作者:草木本芯
來源:麵包板社區
在數萬年的歷史長河中,近兩百多年的人類世界發生了最顯著的變化,而這主要是源於工業和科技的力量。從資訊時代開始人類開始形成一個完整的世界和緊密的協作關係。1946年誕生了計算機,1947年誕生了電晶體(Transistor),1956年提出AI(人工智慧,Artificial Intelligence),1958年誕生了IC(集成電路,IntegratedCircuit),1973年誕生了手機,1991年全球資訊網向公眾開放……半導體(Semiconductor)是這一切技術和產業的基石。
在整個電子製造業體系中,處於上遊的半導體產業是核心,資本和技術含量最密集,壁壘也最高,掌握這一環節關鍵技術的經濟體,就會在供應鏈的全球體系中處於支配地位。WSTS (世界半導體貿易統計,World Semiconductor Trade Statistics)將半導體分為分立器件、光電子器件、傳感器和IC四大類。半導體產業在電子業產值中佔比約1/3左右,其中IC的產值佔整個半導體產業約84%的比重。2018年全球半導體市場規模為4780億美元,其中IC的市場規模為4016億美元。在沒有特別說明的情況下,業內常以半導體指代IC。IC產業本身又可分為設計、製造、封裝測試等環節,以及為其提供支撐的EDA、IP核、原材料和設備。時至今日,IC產業已發展成為一個異常龐大而複雜的系統性工程,供應鏈在全球各地進行細化分工,各環節互相協作和支持,缺一不可。參與國際分工的企業,一旦某一環節出現問題,或得不到支持,技術發展就會受阻,產品將不再有經濟性可言。發展IC產業需要長期不間斷的投入、龐大的資金、專業的人才隊伍和大量的經驗積累,尤其在製造環節更是涉及一整套極其複雜而精密的工藝與設備、高精度原材料和頂級專家。二戰後,信息產業革命由美國發端,並在之後擴展至歐洲日韓和中國臺灣,而內地因長期受制於技術封鎖和發展不均衡等因素,半導體的高精尖技術及基礎科研同發達經濟體相比存在較大差距。
1946年,美國造出了人類第一臺計算機,據說佔地約170平米,重約30噸,而運算能力只有5000次/秒,構成卻有約18000多個真空管……這個大笨象有一點IC雛形的意思,以後人們做的工作就是讓它不斷縮小並提升它的性能,當然首先還要解決材料問題。不過很快,第2年就誕生了電晶體,第12年誕生了真正的IC,即將電路所有元件嵌入單片半導體中。1947年,美國貝爾實驗室的肖克利、巴丁和布拉頓三人合作發明了鍺電晶體,這是20世紀的一項重大發明,是微電子革命的先聲,電晶體在出現後以其尺寸、能耗、可靠性、壽命等優勢逐步取代了電子管(真空管,Vacuum Tube)。
這裡需要穿插說明一下電子管,1904年發明第一隻真空二極體,1906年發明第一隻真空三極體後,之後大約半個世紀的時間裡,電子管被廣泛應用於電視機、收音機、電話放大器、海上和空中通訊等領域,到1960年前後,西方國家的無線電工業年產10億隻電子管。同理,在飛機、雷達、火箭的發明與進一步發展上,電子管也功不可沒。但是,電子管由於在尺寸、能耗、壽命等方面存在缺陷而基本被淘汰。現在,在高級音響設備等個別領域還有應用。二戰後的那個時代,美國科技界真的是英雄輩出。一個重要因素是當時除了北美大陸完好無損外,全世界大部分區域都被第二次世界大戰毀的一塌糊塗。
電晶體技術在誕生之初曾因成本問題難以推廣,其後美國軍方為了扭轉在美蘇太空競賽中的不利局面,把火箭所用器件的性能作為優先考慮,電晶體得以推廣。沒多久,IC誕生後迅速成為主角,半導體產業開始了狂飆突進。這一切要從仙童(也叫飛兆,FairchildSemiconductor,簡稱FSC)半導體公司說起,鼎鼎大名的Intel、AMD(超微半導體,Advanced Micro Devices )的創始人最早都是仙童的員工,而據《矽谷熱》書中所說矽谷大約79家半導體公司的半數是仙童的直接或間接後裔,有人還說「仙童就像成熟的蒲公英,風一吹創業精神的種子就會四處飄揚」。據統計,到2013年為止由仙童公司衍生出來的公司92家,其中上市的30家公司的市值更是超過了2.1萬億美元,仙童給舊金山灣區帶來了半導體產業,加州的「聖塔克拉拉谷」1971年開始稱——矽谷。
