半导体行业发展简史（三）——美国地区
“企业及企业家”系列说明成功的企业都是相似的，从成功企业的发展历程中找共性要素，可以明确在这些成功的必要条件上，自省本身还有哪些差距；欠发展的企业可能各有各的症结点，则可以从大量的田野调查中得到启发。总之，了解更多的企业案例并进行思考总结，对于企业的发展是有帮助的；同样的，了解更多的人物案例并进行思考总结，对于个人的发展也是有帮助的。
在美国集成电路的早期发展中，美国国家科学基金会(NSF)、国防部先进研究项目局等通过超高速集成电路等项目，对集成电路的研发提供了大量资源。统计数据表明，1958―1976年美国半导体产业研发支出中的43%源于政府的财政投入，这成就了美国在集成电路领域的技术优势。美国是世界半导体工业的发源地，其中硅谷、德州和波士顿三大地区在早期的发展中较为典型。以硅谷为起点，风险投资在美国得到了快速发展，而美国从1958年的《小企业投资公司法》到1993年的《信贷担保法案》等推动和规范风险投资发展的法律出台，则进一步保障了美国的风险投资和集成电路行业的发展。同时，国防需求作为集成电路发展的源动力，催化了美国集成电路产业的早期发展。在早期阶段，美国军用集成电路市场占比高达80%以上，甚至直到20世纪90年代初期军用市场仍然占总市场的约40%。20世纪60年代，在硅谷的风险投资和集成电路初步发展的同时，美国东海岸地区的环波士顿市外缘绕行的128号公路两侧已形成微电子、航天、国防等产业领域的企业集聚，被称为“美国的技术公路”。20世纪80年代前，“128号公路”的电子信息企业数量多于硅谷，再加上大波士顿地区的哈佛大学、麻省理工学院、波士顿大学、东北大学等60多所高等院校的支持，及其所培养的高水平科学家、工程师和技术人员，“128号公路”似乎更有理由发展成为美国电子信息发展的核心集群。由于“128号公路”两侧的企业多由麻省理工学院和哈佛大学的教职员工创立，其技术转移和成果转化早在第二次世界大战前便开始，因而其底蕴也在与硅谷的竞争中不落下风。二战后，随着美苏争霸的到来，美国政府投入巨资进行军用技术研发，大批订单涌进了“128号公路”和德州地区，“128号公路”地区已经成为美国著名的电子信息重镇。在德州，美国的航天基地设于此，而当时航天科技是新的发展热点，因而德州仪器发展集成电路也是顺理成章的。事实上，1980年以“128号公路”为核心的周边地区在美国计算机行业的市场份额还占34%。在此之前，随着王安实验室(Wang Laboratories)等著名企业或研发机构的入驻，“128号公路”迎来其在电子信息领域的“尖峰时刻”。然而，自此之后，“128号公路”在与硅谷的电子信息竞争中落败。从表象上看，这是因为军用订单的减少，但是还有更深的时代背景和文化根源。从时代背景看，当时的个人计算机已经得到了快速发展，以军用订单为主的“128号公路”更侧重于大型计算机的开发，战略转型十分困难。事实上，日本当时在动态存储器领域实现对美国的赶超，也有这方面的原因。世界第一块处理器芯片1960年，集成电路还处于“分立元件、小规模集成电路”时期，集成的晶体管数量约为数十个。1966年，集成电路已发展到中等规模的集成，集成的晶体管数量约为数百个。1970年，集成电路发展至大规模集成电路时期，集成的晶体管数量从几千个到几万个不等。1980年，超大规模集成电路已经得到发展，集成的晶体管数量已超十万个。1993年，特大规模集成电路的晶体管数量已超千万个，而1994年巨大规模集成电路集成的晶体管数量已超亿个，此后集成电路沿着摩尔定律的路径发展至特大超大规模集成电路。其间，集成电路的发展伴随着多次转型。在这些发展中，早期英特尔的处理器开发留下了浓墨重彩的一笔。1968年，英特尔成立后，诺伊斯亲自打电话，邀请霍夫加盟。霍夫提出了一个设想：能否开发微型的通用计算机芯片？不过，大多数人并无兴趣，在当时人们的心中，计算机就应该是大型设备。但是霍夫并没有放弃，他以PDP―8为基础描绘了通用芯片的雏形：通过芯片集成度的提升，使功能得以增强，以集成电路的指令集为输入信号，以数据为输出信号。在设计中，霍夫充分利用了计算机科学之父、人工智能之父阿兰·麦席森·图灵(Alan Mathison Turing)和现代计算机创始人之一冯·诺伊曼的思想，从存储器中读取指令并执行指令，将完成计算功能的程序永久地储存于存储器中，使微处理器只运行程序，从而为微型计算机的开发埋下了种子。1971年11月15日，英特尔发布世界第一块大规模集成电路Intel 4004，Intel 4004集成了2000多个晶体管，该芯片与程序存储器、数据存储器等已能构成完整的微型计算机。1973年，英特尔推出集成4800个晶体管的8位微处理器8008及其改进型号8080，并用于世界第一台微电脑“牛郎星”，开创了集成电路发展的新征程。对于Intel 4004，摩尔认为，这在人类历史上是最具革命性的产品之一。格鲁夫后来曾评价道：“这款微处理器在当时代表了英特尔产品的未来，但在最初面市的15年，我们根本没有意识到这一点。最终，这款微处理器成了英特尔商业领域的标志性产品。”世界第一块FPGA芯片，催熟EDA模式1984年，赛灵思发明了第一块FPGA。FPGA可以自行定义模式，这改变了传统集成电路的开发和验证的模式，为无晶圆厂的设计公司发展奠定了基础。微处理器和专用集成电路逐渐取代了通用集成硬件大规模集成电路，提高了系统的可靠性与通用性。ASIC更快速、灵活的开发特性，使其得到越来越多的用户青睐，而晶圆制造厂的发展则助推了其模式的确立。后来，总的来说，基于掩膜方法和现场可编程方法的ASIC制作快速发展，可编程逻辑器件—PLD尤其是现场可编程逻辑器件—FPGA被大量地应用在ASIC的制作当中，电子设计自动化EDA技术应运而生。1989年底，美国在与日本的动态存储器竞争中落败后，组建了“国家半导体咨询委员会”，力求发展高附加值、创新性强的集成电路产品，加上美国半导体制造技术科研联合体(Sematech)的组建，以及美国企业果断的战略转型，美国的集成电路行业再次腾飞。IP核模式成熟20世纪90年代中期，在集成电路向集成系统转变的大方向下，系统级芯片研发成功，数字集成电路设计者将采集、转换、存储、处理和输入/输出(I/O)等多种功能集成到单个硅片上，而这些功能单元则由可重复使用的知识产权模块组成。系统芯片能够提高半导体器件的电性能，改善系统的可靠性，降低大多数应用所需的印制电路板(PCB)面积，成为业界的共同选择。在系统级芯片的开发中，实现手段可分为软核实现（在数字集成电路中采用下载IP核的方式嵌入软核处理器）和硬核实现（在数字集成电路中嵌入硬核处理器）。SoC内部单元在设计时都是以知识产权模块的形式集成在一起，大量复杂的IP需要投入大量的时间和精力才能开发，因而一批专业提供集成电路知识产权模块服务的企业应运而生。在这些企业中，典型的如ARM公司，其发展加快了产品设计的速度，缩短了产品的面市时间。
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