聊聊半導體歷史上幾位殿堂級牛人(轉)


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在微電子技術發展的這60多年間,半導體歷史幾位殿堂級的牛人所起的作用無人能敵,正是這些天才推動了微電子技術的跨越式發展,當然也大大改變了我們人類生活,這些人貌似平凡,但天賦秉異,他們都有異於常人的能力,這裡聊聊這幾位牛人的故事。

1、改變世界的兩週假期------集成電路之父:傑克·基爾比(JackKilby)

傑 克·基爾比的發明堪稱奇蹟,他真正改變了我們的世界。基爾比是2000年諾貝爾物理學獎獲得者。2000年的諾貝爾物理獎給了三個人:基爾比、 ZhoresAlferov、HerbertKroemer,基爾比身高2米,在人堆裡很出眾,在我們國家這個身材早進省隊打籃球了,不過基爾比很補喜歡 籃球,他最喜歡的電子科技產品。在高中的時候,他的成績並不突出,平均成績為B。教他理科的老師對他影響不大,是一位歷史老師激發了他對學術的熱情。她讓 他認識到了必須在生活中發掘出自己最大的能力,並以此為自己的生活目標。基爾比家不缺錢,但暑假期間,他還是去幹農活或是在父親的廠裡當臨時工。這些暑期 工作對他的影響是,他決定今後絕不做體力勞動者。


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1947 年,伊利諾斯大學畢業生傑克·基爾比在米爾沃基(Milwaukee)的中心實驗室(Centralab)找到了一份工作,基爾比大量閱讀了當時有關微型 化電路的論文。他很快就瞭解到了貝爾實驗室發明的晶體管,他很清楚,晶體管是電子線路的最好器件。在聽了晶體管發明人巴丁(JohnBardeen)在米 爾沃基的一次演講後,基爾比對晶體管的興趣就更大了。取得碩士學位後,基爾比與妻子遷往德克薩斯州的達拉斯市,供職於德州儀器公司,因為它是惟一允許他差 不多把全部時間用於研究電子器件微型化的公司,給他提供了大量的時間和不錯的實驗條件。基爾比生性溫和,寡言少語,加上6英尺6英寸的身高,被助手和朋友 稱作“溫和的巨人”。正是這個不善於表達的巨人醞釀出了一個巨人式的構思。


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當 時的德州儀器公司有個傳統,炎熱的8月裡員工可以享受雙週長假。但是,初來乍到的基爾比卻無緣長假,只能待在冷清的車間裡獨自研究。沒想到,這樣的兩週假 期孕育出了一個天才的想法,在這期間,他漸漸形成一個天才的想法:電阻器和電容器(無源元件)可以用與晶體管(有源器件)相同的材料製造。另外,既然所有 元器件都可以用同一塊材料製造,那麼這些部件可以先在同一塊材料上就地製造,再相互連接,最終形成完整的電路。他選用了半導體硅。1958年8月28日, 這個天才的想法終於變成了現實,它就是人類歷史上第一塊集成電路。

基爾比對當時的微型電路工藝非常清楚,在他的 諾貝爾獎獲獎感言中,他把它們歸納為三類:一種方法是把各種器件做成同樣大小和形狀,使電路連接變得很簡單;第二種方法是用薄膜來製造各種器件,不能用薄 膜做的器件後加上去;第三種方法更為徹底,就是在一種材料中,製造出一種全新的結構,並用它做出一個完整的電路。在基爾比眼裡,這些方法最大的問題是製造 這樣的電路需要不同的材料和工藝。基爾比早就知道除了電感之外,其他的電路基本器件:電阻、電容、二極管、三極管都能在一種材料上製作出來。所以在一種材 料上做出所有電路需要的器件才是電路微型化的出路。

1958年7月24日,基爾比在工作筆記上寫到:“由很多器 件組成的極小的微型電路是可以在一塊晶片上製作出來的。由電阻、電容、二極管和三極管組成的電路可以被集成在一塊晶片上。”他在這一天記下了五頁關於如何 把這幾種器件集成在一起的想法和實際應用,基爾比甚至構想了一個用這一方法生產一個具有完整功能的電路的工藝流程。基爾比的想法很簡單,就是把這幾種器件 製作在同一塊晶片上,然後將它們連成一個具有完整功能的電路。利用當時由貝爾實驗室開發出的擴散(Diffusion)技術和物理氣相沉積 (Physical VaporDeposition)技術在一塊晶片上實現這幾種器件,並非難事。

等到研究小組裡的其他同事回來時,基爾比向阿德考克提出了用一種材料製作一個觸發電路的方案。阿德考克同意了基爾比的想法說“這是好像挺麻煩的”,但阿德考克讓他嘗試一下。基爾比先用硅做出了分立的電阻、電容、二極管、和三極管,然後再把它們連成了一個觸發電路。


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1958年8月28日TI公司的主管來到實驗室,和這個巨人一起接通了測試線路。試驗成功了。德州儀器公司很快宣佈他們發明了集成電路,基爾比為此申請了專利。

2、模擬器件領域的喬布斯-----鮑伯·韋勒


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鮑伯·韋勒(Bob Widlar),英文全名Robert J. Widlar

據說,全球現在一半的模擬電路和他的設計有關,他是運算放大器的發明者,他和John F.Gifford共同定義和開發了全世界第一個成功商業化的模擬IC--702、709和741運算放大器。他也是凌力爾特、美信聯合創始人,他拯救了國家半導體。

