏈的話語(yǔ)權(quán)。而直到兩年后，英偉達(dá)才于1993年正式成立，彼時(shí)GPU還僅僅是圖像處理器，而在接下來(lái)的20年中，GPU提供的并行計(jì)算將大行其道。

2008年，英偉達(dá)創(chuàng)始人黃仁勛采訪中曾被問(wèn)道：“怎么阻止英特爾有一天會(huì)把GPU的功能集成到CPU里，或者芯片組里？”就在2006年，英特爾新雙核處理器面世，其微處理器架構(gòu)有重大改變，新的微處理器命名為“酷?！保↖ntel Core Duo），這也是英特爾的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。

黃仁勛當(dāng)時(shí)的回答就頗具前瞻性，并且思路清晰：“我們做的業(yè)務(wù)和英特爾是非常不一樣的，微軟和英特爾要?jiǎng)?chuàng)造的技術(shù)是要滿足所有人的需求。但我們不是，我們也不是入門(mén)級(jí)的基礎(chǔ)GPU廠商，我們專注于對(duì)優(yōu)異的圖形技術(shù)有巨大需求的人群。要知道有成千上萬(wàn)的人喜歡制造電影、喜歡拍照，他們不會(huì)滿足于基本功能的產(chǎn)品，這是一個(gè)龐大的群體?！?/p>

他不僅預(yù)測(cè)到了計(jì)算需求的爆發(fā)，還對(duì)計(jì)算設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)有了預(yù)判。當(dāng)采訪者將英特爾、AMD和英偉達(dá)比喻成三國(guó)時(shí)，黃仁勛直言：“你把世界描繪得太小了。”

在他看來(lái)，從2008年開(kāi)始未來(lái)的20年中，生活中最重要的計(jì)算機(jī)是手機(jī)，不是服務(wù)器電腦、不是臺(tái)式電腦、也不是筆記本電腦，“現(xiàn)在（2008年）的三國(guó)沒(méi)有人在做這個(gè)事情，我覺(jué)得那個(gè)世界才是我們要奔赴的，如果你把世界限定窄了，那你的戰(zhàn)略就會(huì)窄?！?/p>

回顧看，英特爾最終錯(cuò)過(guò)了移動(dòng)市場(chǎng)，當(dāng)然英特爾的業(yè)務(wù)早已從PC拓展更廣闊的云市場(chǎng)，英特爾繼續(xù)inside。只是眼下，隨著AI技術(shù)再次突破，英偉達(dá)再次攀升高峰，英特爾面對(duì)著四面楚歌的困境。

內(nèi)部看，英特爾正在著力修復(fù)制程的開(kāi)發(fā)節(jié)奏，重金投資的晶圓廠還需要時(shí)間去建設(shè)。外部看，不論是PC端還是服務(wù)器端，對(duì)手們來(lái)勢(shì)洶洶，AMD、英偉達(dá)都是老對(duì)手，蘋(píng)果自研的電腦芯片系列正逐步升級(jí)，且ARM架構(gòu)一直暗流涌動(dòng)，市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)者越來(lái)越多。對(duì)于英特爾而言，從x86架構(gòu)到全棧式的硬件軟件生態(tài)，較量都更焦灼。

摩爾定律和算力更迭

在“摩爾定律”驅(qū)動(dòng)的節(jié)奏下，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)狂奔了大半個(gè)世紀(jì)，然而隨著工藝的持續(xù)演進(jìn)，近年來(lái)“摩爾定律”放緩已經(jīng)成為共識(shí)。

甚至一些人認(rèn)為摩爾定律已經(jīng)失效了。2022年，黃仁勛就表達(dá)了相關(guān)的觀點(diǎn)，認(rèn)為“摩爾定律結(jié)束了”。他在一場(chǎng)采訪中表示，以類(lèi)似成本實(shí)現(xiàn)兩倍業(yè)績(jī)預(yù)期對(duì)于芯片行業(yè)來(lái)說(shuō)已成為過(guò)去。

也有觀點(diǎn)認(rèn)為摩爾定律的終結(jié)是必然的。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，芯片上晶體管的數(shù)量越來(lái)越多，繼續(xù)縮小芯片元件的尺寸和間距越來(lái)越困難，因此晶體管數(shù)量翻倍的速度已經(jīng)減緩。此外，由于芯片制造工藝的限制，一些新型材料的使用、新型器件結(jié)構(gòu)的引入等技術(shù)進(jìn)步遇到了困難，使得“摩爾定律”的預(yù)測(cè)能力變得越來(lái)越弱。