而仙童的核心人物是被「電晶體之父」肖克利罵為「The Traitorous Eight」(八叛徒)羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce)、戈登·摩爾(Gordon Moore)、謝爾頓·羅伯茨(Sheldon Roberts)、朱利亞斯·布蘭克(Julius Blank)、尤金·克萊納(Eugene Kleiner)、金·赫爾尼(Jean Hoerni)、傑·拉斯特(Jay Lsat)、維克多·格裡尼克(Victor Grinnich),這幾位二三十歲的年輕人,均是博士、教授或某方面的專家。肖克利在1956年獲得諾貝爾獎,年輕人們的好建議卻總被他傲慢地拒絕,於是,他們集體辭職,另謀出路。「The Traitorous Eight」成了最具傳奇色彩的代名詞,叛逆精神、創新精神的起源。
辭職後,他們在金融界人士洛克和科伊爾的幫助下找到了(Fairchild Camera & Instrument)的老闆、謝爾曼·費爾柴爾德(ShermanFairchild),為項目出資150萬美元,後來,洛克也因為獨到的眼光和卓越的投資藝術成為投資界的教父。在此需要重點思考,那時八個年輕人籍籍無名,而且還被名滿天下的肖克利罵為叛徒,但為什麼還會獲得投資呢?如果這事發生在其它地方會怎麼樣?
幾位天才辛勤地、開創性地工作,拿下了IBM的訂單,發明了IC,發明「平面處理工藝流程」,開始跟老牌企業TI(德州儀器,Texas Instruments)競爭。FSC的諾依斯和TI的(Jack Kilby)在1959年開始關於IC的專利爭奪戰,10年後法院判決為兩個人共同的發明。1964年,八天才之一的摩爾提出了「摩爾預言」(摩爾定律的說法並不準確),晶片上被集成的電晶體數目,大約每18個月增加一倍,數十年內保持著這種增長趨勢,後來證明預言變為現實。這一結果跟摩爾掌舵的Intel在業內的地位密不可分。
話說FSC的業績飛速增長,前途不可限量,但八天才缺少決策權,而決策者只關心短期利益,變得固步自封,加之母公司的重點目標也不在矽谷的事業,於是八天才紛紛離去。1961年八叛逆中的Jean Hoerni與Jay Last和Sheldon Roberts出走,他們三人創辦了Teledyne(泰瑞達),從事半導體測試業務。1962年尤金克萊納(Eugene Kleiner)出走,創辦了Edex,1967年又創辦了Intersil。
1968年,諾伊斯帶著摩爾與工藝開發專家安迪·格魯夫(Andrew S·Grove)離開FSC,他們三人所創立的公司就是業界霸主英特爾。第二年,FSC的銷售部總管、桑德斯也帶著幾位員工離開了,並創辦了AMD、Intel今後的歡喜冤家,而且AMD是諾伊斯帶頭支持,我們很有必要重點記住諾伊斯、這位矽谷之父、IC之父。
羅伯特·諾頓·諾伊斯(Robert Norton Noyce,1927年12月12日-1990年6月3日),是FSC(1957年創立)和Intel(1968年創立)的共同創始人之一,他有「矽谷市長」或「矽谷之父」(the Mayor of Silicon Valley)的稱號,是集成電路的發明者之一,他的發明對個人電腦的普及起到關鍵性的作用。1953年獲麻省理工學院(MIT)物理學博士學位。矽谷英雄扎堆,但一個人要想同時獲得財富、威望和成就,那比登天還難,這大概只有諾伊斯一人做到了。本可獲得兩次諾貝爾獎,第一次是他在肖克利領導下形成的「負阻二極體」概念,但他被迫終止研究,第二年,日本科學家江崎玲於奈發現了這個現像並進行了理論分析,並於1973年憑此獲得諾貝爾物理學獎。第二次是他和TI的基爾比共同發明IC,基爾比於2000年獲得諾貝爾物理學獎,可惜諾伊斯已在十年前去世。
