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Fairchild第一個集成電路包含四個晶體管

六十年前的三月,位於加利福尼亞州山景城的初創公司Fairchild在紐約1961 IRE(無線電工程師協會)大會上向媒體界和業內人士介紹瞭第一個實用的集成電路。

LIFE雜志上的照片標題為“ In Tiny Devices a Revolution”,將Fairchild的新芯片與一角硬幣上字母“ D”的大小進行瞭比較。雜志上寫道:“晶體管的作用與真空管一樣,用來開關、放大和改變電流,但一個就相當於十幾個真空管加佈線。” 這個器件僅包含四個晶體管,如今的芯片擁有數十億個晶體管。

1961年3月10日,《生活雜志》上的報道“不超過一角硬幣上的D”

矽谷的少數創新真正地“改變瞭世界”,這種微小的芯片可以將一個完整的電路塞進一塊矽片上,但也導致瞭Fairchild的滅亡。Fairchild的內部鬥爭帶來的分拆,以及成功和失敗的循環,摧毀瞭這傢公司,但建立瞭矽谷。

“數字暴政”

自1948年問世以來,芯片設計師迅速采用瞭晶體管來代替笨重且耗電的真空管。隨著系統復雜性的增加,他們面臨著“數字暴政”的問題。隨著新一代設備的問世,如何在計算機中將成千上萬的微型晶體管封裝連接在一起變得越來越困難。

在1953年至1955年之間,包括貝爾電話實驗室,IBM和RCA在內的著名東海岸電子公司的研究實驗室的科學傢,建造瞭在一個半導體芯片上將多個晶體管互連但功能有限的實驗設備。得克薩斯州達拉斯市的德州儀器(TI)獲得瞭首個商用矽晶體管的成功,TI聘請傑克·基爾比(Jack Kilby)來開發一種通用的解決方案。1958年,他證明瞭所謂的“固態電路”。盡管需要手工精心制作微金線,但TI管理層看到瞭未來,並鼓勵Kilby繼續開發。

平面技術鋪平瞭道路

成立於1957年,位於加利福尼亞州山景城的Fairchild通過改進的矽晶體管獲得瞭立竿見影的成功。美國政府承包商需要相使用更小的更輕的火箭來超越蘇聯在太空上的優勢,這可以給Fairchild公司帶來直接的收入和名聲。

如果芯片的可靠性出現問題可能給公司帶來沉重打擊。創始人讓·霍尼(Jean Hoerni)開發瞭一種稱為“平面”工藝的解決方案,該解決方案在矽表面上覆蓋瞭一層薄玻璃層(二氧化矽)。那時,每一個主要的半導體制造商都有平面工藝的許可,如今仍然是制造芯片的基本方法。

Hoerni的方法還有其他好處。它允許使用光刻掩膜層將晶體管圖案“印刷”在晶圓上,這類似於在T恤上印制圖案。由於自動機器取代瞭手動操作,這也降低瞭晶體管的制造成本。Fairchild研發總監羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce)也意識到,沉積在絕緣玻璃層頂部的金屬跡線可用於將底層矽晶圓中的多個晶體管連接到完整的集成電路(IC)中。

意識到TI工作的價值,Noyce將平面技術視為實現Kilby概念的一種實用方法。後來接替Noyce的戈登·摩爾(Gordon Moore)計算得出,制造一個IC的成本可能比它所替換的單個晶體管的總和還低。

由於擔心TI可能比Fairchild更早進入市場,在1959年末, Noyce要求聯合創始人傑伊·拉斯特(Jay Last)負責開發IC。

研發制造Micrologic

作者(中)與Jay Last(左)和他的Micrologic團隊的主要成員。— Isy Hass,Lionel Kattner和Robert Norman。2007年在計算機歷史博物館。

上一次組建瞭一個團隊,研究如何將Noyce的想法轉化為可制造的產品。克服瞭重大技術挑戰,設備限制和團隊中反對者,他們競相研發可商用的產品,這就是1961 IRE展會展出的Micrologic。

Fairchild1961 Micrologic系列手冊

航空航天系統設計人員,包括研究阿波羅制導計算機的小組在1969年的月球著陸中,選擇瞭Micrologic的設備來解決尺寸和重量限制。與許多最先進的IC設計一樣,早期Micrologic芯片的低產量消耗瞭Fairchild的很大一部分制造能力。

同時,對受歡迎和高利潤晶體管的需求引發瞭如何分配稀缺產能的沖突。有影響力的銷售主管湯姆貝(Tom Bay)要求停止開發IC,以解決晶體管產量的問題。由於缺乏高層管理人員的支持,他於1961年辭職成立瞭Amelco,JeanHoerni和另外兩名Fairchild創始人加入瞭他的公司。

幾個月後,Micrologic團隊的主要成員離職,創立瞭Signetics,專註於IC。

Fairchild加速分拆

隨著風險投資基金進入,Fairchild的其他成員看到瞭建立自己的公司並獲得來自快速增長的市場的利潤的機會。根據摩爾的說法,“似乎每當我們有一個新的產品創意時,我們都會有幾個衍生產品。” 人才的流失加上母公司Fairchild Camera&Instrument Corporation缺乏投資,削弱瞭半導體部門的實力。

Moore和Noyce在1968年遭受瞭最嚴重的打擊。他們離開Fairchild創立瞭英特爾,並於1971年推出微處理器。Fairchild繼續增長,但失去瞭與TI一樣的市場領導地位。美國國傢半導體(National Semiconductor)於1987年收購瞭Fairchild公司。TI又於2011年收購瞭美國國傢半導體公司。

第一個萬億美元初創企業

2017年,Endeavor Insight的行業分析師Rett Morris將Fairchild Semiconductor譽為“第一個萬億美元初創企業”。

通過技術,商業和文化創新,該公司催生瞭數百傢風險投資公司(到1986年,僅一傢公司就催生瞭126傢以上的半導體公司),從而使矽谷成為瞭世界各地的企業的中心。

分析師Morris將蘋果、Facebook、谷歌和其它89傢矽谷上市公司的血統追溯到Fairchild。盡管該公司的市場估值從未超過25億美元,但他估計,幸存下來的後代的總價值超過2萬億美元。

風險資本傢約翰·杜爾(John Doerr)將六十年前推出Micrologic的意外後果的遺產歸結為“歷史上最大的財富合法積累”。

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