台積電的神蹟來自仙童的種子?「半導體」的歷史發展
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台積電的神蹟來自仙童的種子?「半導體」的歷史發展

2021 年 2 月 6 日

 
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1980 年代,正當日本的半導體業試圖超越美國,韓國也急起直追的時候,一家位於台灣的晶片企業也悄悄崛起。與以往的晶片企業截然不同,這家公司將台灣廉價薪資成本的優勢放大到極致,走出了一條「代工」的獨特道路。是的,這家公司就是有「護國神積」之稱的,台積電( 2330-TW )。

目前台積電的股價已經是在歷史新高附近,也因此,我想回頭去看看,這個支撐起台股半邊天的台積電,他背後所仰賴的晶圓、晶片是怎麼來的?半導體產業發展的過程又有哪些有趣的故事值得了解的呢?我們一起來談談。

「我認為,有幾個人的工作改變了整個世界,以及我們的生活方式:亨利.福特、托馬斯.愛迪生、萊特兄弟,還有傑克.基爾比。」德州儀器(Texas Instruments, TXN-US)公司前董事會主席湯姆.恩吉布斯曾經這樣說,「如果說有一項發明不僅革新了我們的工業,並且改變了我們生活的世界,那就是傑克.基爾比發明的積體電路。」

積體電路的緣起—仙童半導體

在 20 世紀 50 年代,為了提高工作效率,工程師們嘗試將電晶體以及電阻、電容等元件,集中放置在一塊面積不大的晶晶片,連接成一個電子電路 。最終將想法轉變為現實的,是傑克.基爾比和羅伯特.諾伊斯兩個人,他們分別獨立完成了積體電路的研發,被公認為積體電路的共同發明者。

1958 年 9 月 12 日, 34 歲的基爾比才剛剛加入美國德州儀器公司不久,它就成功的將電子元器件集成在一塊鍺半導體材料上。他將電晶體以及電阻、電容等集成在微小的平板上,用熱焊方式把元件以極細的導線互接,在不超過 4 平方毫米的面積上,大約集成了 20 多個電子元件。這一天,被視為積體電路的誕生日。

1959 年 2 月 6 日,傑克.基爾比向美國專利局申報專利,這種由半導體元件構成的微型固體組合,從此被命名為「積體電路」。除了基爾比,積體電路的另一個發明者諾伊斯,與另一家公司有關,這家公司是矽谷的一個傳奇,對整個半導體產業甚至全世界都具有歷史性的貢獻,那就是仙童公司。

故事要從 1955 年說起。被譽為「電晶體之父」的諾貝爾物理學獎得主,肖克利在這一年離開貝爾實驗室,自立門戶創建了「肖克利半導體實驗室」,他打算要找一批最優秀的科學家和工程師,大量生產電晶體。由於肖克利的知名度很高,仰慕「電晶體之父」的大名,求職信如雪片般飛到肖克利的辦公桌上。

最後,肖克利挑選了八個他覺得最優秀的年輕人,跟他們一起創業。然而,肖克利雖然專業水準很高,卻不擅經營生意與管理,因此這八位年輕人很快就受不了,想要另謀出路。最終他們找到一家專做航空攝影以及新型飛機的公司,他的名字很有趣叫仙童公司。仙童公司出資 150 萬美元,成立仙童半導體公司,成為仙童公司的子公司。

半導體的演進

8 個年輕人跳槽創業成功,其實也有時代的機遇。當時正是美蘇太空競賽的高峰期,蘇聯將太空人送上了太空,美國也急需將各種電子設備小型化,這給仙童帶來了巨大的發展機會。 1958 年 1 月,藍色巨人IBM(IBM-US)給了他們第一張訂單,訂購 100 個矽電晶體。到這年年底,「八叛將」(這個名稱是他們的前老闆肖克利罵他們的,一直流傳下來)的公司已經擁有 50 萬銷售額和 100 多名員工,依靠技術創新的優勢,成為矽谷成長最快的公司。

隨後不久,仙童遇到了危機。仙童的產品很不可靠,有些電晶體甚至用鉛筆輕輕敲一下就會出現故障。為了應對這種情況,一種新的工藝被「八叛將」中的赫爾尼開發出來。這種現在已經成為晶片通用製造工藝的光刻技術,當時被稱為「平面處理」,可以說是 20 世紀最偉大的技術飛躍之一。「八叛將」中的另一位,羅伯特.諾伊斯提出:可以用平面處理技術來實現積體電路的大批量生產。

僅僅 6 個月後,諾伊斯發明世界上第一塊用矽製作的積體電路,比鍺積體電路更實用、更容易生產。由於諾伊斯的創造發明,仙童公司生產的積體電路很快就成了比金子更誘人的產品。 2000 年,基爾比因積體電路的發明被授予諾貝爾物理學獎。此時,諾伊斯已經過世,沒能分享這一獎項。

半導體業的分化

然而,就在仙童如日中天的時候,危機開始孕育。因為利潤分配問題,仙童半導體與母公司產生了矛盾,大批的人才開始出走。諾伊斯也決定離開仙童。這時候,「風險投資之父」阿瑟.洛克對諾伊斯說,如果他帶上另外一個「八叛將」的人一起成立一家公司,就幫他融資,幫他找錢。而諾伊斯帶上的這個人就是戈登.摩爾,那個發明「摩爾定律」的摩爾。

圍繞仙童周邊,半導體公司如雨後春筍般誕生。這些新企業把科技和創新的火種撒向聖塔克拉拉以及整個舊金山灣區,在這裡燃起了燎原之火。 1969 年,在這裡召開了一次半導體工程師大會, 400 位與會者中,只有 24 人未曾在仙童公司工作過。正如蘋果(Apple, AAPL-US)公司創辦人賈伯斯的比喻: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。

諾伊斯和摩爾出走之後,帶著一群老同事成立了一家新公司。這可能是現代科技史上最重要的一家公司,它的名字當然就是英特爾(Intel, INTC-US)。 1971 年,美國《電子新聞》週刊的記者唐.霍夫勒在一篇文章裡描述了灣區的電腦晶片公司是如何獲得成功的。他第一次把該區域稱為「矽谷」,同時指出,所有矽谷的晶片公司都和仙童有著千絲萬縷的關係。

如今的台積電市值已經突破 4,000 億美元關卡,超越 VISA(V-US),躍居全球第 10 ,成為全球半導體業不可或缺的要角,仙童公司的創業種子飄洋過海,最後落在了寶島,創造了「護國神積」。

比爾的財經廚房⟫授權轉載

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