回顧美日DRAM芯片之爭

　　1973年石油危機爆發(fā)后，歐美經(jīng)濟停滯，電腦需求放緩，影響了半導體產(chǎn)業(yè)。而英特爾在DRAM存儲芯片領(lǐng)域的份額也快速下降。因為他們引來(lái)了競爭對手，主要有德州儀器(TI)、莫斯泰克(Mostek)和日本NEC。而日本電子企業(yè)、汽車(chē)企業(yè)的兇猛攻勢，最終引爆了美日兩國的經(jīng)濟戰爭。

　　1931年，美國IBM公司生產(chǎn)的KeyPunch 031型打孔卡數據記錄裝置。打孔卡(霍列瑞斯式卡)利用卡紙上打孔來(lái)記錄信息。1928年，IBM推出新版打孔卡，這種卡采用長(cháng)方孔，共有80列。1932年IBM發(fā)明了磁鼓存儲。但是直到1950年代，打孔卡機銷(xiāo)量巨大，依然占據IBM公司凈利潤的30%。1952年IBM推出磁帶式數據存儲器，后來(lái)發(fā)展出磁盤(pán)式機械硬盤(pán)。1956年IBM購買(mǎi)王安的磁芯存儲器專(zhuān)利，1966年開(kāi)發(fā)出晶體管DRAM內存技術(shù)。照片拍攝自IBM博物館。

　　美國電子產(chǎn)業(yè)孵化期

　　現代計算機械的起源，最早可追溯至1830年代，英國人巴貝奇研制的機械式數據分析機。該機采用在硬紙卡片上打孔的方式輸入數據，相當于只讀存儲器，容量只有可憐的675個(gè)字節(1K=1024字節)，也就是記錄差不多六百多個(gè)字母的數據符號。穿孔卡片在19世紀后期用于政府人口統計等領(lǐng)域。美國IBM公司最早就是靠生產(chǎn)打孔卡數據機起家。到1930年代，IBM公司希望用新技術(shù)來(lái)取代打孔卡，便投資研制磁性數據記錄裝置。

　　1932年，美國IBM公司的奧地利裔工程師古斯塔夫·陶斯切克(Gustav Tauschek)，發(fā)明了第一種被廣泛使用的計算機存儲器，稱(chēng)為“磁鼓存儲器”，采用電磁感應原理進(jìn)行數據記錄。磁鼓非常笨重，像個(gè)兩三米長(cháng)的巨型滾筒，內部安裝磁性介質(zhì)的高速旋轉圓筒(每分鐘1萬(wàn)轉)，和一排固定讀/寫(xiě)磁頭，用來(lái)讀取、寫(xiě)出數據。雖然塊頭挺大，但磁鼓的存儲容量也只有幾K而已，售價(jià)卻極其昂貴。

　　到第二次世界大戰期間，美國陸軍為了提高火炮彈道計算速度，出資研制電子計算機。1946年2月，世界第一臺大型電子計算機ENIAC，在賓夕法尼亞大學(xué)誕生。這臺重達30噸的計算機，最初采用?？颂?J.P.Eckert)設計的水銀延遲線(xiàn)存儲器，容量約17K。但是該機并不具備存儲程序的能力，程序要通過(guò)外接電路板輸入。對于每種類(lèi)型的題目，都要設計相應的外接插板，要改變程序必須切換相應的電路板，因此操作起來(lái)非常麻煩。直到1954年在該機加裝了磁鼓存儲器。

　　美國早期電子工業(yè)發(fā)展，主要依靠軍事工業(yè)項目投資。而且為了爭奪軍費預算，三大軍種相互攀比。1947年，剛剛成立的美國空軍，便花費巨資，以每年100萬(wàn)美元的巨額預算(ENIAC的總經(jīng)費才10萬(wàn)美元)，資助麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗室，研制旋風(fēng)(Whirlwind)計算機，用于飛行模擬器訓練。由于處理飛機穩定性需要運算2000條以上指令，而傳統的串行計算機，只能對指令逐一執行，速度很慢。麻省研究人員因此改用并行運算結構。1951年4月問(wèn)世的旋風(fēng)計算機，也因此成為世界第一臺具備程序存儲功能的并行計算機。旋風(fēng)采用新發(fā)明的陰極射線(xiàn)管磁芯存儲器作為內存，速度提高2倍。

　　1949年，麻省理工學(xué)院主持研制旋風(fēng)計算機的福里斯特教授(Jay Forrester)，提出磁芯存儲器設想。但是，磁芯存儲器的專(zhuān)利擁有者，卻是個(gè)中國人。當時(shí)，在哈佛大學(xué)計算機實(shí)驗室工作的王安博士(上海人，公派留學(xué)生)，研制出了磁芯存儲器，并于1949年10月申請專(zhuān)利。

