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，此時摩爾并未和半導(dǎo)體有過多交集。

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

當(dāng)時，肖克利的名氣如日中天，這位天才剛剛離開了貝爾實(shí)驗(yàn)室，來到加州的舊金山灣區(qū)開啟新事業(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)隊發(fā)明了晶體管，取代了當(dāng)時廣泛使用的電子管，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)明也開啟了微電子學(xué)時代，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，年輕的科學(xué)家們幾乎一呼百應(yīng)。于是，摩爾來了、羅伯特·諾伊斯（Robert Noyce）來了、安德魯·格魯夫（Andy Grove）也來了，他們?nèi)缓髞沓蔀榱恕坝⑻貭栬F三角”（Intel Trinity）。

隨著一群天才們的聚集，肖克利半導(dǎo)體公司打造了夢之隊，然而好景不長，由于怪才肖克利的管理風(fēng)格缺陷等問題，公司出現(xiàn)了嚴(yán)重的營運(yùn)困境。在一年不到的時間內(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。

在上世紀(jì)的50年代、60年代，這八位傳奇的創(chuàng)始人開始引領(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)召開的全世界半導(dǎo)體公司巨頭會議上，九成參會者都曾經(jīng)在仙童公司工作過。20世紀(jì)70年代初，一位記者給這個擠滿了半導(dǎo)體公司的舊金山灣區(qū)起了一個新的名字——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”開始傳承。

而仙童半導(dǎo)體的內(nèi)部“背叛”也很快來臨，在半導(dǎo)體蓬勃發(fā)展之際，公司的管理層、技術(shù)人員等紛紛離職開辟自己的事業(yè)。同時，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）；主管銷售的副總經(jīng)理唐·瓦倫丁（Don Valentine）創(chuàng)辦了紅杉資本；營銷總監(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，人們在回顧仙童公司時依然會說，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，而且通過不斷地分化出新的公司，開創(chuàng)了一個在長達(dá)半個多世紀(jì)的時間里全世界增長最快的產(chǎn)業(yè)。如果誕生于仙童公司的所有公司加在一起，它們的市值將會超過3萬億美元。對于全世界來講，大家寧可要一個快速增長的產(chǎn)業(yè)，也不要一家巨無霸公司。

英特爾的奇跡與困境

一鯨落，萬物生。在半導(dǎo)體創(chuàng)業(yè)熱潮中，摩爾和諾伊斯繼續(xù)書寫奇跡，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。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”，沒有強(qiáng)烈的創(chuàng)業(yè)沖動，但他和諾伊斯、格魯夫合作無間，“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)時他有一個綽號是“硅谷市長”，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器方面處于領(lǐng)先地位，并推動了微處理器的發(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存儲器芯片；1971年英特爾推出了第一顆微處理器Intel 4004，開啟了CPU之路。然而到了1985年，因?yàn)槿毡拘酒圃焐痰募ち腋偁?，英特爾?nèi)存芯片跌入虧損，面對是否退出的痛苦抉擇時，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)鏈的話語權(quán)。而直到兩年后，英偉達(dá)才于1993年正式成立，彼時GPU還僅僅是圖像處理器，而在接下來的20年中，GPU提供的并行計算將大行其道。

2008年，英偉達(dá)創(chuàng)始人黃仁勛采訪中曾被問道：“怎么阻止英特爾有一天會把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“酷睿”（Intel Core Duo），這也是英特爾的一個重要節(jié)點(diǎn)。

黃仁勛當(dāng)時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，微軟和英特爾要創(chuàng)造的技術(shù)是要滿足所有人的需求。但我們不是，我們也不是入門級的基礎(chǔ)GPU廠商，我們專注于對優(yōu)異的圖形技術(shù)有巨大需求的人群。要知道有成千上萬的人喜歡制造電影、喜歡拍照，他們不會滿足于基本功能的產(chǎn)品，這是一個龐大的群體?！?/p>