他 是模擬領域真正的天才,連現在仍健在的凌力爾特的聯合創始人Dobkin都稱他是男的的天才,雖然Amelco、RCA、TI、西屋以及仙童都開發過模擬 IC,但是 Talbert 和韋勒團隊 1964 年推出的運算放大器 µA702卻是廣泛商用的模擬 IC,在這個團隊中,Talbert負責工藝韋勒負責電路設計,你可以發現這個設計和以前的大不相同,該產品後續改進型µA709 開創了一個巨大的模擬 IC市場。

據說他曾收到過一個在1 kHz時壞掉的原型硅片,很多人不知道失效的原因。Widlar目視後認為熱波來自於輸出晶體管的輻射。這些熱波會通過硅內核均勻散播。這片 IC有兩個基準節點,它與輸出晶體管的距離不相等。在 1 kHz工作頻率下,基準節點之一處於一個熱谷中,而另一個則位於一個熱峰。這種情況會導致偏置電流的不均衡,從而使器件無法正常工作。由於這些熱梯度,有 些電源設計者更喜歡用控制器,而不是內置功率FET 的 IC。使用控制器時,FET 的熱量不會流過相同內核、放大器和基準電路。我暈,這也太牛了吧。

韋勒還把他的天才在產品廣告上發揮了一下,這是根據韋勒創意制定的國半廣告,很直接,很暴力!


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據說當年他還在國家半導體大院裡養羊,這隻羊後來也出名了,還拍賣了一個好價錢


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3、賽靈思的聯合創始人-----Rossfreeman

他曾經是一位IC設計工程師,他勇於想象,敢於挑戰權威,在他35歲時,他創造出一個改變半導體產業格局的新器件,締造出一個新的半導體帝國,但41歲時,他英年早逝,將財富、景仰與遺憾留於後人。他,就是FPGA的發明人了,RossFreeman。


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“當他描述完FPGA的概念之後,我第一個念頭就是,瘋了!這是史上對晶體管最不靠譜的浪費了。”——BillCarter,賽靈思名譽研究員(Fellow Emeritus)、第八號僱員、首位IC設計專家

RossFreeman, 這位密西根大學的畢業生,1984年提出了在那個晶體管堪比黃金的時代最為激進的想法——讓芯片就像一個空白的磁帶,可以隨由工程師在上面編程增添功能, 就好像畫師在白布上任意塗鴉。而這念頭,又如一石激起千層浪,誕生了一個價值數十億美元的全新行業——可編程邏輯器件(PLD)。

Freeman 曾是Zilog最早的一批工程師,並隨之招募了一個團隊(其中包括後來因為那句關於FPGA的評語而名揚天下的賽靈思第八號僱員BillCarter), 進行Z8000(儘管和Zilog最著名的8位微處理器Z80名字近似,兩者之間並沒有任何關聯)的研發工作。期間,Freeman曾向上司提出過 FPGA的念頭,自然被迅速掐滅。一部分原因是,那在當時只是一個很小的市場,另一大部分原因是,搞那麼多如此昂貴的晶體管讓工程師去high,這不是吃 飽了撐著嗎?其實,很多牛叉叉的大公司是覆滅的原因都是相同的,那就是短視的目光扼殺天才的創意。

摩爾定律的信 徒Freeman堅信,隨著晶體管可容納數目的指數增長,其價格也會與時俱跌。懷揣著這個信念,35歲的Freeman說服了自己上司的上司的上 司,Zilog副總裁兼微處理器部總經理,業已60的BernardVonderschmitt,共同創立了全新的公司---賽靈思(Xlinx)。而且 開創了一個新的商業模式---Fabless模式。

作為一名資深的半導體行業經理 人,Vonderschmitt依靠自己敏銳的商業嗅覺,最終將Freeman無與倫比的創新才華拓展成一個二十五年來始終佔據市場份額一半以上的偉大公 司。他很早就發覺了無晶圓(fabless)設計的奧秘,通過與代工廠的良好合作,把賽靈思的主要資本重新聚焦於研發和市場開發。當 Vonderschmitt先生於2003年從賽靈思董事長的位置上退休,留下的是一個超過2500名僱員,被財富雜誌評為是年全美最適合工作地點第四名 的全球企業,現在,這個企業在新一代掌門人的帶領下正向百億收入規模衝擊!

唯一讓人遺憾的是,在這個劃時代的專 利公佈之後不到一個月,Freeman便因為長年慢性病的折磨,英年早逝。據說,這位“半導體業界寥寥可數的心胸開闊、願與媒體和公眾打交道的CTO” (EDN資深記者LoringWirbel語)的去世,帶給了每位賽靈思員工堪比加州洛馬普里埃塔(Loma Prieta)7.1級大地震(1989.10.17,僅早於Freeman逝世5天)的巨大震撼。

1992 年,賽靈思決定設立Freeman獎,以鼓勵那些為公司帶來巨大收益的技術創新。2009年,Freeman先生入選了美國發明家名人堂集成電路殿像(Honors SultansOf Silicon)。巨人已去,但他給後人留下了取之不竭的財富!

看,牛人是這樣看IC layout的,這是Ross Freeman在檢查全球第一款FPGA--XC2064


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