　　1951年，王安離開(kāi)哈佛大學(xué)，以?xún)H有的600美元，創(chuàng )辦了名為王安實(shí)驗室的電腦公司，開(kāi)始出售磁芯存儲器，單價(jià)4美元一個(gè)。王安的生意并不好，但嗅覺(jué)敏銳的IBM公司聞風(fēng)而來(lái)，邀請他擔任技術(shù)顧問(wèn)，并購買(mǎi)磁芯器件。到1956年，王安將磁芯存儲器的專(zhuān)利權，以50萬(wàn)美元賣(mài)給IBM公司。王安電腦公司由此擴張為美國電腦巨頭之一，直至1992年破產(chǎn)。

　　磁芯存儲器是繼磁鼓之后，現代計算機存儲器發(fā)展的第二個(gè)里程碑。直至1970年代初，世界90%以上的電腦，還在采用磁芯存儲器，其后被英特爾批量生產(chǎn)的半導體晶體管DRAM內存取代。DRAM內存能夠問(wèn)世，主要是基于半導體晶體管和集成電路技術(shù)。

　　1959年2月，美國德州儀器(TI)工程師杰克·基爾比(Jack Kilby)，制成世界第一塊集成電路。在資本力量推動(dòng)下，集成電路產(chǎn)業(yè)迅速改變了人們的生活方式，并形成了以萬(wàn)億美元計算的龐大產(chǎn)業(yè)鏈體系。

　　仙童與德州儀器的戰爭

　　1947年12月，美國新澤西州貝爾實(shí)驗室，研制出世界第一個(gè)鍺晶體管。到1955年，高純硅的工業(yè)提煉技術(shù)已成熟，可以用來(lái)替代昂貴的鍺材料。1956年，為了實(shí)現晶體管商用化，威廉·肖克利博士(生于英國)離開(kāi)貝爾實(shí)驗室，回到家鄉——加州圣克拉拉，創(chuàng )建半導體實(shí)驗室。

　　恐怕連他自己也想不到，半個(gè)世紀后，他那個(gè)兒時(shí)的家鄉，會(huì )成為名震世界的“加州硅谷”，并從他的實(shí)驗室里，走出了仙童、英特爾、AMD、國家半導體(NS)，等一大批美國電子巨頭，燒起了硅谷戰火。而在當時(shí)，硅谷只有一家名叫惠普的小公司。

　　1956年，肖克利因參與發(fā)明晶體管，獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。然而到了1957年，因為難以忍受肖克利的粗暴脾氣，諾伊斯、摩爾等八名技術(shù)精英，離開(kāi)了肖克利實(shí)驗室;在仙童照相器材公司老板的投資下，獲得3600美元創(chuàng )業(yè)基金，租了一間小屋，創(chuàng )建了仙童半導體(Fairchild)公司。

　　仙童創(chuàng )業(yè)初期主要研制臺面型雙擴散晶體管，用硅來(lái)取代成本昂貴的鍺材料。1958年1月，IBM公司給仙童下了第一張訂單，以150美元訂購100個(gè)新研制的硅晶體管。憑借硅晶體管的成本性能優(yōu)勢，到1958年底，仙童公司已經(jīng)擁有50萬(wàn)美元銷(xiāo)售額和100名員工。

　　IBM向仙童訂購硅晶體管，主要是由于北美人航空公司中標的XB-70戰略轟炸機，IBM為導航計算機采購高壓硅晶體管。IBM希望與仙童簽訂1-3年的長(cháng)期軍事供貨合同。除此之外，仙童的硅晶體管，還可用于民兵(Minuteman)洲際彈道導彈的導航控制計算機。巨額軍工訂單，是美國電子巨頭發(fā)展的重要資金來(lái)源。

　　1959年2月，美國老牌電子巨頭德州儀器(TI)，開(kāi)發(fā)出集成電路。工程師杰克·基爾比(Jack Kilby)，為了解決將大量孤立的電子器件，整合成電路的困難，于是構思出集成電路。他在一塊半個(gè)回形針大小的，銀色半導體鍺襯底上，用幾根零亂的黃金膜導線(xiàn)，將1只晶體管、4只電阻、3只電容等分立元件焊接在一起，制成世界上第一片集成電路。

　　但是，這種焊接方法難以投入工業(yè)批量生產(chǎn)。仙童公司聞?dòng)嵑?，?chuàng )始人諾依斯提出：可以用蒸發(fā)沉積金屬的方法，取代焊接導線(xiàn)，用于批量制造集成電路。1959年7月仙童申請了集成電路專(zhuān)利。而為了爭奪集成電路發(fā)明權，德州儀器與仙童開(kāi)始了曠日持久的爭執。雙方在集成電路產(chǎn)品上，也是競爭對手。(2000年基爾比拿到了諾貝爾物理學(xué)獎)

　　1960年，美國仙童公司半導體工廠(chǎng)的擴散區。