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快捷半導體 60 年 “前芯”往事:第一個萬億美元初創企業的傳奇歷程

1957 年成立的 Fairchild(也叫快捷半導體)如今已廣為人知。

快捷半導體的內部鬥爭帶來的分拆摧毀了這家公司,但建立了矽谷。行業分析師 Rett Morris 將快捷半導體譽為 “第一個萬億美元初創企業”。風險資本家 John Doerr 將六十年前推出 Micrologic 的意外後果的遺產歸結為 “歷史上最大的財富合法積累”。

這家傳奇公司有著怎樣的歷程?

▲ 快捷半導體第一個積體電路包含四個電晶體

六十年前的三月,位於加利福尼亞州山景城的初創公司快捷半導體在紐約 1961 IRE(無線電工程師協會)大會上向媒體界和業內人士介紹了第一個實用的積體電路。

LIFE 雜誌上的照片標題為 “ In Tiny Devices aRevolution”,將快捷半導體的新晶片與一角硬幣上字母 “ D”的大小進行了比較。雜誌上寫道:“電晶體的作用與真空管一樣,用來開關、放大和改變電流,但一個就相當於十幾個真空管加布線。”這個器件僅包含四個電晶體,如今的晶片擁有數十億個電晶體。

▲ 1961 年 3 月 10 日,《生活雜誌》上的報道 “不超過一角硬幣上的 D”

矽谷的少數創新真正地 “改變了世界”,這種微小的晶片可以將一個完整的電路塞進一塊矽片上,但也導致了快捷半導體的滅亡。快捷半導體的內部鬥爭帶來的分拆,以及成功和失敗的迴圈,摧毀了這家公司,但建立了矽谷。

“數字暴政”

自 1948 年問世以來,晶片設計師迅速採用了電晶體來代替笨重且耗電的真空管。隨著系統複雜性的增加,他們面臨著 “數字暴政”的問題。隨著新一代裝置的問世,如何在計算機中將成千上萬的微型電晶體封裝連線在一起變得越來越困難。

在 1953 年至 1955 年之間,包括貝爾電話實驗室,IBM 和 RCA 在內的著名東海岸電子公司的研究實驗室的科學家,建造了在一個半導體晶片上將多個電晶體互連但功能有限的實驗裝置。得克薩斯州達拉斯市的德州儀器(TI)獲得了首個商用矽電晶體的成功,德州儀器聘請傑克 · 基爾比(Jack Kilby)來開發一種通用的解決方案。1958 年,他證明了所謂的 “固態電路”。儘管需要手工精心製作微金線,但 TI 管理層看到了未來,並鼓勵 Kilby 繼續開發。

成立於 1957 年,位於加利福尼亞州山景城的快捷半導體通過改進的矽電晶體獲得了立竿見影的成功。美國政府承包商需要相使用更小的更輕的火箭來超越蘇聯在太空上的優勢,這可以給快捷半導體公司帶來直接的收入和名聲。

如果晶片的可靠性出現問題可能給公司帶來沉重打擊。創始人讓 · 霍尼(Jean Hoerni)開發了一種稱為 “平面”工藝的解決方案,該解決方案在矽表面上覆蓋了一層薄玻璃層(二氧化矽)。那時,每一個主要的半導體制造商都有平面工藝的許可,如今仍然是製造晶片的基本方法。

讓 · 霍尼的方法還有其他好處。它允許使用光刻掩膜層將電晶體圖案 “印刷”在晶圓上,這類似於在 T 恤上印製圖案。由於自動機器取代了手動操作,這也降低了電晶體的製造成本。快捷半導體研發總監羅伯特 · 諾伊斯(Robert Noyce)也意識到,沉積在絕緣玻璃層頂部的金屬跡線可用於將底層矽晶圓中的多個電晶體連線到完整的積體電路(IC)中。

意識到德州儀器工作的價值,Noyce 將平面技術視為實現 Kilby 概念的一種實用方法。後來接替 Noyce 的戈登 · 摩爾(Gordon Moore)計算得出,製造一個 IC 的成本可能比它所替換的單個電晶體的總和還低。

由於擔心德州儀器可能比快捷半導體更早進入市場,在 1959 年末,Noyce 要求聯合創始人傑伊 · 拉斯特(Jay Last)負責開發 IC。

研發製造 Micrologic

▲ 作者(中)與 Jay Last(左)和他的 Micrologic 團隊的主要成員。— Isy Hass,Lionel Kattner 和 Robert Norman。2007 年在計算機歷史博物館。

上一次組建了一個團隊,研究如何將 Noyce 的想法轉化為可製造的產品。克服了重大技術挑戰,裝置限制和團隊中反對者,他們競相研發可商用的產品,這就是 1961 IRE 展會展出的 Micrologic。

▲ 快捷半導體 1961 Micrologic 系列手冊

航空航天系統設計人員,包括研究阿波羅制導計算機的小組在 1969 年的月球著陸中,選擇了 Micrologic 的裝置來解決尺寸和重量限制。與許多最先進的 IC 設計一樣,早期 Micrologic 晶片的低產量消耗了快捷半導體的很大一部分製造能力。

同時,對受歡迎和高利潤電晶體的需求引發瞭如何分配稀缺產能的衝突。有影響力的銷售主管湯姆貝(Tom Bay)要求停止開發 IC,以解決電晶體產量的問題。由於缺乏高層管理人員的支援,他於 1961 年辭職成立了 Amelco,JeanHoerni 和另外兩名快捷半導體創始人加入了他的公司。

幾個月後,Micrologic 團隊的主要成員離職,創立了 Signetics,專注於 IC

快捷半導體加速分拆

隨著風險投資基金進入,快捷半導體的其他成員看到了建立自己的公司並獲得來自快速增長的市場的利潤的機會。根據摩爾的說法,“似乎每當我們有一個新的產品創意時,我們都會有幾個衍生產品。”人才的流失加上母公司 Fairchild Camera&Instrument Corporation 缺乏投資,削弱了半導體部門的實力

Moore 和 Noyce 在 1968 年遭受了最嚴重的打擊。他們離開快捷半導體創立了英特爾,並於 1971 年推出微處理器。快捷半導體繼續增長,但失去了與德州儀器一樣的市場領導地位。美國國家半導體(National Semiconductor)於 1987 年收購了快捷半導體公司。德州儀器又於 2011 年收購了美國國家半導體公司

第一個萬億美元初創企業

2017 年,Endeavor Insight 的行業分析師 Rett Morris 將快捷半導體 Semiconductor 譽為 “第一個萬億美元初創企業”。

通過技術,商業和文化創新,該公司催生了數百家風險投資公司(到 1986 年,僅一家公司就催生了 126 家以上的半導體公司),從而使矽谷成為了世界各地的企業的中心。

分析師 Morris 將蘋果、Facebook、谷歌和其它 89 家矽谷上市公司的血統追溯到快捷半導體。儘管該公司的市場估值從未超過 25 億美元,但他估計,倖存下來的後代的總價值超過 2 萬億美元

風險資本家約翰 · 杜爾(John Doerr)將六十年前推出 Micrologic 的意外後果的遺產歸結為 “歷史上最大的財富合法積累”。