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PC发展史① 一颗晶体管引发的数字革命

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发表于 2015-8-8 14:22:01 | 显示全部楼层 |阅读模式

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http://power.zol.com.cn/519/5191311_all.html#p5191311
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前言:个人PC发展的基础阶段

    开篇语:

    《随着移动互联逐渐普及、物联网初现端倪,个人PC似乎正在成为时代的弃儿。在此之际,作为PC时代的遗留物,小编决定撰文缅怀,缅怀正在逝去的个人PC,一个时代、一份情结、一丝回忆——感慨于此情可待成追忆。》

    在个人PC诞生之前,大型主机和小型计算机的商业模式往往是由少数巨头公司所把持,它们会提供一整套完整的生态系统:包括硬件的制造、安装和维护、软件的代码编写以及程序员的培训等等。这种行业模式可以确保它们稳赚不赔。但是,这些“巨头”并非个人PC诞生的原始驱动力,反而在特定时期还会对个人PC的发展起到一定的反制作用,它们的产品价格高高在上,而且缺乏现成的软件应用支持,实际上对于大部分个人用户而言,这样的设备毫无吸引力。


    应该说,个人PC始于对创新孜孜追求的狂热爱好者。随着微处理器、DRAM存储以及EPROM整合电路的应用于市,BASIC高等汇编语言开始得到广泛的应用,并最终催生了GUI图形用户界面和个人运算的渐入主流。随之而来的硬件标准化和商业化最终让个人PC成为普通大众的个人消费品。

    接下来,我们将会对微处理器和个人PC的历史进行一番梳理和回顾。第一期主要内容包括晶体管和微处理器,时间跨度为1947年-1974年,我们姑且将此阶段成为“基础阶段”。本文大量素材来源于美国知名科技包括techspot,在此鸣谢。

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贝尔实验室里诞生首个二极管

●贝尔实验室里诞生的首个二极管

    当时,市场的领导者们不太愿意接纳个人运算业务,原因很简单——投入产出比太低,而且软件缺乏标准化,且潜在用户又受限于专业技能,导致市场预期并不乐观。

    但是,当8080处理器被广泛用于各种终端设备之后,Intel的工程师开始意识到个人运算的重要性,并试图说服公司高层尽快着手个人运算业务了。而且,当时还在HP供职的天才设计师斯蒂夫·伍兹尼亚克(Steve Wozniak)也做了同样的事情——建议HP开展个人运算业务。


    1947年12月,在迈克尔·法拉第(Michael Faraday)、朱利叶斯·利林费尔德(Julius Lilienfeld)、鲍里斯·达威德夫(Boris Davydov)、拉塞尔·奥尔(Russell Ohl)、卡尔·L-霍罗维茨(Karl Lark-Horovitz)等半导体专家们的研究基础上,威廉·肖克利(William Shockley)、沃尔特·布拉顿(Walter Brattain)、约翰·巴丁(John Bardeen)、罗伯特·吉布(Robert Gibney)以及杰拉尔德·皮尔森(Gerald Pearson)五位科学家在贝尔实验室联合开发了业界首款晶体管


约翰·巴丁、威廉·肖克利、沃尔特·布拉顿在贝尔实验室,摄于1948年(图片来源techspot)

    在接下来的几年里,贝尔实验室继续充当着晶体管快速发展的原动力(特别是其在1952年研发的MOSFET——金属氧化物半导体晶体管,堪称里程碑之作),不过为了避免遭受美国司法部的反垄断指控,贝尔实验室于1952年向其他同行开放了专利授权许可。


1947年,业界首款晶体管在贝尔实验室组装完成(图片来源techspot)

    在半导体业务发展迅速的大环境下,贝尔以及其母公司西电公司(Western Electric)也加入了一个由40多家、包括通用电气(General Electric)、美国无线电公司(RCA)以及德州仪器(Texas Instruments)等巨头在内的联合组织。

    后来,威廉·肖克利离开贝尔实验室另起炉灶,并于1956年成立了肖克利半导体(Shockley Semi-Conductor)。

3
“八叛逆”和他们的仙童半导体

●“八叛逆”和他们的仙童半导体

    1957年,美国肖克利半导体实验室的八名年轻科学家由于无法忍受诺贝尔物理学奖获得者肖克利专横独裁的学阀式管理风格,在诺伊茨(N. Noyce)的煽动下集体离职,肖克利怒不可遏地骂他们是“八叛逆”(The Traitorous Eight)。

