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  2. 第一看點(diǎn)

集成電路科技簡介及在中國的發(fā)展

        各位領(lǐng)導(dǎo)、各位嘉賓,大家好!今天感到非常榮幸,也非常高興,能夠在中國科協(xié)年會這么盛大的場合跟各位簡單的介紹一下集成電路及在中國的發(fā)展。

        我尤其高興能夠回到天津來跟各位討論,因?yàn)槲以?995年的時候回到天津,當(dāng)時獲聘為天津大學(xué)名譽(yù)教授,從那年以后,對天津就深深有了感情,結(jié)果有空就回天津。所以這次是非常高興能夠再來天津。

        我跟各位想共享我的一個觀點(diǎn),就是我們現(xiàn)在是在硅器時代,從歷史上來看,我們哪一種器件對我們生活方式影響最大就把它歸納成那個時代,比如說石器時代、銅器時代、鐵器時代,用這種衡量標(biāo)準(zhǔn),我認(rèn)為我們現(xiàn)在是在硅器時代,因?yàn)楣杵鲗ξ覀兩畹挠绊懣隙ǔ^,至少跟以前石器、鐵器、銅器的影響是相當(dāng)?shù)摹?/FONT>

        我們硅器時代應(yīng)該是從20世紀(jì)才開始,如果是年輕的科技工作者或者是學(xué)生在問說,將來進(jìn)入什么領(lǐng)域,我認(rèn)為進(jìn)入有關(guān)硅器的領(lǐng)域,電子非常好。

        在多數(shù)發(fā)達(dá)國家電子是最大的產(chǎn)業(yè),并且是最迅速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)?,F(xiàn)在我們看看這些數(shù)據(jù),在不久以前,汽車工業(yè)是所有產(chǎn)業(yè)里面最大的,但是電子工業(yè)已經(jīng)在多年以前超過汽車工業(yè)了。集成電路IC已經(jīng)在幾年前超過鋼鐵工業(yè),而且它的成長率更快。電子產(chǎn)業(yè)占了世界GDP超過一半,所以電子信息產(chǎn)業(yè)是非常重要的產(chǎn)業(yè)。

         電子產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體科技。一個突破是在1948年,晶體管發(fā)明了,在貝爾實(shí)驗(yàn)室,這三個人Bardeen、brattan、shockley,在實(shí)驗(yàn)室做的是這兩位,Bardeen、brattan,但是Shockley是老板,他們傳給Shockley,說我們證明了晶體管可以工作,Shockley馬上回電,你們不要告訴任何人,我就回來?;貋硪院缶驼匍_了盛大的記者招待會,各大報、電臺都來了,Shockley就坐在實(shí)驗(yàn)發(fā)明的前面,他們兩個人站在后面。這一張照片是非常有名的(圖),他們發(fā)明了晶體管,后來諾貝爾獎的發(fā)明者是三個人。

        回想起在1950年的時候,第一部真空管電子計(jì)算機(jī),這完全是電子的,以前很多都是機(jī)械的,用手搖的。但是這個電子是一個大突破,電子計(jì)算機(jī),里面有3000多個閘門,都是用真空管做出來的,當(dāng)時美國的國防部主要是為了計(jì)算彈道的精確性而委托研究部門來發(fā)展。那時候計(jì)算是非??斓?,但是平均每10分鐘就要停機(jī)一次,大概有一個真空管壞掉,這些工作人員拼命找是什么地方壞了。現(xiàn)在都是幾十億的晶體管在里面,所以這是不可能的,如果沒有很好的一直往前改進(jìn)的話。

        第一個IC,就是十幾年以后,這個是Jack  Kilby(圖)把幾個晶體管、電容、電鑄連在一起,起了一個名字。后來在他的專利里講到以后會怎么樣,實(shí)際上他做出來的是非常粗糙的。在同年,1959年,Robert  Noyce,他是英特爾的一個創(chuàng)始人,他的發(fā)明,要講IC的始祖研究應(yīng)該是Robert,而不是Jack  Kilby,但是Jack  Kilby得到了諾貝爾獎,Robert Noyce沒有得到,各位猜猜為什么,因?yàn)樗赖袅?,發(fā)諾貝爾獎的時候過世了,諾貝爾獎規(guī)定是不發(fā)給死人的。所以在座有幾位諾貝爾獎,可以看到他們的共同點(diǎn),都是不同領(lǐng)域,共同點(diǎn)是大家都非常健康,所以年輕人想得諾貝爾獎的,身體一定要好。

