半導體編年史:傳奇的湮滅與誕生

原創

日期：2021年12月3日 下午8:47作者：許螣垚編輯：lala

半導體在20世紀中後期開始快速發展至今，是無數最具智慧的人、耗費巨量的資金、經過漫長時間努力的結果。當今的全球芯片龍頭英特爾從1968年成立至今，都已過了五十餘年。

從應用上來說，半導體已經歷過人們熟悉的PC時代、移動設備時代，而今隨著新能源電動車的快速發展，轉到了車規級芯片。

而從發展階段來說，也經歷了第一代半導體、第二代半導體到如今的第三代半導體。

近來市場熱炒的功率半導體、IGBT等領域，都跟第三代半導體有關。

半導體是如何發展起來的？第三代半導體有何特性？新一代半導體往往隨著市場新增需求崛起，那麽是前一代被後一代替代嗎？第三代半導體的行業現狀如何？有哪些代表的上市公司，有何投資機會？這些問題，都可以在本專題中找到。

本文是專題首篇的上集：半導體不是外星科技，而是一點點發展起來的。發展的過程中都經歷了什麽？有哪些標志性事件和代表人物對行業產生深刻的影響？筆者將和您一起回顧一代代的傳奇。

傳奇的開始：矽谷的誕生

1833年，被譽為「電學之父」的英國物理學家法拉第，在實驗中發現硫化銀這種材料的電阻隨著溫度上升而降低，即高溫更有助於導電，這是半導體特性的首次發現。此後的五十年里，光生伏特效應、整流效應、光電導效應也先後被歐洲科學家發現，這就是半導體的四大特性。

直到1947年，半導體上述的四大特性由美國貝爾實驗室總結完成；同年，貝爾實驗室也研製出一種點接觸型的鍺晶體管，實驗室三名人員肖克利、巴丁、佈拉頓因此在1956年同時獲得諾貝爾物理學獎，其中，肖克利更被譽為「晶體管之父」。

取得此等成就的肖克利，已經不滿足於在貝爾實驗室沉寂，且半導體帶來的巨大商業變革，他看在眼里，急在心里。

1955年，肖克利回到了自己的家鄉聖塔克拉拉谷，創辦了屬於自己的半導體公司。這條位於舊金山灣區、坐擁地中海溫潤氣候、交通便利的狹長山谷即是後來名聲赫赫的「矽谷」。

第一次「背叛」：仙童的創立

肖克利在創辦了自己的公司後，依靠自身的威望，很快招到了一批學識淵博、技術過硬的人才。而當時追隨肖克利的有非常優秀（且名垂青史）的八名員工，也就是後來的「八大門徒（矽谷八叛將）」：諾伊斯（Robert Noyce）、摩爾（Gordon Moore）、佈蘭克（Julius Blank）、克萊爾（Eugene Kleiner）、赫爾尼（Jean Hoerni）、拉斯特（Jay Last）、羅伯茨（Sheldon Roberts）、格利尼克（Victor Grinich）。

這八人的年齡都在30歲以下，風華正茂，學有所成，處在創造能力的巅峰。他們之中，有獲得過雙博士學位者，有來自大公司的工程師，有著名大學的研究員和教授，這是當年美國西部從未有過的英才大集合。

29歲的諾依斯是八人之中的長者，是「投奔」肖克利最堅定的一位。當他飛抵舊金山後所做的第一件事，就是傾囊為自己購下一所住所，決定永久性定居，根本就沒有考慮到工作環境、條件和待遇。其他七位青年，來矽谷的經歷與諾依斯大抵相似。

可惜，八人投奔的肖克利是天才的科學家，卻缺乏經營能力，而且性格上比較偏執，不善於管理企業，上述八人先後離職，在謝爾曼·菲爾柴爾德的投資下他們成立了半導體行業歷史上，具有傳奇意義的仙童（Fairchild）半導體公司。