但是，在英特爾CEO帕特·基辛格看來(lái)，摩爾定律并沒(méi)有失效，摩爾定律至少在未來(lái)的十年里依然有效。在對(duì)摩爾的悼詞中，基辛格表示：“英特爾仍然受到摩爾定律的啟發(fā)，并打算追求它，直到元素周期表用盡?！?/p>

此前他指出，結(jié)合RibbonFET、PowerVia兩大突破性技術(shù)，還有High-NA光刻機(jī)等先進(jìn)技術(shù)，英特爾希望到2030年在一個(gè)芯片封裝上可以有1萬(wàn)億個(gè)晶體管，英特爾制定了4年內(nèi)交付5個(gè)制程節(jié)點(diǎn)的計(jì)劃，欲在2025年重回制程領(lǐng)先地位。

基辛格所代表的陣營(yíng)認(rèn)為，摩爾定律只是面臨了新的挑戰(zhàn)。隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新興技術(shù)的興起，對(duì)芯片計(jì)算性能、能效比等方面的需求日益增長(zhǎng)，推動(dòng)了芯片制造技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，也為摩爾定律的延續(xù)提供了新的可能性。例如，采用三維集成、多核處理器、新型器件結(jié)構(gòu)等技術(shù)，可以在有限的芯片面積上實(shí)現(xiàn)更多的晶體管數(shù)量和更高的計(jì)算性能。

當(dāng)前，摩爾定律的失效與否仍然是一個(gè)有爭(zhēng)議的話題。盡管現(xiàn)有技術(shù)條件下晶體管數(shù)量的翻倍速度已經(jīng)放緩，但隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷革新和發(fā)展，新的技術(shù)手段可能會(huì)再次推動(dòng)晶體管數(shù)量的快速增長(zhǎng)。因此，摩爾定律的命運(yùn)還有待觀察。

同時(shí)值得一提的是，近日，OpenAI的CEO山姆·阿爾特曼（Sam Altman）在社交平臺(tái)上提出了一個(gè)新版“摩爾定律”：宇宙中的智能，每18個(gè)月翻一倍。

不論阿爾特曼預(yù)測(cè)的AI界“摩爾定律”是否準(zhǔn)確、半導(dǎo)體界的“摩爾定律”是否失效，人類(lèi)對(duì)于算力的需求還在快速增長(zhǎng)。尤其是現(xiàn)在，OpenAI推出的ChatGPT正在以小時(shí)為尺度不斷進(jìn)化，背后主要是超強(qiáng)計(jì)算能力的支撐。

其中，GPU更是計(jì)算主力，因?yàn)镚PU的并行計(jì)算能力更強(qiáng)，它的架構(gòu)和設(shè)計(jì)特點(diǎn)使其更適合處理大規(guī)模的、密集的數(shù)據(jù)計(jì)算，如圖像和視頻處理、科學(xué)計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)等方面。當(dāng)然，CPU仍然在很多領(lǐng)域具有重要地位，如通用計(jì)算、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等方面。只是隨著人工智能等領(lǐng)域的快速發(fā)展，GPU的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，目前GPU已經(jīng)成為很多領(lǐng)域的主要計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施之一。

前述產(chǎn)業(yè)觀察人士進(jìn)一步指出，傳統(tǒng)或者說(shuō)古典算力，通常指的是使用CPU作為主要計(jì)算資源的計(jì)算方式，但隨著人工智能、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)算力已經(jīng)難以滿足日益增長(zhǎng)的計(jì)算需求。而GPU等加速器逐漸成為了處理復(fù)雜計(jì)算任務(wù)的主要選擇，特別是對(duì)于大規(guī)模并行計(jì)算、圖像處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的應(yīng)用具備優(yōu)勢(shì)。

而CPU和GPU之間的關(guān)系也逐漸從競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)同合作，在許多應(yīng)用場(chǎng)景中，GPU和CPU相互補(bǔ)充的，在英偉達(dá)最新一代的產(chǎn)品中，就已經(jīng)將GPU和CPU進(jìn)行聯(lián)結(jié)，將CPU的能力融入其GPU的生態(tài)中。

事實(shí)上，異構(gòu)計(jì)算早已成為趨勢(shì)，在GPU和CPU的分分合合、主配角的競(jìng)爭(zhēng)中，算力世界正展開(kāi)歷史新畫(huà)卷。