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英特爾憑什么在半導體企業中稱雄?

ICExpo ? 來源:未知 ? 作者:胡薇 ? 2018-07-31 15:02 ? 次閱讀

五十年前,美國半導體業的傳奇人物,有硅谷市長之稱的Robert Norton Noyce,與老搭檔Gordon Earle Moore一起從親手創建的仙童半導體公司辭職二次創業。

1968年7月18日,新公司N M Electronics成立。NM自然是兩位創始人姓氏首字母,沒有采用兩人的全名是因為Moore-Noyce聽上去像More Noice,非常不吉利。半月后,公司花了一萬五千美元從連鎖旅店Intelco買下商標,改名叫Intel,取Integrated Electronics。

1965年Gordon Moore(左)和Robert Noyce(右)在仙童半導體,圖片來源:computerhistory.com

今年是英特爾成立五十周年,可從年初到年中,英特爾壞消息不斷。新年伊始爆出Meltdown和Spectre漏洞;接著傳出蘋果可能數年內在Mac系列上放棄英特爾芯片;老對手AMD憑著Zen架構對服務器市場虎視眈眈;另一個對手ARM則跟微軟眉來眼去想在PC市場分杯羹;10nm工藝大規模量產再度延遲;智能眼鏡Vaunt項目剛蹭了點媒體熱度,二個月后被砍;六月底董事會以與下屬發生性關系為由,踢掉了CEO Brian Krzanich。

然而比起創立之初英特爾經歷的大風大浪,2018年這點麻煩連和風細雨都談不上。今天來聊一聊英特爾奮斗史,它創立最初二十年里經歷的坎坷歷程與生死絕境。

陰差陽錯

說起英特爾,大眾的第一印象就是CPU。的確從一開始,英特爾做CPU源遠流長。世界上第一款商業化的中央處理器Intel 4004,以及第一款商業化的8位處理器Intel 8008,都出自英特爾之手。然而成立之初,內存才是英特爾的核心業務。

上世紀五六十年代,磁芯內存為主流存儲器。

磁芯內存原理示意圖

磁芯存儲器有幾個缺點。一是需要手工制造,大規模量產困難;二是難以小型化,體積大且耗電。

1969年,英特爾推出開山之作,靜態隨機存儲器 Intel 3101。3101是世界上第一款固態存儲器,采用Bipolar工藝生產,芯片存儲容量為64比特。Bipolar是當時成熟的工藝被廣泛采用,所以其他半導體廠沒花多長時間就推出了3101的競爭品。

3101問世不久,英特爾又推出了世界上第一款MOS存儲器,Intel 1101。英特爾在1101上采用當時更先進的MOS工藝。相比Bipolar,MOS工藝器件的密度更高,1101容量是3101的四倍,達到256比特。

3101和1101連續搶了兩次第一,不過這兩款產品影響不大。真正讓英特爾躍上舞臺的是它的第三款產品:世界上第一款動態隨機存儲器 Intel 1103。1103容量達到1024比特,標志著固態內存第一次在單位比特的價格上壓過磁芯存儲器,揭開了半導體內存取代磁芯內存的革命。

需要說明半導體內存不是什么新鮮的想法,很多公司在內部實驗室里制造過樣品,以上三款產品的“第一”得加上“量產商業化”限定詞。而英特爾下一個產品,Intel 1702,則完全是自己的發明。在MOS工藝生產過程中,英特爾發現芯片二氧化硅絕緣層會莫名其妙地吸收電荷,干擾到正常使用。對該現象進一步研究,導致猶太裔工程師Dov Frohman發明了EPROM,可擦除可編譯只讀存儲器。

那么問題來了,英特爾一個內存大廠怎么就跑去做中央處理器了呢?其實一開始做CPU,英特爾也挺不情愿。完全因為被兩個客戶給坑了,這才有Intel 4004、8008兩枚中央處理器。

4004與8008芯片名稱很像,導致常有人誤把8008當作4004的更新換代。實際上兩個項目相互獨立,而且進行時間幾乎重疊。8008項目的內部代號為1201,4004代號1202,由此推斷8008項目可能啟動得更早。

公司成立之初,英特爾的產品銷路不佳,公司一直靠燒投資支撐。一方面是因為長年來業界一直使用磁芯存儲器,普遍缺乏固態內存的經驗。另一方面,英特爾的MOS工藝磨合不足,產品良率低。作為公司CEO,Noyce滿世界跑為英特爾拉客戶以圖撐過難關。當時夏普的佐佐木正(Tadashi Sasaki),跟他交情不錯,聽說英特爾的窘境后,便把自己校友Busicom的老板Yoshio Kojima介紹給Noyce。

Busicom是一家日本做計算器小公司,它自己設計了一套由十二塊集成電路組成的方案,想請英特爾生產。接手這筆業務的英特爾工程師Ted Hoff發現,日本人的方案內部采用的是十進制運算,導致電路復雜,生產難度大,成本遠遠超出預期。于是Hoff設計了一個草案,改用二進制運算,把計算單元都集中到一枚芯片上,這樣一來成本大幅降低。Busicom同意了Hoff的提議,高高興興地回日本。

BUSICOM 141-PF, 圖片來源:Intel

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原文標題:半導體企業眾多,為何稱王的是英特爾?

文章出處:【微信號:ic-china,微信公眾號:ICExpo】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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