他不僅預(yù)測到了計算需求的爆發(fā)，還對計算設(shè)備的發(fā)展趨勢有了預(yù)判。當(dāng)采訪者將英特爾、AMD和英偉達(dá)比喻成三國時，黃仁勛直言：“你把世界描繪得太小了?！?/p>

在他看來，從2008年開始未來的20年中，生活中最重要的計算機(jī)是手機(jī)，不是服務(wù)器電腦、不是臺式電腦、也不是筆記本電腦，“現(xiàn)在（2008年）的三國沒有人在做這個事情，我覺得那個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)略就會窄?！?/p>

回顧看，英特爾最終錯過了移動市場，當(dāng)然英特爾的業(yè)務(wù)早已從PC拓展更廣闊的云市場，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)制程的開發(fā)節(jié)奏，重金投資的晶圓廠還需要時間去建設(shè)。外部看，不論是PC端還是服務(wù)器端，對手們來勢洶洶，AMD、英偉達(dá)都是老對手，蘋果自研的電腦芯片系列正逐步升級，且ARM架構(gòu)一直暗流涌動，市場上的競爭者越來越多。對于英特爾而言，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)動的節(jié)奏下，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)狂奔了大半個世紀(jì)，然而隨著工藝的持續(xù)演進(jìn)，近年來“摩爾定律”放緩已經(jīng)成為共識。

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”。他在一場采訪中表示，以類似成本實(shí)現(xiàn)兩倍業(yè)績預(yù)期對于芯片行業(yè)來說已成為過去。

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)量越來越多，繼續(xù)縮小芯片元件的尺寸和間距越來越困難，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)測能力變得越來越弱。

但是，在英特爾CEO帕特·基辛格看來，摩爾定律并沒有失效，摩爾定律至少在未來的十年里依然有效。在對摩爾的悼詞中，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。”

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年在一個芯片封裝上可以有1萬億個晶體管，英特爾制定了4年內(nèi)交付5個制程節(jié)點(diǎn)的計劃，欲在2025年重回制程領(lǐng)先地位。

基辛格所代表的陣營認(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)、云計算等新興技術(shù)的興起，對芯片計算性能、能效比等方面的需求日益增長，推動了芯片制造技術(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)量和更高的計算性能。

當(dāng)前，摩爾定律的失效與否仍然是一個有爭議的話題。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)手段可能會再次推動晶體管數(shù)量的快速增長。因此，摩爾定律的命運(yùn)還有待觀察。

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

不論阿爾特曼預(yù)測的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，人類對于算力的需求還在快速增長。尤其是現(xiàn)在，OpenAI推出的ChatGPT正在以小時為尺度不斷進(jìn)化，背后主要是超強(qiáng)計算能力的支撐。

其中，GPU更是計算主力，因?yàn)镚PU的并行計算能力更強(qiáng)，它的架構(gòu)和設(shè)計特點(diǎn)使其更適合處理大規(guī)模的、密集的數(shù)據(jù)計算，如圖像和視頻處理、科學(xué)計算、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，如通用計算、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等方面。只是隨著人工智能等領(lǐng)域的快速發(fā)展，GPU的應(yīng)用也越來越廣泛，目前GPU已經(jīng)成為很多領(lǐng)域的主要計算基礎(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)或者說古典算力，通常指的是使用CPU作為主要計算資源的計算方式，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)難以滿足日益增長的計算需求。而GPU等加速器逐漸成為了處理復(fù)雜計算任務(wù)的主要選擇，特別是對于大規(guī)模并行計算、圖像處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的應(yīng)用具備優(yōu)勢。

而CPU和GPU之間的關(guān)系也逐漸從競爭轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)同合作，在許多應(yīng)用場景中，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)計算早已成為趨勢，在GPU和CPU的分分合合、主配角的競爭中，算力世界正展開歷史新畫卷。