他生性隨和,魅力十足,是一位天生的領袖人物,特別是在領導研究團隊時,他的信條是「全力以赴成就大事」。他領導下的FSC的公司文化既悠閒又人性化,這在矽谷樹立了永恆的典範。取消辦公室牆壁,推行股權分享,把自由與平等帶進矽谷,改變了美國企業的工作方式,人們評價說他的這份功績絕對不亞於發明IC。不過,業有人認為FSC衰敗的部分原因,也可能因為管理粗疏。1968年他和摩爾等人離開FSC,創建英特爾公司,研製出第一臺微處理器,他極富遠見,預料到微處理器將會極大地改變世界。他還是一個敢於上天下海的冒險家,帶一個牧歌小組,有一個船隊,駕駛噴氣飛機。人們說像他這樣的天才,感興趣的是時刻準備發揮作用,而不是統領全軍。
像他這樣的英雄理應被崇拜,但不宜被神化。他獲得如此卓越的成就,成長路上卻吃過不少「苦頭」。小時候,他乘坐兄弟倆製作的滑翔機、也可以叫作一個大風箏,結果摔得很差點丟了命;大學時,因為開Party偷了一隻小豬而差點釀成大禍,好在他有個好爸爸,有的資料上說是有個好老師幫他全力贖罪和減輕處罰……這經歷是不折不扣的壞小子、闖禍精啊!被迫休學一段時間後再完成學業,不過他足夠幸運的是,他的老師是電晶體發明者之一巴丁的同學,向他和同學們展示了巴丁贈送的電晶體,他對電晶體很著迷並做了大量實驗,再後來他跑去MIT讀了博士,此後一路開掛。或許是他那些離經叛道和被寬恕救助的經歷,讓他對科學對人事都更多包容和通達。
與他那學生時代臭名昭著的偷豬事件相比,他在FSC時的下屬桑德斯那「穿粉紅褲子進IBM」的故事就更有名了。據說,桑德斯先生去巨頭IBM公司推銷產品時穿著一條粉紅色的褲子,儘管生意談成了,但「穿粉紅褲子進IBM」卻成為笑柄。FSC的同事都覺得桑德斯生活浮華且自吹自擂,經常譏笑和排擠他,送給他「矽谷小丑王子」的綽號,哪個科技精英會喜歡和他作朋友?誰會願意僱一個自由散漫的傢伙?桑德斯後來回憶說當時他對自己的窘境甚至考慮過自殺。在處境艱難時,唯有總經理諾伊斯不僅不嘲笑、討厭桑德斯,還一直捍衛他、尊重他。諾伊斯早就從這個誇誇其談的年輕人身上看到了與眾不同的特質,所以不斷提攜他,更重要的是在他創建AMD之初的艱難時刻支持他,在他以後山寨和寄生Intel時還給他出路。
和桑德斯一樣幸運地得到諾伊斯父兄般關照的還有賈伯斯,沒錯!就是那位萬人敬仰的、創建蘋果公司的喬神。20世紀70年代末期,諾伊斯將公司的日常經營交了出去,將精力更多地放在推動產業發展和培養後起之秀上,其中重要的一個就是賈伯斯。他對賈伯斯非常提攜,就像是「對待一個孩子」,經常和賈伯斯聊天、聊工作、聊生活、聊未來!回答他的各種問題,蘋果公司成立後,諾伊斯也會經常去轉轉,走進實驗室和裡面的員工談論他們正在進行的工作。賈伯斯以諾伊斯為人生導師,認為他是英特爾的靈魂,希望自己在蘋果公司中也能做到這一點。
1970年末,諾伊斯出任美國半導體工業協會SIA(Semiconductor Industry Association)的主席。1987年,又積極推動成立了一個名為Sematech(Semiconductor Manufacturing Technology,半導體製造技術戰略聯盟)的公司,其任務是在半導體工業和政府之間進行溝通和合作。1988年,諾伊斯親自出任Sematech的總裁和執行長。在美國政府年預算補貼1億美元的資助下,14家在美國半導體製造業中居領先地位的企業組成R&D戰略技術聯盟,其使命有二:一是提高半導體技術的研究數量;二是為聯盟內的成員企業提供研發資源,使其能夠分享成果、減少重複研究造成的浪費。
發明集成電路,創辦仙童和Intel,推動成立Sematech,提攜和培養賈伯斯!桑德斯!他的成就有從零到一的發明,有為業界培養大部分骨幹人才的仙童,有稱霸業內數十年的巨無霸Intel,還有推動行業和產業發展的技術聯盟,還有一手栽培的偉大人才,所以說,他一個人創下了半導體的半壁江山!
