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仙童半导体六十年浮沉:“聚是一团火,散是满天星”

08/02 16:20

仙童半导体六十年浮沉:“聚是一团火,散是满天星”

芯历史──纵览国内外半导体产业发展历程,挖掘行业奇闻趣事,以古鉴今,探寻产业未来发展之道。

集微网报道,“聚是一团火,散是满天星。”这句话用来形容仙童半导体的六十年浮沉再不为过。许多计算机界史学家都认为:要想了解美国硅谷的发展史,就必须了解早期的仙童半导体。曾经,在“八叛逆”齐聚助推下,仙童半导体一度成为世界领先、极富创新精神的半导体企业,为硅谷的壮大和全球半导体科技发展奠定了坚实基础。而更为重要的或许是,随着“八叛逆”各自飘散,仙童半导体在坎坷的竞逐浮沉中,成为了名副其实的半导体“人才摇篮”和电子产业界“西点军校”。一批批人才从这里走出创业,进一步书写了硅谷全新的辉煌和未来。

起源篇:不破不立 革变问世

二战结束时,为了适应从战时转向和平时期的工作需要,美国贝尔实验室总裁巴克莱决定成立固体物理组,且交由威廉·肖克利负责半导体小组。1947年12月,肖克利携手同事成功研制出世界上第一个晶体管,并获得美国军方的长期资助。不过,后来肖克利打算自立门户将晶体管商业化,因而于1955年离开贝尔实验室。但回到老家加州筹建半导体实验室时,肖克利因资金问题困难重重。所幸的是,他在加州理工上学时的好友、化学教授阿尔诺德·贝克曼伸出援手,首期注资30万美元,并许诺年薪3万美元和4000股贝克曼公司股权等。

在建设方案敲定后,肖克利实验室选址加州湾区圣克拉拉谷,即现在的硅谷。据说这是源于时任斯坦福工学院院长弗里德里克·特曼教授的热心推荐。在实验室初步构建后,最为紧缺的是人才。于是,肖克利力邀贝尔实验室的前同事,但他们都不为所动。随后,他将注意力转向外界,将招聘信息以代码形式刊登在学术期刊上,并要求测试应聘者智商、创造力和心理等。即便要求比较苛刻,肖克利“晶体管之父”的头衔还是吸引了如雪片般的求职信。随后,肖克利精心挑选出的八位科学家从美国东部陆续到达硅谷,热情洋溢加盟了他的实验室。

“晶体管之父”威廉·肖克利

基于此,旧金山湾区出现一场前所未有的群英荟萃。这些年轻科学家年龄都在30岁以下,风华正茂、学有所成,处在创造能力巅峰。其中有获得过双博士学位者,有大公司工程师,有著名大学的研究员和教授。按照通常逻辑,肖克利实验室将会成为世界级的伟大公司或机构,但现实却非常“骨感”。1956年1月,肖克利因发明晶体管被授予诺贝尔物理奖后,逐渐恃才傲物。例如他制定研发扩散法掺杂工艺的硅管路线,并严苛要求成本控制在5美分以下。此外,他还亲自操刀研发四层半导体材料的“肖克利二极管”,并让其他人集中精力只做基础研究。

随着时间的推移,年轻的科学家们发现肖克利固执己见、不善管理,甚至专权跋扈。后来,肖克利变本加厉,容不下半点不同意见,甚至对资助他的投资人贝克曼也出言不逊。与此同时,偏执多疑的肖克利还时常小题大做。比如一位女秘书在实验室里划破了手,肖克利认定是有人蓄意破坏,竟然动用测谎仪对全体员工进行测谎。对此,曾有人综合评价他:“是一位天才,又是一位十足的废物”。就这样,由于实验室成立一年多并没有任何研发成果,八位年轻科学家几乎都对肖克利失去了信心和耐心,有七人甚至已经联合酝酿好了一场“叛逃”计划。

其中,尤金·克莱纳给纽约海登斯通投资银行写了一封投资计划书。信中写道:“我们是一个经验丰富、技能多样的团队,我们精通物理、化学、冶金、机械、电子等领域,能在资金到位后三个月内开展半导体业务。”果不其然,海登斯通银行老板巴德·科伊尔和职员亚瑟·洛克看中了信中的机遇和这些年轻人的才华,于是不远万里飞到硅谷来拜访。接着,七人又派出谢尔顿·罗伯茨作为代表,竭力劝说仍旧“忠诚”且极富领导力的罗伯特·诺伊斯来带领团队。此前,由于半导体隧道反应被毙与诺贝尔奖擦身而过,诺伊斯也已然心灰意冷,最终决定一起“叛逃”。

一张签满十人名字的1美元纸钞,目前被收藏于斯坦福大学。

不久后,经过紧张而兴奋的众人会谈,洛克掏出十张崭新的一美元钞票,往桌上一拍:“啥都别说了,干吧!”于是,八个年轻人和两个银行家在华盛顿的头像周围签上了自己大名。1957年9月18日,八位年轻人一起向肖克利提交辞呈。肖克利顿时大发雷霆,痛斥他们是“叛逆八人帮”。但创业不易,十人团队在寻找投资时处处碰壁,挨家挨户打电话均以失败告终,但幸运的是,他们最终获得仙童照相机与仪器集团老板谢尔曼·费尔柴尔德的150万美元注资。凭借这笔投资,“硅谷之光”以及第一家由风投创办的半导体公司——仙童半导体正式宣告成立。

