从第一次工业革命以来,每过半个世纪,人类就会创造出一种改变人类生活的技术和与之相应的产品。这些技术创新中对这个世界影响最大的就是上世纪五十年代的半导体集成电路(Integrated Circuit,IC)。从1947年12月16日,晶体管诞生的那一年起一直到今天,我们的世界发生了巨大的变化,这些变化是如此之大,以至于当时的人们根本无法想象,由半导体集成电路发端的高科技在今天的重要性。1968年,仙童半导体公司(Fairchild Semiconductor)的研发部经理戈登·摩尔(Gordon Moore)给出了一个有名的定律,该定律预言了半导体集成电路在后来的50年内的发展,谁也不知道是因为这真就是半导体工业发展的规律呢?还是因为半导体工业尤其是英特尔公司在尽力按照这一定律在从事生产呢?但是,这一规律不但预言了半导体工艺的发展、芯片的规模、集成电路的复杂性,还预言了整个半导体工业的规模。这一定律就是有名的摩尔定律(Moore’s law),发现这一定律的人就是现代半导体工业的奠基人之一戈登·摩尔。摩尔定律对半导体工业的预言的准确性,超出了任何一个经济学家在任何一个工业领域里的预言。摩尔定律不是一条自然科学定律,它是一条融自然科学、技术、经济学、社会学等学科为一体的多学科、开放性的规律。尤其是摩尔定律的经济效益,使其成了英特尔公司的发展指针。摩尔定律应验了30多年,摩尔本人对此也惊讶不已:“摩尔定律告诉我们是什么时候电子产业会从谷底中走出来,什么时候会从制造者和消费者从价格波动中解放出来。”
戈登·摩尔于1934年1月3日,出生于美国加州旧金山。父亲没读过多少书,17岁就开始养家;母亲中学毕业;一家人的日子非常温馨和睦。摩尔11岁时,邻居小朋友得到了一份独特的圣诞礼物——一个化学装置。这让年幼的摩尔有机会接触到了化学。那套装置里面有许多化学试剂,可以制成许多稀奇古怪的东西,还能制造炸药,摩尔迷上了它,整天泡在邻居家里,研究这些东西。从那时起,摩尔就想成为一个化学家。在学校里,摩尔并不是很用功,但他很会学习。尽管他把大量的课外时间花在了钓鱼上,但他的成绩一直很好。高中毕业后,他进入了加州大学伯克利分校(University of California at Berkeley)的化学系。
摩尔定律
1950年,摩尔毕业于加州大学伯克利分校化学系,此前他曾在加州圣荷西州立大学(San Jose State University)读过两年;1954年,摩尔在加州理工(California Institute of Technology)获得物理化学专业的博士学位;博士毕业后,摩尔来到了约翰·霍普金斯大学(John Hopkins University)的应用物理实验室做了两年博士后,研究方向是观察红外线吸收性状和火焰分光光度分析。不久该小组因两个上司的离去而名存实亡。此时,摩尔开始考虑自己的未来:“我开始计算自己发表的文章,结果是每个单词5美元,对基础研究来说这相当不错。但我不知道谁会读这些文章,政府能否从中获得相应的价值。”
1956年,摩尔接到晶体三极管发明人威廉·肖克利(William Shockley)的电话,邀请他加盟肖克利在北加州山景城(Mountain View)刚成立的肖克利半导体实验室(Shockley Semiconductor Lab)。肖克利不但发明了点接触和结型晶体三极管,给出了晶体管的基础理论,他还对晶体管和固体电子技术的未来有着无人能及的远见。当时的肖克利,预见到了固体电子技术的未来——一个全新的工业、一场电子革命、一次改变很多人命运的机遇。肖克利因此从东岸的贝尔实验室(Bell Labs)回到了老家北加州创立了他自己的公司——肖克利半导体实验室。头戴晶体管之父桂冠的肖克利,不但有超人的学术水平,而且相当识人,当年在贝尔实验室就是,这次也不例外,他先想到的是贝尔实验室的同事,但他们深知肖克利的为人,都不愿意来。肖克利的眼光转向了名牌大学毕业生。
肖克利先给当时在飞歌(Philco)公司研发晶体管的罗伯特·诺伊斯(Robert Noyce)发出了邀请,然后他就给摩尔去了电话。摩尔一心想回家乡工作,加上肖克利的大名,摩尔毫不犹豫地回到了北加州,成为肖克利公司的第二名员工。肖克利的做法很过分,但他挑选出的能进入肖克利实验室的人,无论是理论和实验物理学家、化学家、工程师,都是本行业精英。肖克利称他要建一条博士生产线,他做到了。肖克利为公司定下的发展方向也极有眼光,他要研发硅晶体管和杂质扩散技术。当时的晶体管,大多是耐热性及稳定性很差的锗管,只有德州仪器(Texas Instruments)研制出了硅管,但很不成熟。肖克利认为他们会很快超过TI,只要能生产高质量、稳定的硅管,就能拿下市场。扩散掺杂比其它工艺生产的晶体管速度更快、性能更稳定。这两项技术后来成了半导体工业的基础工艺。
这些年轻人相信跟着肖克利,能干出一番事业。但肖克利的经营目标一变再变,以个人喜好而不是从产品和经营的角度开展业务,他们很快就对肖克利失望了。
1957年9月18日,八位肖克利公司工作的技术骨干成立了仙童半导体(Fairchild Semiconductor)公司,仙童为半导体业创造了很多个第一,正是仙童开创了半导体工业。