在1990年一次商業會議前夕,他心臟病發作去世,年僅62歲。雖然他的時代結束了,但是以他為代表的創新精神基因,在矽谷開枝散葉。他被認為是電子世界的傳奇、是愛迪生、福特後最為才華橫溢的發明家、企業家,他讓矽谷的半導體行業走到了這個星球的最高點,澤被賈伯斯等創業者。
上世紀60年代的FSC進入黃金時期,到1967年營業額已接近2億美元,在當時算得上天文數字,據業內人士回憶那時「進入FSC就等於跨進了矽谷半導體工業的大門」。但由於決策和定位的因素,幾個靈魂人物相繼離開,FSC開始分崩離析,儘管來自摩託羅拉的霍根奮力維持了幾年但終究無力回天,FSC在1979年被被賣給一家法國的石油公司,1987年又被轉賣給FSC原總經理斯波克管理的國民半導體公司(National Semiconductor Corporation,簡稱 NSC),此後FSC品牌一度被雪藏,直到1997年,又被NSC再次轉賣給一家風險資本公司。然而,此時FSC迎來了第二春,時任 CEO龐德開始對公司實施戰略重組,先後買下Raytheon半導體分部、三星半導體功率部門,1999年重回紐交所,2001年買下Intersil的分立功率器件業務、Impala Linear,這次的好日子持續了近20年。直到2016年9月,ON(ON Semiconductor,安森美半導體)和FSC聯合宣布,ON以24億美元現金完成對FSC的收購,至此,曾經叱吒矽谷的FSC走完了60年輝煌而曲折的歷程。FSC儘管自身命運多舛,但卻成為支撐矽谷崛起的「神話」,是半導體行業的人才搖籃和「黃埔軍校」,據說全美有超過200家公司都與之有或多或少的關係。
由八位叛徒所樹立的「叛逆」精神,雖早已根植於矽谷中不少極客與「壞小子」們的精神中。但同樣不能忽視的是,矽谷的寬容開放的環境同樣至關重要,時至今日,矽谷的「叛逆」精神仍在延續著。新世紀初,矽谷也出現了一家如同FSC一樣樹大根深的人才搖籃公司:PayPal,「鋼鐵俠」埃隆.馬斯克(Elon Musk)就是PayPal的創始人之一。
在這裡附帶聊一下ON的法寶!ON是威名赫赫的摩託羅拉(Motorola)在1999年剝離其分立半導體業務時成立的,摩託在1949年開始半導體研發,1955年開始第一個商用高功率電晶體的量產,摩託在 2004年剝離其剩餘的半導體業務成立了飛思卡爾(Freescale Semiconductor)---於2015年被荷蘭恩智浦(NXPSemiconductors)併購。ON自從摩託分拆以來的20多年時間裡,實現穩健而快速的發展,不斷的併購與整合是其法寶。從2001年開始到2016年,ON連續收購了14家半導體公司以完善產品線。其中幾次有戰略意義的收購是2006年收購LSI的8寸晶圓廠,2008年收購AMI,2011年收購Cypress的CMOS圖像傳感器業務部,2014年收購Aptina Imaging。而在2016年併購FSC後將以大約11.1%的市佔率在功率器件領域排名第二,僅次於英飛凌(Infineon)。在那以前,ON專注於電源管理的中低電壓領域,而FSC則主要在中高電壓產品。產品線從傳統的標準半導體、分立器件,拓展到模擬半導體和信號產品、傳感器,以及完整的系統單晶片(SoC),主要市場則聚焦於汽車、工業以及雲電源應用,以此獲得領先優勢,ON一直是馬不停蹄。
