情懷不能當飯吃：從美國集成電路的發展歷程看“中國芯”的困境

　　集成電路時代-從實驗室到市場

　　在1950年代末，美蘇進入太空競賽階段。

　　蘇聯早早地把人送上了太空。美國急需將各種設備小型化，需要把大量電子管的產品替換成晶體管的產品。早期的晶體管技術還是實驗室技術，離大規模生產還有一大段距離。

　　國內經常有一種錯覺：

　　我們用集中力量辦大事的模式，在實驗室搞出一個產品，就真的“填補了國內空白，達到國際先進水平”。

　　從實驗室到市場有非常長的路要走，也是最難走的。

　　晶體管之父肖克利在發明三極管后離開了貝爾實驗室，去找了一批最優秀的科學家準備產業化生產晶體管。可惜肖克利這個人相當mean，管理能力一塌糊涂。從肖克利實驗室中分裂出了大名鼎鼎的“仙童八叛將”。

　　這八個人中有一位Kleinier ，找到了負責他爸爸企業銀行業務的紐約海?登斯通投資銀行(Hayden Stone & Co.)。他們給投資銀行去了封信，附了一份投資計劃(BP)計劃書除了提到他們曾在諾貝爾獎得主及晶體管發明人手下工作過。這份計劃書，轉到了投行員工Arthur Rock的手上，他敏銳地發現了其中的機會。Rock認為他和這8個人一起成立公司，開發半導體器件。

　　Rock說服自己的老板Coyle一起去加州見這8個人。Kleiner說，他們計劃用硅產業化制造晶體管，如果成功，將是一場電子工業革命!

　　兩個銀行家被打動了，Coyle說，我沒有準備協議書，拍出10張一美元的紙幣，哥們，要入伙的，在上面簽字。仙童八叛將與兩位銀行家在1美元紙幣上簽了名字。

　　硅谷第一家真正意義上的由風險投資資本投資創業的半導體公司誕生了!

　　1957年9月18日，八個年輕人向肖克利辭職。肖克利沒想到，他這些員工居然不感恩戴德，反要辭職。肖克利大怒，稱他們為“叛逆八人幫”(traitorous eight)。肖克利創造的“叛逆八人幫”一詞，很快成了一個硅谷傳奇、一個高科技傳奇、一個美國傳奇。這種叛逆精神成了硅谷的一種全新的創業精神，影響了幾代硅谷人。

　　美蘇冷戰給仙童帶來了巨大的發展機會，仙童公司的銷售在報紙上得知IBM在為空軍設計導航計算機，但是找不到合適的晶體管。德州儀器的硅管沒能通過IBM測試。仙童公司迅速抓住了機會，通過大股東的關系，找到了IBM，拿到了第一張訂單 ：IBM向仙童以每個150美元的價格，訂購100個硅管。半年后，仙童八叛將，將100個雙擴散NPN型晶體管交付給IBM。

　　這時是1958年，公司成立僅僅1年!

　　雖然，傳統的電子管替換成晶體管，減少了體積。但是隨著晶體管越堆越多，新的問題出現了：電路中器件和連線也越來越多，電路的布線和響應都遇到了瓶頸。唯一的出路就是縮小電路尺寸。

　　1958年，仙童八叛將之一的Jean Hoerni發明了平面工藝，解決了晶體管的絕緣和連線問題。技術上解決了把晶體管拍平放在同一個晶片上的問題。

　　1959年1月23日，仙童八叛將之一的Noyce，寫下了：如何制造集成電路問題，可以把不同的元件制作在一塊晶片上，然后用平面工藝再把各個元件連接起來。這樣，就可以在一個硅片上實現一個邏輯電路。大大減少了尺寸，布線，功耗，成本。

　　而與此同時1958年7月24日，德州儀器TI的Kilby在工作筆記中也寫道：

　　“由很多器件組成的極小的微型電路是可以在一塊晶片上制作出來的。由電阻、電容、二極管和三極管組成的電路可以被集成在一塊晶片上。”而且他在筆記中記錄了大概的工藝構思。

　　1958年8月28日，Kilby把他自己的設想實現了。

　　很快他對電路做了一些改進。在這個時間節點上很多有技術實力的公司都在沖刺集成電路。一家叫RCA的公司，準備在1959年初遞交集成電路專利。TI非常緊張，趕緊幫Kilby 準備了寬泛的專利，于2月6日交給了專利局。

　　而此時仙童公司也在1959年2月提交了集成電路的專利申請書，但是強調了仙童的集成電路使用平面工藝來制造集成電路的。

　　TI和仙童公司進入曠日長久的專利訴訟。最后的結果是，法庭將集成電路的發明權授予了TI的Kilby，內部連線技術專利授予了Noyce。相當于承認他們兩人是集成電路的共同發明人。1966年，雙方達成協議，承認對方享有部分集成電路發明專利權，其他任何生產集成電路的廠商，都要從TI和仙童取得授權。

　　從此人類社會進入集成電路時代，摩爾定律一步一步提高晶體管的集成度。今天隨便一個PC的CPU內部都是10億以上的晶體管。

　　而在集成電路這次技術革命上，中國和蘇聯已經在科技樹上走到叉道上去了。

　蘇聯的芯片之痛

　　前蘇聯的科學家一直是非常出色的，在跟蹤了西方發展之后：

　　1953年，就搞出了蘇聯第一批的點接觸鍺型晶體管。

　　1955年，面接觸鍺型晶體管問世。

　　1956年，硅晶體管問世，比美國僅僅晚了6年。

　　但是蘇聯在科技上走的很多一些彎路是學閥造成的。最典型的例子是蘇聯生物學中李森科，極大阻礙了蘇聯的生物學發展，凡是不同意見，哪怕僅僅是學術意見不同，統統封殺。

　　蘇聯的集成電路的產業化在蘇聯內部遭到了各種阻力，有些是出于部門利益，有些是出于無知，有些是出于學術分歧。蘇聯半導體權威約飛院士都不支持鍺半導體研究，據復旦大學物理系教授王訊回 憶1956年他在中國科學院物理研究所進行半導體研究實習的時候說：

　　當時國內的鍺、硅半導體材料是根本沒有的，在蘇聯也不重視對鍺材料和鍺晶體管的研究。蘇聯當時半導體界受其權威約飛的控制，只相信他們自己的研究方向，做半導體熱電效應和溫差發電等。國內的研究受到他們影響，因為當時國家的十二年科學規劃是蘇聯專家幫助制訂的。所以在 1955 年，我們只能做氧化亞銅，這種材料是早期發現的一種半導體材料。

　　由于蘇聯國內的斗爭，1956年在蘇聯部長會議一次討論中，出現了“晶體管永遠不會成為一個有用的東西，充其量就是做助聽器，讓社會保障機構去干吧!”的結論。

　　然后蘇聯人就拼命攀爬縮小電子管這條羊腸小道去了，爬錯科技樹，而且不知道悔改。一直走到黑，真空電子管再也無法縮小了。然后再去爬集成電路技術已經晚了。

　　蘇聯錯過了集成電路革命，也就錯過了計算機革命，錯過了互聯網革命，更不要說什么移動互聯網了。繼承蘇聯衣缽的俄羅斯，黑客的能力很強，但是整個計算機產業真是乏善可陳，芯片市場份額僅占全球1%都不到。

　　蘇聯的失敗例子其實對中國的科研非常有參考意義，有機會詳細闡述。