    “八叛逆”包括诺伊茨(N. Noyce)、摩尔(R.Moore)、布兰克(J.Blank)、克莱尔(E.Kliner)、赫尔尼(J.Hoerni)、拉斯特(J.Last)、罗伯茨(S.Boberts)和格里尼克(V.Grinich)。


从肖克利半导体集体出走的“八叛逆”创建了仙童半导体。上图从左至右依次为:摩尔、罗伯茨、克莱尔、诺伊茨、格里尼克、布兰克、赫尔尼和拉斯特(图片来源techspot)

    不过,后来就连肖克利本人也改口把他们称为“八个天才的叛徒”。后来,八叛逆得到仙童摄影器材(Fairchild Camera and Instrument)公司老板费尔柴尔德先生的资助,创立了仙童半导体公司(Fairchild Semiconductor)。


    后来,八人由于种种原因纷纷离开仙童,其中诺伊茨和摩尔在风险投资者阿瑟·洛克(Arthur Rock)的支持下,创办了Intel;而赫尔尼则成为了晶体管制造领域planar制程工艺的开山鼻祖。


仙童半导体

    当时,仙童半导体公司管理层始终对个人运算业务并不感冒,因为他们更加看重的是利润丰厚的晶体管业务,比如说旗下应用在北美XB-70战略轰炸机的IBM飞行系统、Minuteman洲际弹道导弹(Intercontinental Ballistic Missile,缩写ICBM)系统的自动导航计算机以及NASA的阿波罗导航计算机等等。

4
初出茅庐的Intel和被挖空的仙童

●初出茅庐的Intel

    “八叛逆”的带头大哥应该是美国国家半导体公司(National Semiconductor)的创始人查尔斯·斯波克(Charles Sporck)以及后来创办了Intel公司的摩尔和诺伊茨。

    那是一个午后,诺伊茨给风险投资人阿瑟·洛克的一个电话为Intel融来了230万美元的启动资金。因为诺伊茨有一张闪光的名片——集成电路的联合发明人之一(另一位是诺贝尔物理奖获得者、德州仪器的杰克·基尔比)。


Intel联合创始人诺伊茨(N. Noyce) (图片来源:网络)

    摩尔、诺伊茨以及来自仙童半导体的团队将全新的硅栅M0S自对准工艺应用于集成电路的生产和制造,佛德利克·费金(Federico Faggin)是这一工艺的奠基人和先行者,他是全球第一款芯片的发明者,同时也是全球首款微处理器4004的共同发明人,当时也就职于仙童半导体。由于对个人运算产业的卓越贡献,这位意大利人最终获得了美国永久居民的资格。

    后文我们会着重介绍费金以及他发明的首款商用微处理器4004。


业界首款平面式集成电路,出自仙童半导体之手(图片来源techspot)

●下坡路上的仙童半导体

    核心研发团队的集体叛逃让仙童半导体出离愤怒,因为后来证明,这些“叛逃”的天才们在别人的旗下都取得了重大突破,比如说在美国国家半导体公司。

    随着德州仪器、美国国家半导体以及摩托罗拉在晶体管市场的崛起,仙童半导体的利润开始下滑。到1967年底,由于预算的大幅削减以及核心员工的出走,仙童半导体陷入了低谷。之前连年不断的巨额研发投入并没给他们带具有竞争力的产品,再加之管理层矛盾重重,更是令仙童的前景蒙上阴影。

    而且,在专利还不是那么重要的年代,产品上市时机的把握就显得异常关键,而仙童半导体在产品开发方面总是经常性滞后,在研发项目上投入了相当大的资源,但是整个研发部门俨然已经越来越偏离以产品为重心的原则。

    结果可想而知,仙童半导体的市场领袖地位很快被第二大集成电路提供商德州仪器所取代,虽然前者在业界的影响力犹在,但是内部高层管理架构却一直混乱不堪。而且,仙童半导体在品控方面做得也不够到位,通常情况下会有20%的产品不过关。


    为了追求更加稳定的工作环境和职业前景,越来越多的仙童半导体员工开始步“八叛逆”的后尘,纷纷另谋高就。经过一番动荡之后,杰里·桑德斯(Jerry Sanders)成为了仙童公司的市场主管,但是其上任之后便单方面做出了每周发布一款新产品的决定——也就是所谓的“Fifty-Two”计划。