在FSC經歷跌宕起伏並最終仙去後,老對手TI卻長期保持業內領先。儘管如今TI沒有Intel、三星(Samsung)和Qualcomm(高通)等名頭響亮,但TI仍是個不折不扣的半導體巨頭,決不僅僅是模擬IC的老大。TI成立於1930年,總部位於德克薩斯州的達拉斯,最初是一家地質勘探公司,1951年更名為現在的德州儀器。1954年製造第一臺電晶體收音機,1958年發明了IC,1982年發布了全球首個單晶片數位訊號處理器DSP,之後成為這個領域的霸主,2000年收購了模擬IC廠商Burr-Brown,鞏固了自身在數據轉換器與放大器領域的優勢地位,形成從電源IC到放大器IC乃至ADC/DAC轉換器的產品集群。2011年又收購了NSC(1997年轉賣FSC的那個),超越了東芝(Toshiba),營收僅次於英特爾、三星(Samsung)和晶圓代工龍頭臺積電(TSMC)。TI在模擬IC領域、數位訊號處理(DSP)、微處理器(MCU)、數字光處理(DLP)和通用晶片半導體以外,還致力於汽車及工業設備晶片的研發。此外,TI還支持教育發展,多次被各種媒體評為優秀僱主和最受員工歡迎的工作單位。
作為業內資格最老、綜合實力最強的企業,TI原本有機會搶得頭籌,曾分別涉足電腦和手機處理器,但遺憾的是在這兩個時代分別輸給了Intel和高通,從某種程度上說,TI並非不夠優秀,只怪對手太年輕、太匪夷所思。當TI還在奉行高質高價策略時,Intel和高通出其不意地以便捷、低價和高性價比的服務迅速搶佔市場,高通在一統江湖後更憑專利費用賺得盆滿缽滿。在這方面,電子行業和網際網路行業太相像了,真不愧是好基友。然而,TI雖然兩次折戟,但仍穩居前十寶座,這一切都源於其技術的深度和廣度。與FSC類似,TI也被譽為半導體行業的黃埔軍校,其中影響力最大的是臺積電創始人張忠謀和中芯國際創始人張汝京。
綜合Gartner和IC Insights等數據來看,2019年TI營收132億美元,在全球半導體產業內排名第八,在它之前的,除排名第一的英特爾營收658億美元之外,還有排名第五、六、七位的美企,依次是美光(Micron)營收200億美元,博通(Broadcom)營收153億美元,和高通(Qualcomm)營收135億美元,其後還有第十位的英偉達營收109億美元,全球前十名中,美系共計六家。這成績既得益於信息產業革命發源地的效應,也得益於諾伊斯、賈伯斯等科技英雄賦予的精神力量,也得益於好的創新土壤。
Intel是一家以研製CPU為主的公司,是全球最大的計算機零件和CPU製造商,於1968年由羅伯特·諾伊斯、戈登·摩爾和安迪·格魯夫創建於矽谷,在晶片創新、技術開發、產品與平臺等領域奠定了行業領袖的地位,同時,Intel還有自己的晶圓廠,屬於家大業大的IDM模式。關於「Intel」名字也有個小故事,據說羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce)和戈登·摩爾(Gordon Moore)原本希望公司的名稱為兩人名字的組合——Moore Noyce,但登記時卻發現這個名字已被搶註,於是公司名字就從「Integrated Electronics(集成電子)」兩單詞的縮寫得來。2019年營收658億美元,《財富》世界500強位列135位。
我們先來回顧一下它的發展簡史。1971年,英特爾推出了全球第一個微處理器4004,帶來計算機和網際網路革命,改變了世界。1978年,研製出16位8086處理器,是所有IBM 個人電腦處理器的祖宗,1987年,格魯夫正式擔任CEO,開始了快速發展的10年,幾年後依靠過渡產品80486,超過所有日本半導體公司,坐上全球半導體行業的頭把交椅。補充說明,在1990年前的幾年裡,日系半導體軍團全球第一,後來被美、韓等國的同行擊潰。也正因日系來勢洶洶,20世紀80年代,英特爾停掉內存業務,專心做處理器。2001年,英特爾的64位伺服器處理器Itanium問世,在伺服器市場徹底超越RISC處理器的代表、太陽公司。2009年,四核處理器問世。
