芯耀
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美國科技的發(fā)達與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有著密不可分的關(guān)系，擁有設(shè)備、材料、設(shè)計、制造、封測全產(chǎn)業(yè)鏈的半導(dǎo)體企業(yè)，僅上市公司就近百家。在剛剛出爐的 2016 年二十大半導(dǎo)體公司中，美國半導(dǎo)體公司為 8 家，近乎占據(jù)了一半的席位。
談到美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大家首先想到的是硅谷?！肮琛笔堑谝淮?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/514436.html">半導(dǎo)體材料，在 20 世界 60 年代成為主流。硅谷這個詞最早是由 Don Hoefler 在 1971 年創(chuàng)造的，“硅”是因為當(dāng)?shù)氐钠髽I(yè)多數(shù)是與由高純度的硅制造的半導(dǎo)體及電腦相關(guān)，“谷”則是從圣塔克拉拉谷中得到。硅谷隨著 20 世紀(jì) 60 年代中期，隨著微電子技術(shù)高速發(fā)展而逐步形成的。
硅谷的發(fā)展有著得天獨厚的優(yōu)勢，高校、企業(yè)，以擁有雄厚科研實力的斯坦福、加州大學(xué)伯克利分校等世界知名大學(xué)為依托，以高技術(shù)的中小公司群為基礎(chǔ)，并擁有英特爾、惠普、蘋果等大公司。硅谷是科學(xué)、技術(shù)、生產(chǎn)為一體的科技產(chǎn)業(yè)的先鋒，擁有大大小小電子工業(yè)公司達 10000 家以上，生產(chǎn)的著超過全美三分之一的半導(dǎo)體集成電路、生產(chǎn)著超過全美六分之一的電子計算機。上世界 80 年代形成了國際性的“硅谷熱”，許多國家紛紛建立自己的“硅谷”，以發(fā)展本國的先進技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
本期《芯片世界地圖》與非小編將帶著大家一起看看美國半導(dǎo)體與硅谷的故事。
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硅谷的故事
硅谷不是一個地理名詞，在地圖上一般不做標(biāo)注。我們先來看一下硅谷的地理位置，起先硅谷僅包含加利福尼亞州圣塔克拉拉山谷（舊金山南）是由西北伸向東南的狹長谷地，主要在圣塔克拉拉縣和圣何塞市境內(nèi)，之后逐漸擴展，周邊如圣馬刁縣，阿拉米達縣的一部分也被包括進去。除了聚集著美國的大量高新企業(yè)，日本、法國、荷蘭、南朝鮮、印度等國也在硅谷進行投資建廠。
硅谷的發(fā)展崛起并非單一原因造就，而硅谷的故事也并非是一個高科技產(chǎn)業(yè)園這么簡單，很多有血有肉的人物為此貢獻巨大。
最初，硅谷只是是美國海軍一個工作站點，后被 NASA 接手。鑒于沒有沒有民用高科技企業(yè)的苦楚，斯坦福才華橫溢的 Frederick Terman 教授在學(xué)校設(shè)立方案并鼓勵學(xué)生們在當(dāng)?shù)匕l(fā)展“創(chuàng)業(yè)投資”事業(yè)。在 Terman 的指導(dǎo)下，他的兩個學(xué)生比爾·休利特（Bill Hewlett）和戴維·帕卡德（David Packard）在一間車庫里僅憑 538 美元建立了惠普公司(Hewlett-Packard)。如今，這間車庫成為了硅谷發(fā)展的一個見證是硅谷重要發(fā)源地之一。
1951 年 Terman 成立了斯坦福研究園區(qū)，一些較小的工業(yè)建筑以低租金租給一些小的科技公司，而這漸漸成為重要的技術(shù)誕生地。
隨后，半導(dǎo)體工業(yè)里程碑的人物威廉·肖克利搬到了這里。對，肖克利就是 1956 年因三極管而獲得諾貝爾物理獎的人物。巴丁、布拉頓發(fā)明了第一個半導(dǎo)體三極管，而肖克利進行微創(chuàng)新發(fā)明了改進型的三極管，這也成為使用最多的三極管類型。1953 年由于與同事的分歧而離開貝爾實驗室，1956 年他搬到這里建立肖克利半導(dǎo)體實驗室。肖克利也從東部召來八位大將組成“博士生產(chǎn)線”。但是這八位年輕人很快發(fā)現(xiàn)肖克利刻薄古怪、極難相處，而肖克利實驗室產(chǎn)品研發(fā)進展也不順，于是集體出走。而這八位年輕人就是被肖克利稱為八叛逆的 Eugene Kleiner（尤金 - 克萊納）、Gordon Moore（戈登 - 摩爾）、Jay Last（杰 - 拉斯特）、Jean Hoerni（金 - 赫爾尼）、Julius Blank（朱利亞斯 - 布蘭科）、Robert Noyce（羅伯特 - 諾伊斯）、Sheldon Roberts（謝爾頓 - 羅伯茨）與 Victor Grinich（維克多 - 格林尼克）。