       再過十幾年,第一個1000位元的DRAM出來了,英特爾那時候是搞DRAM出身的。各位注意一下,那時候一千位元的DRAM21塊。幾年以后,一萬六千位元得出來了,3塊,后來六萬四千位元出來了47塊,六萬四千位元有一個很重要的關(guān)鍵點(diǎn),英特爾已經(jīng)作出六萬四千位元的時候,說他們遙遙領(lǐng)先,但是他們有一個非常聰明的工程師,也是學(xué)物理的,他那時候發(fā)表了一篇文章,說六萬四千位元是極限,下不去了,他們發(fā)現(xiàn)有一個現(xiàn)象,六萬四千位元不穩(wěn)定,后來他們發(fā)現(xiàn)是由他們在外面用很貴的金屬包裝,里面有一些重金屬,重金屬有放射性,會把1變0。日本人那時候沒有看到文章,也搞不清楚他說的這是什么東西,所以就繼續(xù)往下,他說我們也沒有看到你這個問題,原來日本人是用很便宜的塑膠包裝,根本沒有重金屬在里面,沒有那個現(xiàn)象,后來日本就變成DRAM的領(lǐng)先者。但是反而好,英特爾專心做MHz以后,它的利潤非常高,而且競爭對手少,所以它一直是稱霸半導(dǎo)體界,做DRAM的就非常頭痛,有一個周期性,有時候DRAM大賠,有時候大賺。英特爾做了一個很好的決定,但是它的原因并不是正確的。

        這是英特爾改造微處理器,到NMOS,開始應(yīng)用比較多了,8位的,到16位處理器的時候,英特爾的8088,這是一個歷史性上重要的時刻,那時候IBM的第一個PC用的是這個,個人電腦從這以后就開始發(fā)展非???。再有,年紀(jì)比較大一點(diǎn)的大概都用過286、386、486,就是英特爾80286,那時候10個MB都很快,過了10年,386、486,再來就是奔騰,那時候66MHz,奔騰Pro,200和MHz,奔騰2、奔騰3、奔騰4,那時候已經(jīng)超過1個GH2,這是美國歷史上一個重要里程碑。

        半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展,過去50年內(nèi)是遵循著Moors定律,芯片上器件的數(shù)量,尤其是晶體管的數(shù)量,每三年增加4倍,因此而來的速度、費(fèi)用、可靠性等等,都會指數(shù)型的增加。

        現(xiàn)在我們的技術(shù)可以達(dá)到一個圓珠筆的筆尖上放1萬個晶體管。我們用動態(tài)存取來打個比方的話,在64000位元,記不記得英特爾工程師不是說這個事情不行嗎,到這里為止,英特爾就轉(zhuǎn)了,日本人就帶上了,動態(tài)存取記憶芯片的容量,到2010年已經(jīng)可以存大英百科全書,4GB。

        DRAM每萬位元能賣多少錢,現(xiàn)在一分錢可以買一個256mb,現(xiàn)在在美國10分才買到一個泡泡糖。一位臺灣的教授發(fā)明π定律,說每一代的DRAM價格都會在三年之后降至1.5美元,為什么叫π定律呢?其實(shí)可以說叫3塊錢定律,因?yàn)槁犉饋硖珱]有學(xué)問了。π定律對摩爾定律非常重要,因?yàn)槊總€中心都希望搶先出來,因?yàn)槟柖纱蠹叶贾懒?,最先出來你賣25塊就賺多少倍,但是過了一年以后,你也許可以賣6、7塊,成本3塊,你還是可以賺個一倍,再過一年,就打平了,成本3塊,賣3塊,再過一年,第三年的時候你再做,成本3塊,你只能賣1.5元,所以大家一定要搶先,一搶先,摩爾定律就保持住了。

        可能各位會問為什么,你已經(jīng)知道不賺錢了,第三年我明明知道我只能收1.5元,我要3塊去做,根本不夠。比如你現(xiàn)在要建一個廠大概要30億—40億美金,這個廠5年以后的價值幾乎等于零,因?yàn)?年以后跟不上了,新?lián)Q代兩代了,所以你的價值就是零,這樣算的話,每年固定的成本就是要6個億。不管你生不生產(chǎn),你的成本就是6個億,你生產(chǎn),加上工程師的費(fèi)用,加上其它材料費(fèi)用,最多幾千萬,所以你的成本至少6億,如果你不去生產(chǎn),可能你要賠6億,你生產(chǎn)也許只賠3億,所以拼著命也要去生產(chǎn)。這是π定律和摩爾定律相互作用。

        當(dāng)前中國IC市場有三個特點(diǎn):一是市場規(guī)模世界第一,二是增長速度世界第一,三是IC外貿(mào)逆差國內(nèi)第一。
我認(rèn)為中國IC產(chǎn)業(yè)的契機(jī)是相變存儲器(PCM),這是全新的惟一可量產(chǎn)的存儲器,與閃存存儲器相比,PCM較快速,可靠性高,體積小,且較省電。

        未來十年,PCM將取代閃存的一大部分,年產(chǎn)值將超過500億美元。中國沒有傳統(tǒng)存儲器的包袱,國際半導(dǎo)體大廠商,不會輕易采用新技術(shù)取代原有的技術(shù),而相變存儲器能給中國IC產(chǎn)業(yè)新的契機(jī),是中國成果世界IC王國。

       因?yàn)槲业陌l(fā)言的時間已經(jīng)到了,如果各位有興趣,可以私下討論。謝謝。

 

 

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