有意思的是，投資人謝爾曼·菲爾柴爾德本來是搞攝影器材的。這也為後面發生的事情埋下了伏筆。

在八人的帶領下，仙童發展神速，盈利能力大幅展現，仙童的兩項發名專利，使其立於世界的半導體之巅，對後世半導體行業產生了非常重要的影響。

其一是平面工藝，一種製造半導體電路的工藝方法，現在平面工藝已經是製造各種半導體器件與集成電路的基本工藝技術，發明人為霍爾尼（上文八人之一）。

另一個發明專利便是集成電路。顧名思義，集成電路就是用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及佈線互連一起，製作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上。

1958-1959年，諾伊斯（上文八人之一）發明了矽集成電路。事實上，在早些時候，來自德州儀器（TI）的傑克·基爾比（Jack Kilby）發明了鍺集成電路。由於兩人在同一年獨立且不知情的情況下分别發明了集成電路，所以兩人共享集成電路發明者的榮譽。

現在，在我們眼里看來，把多個電路集成到一起而減少面積是個自然而然的事情，然而這個簡單的想法，卻改變了我們的世界。這就好像福特流水線模式的誕生，以及很多偉大的發明，往往源自一個很簡單的想法。也許，即使沒有這兩位，依然有人會想到這個點子，但是歷史只會記住最先吃螃蟹的人。歷史的車輪滾滾向前，到底是時勢造英雄，還是英雄造時勢？誰也說不清。

再一次「背叛」：仙童倒下，行業繁榮開始

此時的仙童半導體公司風光無限，而半導體行業在那時宛若一個巨大的金礦，任憑仙童肆意挖掘。而仙童的股權大部分都在投資人謝爾曼的手里，此時公司管理層做了一個錯誤的決定，仙童半導體公司的利潤被不斷轉移到東海岸，去支持仙童的攝影器材公司（上文提及的伏筆）。

八人帶領的仙童半導體憤憤不平：我們辛苦賺來的錢，你用來搞攝影？

……散了散了~

此時仙童的員工開始坐不住了，開始了新一輪的離職創業潮。

1968年，矽谷八叛將之首的諾依斯和「摩爾定律」的提出者摩爾離開仙童，創辦了更為風光、如今鼎鼎大名的英特爾。對後世半導體影響深遠的摩爾定律，就是這個摩爾提出的：「集成電路芯片上所集成的晶體管數目，每隔18個月就翻一倍。並在今後數十年内保持著這種增長趨勢。」

該定律雖然為摩爾的經驗總結，但被後世稱為計算機第一定律，摩爾所預言的定律和後來的行業發展驚人的一致，可謂「神之預言」。直到今天，英特爾、AMD、英偉達這三家國際芯片巨頭，也基本是1年至1年半的時間出一款新品，只不過技術突破越來越小，被戲稱為「擠牙膏」。

而八人的其他幾人，也分别創業，許多現在著名的半導體科技公司，追根溯源，都能追到當時仙童的離職潮，比如如今跟英特爾在全球領域兩強爭霸的另一家芯片巨頭AMD（超微半導體），就是仙童半導體前銷售部主管桑德斯單飛創辦。

還有許多我們所熟知的公司，比如美國國家半導體（現已被德州儀器TI收購），Altera（現已被英特爾收購）等的創始人都出自仙童半導體公司。

正如江湖流傳的蘋果公司創始人喬佈斯形象比喻的那樣：「仙童半導體公司就像個成熟了的蒲公英，你一吹它，這種創業精神的種子就隨風四處飄揚了。」

所以仙童後來也成為眾多半導體巨頭誕生的「黃埔軍校」。

下面就是由仙童衍生出來的大大小小公司的關係圖，有一個非常戲劇性的事件是，1969年矽谷的一次半導體峰會上，400多名參會者只有24名不是仙童的前僱員，簡直驚呆了！大家齊聚一堂，其樂融融，無一不感謝老東家仙童為矽谷帶來一片繁榮。

而在仙童之後，英特爾與AMD的時代來臨了。這是我們這一代人更為熟知的年代。

老二的視角：AMD為啥「仇恨」英特爾？

國内80後90後對於英特爾的初識，也許是上世紀末、本世紀初期「奔騰」時代（Pentium，英特爾奔騰處理器）的魔性廣告背景音樂「燈！等燈等燈~」（至少筆者是那時認識的英特爾）。20世紀末本世紀初，國内英特爾的廣告鋪天蓋地，作為芯片巨頭之一，當時國内很少有人知道AMD這家公司。即使後來知道了，國内的「玩家」也不太看好AMD的產品。