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八叛逆出走之后，在著名的投資人亞瑟洛克的幫助下，找到了投資人 Sherman Fairchild（謝爾曼費爾柴爾德），投資 150 萬美元創(chuàng)建了仙童半導(dǎo)體。仙童半導(dǎo)體是第一家把硅晶體管商業(yè)化的公司，當(dāng)時其他的半導(dǎo)體公司都在采用鍺工藝。
- 1958 年，第一批晶體管 2N697，采用臺面型硅工藝
- 1958 年，Jean Hoerni 將臺面工藝改進為平面工藝，半導(dǎo)體工藝的巨大進步可減少加工難度、降低生產(chǎn)成本并提高了晶體管的性能，2N1613 是世界上第一顆平面硅晶體管
- 1960 年，在一片晶圓上集成了四個晶體管，Robert Noyce 發(fā)明世界上第一個硅集成電路
- 1963 年，模擬設(shè)計大師 Robert Wildlar 加入仙童，他利用仙童的工藝設(shè)計模擬運算放大器
- 1964 年推出的 uA702 與 1965 年推出的 uA709 成為劃時代的產(chǎn)品
仙童這樣統(tǒng)治了當(dāng)時的模擬集成電路市場，從 1960 年到 1965 年，仙童每年的銷售額都翻一番，1966 年的時候仙童已經(jīng)是第二大半導(dǎo)體公司，僅次于德州儀器。
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八叛逆對整個半導(dǎo)體重大貢獻不僅僅是 1960 年 Robert Noyce 發(fā)明了集成電路技術(shù)，1965 年摩爾更是總結(jié)了出了集成電路上面的晶體管數(shù)量每 18 個月翻一番的規(guī)律—— “摩爾定律”。
硅谷的“最強音”并沒有在仙童這條線上停留多久，就像肖克利半導(dǎo)體實驗室一般，隨著 Sherman Fairchild 全資收購了八叛逆的股份，八叛逆相繼出走開始建立自己的新公司。
- 1961 年，Jean Hoerni、Jay Last 和 Sheldon Roberts 出走，創(chuàng)辦從事半導(dǎo)體測試業(yè)務(wù)的 Amelco 即后來的 Teledyne（泰瑞達）
- 1962 年，Eugene Kleiner 出走并創(chuàng)辦了 Edex，1967 年又創(chuàng)辦了 Intersil
- 1968 年，Noyce 離開仙童，并拉走仙童半導(dǎo)體研發(fā)總監(jiān)的 Gordon Moore，共同創(chuàng)辦了英特爾公司
隨后 Victor Grinch、 Julius Blank 也離開了仙童。
仙童逐漸沒落，但是仙童半導(dǎo)體對硅谷有影響巨大。由仙童雇員所創(chuàng)建的公司在硅谷乃至全美國卻超過百家，其中 92 家為上市公司，與八叛逆有關(guān)的公司達到了 65 家。
硅谷故事的“最強音”便交給了與仙童有著淵源的半導(dǎo)體公司，比如英特爾。
由此可見，硅谷有著一支強大的“仙童幫”，他們與仙童有著說不盡的淵源。與此同時，象征刺激、冒險、雄心勃勃的硅谷精神，硅谷有著另外一個派別，這就是“PayPal 幫”，一個現(xiàn)在 IT 業(yè)精英派。
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政府的推動
看到上面的敘述，總感覺硅谷的崛起與美國半導(dǎo)體的故事離美國政府很遙遠，其實美國政府在半導(dǎo)體的發(fā)展上面也貢獻了巨大的力量。