崛起篇:风云际会 高歌猛进

作为全球半导体科技核心发源地,硅谷的重要性不言而喻。而仙童半导体公司的创立,被公认为硅谷诞生的标志。虽然是肖克利实验室先把硅带来这里,但无疑是仙童半导体创造出了硅谷的“血脉”和独特精神文化。可以说,仙童半导体早期的成功既是历史必然,也有机缘偶然。在初期的组织架构上,仙童半导体作为仙童集团子公司,曾由集团副总裁理查德·霍奇森负责分管。在股份配置方面,公司分为1325股,其中“八叛逆”每人100股,海登斯通银行225股,剩下300股保留给后期管理层。这样的股权架构较大程度激发了“八叛逆”的创造性和积极性。

不过, 投资协议也写明,如果公司连续三年净利润超过30万美元,仙童集团有权以300万美元收回股票等条件。这份协议也标志着硅谷出现第一次真正意义上的风险投资。而在成立不到一年后,仙童半导体便获得来自“关系户”IBM的第一笔订单。其中的重要原因在于,谢尔曼·费尔柴尔德在幕后推动促成了这笔关键交易。进一步追溯其中缘由,费尔柴尔德的父亲曾经资助过老汤姆·沃森创办IBM公司。作为父亲的继承人,他一度成为IBM的最大个人股东,并且也对科技十分感兴趣。如费尔柴尔德发明的飞机照相设备,曾让仙童集团在二战中大发横财。

“八叛逆”,从从左到右分别是:戈登·摩尔、谢尔顿·罗伯茨、尤金·克莱纳、罗伯特·诺伊斯、维克多·格里尼克、维克多·格里尼克、金·赫尔尼、杰·拉斯特。

在这份订单协议中,IBM以150美元的单价,向仙童半导体订购了100个硅管。为了按时按质完成订单,八个人进行了明确分工,并充分发挥自身特长和才能。其中,诺伊斯与拉斯特负责硅晶片蚀刻;赫尔尼负责扩散工艺;罗伯茨负责切割打磨;摩尔负责设计建造熔炉;克莱纳与布兰克负责加工设备的研制及改进制造工艺;格里尼克负责测试。大约半年后,仙童半导体第一批双扩散NPN型硅晶体管问世,让订单成功交付。自此,仙童半导体在行业开始站稳脚跟,并逐步进入高速发展阶段。1958年底,其销售额达到50万美元,同时员工增加至100人。

在诺依斯的带领下,仙童半导体的技术研发也不断取得突破,对于半导体制作的流程已经胸有成竹,包括氧化、沉淀、光刻、刻蚀、掺杂、扩撒、离子注入等一系列高难度工艺。而其中极为重要的一项突破是,赫尔尼把硅表面的氧化层挤压到最大限度,研发出了仙童半导体制造晶体管的独特平面处理技术,从而实现硅晶体管的批量生产。相比之下,肖克利半导体实验室在八人离开后却再也没有恢复生机。后来,尽管肖克利创造的“四层二极管”取得了工艺技术上的成功,却难以在集成电路层面实现商业化和获利,最终导致肖克利实验室于1960年被出售。

在关键技术和量产难题相继被攻破后,仙童半导体开始一路高歌猛进,其中包括通过确定“微型逻辑电路”的研发方向,满足了美国政府在军事和航空航天中对低功耗、小尺寸的芯片的需求,以及开发出相关产品。后来,诺伊斯又注意到芯片将取代分立器件成为行业主流,以及在民用市场的巨大潜力,便坚持推动仙童半导体在芯片研发上的投入,并率先大幅降低芯片售价。这使得芯片市场快速扩大,逐步取代了晶体管销售市场。基于此,仙童半导体几乎每年的销售额都翻一番,到1966年营业额已达到上亿美元,成为仅次于德州仪器的美国第二大半导体公司。

1960 年,仙童半导体推出的第一款 IC 包括四个晶体管。

然而,真正让仙童半导体名震全球的是芯片发明专利权。1959年2月,在得知德州仪器工程师基尔比申请了第一个集成电路发明专利时,诺伊斯十分震惊,随后立即为基于平面工艺制造的芯片等技术申请了专利。不过,双方很快开始了旷日持久的专利争执。最终,1966年他们同时被富兰克林学会授予巴兰丁奖章,其中基尔比被誉为“第一块集成电路的发明家”,而诺伊斯被誉为“提出了适合于工业生产的集成电路理论”的人士。同时,双方还达成协议,承认对方享有部分芯片发明专利,并共同对外进行芯片制造授权,进而开启了半导体产业的黄金时代。