然而這幾年AMD在CEO蘇姿豐女士（蘇媽）的帶領下已逐漸超越了英特爾，逐漸擺脫了「陪太子讀書」的老二尷尬地位。看下圖，2015年初至今，AMD與英特爾的股價對比。

筆者這次以AMD的視角，來看看這家與英特爾相愛相殺幾十年的公司是如何成長的。AMD的發展過程，同樣是一個傳奇。

先來說英特爾。1968年，英特爾公司創立，羅伯特·諾伊斯任首席執行官（CEO），戈登·摩爾任首席運營官（COO），安迪·格魯夫隨後加入（見上文眾人從仙童離職創業）。1971年，英特爾推出世界上第一款商用計算機微處理器4004。1981年，英特爾8088處理器成就了世界上第一台個人計算設備。2001年，英特爾首次針對數據中心推出至強處理器品牌，為數字世界奠定堅實基礎。2003年，英特爾推出迅馳，開創無線移動計算時代（迅馳是劃時代的，直到2009年酷睿架構推出後，迅馳才逐漸退出了歷史舞台）。

從以上介紹就可以看到，在當今的半導體行業中，英特爾不斷的開創了劃時代的產品和理念，行業巨頭地位無可置疑。英特爾於今年10月21日發佈了2021財年第三季度財報，更多信息請閱讀筆者文章《淨利增6成，股價竟下跌！總「擠牙膏」的英特爾，被投資者抛棄了？》。

而作為英特爾的老對手，AMD的「資歷」其實是和英特爾差不多的，而且AMD和英特爾同出一源。後來二者的相愛相殺，讓筆者想起一句特斯拉創始人馬斯克前不久在社交媒體上引用的中國古詩「本是同根生，相煎何太急」。

1969年，與英特爾成立僅僅相隔1年時間，同為仙童出身的桑德斯創辦了AMD（見上文眾人從仙童離職創業），公司的主營業務為提供生產計算機、通訊設備和電子產品的精密構成模塊，由於在技術上薄弱，也或許是當時的IBM太強大，桑德斯只希望AMD能夠成為這個行業的第二供應商。不知道是不是由於創始人一開始「心不太大」，只想當老二，AMD在此後幾十年一直跟隨著英特爾的腳步。

作為第二供應商，優先要求當然就不是技術領先和創新能力，而是學習和模仿以及生產製造的能力。公司成立之初，包括桑德斯僅僅只有8人，人員實在緊張，桑德斯一人就身兼總裁和普通推銷員的重任，為了說服投資人，他付出了巨大的努力。

儘管創業的初期困難重重，但是桑德斯和他的小夥伴們一開始就表現出了強烈的開拓精神以及極高的工作效率，所以很快，AMD的第一款自主研發的產品——AM2501邏輯計數器誕生了。當英特爾推出了8080處理器的時候，取得了市場的熱烈反響，AMD在這個時候也看到了微電子處理器市場的巨大潛力，於是決定投入研究微電子處理器並取得了成功，也成為了這個市場的第二供應商。

AMD迅速崛起讓英特爾十分警覺，當英特爾推出8086處理器的時候，英特爾直接撕毀了當時和AMD的合作協議，讓AMD一時間陷入了被動，好在後來IBM的出手相助，才讓AMD渡過難關。（小知識：英特爾的8086處理器是世界上首款16位處理器，是當今芯片x86架構處理器的奠基）。

順帶提一句，IBM幫助AMD的企圖也許並不「偉光正」，也許只是為了讓英特爾多一個競爭對手，讓英特爾的產品報價低些而已。因為IBM是英特爾與AMD競爭的直接獲益者。從後續產品路線看，英特爾的下一代處理器8088是由8086衍生而出的，而IBM的PC電腦選擇了8088。這次事件是劃時代的，8088在PC領域的成功商業化，讓英特爾奠定了在PC電腦上的芯片龍頭位置，而這個行業格局一直維持了幾十年。