上世紀(jì) 80 年代中期前，美國一直穩(wěn)坐世界半導(dǎo)體老大的位置，并占據(jù)世界半導(dǎo)體市場超 60%的份額。然而在日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)崛起之下，美國半導(dǎo)體業(yè)市場份額逐漸下滑，1986 年被日本趕超。應(yīng)對被趕超的事實，美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)工藝研發(fā)方面投入大量資源，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品良率；同時國防部牽頭與美國多家 IC 企業(yè)成立半導(dǎo)體制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（SEMATECH），促進元件廠與設(shè)備供應(yīng)商的合作關(guān)系，加速半導(dǎo)體設(shè)備、材料的研發(fā)和工藝標(biāo)準(zhǔn)化工作。此外，美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進行戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，放棄競爭激烈 DRAM 領(lǐng)域，重點發(fā)展微組件及 LOGIC 等附加價值高產(chǎn)品，形成本國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)獨特的創(chuàng)新能力，2003 年起重新奪回世界半導(dǎo)體業(yè)老大的位置。
美國政府極其重視集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，采取一系列措施扶持：
- 利用政府采購創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)需求
- 通過發(fā)展風(fēng)險投資市場為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供資金支持
- 綜合利用外交、貿(mào)易等手段為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造良好的外部環(huán)境
明星企業(yè)
美國的半導(dǎo)體企業(yè)眾多，與非小編實在無力一一列舉。放眼全美，我們按照各領(lǐng)域的精英企業(yè)為大家進行羅列。
IDM、Fabless 雙榜首被美國拿下
英特爾，總部位于美國加利福尼亞州圣克拉拉，穩(wěn)坐全球前 20 大半導(dǎo)體公司老大的位子多年，是一個 IDM 公司即從設(shè)計、到制造、到封裝測試以及投向消費市場一條龍全包的企業(yè)。作為全球科技行業(yè)引領(lǐng)者之一的英特爾，為科技發(fā)展做出了眾多貢獻。從最初的 PC，到近幾年相繼拓展出來的人工智能、精準(zhǔn)醫(yī)療、虛擬現(xiàn)實、無人駕駛等領(lǐng)域，英特爾已經(jīng)從一家 PC 芯片廠商成功轉(zhuǎn)型成為綜合性的科技企業(yè)。
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高通，總部位于美國加利福尼亞州圣迭戈，是手握大量高價值專利的無線通信行業(yè)巨擘，采用 Fabless 模式。在掌握大量專利組合的同時，高通公司還積極參與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定。在過去幾年，高通相繼收購了 Atheros、CSR，目前高通手機處理器芯片占據(jù)除華為以外幾乎所有手機廠商旗艦機和大部分中端機。而今年 10 月 27 日，高通更是宣布以 470 億美元收購恩智浦半導(dǎo)體(NXP)，高通在汽車電子方面的野心表漏無疑。
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IC 設(shè)計企業(yè)
全球 10 大 IC 設(shè)計企業(yè)中，美國占據(jù) 6 席高通、英偉達、AMD、蘋果、美滿、賽靈思。2016 年，英偉達、AMD、賽靈思都實現(xiàn)了營收增長，英偉達近年來除在游戲領(lǐng)域多有著墨外，在數(shù)據(jù)中心與車用電子應(yīng)用的成長幅度相當(dāng)亮眼；AMD 在半客制化、嵌入式與企業(yè)端領(lǐng)域逐漸展現(xiàn)成效。