    这种拔苗助长的做法注定是个失败的策略,因为事实证明,这些仓促发布的产品中有很多机种的产量仅在1%左右,而且90%的产品出现要么出现跳票情况,要么就是在产品规格设计上存在瑕疵,亦或两者兼具。从那时起,仙童半导体的光环便开始逐渐褪色……

5
Intel招兵买马 AMD艰难起步

Intel招兵买马

    如果说是摩尔和诺伊茨把Intel带入跑道的话,那么另一个的加入则成为Intel一飞冲天的助推器,他就是安德鲁·格鲁夫(Andrew Grove)。格鲁夫出生于1936年的匈牙利,曾就职于仙童半导体,他并没有生产制造方面的经历和背景,却被慧眼识珠的诺伊茨委以重任,当担Intel运营总监一职。

    表面上看,这个选择有些令人不解,因为格鲁夫只是化学领域的研发专家,也曾是伯克利分校的讲师,但是他却没有任何运营和管理背景。

    第四位加入Intel的是鲍勃·格雷汉姆(Bob Graham),负责主导市场策略。实际上,格雷汉姆本应该是Intel的第三位员工,但是因为录取通知长达3个月,才让格鲁夫“抢了先”。格雷汉姆的姗姗来迟在无形中令格鲁夫得到了更多的管理权限。


Intel前100位员工在美国加州山景城公司总部的合影,摄于1969年(图片来源techspot)

    作为一名出色的销售人员,格雷汉姆被普遍认为是Intel管理团队的两位候选人之一——另一位则是与诺伊茨有着深厚个人交情的桑德斯。桑德斯是莱斯特·霍根(Lester Hogan)成为仙童半导体CEO(从摩托罗拉高价挖来救火的,他的到来直接导致仙童半导体核心人员分崩离析,因为他从摩托罗拉带来一批嫡系)之后最后一批离任的高管之一。

●AMD艰难起步

    随着霍根的强势入主,桑德斯在仙童半导体支离破碎的管理层依稀保有的那份信任很快便消失殆尽。据称,霍根对桑德斯的印象本来就不咋地,再加上他的团队不愿接受小额订单(100万美元或者更少),更令霍根对此人颇有微词。后来,在短短的数周之内,霍根就贬了桑德斯两次,最终导致其“引咎”辞职。霍根的目的就这样达到了,接下来,其嫡系便“顺理成章”地拿下了仙童半导体的关键岗位。桑德斯似乎是被挤兑走的。

    1969年,桑德斯被迫离开仙童之后,在短短数周之内便成功“挖角”了4位对另起炉灶颇感兴趣的前仙童员工,他们均来自仙童半导体模拟电路部门,分别是杰克.吉福德(Jack Gifford)、法兰克·博特(Frank Botte)、吉姆·贾尔斯(Jim Giles)和拉里·斯滕格(Larry Stenger)。

    很显然,桑德斯也要单干了。加上之前的前仙童半导体销售强人艾德·特尼(Ed Turney)、约翰·凯里(John Carey)以及芯片设计师斯文·西蒙森(Sven Simonssen),桑德斯的创业团队已经达到了8人。


AMD创始人杰里·桑德斯(Jerry Sanders)

    在桑德斯的带领下,这8个人于1969年5月创办了Advanced Micro Devices公司,但是AMD的起步阶段并不顺利。众所周知,Intel的创业团队基本都是专业的芯片工程师,这让他们在不到1天的时间就获得了大笔的融资,而AMD不同,领头人桑德斯是制定市场策略的一把好手,但是他来带队开干半导体业务势必会让众多投资人不那么放心。这也难怪,同为仙童和Intel的风险投资人洛克对AMD说了“不”。


    之后,AMD新雇来的法人代表Tom Skornia去找了诺伊茨,Intel的联合创始人因此成为了AMD的投资人之一。诺伊茨到底给AMD投了多少钱不重要,因为在AMD投资人的名单中如果有像诺伊茨这样的重量级人物出现的话,就足以证明AMD是一支非常不错的潜力股。最终,随着时间的推移,到了同年6月20日止,AMD的首轮融资额达到了155万美元。


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 楼主| 发表于 2015-8-8 14:24:53 | 显示全部楼层
本帖最后由 冶天 于 2015-8-11 11:06 编辑

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发表于 2015-8-11 11:05:13 | 显示全部楼层
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