1984年，AMD的全年收入達到了11億美元，不過在商業戰場里，從來都沒有所謂的規矩可言。1987年，英特爾再次單方面撕毀了AMD此前簽訂的5年技術交流協定。英特爾的出爾反爾算是徹底惹怒了桑德斯，並拿起了法律的武器捍衛自己的利益，官司足足打了五年，AMD最終獲得勝利，不過AMD也十分可惜的錯過了PC行業發展的黃金時期。而同時期（上世紀80年代末90年代初），軟件界的微軟和蘋果在操作係統領域開始嶄露頭角，這是題外話。

AMD的崛起與衰落

我們把時光機按下加速鍵。隨著個人電腦（PC）的普及，芯片行業也迎來了快速發展。1999年，AMD發佈了它的全新產品—K7，代號「速龍（Athlon）」，這也是AMD歷史上第一次性能超過了英特爾的產品。也是這一年，AMD徹底改變了CPU的市場格局。

2000年，AMD推出了1GHz的速龍CPU，這也是世界上第一款1GHz主頻的CPU，同時期的英特爾不得不倉促的把還不穩定的奔騰3率先發佈出來應戰，結果因為質量問題還造成了大規模的產品召回。那一年，AMD也以1055項專利在全球科技公司中排名第12，可以說在那個年代，AMD是把英特爾按在地上打。

在2003年到2006年，AMD奇迹般地拿下了22%的服務器芯片市場。此時的AMD一時間風光無限，不管是在桌面、服務器還有移動端這三大市場上都獨領風騷，把英特爾擠得喘不過氣來。可能是看到未來顯卡市場的蓬勃發展，AMD在2006年花費了54億重金收購了顯卡雙雄之一的——ATI（顯卡雙雄的另一家是國内稱為N卡的Nvidia，也就是英偉達，國内稱英偉達的顯卡是N卡，AMD的是A卡），這也讓AMD成為全球唯一一家有能力同時研發生產CPU和顯卡的廠商，不過這也成為了AMD衰弱的開始。

此後在芯片領域被英特爾的酷睿（Core）係列吊打，由於AMD推出的一係列芯片的中譯名和農業機械比較相似（推土機，打樁機，壓路機等等），被國内網友戲稱為「農企」。發熱高、功耗大，性能還不如英特爾的CPU，是當時AMD芯片的真實寫照。唯一拿的出手的就是產品比英特爾的價格低，也就是「性價比」是大家購買AMD產品的理由。縱觀當時國内電腦雜志上組裝電腦類的文章，似乎推A係平台時都是用「性價比」作為賣點。

在CPU芯片領域比不過英特爾，就連剛收購ATI後，在顯卡領域也被老黃的英偉達吊打。A卡HD 6900係列（特别是HD6970）的「手工打磨顯卡門」紅極一時，被國内網友笑談：每一張6900，都有一處獨特的設計！（手工打磨，良心品質！當時的AMD把一個技術密集型企業生生變成了勞動密集型企業，笑）

最悲催的是，英特爾後來開始在酷睿係列的CPU里集成核心顯卡，這家芯片巨頭企圖在顯卡領域也分一杯羹，這就讓收購ATI後的AMD更加雪上加霜了。

除了技術弱於對手導致產品性能的問題，從利益衝突來看，AMD在收購ATI後，實際上面臨著來自CPU領域的英特爾和來自顯卡（GPU）領域的英偉達這兩大巨頭的「混合雙打」。2006年英特爾發佈Core 2 Duo（酷睿2），採用65nm工藝，性能增加40%，同時功耗減少40%。（這個能耗比的數據即使放到現在也令人震驚）而AMD收購顯卡巨頭ATI公司，提出CPU結合GPU的全新解決方案，但這意味著，AMD和英偉達從一同對抗英特爾的隊友變成了競爭對手。因為需要兼顧CPU和GPU兩個市場，AMD因此成為了一個被夾擊的對象，而整個芯片市場逐漸的演變為一場三大芯片廠商之間的「零和博弈」。