英偉達，總部位于美國加利福尼亞州圣克拉拉，創(chuàng)立于 1993 年是一家以設(shè)計智核芯片組為主的半導(dǎo)體公司。在可編程圖形處理器方面擁有先進的專業(yè)技術(shù)，是全球圖形技術(shù)和數(shù)字媒體處理器行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)廠商。作為一家無芯片 IC 半導(dǎo)體設(shè)計公司，英偉達有自己的實驗室研發(fā)芯片，但將芯片制造工序分包給其他廠商。
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AMD，總部位于美國加州桑尼維爾，專門為計算機、通信和消費電子行業(yè)設(shè)計和制造各種創(chuàng)新的微處理器、閃存和低功率處理器解決方案。AMD 是目前業(yè)內(nèi)唯一一個可以提供高性能 CPU、高性能獨立顯卡 GPU、主板芯片組三大組件的半導(dǎo)體公司，AMD 提出 3A 平臺的新標(biāo)志，在筆記本領(lǐng)域有“AMD VISION”標(biāo)志的就表示該電腦采用 3A 構(gòu)建方案?，F(xiàn)在的桌面 CPU 市場基本是 A 家和 I 家的廝殺為主，經(jīng)過多年的廝殺，AMD 如今在高端領(lǐng)域給英特爾吊著打，只剩下低端市場的份額了。盡管 2016 年是一個半導(dǎo)體行業(yè)洗牌的風(fēng)波年，在 AMD Zen 反復(fù)跳票的情況下，AMD 卻股價大漲，而最近 AMD 與谷歌合作要深入“探討”人工智能的大哲學(xué)。
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蘋果，總部位于加利福尼亞州庫比蒂諾，以消費電子為核心業(yè)務(wù)的公司。而其堪稱決勝千里“核武器”是強大的 IC 設(shè)計部門。蘋果的芯片只用于它自己的手機，因為蘋果手機的銷量很高，所以蘋果的芯片出貨量和研發(fā)能力很強。蘋果的芯片設(shè)計團隊為 iPhone 打造了一個無法被輕易跨越的護城河，除了 A 系列處理器擁有優(yōu)秀效能之外，蘋果也因而取得強勢的議價能力，產(chǎn)品更難以被競爭對手簡單復(fù)制。
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美滿，總部位于美國加利福尼亞州圣克拉拉，是一家提供全套寬帶通信和存儲解決方案的全球領(lǐng)先半導(dǎo)體廠商，是全球頂尖的無晶圓廠半導(dǎo)體公司之一，也是全球發(fā)展最快的半導(dǎo)體公司之一。美滿能夠提綱汽車電子使用的處理器和 SoC 解決方案、云計算系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、多媒體應(yīng)用和存儲方面的創(chuàng)新產(chǎn)品。所以被看作是最值得收購的公司之一。
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賽靈思，1984 年創(chuàng)建于美國加利福尼亞州圣何塞，發(fā)明了現(xiàn)場可編程邏輯門陣列，是全球領(lǐng)先的可編程邏輯完整解決方案的供應(yīng)商，還是第一個無晶圓廠半導(dǎo)體公司。28nm 時代，賽靈思提出 All Programmable 的概念，從單一的 FPGA 企業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型為 All Programmable FPGA、SoC 和 3D IC 的全球領(lǐng)先提供商。
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半導(dǎo)體設(shè)備廠商
全球 10 大半導(dǎo)體設(shè)備廠商中，美國占據(jù) 4 席。應(yīng)用材料（Applied Materials）、科林(Lam Research)、科磊（KLA-Tencor）、泰瑞達（Teradyne）。
應(yīng)用材料，成立于 1967 年，總部位于美國加利福尼亞州圣克拉拉，是全球最大的半導(dǎo)體設(shè)備和服務(wù)供應(yīng)商。
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科林，成立于 1980 年，總部位于美國加州，是一家晶圓制造設(shè)備和服務(wù)的供應(yīng)商。