落幕篇:曲终人散 星火遍地

在半导体行业,历来都是“得人才者得天下”。正是基于“八叛逆”的全身投入,仙童半导体才得以发展至如日中天,但隐患其实也在早期就已经埋下。1960年,仙童集团行使原协议期权,回购了仙童半导体所有股份。尽管八位创始人都拿到了一笔25万元的股权回购巨款,但却失去了对仙童半导体的控制权。此外,仙童集团还将半导体业务的大量利润转移到美国东部的其他部门去填补亏空,并试图远程监控仙童半导体员工的一举一动。这些举措既阻碍了仙童半导体的发展,也极大地打击了这些创业者的积极性。于是,一场新的“叛逃”不免再次来临。

1961年2月,由于研发预算遭大幅缩减等因素,拉斯特和赫尔尼连同他们说服的罗伯茨首先离开了仙童半导体,创办封测公司阿梅尔克。第二年,克莱纳也选择离开,先后创办英特矽尔、Edex、KPCB等公司。根据资料记载,他至少创办了12家各类半导体相关公司。到了1968年8月,诺伊斯与负责研发的摩尔一起辞职,并带走工艺开发专家安迪·格鲁夫,共同创办了后来的半导体巨头——英特尔。值得一提的是,摩尔就是大名鼎鼎的“摩尔定律之父”。紧接着,格里尼克和布兰克也先后离开。至此,“八叛逆”都已离开他们亲手创办的仙童半导体。

1970 年,罗伯特·诺伊斯(左)和戈登·摩尔在英特尔圣克拉拉办公室前。

与此同时,仙童半导体的一些管理层和技术人员也纷纷出走创业。比如销售部主任杰里·桑德斯带着七名员工创办了AMD,拉斯特小组成员吉姆·霍尔和摩尔的助手斯比特·豪斯联合创办Melector。伴随着核心人才不断流失,仙童半导体不可避免的开始走下坡路。到1967年,其遭遇创立以来的首次亏损,且数额达760万美元,股票也从一年前的3美元每股下滑至0.5美元,市值缩水一半。为了扭转困境,仙童集团掌权者费尔柴尔德开出当时硅谷最高的待遇——3年100万美元薪金外加60万美元股票,挖来摩托罗拉的莱斯特·霍根担任仙童半导体CEO。

在长达六年的执掌期内,霍根凭借在摩托罗拉练就的“起死回生”功力,帮助仙童半导体将销售额增加了两倍。但因缺乏灵魂人物,仙童在研发攻坚上逐渐从引领者变成追随者。1972年,英特尔在诺伊斯和摩尔等人带领下狂飙突进,并发布世界上第一款八位处理器8008。紧随其后,仙童半导体也推出八位微处理器F8,以及世界第一个电荷耦合器件(CCD),但在市场上的影响力都微乎其微。两年后,无力回天的霍根把CEO之位交给威尔弗·科里根。可在他继任的几年内,仙童半导体并无明显建树,一直在“吃老本”,然后从行业第2位迅速跌至第6位。

鉴于发展前景不明,1979年,科里根又祭出一项破天荒的措施,即以4.25亿美元首次将公司出售给法国石油企业斯伦贝谢,并一度引发业内轰动。在斯伦贝谢经营下,仙童半导体开始进军人工智能等领域,但仍然未能扭转颓势。无奈之下,1987年,斯伦贝谢以原价的三分之一将其转卖给国民半导体(NSC),一度导致仙童半导体品牌消失。有趣的是,NSC的老板正是曾经从仙童出走的总经理查尔斯·斯波克。直到1996年,NSC把公司拆分为两部分时,才恢复仙童半导体的名字,并将总部迁往缅因州。而这也意味着仙童正式退出了其孵化缔造的硅谷。

位于缅因州南波特兰的仙童半导体工厂

但仅仅不到一年时间,NSC又将仙童半导体以5.5亿美元的价格出售,然后利用这笔资金买下全球第三大微处理器制造商Cyrix,以与英特尔等对手竞争。因此,1997年仙童半导体得以再次成为一家独立公司,并由老员工克尔克·庞德担任CEO。为了让仙童半导体重获新生,庞德决心进行大规模并购重组,其中涉及三星、英特矽尔、雷神等公司的业务并购。但遗憾的是,在接下来的十多年中,仙童半导体仍然一直在换帅与并购中维持着经营,再未取得明显突破。2016年,仙童半导体被安森美以24亿美元收购。至此,曾经叱咤硅谷的一代传奇就此落幕。

结语

不难发现,作为硅谷鼻祖,仙童半导体虽然始终没有成为“巨无霸”公司,但却把“火种”撒到了整个半导体行业。戏剧性的一幕是,1969年在圣克拉拉举行的一次半导体工程师大会上,400位与会者中只有24人未曾在仙童半导体工作过。正如乔布斯所比喻的那样:“仙童半导体就像成熟的蒲公英,你一吹它,这种创业精神的种子就随风四处飘扬。”此外,仙童半导体开创的锐意进取硅谷文化,“技术+资本”合作模式、创新与市场结合方式等也不断“开枝散叶”、生生不息。可以说,没有仙童就没有现在的硅谷,也没有当今举世瞩目的半导体和科技发展成就。(校对/武守哲)

标签: 仙童半导体 半导体 硅谷 肖克利 芯片 仙童 公司 诺伊斯 晶体管 集成电路


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