一切的矛盾都在2015-16年爆發。AMD的全球份額從2006年能與英特爾「五五開」下滑到2016年時不足10%。尤其是在更強調性能的服務器市場，英特爾巅峰時全球市場佔有率高達99%，AMD則不足1%。

而在資本市場上，數據顯示，從2002年10月到2006年3月，AMD股價經歷過從低點向高點的週期，當時股價累計上漲13倍之多（從3美元到41美元附近）。但兩年半以後，AMD股價暴跌96%，到2015年9月時觸及不到1.6美元的多年低點。

在AMD最困難的時候，市值已經由最高時期的700多億美元跌落到了30億美元以下，連英特爾的一個零頭都不到了，這個與英特爾同出仙童的AMD，可以說是到了生死存亡之際。而此時，一個AMD的「救世主」出現了。

蘇媽的力挽狂瀾

「當我們勇於承擔可控的風險、積極尋求改變世界的前沿技術時，AMD才會越來越好。」

——蘇姿豐，AMD總裁兼首席執行官

2014年，AMD原COO蘇姿豐（Lisa Su）接任了CEO，國内網友稱之為「蘇媽」。這位曾經在IBM、飛思卡爾、德州儀器擔任過技術顧問的女性CEO在上任之初可以說是壓力巨大，在此之前的AMD被英特爾的酷睿處理器打得毫無還手之力（上文「農企」的故事），而在顯卡領域也被英偉達壓的翻不了身。

短短幾年時間，公司連續更換了四任CEO都沒有挽救AMD的頹勢。蘇姿豐在接手AMD之初，真可謂是臨危受命：「受任於敗軍之際，奉命於危難之間」。當然，作為今天的我們，已然知道AMD活過來了，而且還壓過了英特爾一雪前恥。那麽這個過程中，蘇媽是怎麽反轉，帶領AMD重回巅峰的？

重要的反轉事件之一，就是AMD利用重要合作夥伴台積電的7nm製程技術，僅僅用了兩年多的時間就完成了對英特爾的漂亮反殺。

而更為重要的反轉因素，就是AMD芯片技術的重新崛起，特别是銳龍係列。時間推動到2016年底，知名媒體提前曝光了AMD全新CPU銳龍（Ryzen）的跑分資料，震驚了全世界，因為在此之前，大多數人都認為AMD高管談到的新一代Zen架構的性能會提高40%以上的說法是在吹牛，人們普遍認為這個說法只停留在PPT層面根本無法實現。

但是2017年2月，AMD發佈了它的全新CPU產品銳龍係列，銳龍係列在性能上全面超過同級别對手，而價格卻只有同級别對手的一半，這也讓全世界消費者感歎，那個曾經的技術控AMD又回來了。（從銳龍係列開始，AMD的芯片命名終於不是農業機械了，論「起名」玄學的重要性，笑）

除了技術的崛起外，這位女性CEO將目光投向了中國。

2016年第一季度，在當季虧損1.09億美元，已經連續6季度淨虧損的背景下，AMD將最新的Zen架構處理器技術（EPYC服務器芯片）授權給天津海光（中科曙光下屬公司）。中國公司首次獲得高性能、64位X86處理器技術，AMD獲得了2.93億美元的授權。

同時，AMD與南通富士通微電子股份有限公司（簡稱「通富微電」）簽署一份最終協議，雙方將就組裝、測試、標記和打包（ATMP）等業務組建合資公司。交易的總價為4.36億美元，通富微電將擁有合資公司85%的股權，AMD將收到3.71億美元現金。（小知識：自2016年收購AMD旗下蘇州和馬來西亞槟城工廠後，通富微電成為AMD在封測環節的核心配套企業。）

隨後到了2017年，這個對於AMD關鍵的一年。也就是前文所說，銳龍處理器登上舞台的時刻。

2017年3月2日，銳龍Ryzen處理器開始在全球各地上架銷售。

當年的6月20日，AMD公司發佈AMD EPYC 7000係列高性能數據中心處理器，AMD EPYC搭載最多32顆高性能Zen核心，在整數運算、浮點運算、内存帶寬、I/O基準和負載等方面全面領先。