科磊，成立于 1976 年，總部位于美國加州米爾皮塔斯是一家從事半導(dǎo)體及相關(guān)納米電子產(chǎn)業(yè)的設(shè)計、制造及行銷制程控制和良率管理解決方案商。
EDA 巨頭
EDA 工具是電子設(shè)計自動化，是用來輔助芯片設(shè)計的工具，在超大規(guī)模集成電路時代，要完成上億晶體管芯片的設(shè)計，必須采用 EDA 工具進行輔助設(shè)計。某種程度上，正是說有 EDA 工具，才有了超大規(guī)模集成電路設(shè)計的可能。EDA 工具也非常豐富，有的可以進行電路設(shè)計與仿真，有的可以進行 PCB 自動布局布線，按照功能和使用場合，可以分為電路設(shè)計與仿真工具、PCB 設(shè)計軟件、IC 設(shè)計軟件等。
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EDA 市場很長時間呈現(xiàn)被 Synopsys、Cadence、Mentor 三巨頭瓜分的局面。而這三家 EDA 公司的總部全部位于美國，前不久西門子宣布收購 Mentor，但是 EDA 的命脈似乎還掌握在美國手中。
第三代半導(dǎo)體材料企業(yè)
第三代半導(dǎo)體材料——寬禁帶半導(dǎo)體材料成為被關(guān)注的重點，以第三代半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的新興技術(shù)正迅速崛起，搶占第三代半導(dǎo)體材料技術(shù)的高地也愈發(fā)激烈。
- SiC 形成了美國、歐洲、日本三足鼎立的局面，美國的 Cree、Bandgap、DowDcorning、II-VI、Instrinsic 可實現(xiàn)碳化硅單晶拋光片；
- GaN 美國與日本的研究水平最高，美國一直處于領(lǐng)先地位，先后有 TDI、Kyma、ATMI、Cree、CPI 等公司成功生產(chǎn)出氮化鎵單晶襯底；
- AlN 美國與日本的發(fā)展水平最高，美國的 TDI 公司是目前完全掌握 HVPE 法制備 AlN 基片技術(shù)，并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的唯一單位。
模擬界的老大
美國的“王牌”企業(yè)盤點了很多，但是還把美國德州儀器公司(TI)落下了。TI 創(chuàng)辦于 1930 年，是全球 10 大半導(dǎo)體企業(yè)之一，同時也是全球最大的模擬電路技術(shù)部件制造商。在模擬器件領(lǐng)域，TI 牢牢占據(jù)著模擬 IC 市場的大半壁江山。
TI 總部位于美國德克薩斯州的達拉斯，成立之初的 TI 是一家地質(zhì)勘探公司，后轉(zhuǎn)做軍火供應(yīng)商。TI 是第一家全球化的半導(dǎo)體公司，于 1954 年生產(chǎn)出了全球第一個晶體管，后于 1958 年發(fā)明出了全球第一塊集成電路。此外，TI 還于 1967 年發(fā)明了手持計算器。1982 年，TI 發(fā)布了全球首個單芯片數(shù)字信號處理器 DSP，之后便成了這個領(lǐng)域的霸主。除了提供模擬技術(shù)、數(shù)字信號處理（DSP）和微處理器（MCU）半導(dǎo)體以外，TI 還致力于汽車及工業(yè)設(shè)備芯片的研發(fā)生產(chǎn)。
半導(dǎo)體行業(yè)刮起了一陣并購風(fēng)，半導(dǎo)體巨頭都忙著并購，德州儀器為啥劍走偏鋒顯得極為從容。
關(guān)于硅谷的故事、關(guān)于美國半導(dǎo)體大佬的故事我們就盤點到這里，美國半導(dǎo)體的實力的確讓人震驚，但是美國半導(dǎo)體行業(yè)是否也有頭痛的事情？我們在上期《世界芯片地圖》做了分析，可以在“半導(dǎo)體行業(yè)長老，也為未來愁白頭？” 中找到答案。
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與非網(wǎng)原創(chuàng)文章，未經(jīng)許可，謝絕轉(zhuǎn)載！
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《芯片世界地圖》往期經(jīng)典回顧：
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日本半導(dǎo)體：曾經(jīng)半壁江山，今天只剩殘羹剩飯？
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