10月9日，AMD發佈了AMD Radeon E9170係列嵌入式GPU，這是首款基於「Polaris」北極星架構的多芯片模組（MCM）嵌入式獨立顯卡，支持集成内存、滿足體積更小、功耗更低的設計需求。對於有高強度圖形處理和顯示擴展需求，同時注重能耗和散熱控制的用戶來說，AMD Radeon E9170係列GPU帶來擁有超清高分辨率和極致流暢的4K體驗的多屏顯示，滿足越來越多不同市場的需求，包括娛樂遊戲機、醫療顯示應用、零售和數字標牌展示及工業應用。

10月24日，AMD公佈2017第三季度財報，第三季度營業額16.4億美元，經營收入1.26億美元，淨收入7100萬美元，攤薄每股收益0.07美元（AMD扭虧為盈的重要節點，見下圖）。

此後AMD在各條業務線上奮起直追，營業收入增速巨大。

而於今年10月26日發佈的2021財年第三季度財報顯示，AMD在2021年第三季度營收為43.13億美元，與上年同期的28.01億美元相比增長54%，與上一季度的38.50億美元相比增長12%；淨利潤為9.23億美元，與上年同期的3.90億美元相比增長137%，與上一季度的7.10億美元相比增長30%。

而在股價表現上，筆者在WIND上提取了2015年初至今，AMD的股價表現（前復權價格），請注意左側縱坐標的刻度。從2015-16年時的1-2美元，到如今的150美元，短短幾年間，在CEO蘇媽的帶領下，AMD的發展和逆襲就是一個傳奇！

真的有人可以讓一家企業起死回生，如此逆天嗎？事實擺在眼前。

而逆襲的秘密，蘇媽在2019年AMD五十週年時，接受採訪時表示，「自己在擔任CEO的5年中將業務重點放在了三個方面：一是打造偉大的產品，二是深化客戶合作關係，三是簡化業務流程。」

正是因為這種打造偉大產品的信念，才打造出了一係列AMD Ryzen架構的PC芯片、EPYC服務器芯片和Vega GPU芯片。

她曾表示，「當我們勇於承擔可控的風險、積極尋求改變世界的前沿技術時，AMD才會越來越好。」

桑德斯創造了AMD，而蘇姿豐讓AMD重獲新生。

站在巨人的肩膀上

自矽谷創立後，半導體芯片的時代大幕已然拉開，而仙童的興起與衰落是半導體行業不得不說的標志性事件。天下大勢，合久必分，分久必合。在仙童奠定了後世半導體行業的基礎時，這家公司的發展也從頂峰走向衰落。從仙童出走的大佬們，先後成立了英特爾、AMD等後來的芯片巨頭，而這些公司對芯片行業的貢獻與影響力有目共睹。伴隨著無數傳奇的湮滅與誕生，半導體行業走過了快速發展的幾十年。

站在當下，我們已然走過PC時代、移動時代，隨著新能源、5G的快速興起，逐漸來到了「萬物互聯」的物聯網時代。近日IDC發佈《2021年V2全球物聯網支出指南》顯示，2021年全球物聯網支出將達到7542.8億美元，並有望在2025年達到1.2萬億美元，五年(2021-2025)復合增長率(CAGR)11.4%。其中，中國市場規模將在2025年超過3000億美元，全球佔比約26.1%。

5G的加速發展讓網速不在是制約，而大數據、雲計算的發展也如火如荼，無論是從本季亞馬遜的財報，還是微軟或是谷歌的財報，筆者都看到了科技巨頭們在雲計算上的押注。而11月30日，國内也出台了大數據的相關規劃。元宇宙概念的提出，自動駕駛的前景，都讓本世紀的人們提前看到了科技造就的美好未來。

但這一切，都建立在有一顆「強勁芯片」的基礎上。這就要提及現在的半導體行業的發展階段。

半導體發展到現在，已然到了第三代半導體。

而第三代半導體與現在新能源車的聯係極為緊密。對比一代、二代半導體來說，三代半導體有何優勢？每一代彼此是替代的關係嗎？我們下回分解。