2015年收購了頭顯設備廠商Recon,收購了Altera公司,希望實現CPU和FPGA硬體規格深層次結合,布局物聯網市場。2016年媒體報導,英特爾組建專門的自動駕駛事業部。2017年收購Mobileye,「算法+晶片"整合成AI制勝關鍵。在光鮮的成績背後,我們要重點關注的是,巨無霸的幾次重大戰略失誤,以便有所借鑑和啟發。2007年intel拒絕了為第一款iPhone提供處理器的機會,後來又接連錯過iPad、諾基亞和黑莓等移動產品機遇。這跟微軟何其相似!不過,如今的英特爾非常重視人工智慧、數據中心業務和5G技術,近幾年的一系列併購重組就出於這樣的考慮。AI計算技術群雄逐鹿,競爭白熱化,就當前來看,似乎英偉達的CUDA和GPU處於有利的競爭位置。值得稱道的是,英特爾也曾被評為受歡迎的僱主。
據IC Insights2019年全球半導體行業預測排名,Nvidia營收109億美元,大約相當於英特爾的六分之一,位於榜單第10位。由於投資者看好其AI產品,英偉達的市值一度超過了英特爾。該公司是1993年由美籍華人Jensen Huang(黃仁勳,人稱老黃)創立,熟悉老黃的人說他精力旺盛,對產品和技術是個偏執狂,長期以來英偉達來是GPU(圖形處理器,Graphics Processing Unit)顯卡的代名詞,遊戲玩家應該不會陌生。
近幾年,Nvidia轉型為AI公司,其中推出CUDA(Compute Unified Device Architecture,通用計算設備架構)是個重要轉折點,CUDA架構使GPU能夠解決複雜的計算問題,成為通用性計算工具,應用擴展到圖像識別、臉部識別和語音識別,甚至在深度學習加速、氣候建模及油氣勘探等領域成為標配。
現在來看,老黃搶先推出CUDA真是有先見之明,但在當時這個決策帶有很大賭的味道,一是因為投入太大,二是需要持續多年的燒錢才可能出成效,誰能保證最後能成功呢?幸運的是,CUDA項目在堅持了幾年之後,乘著深度學習的東風飛了起來。據稱Nvidia已投入近百億美元用以建立CUDA生態。
其GPU晶片可讓大量處理器做並行運算,速度比CPU快數十倍,獲得深度學習用戶熱捧,Tesla V100顯卡成為AI行業性能標杆。2020年4月完成對無限帶寬技術晶片公司Mellanox的收購以加強數據中心業務,5月又推出基於安培架構的DGX-A100AI系統和面向邊緣AI計算的EGXA100。老黃也因為產品強大的性能和火爆倔強的脾氣,被業內戲稱為「核武狂魔」。不過,深度學習的火爆自然也引來了其它競爭者,比如谷歌推出開源的TensorFlow框架,還設計了專用晶片TPU,並稱TPU處理速度比GPU 和 CPU 要快數十倍,同時Xilinx(賽靈思)和Altera(被Intel收購)也在利用FPGA(Field Programmable Gate Array,現場可編程邏輯門陣列)的低延時、低能耗和架構靈活等特性向AI計算領域進軍。此外還有NPU -- Neural Network Processing Unit,神經網絡處理器技術等,當前在並行運算、深度學習領域仍是群雄逐鹿的局面。
除了Nvidia的老黃以外,美國半導體和電子業界還出過幾位著名的華人,比如李建業博士,他的專著《蜂窩式移動通信系統》曾風靡全球,1989年他任太平洋電話公司(後被沃達豐收購)首席科學家,是他給了CDMA技術試用的機會,高通才有機會存活下來。更早以前,還有位名叫王安的華人科學家曾締造過科技傳奇,1956年,他將磁芯記憶體專利賣給IBM獲利數十萬美元,1971年,他的文字處理機震驚世界,其高科技產品在長達20年左右的時間裡引領世界潮流。遺憾的是,公司因繼任者經營不善而破產。不過,王安電腦開發的文字處理系統WPS(Word Processing System)至今仍被廣泛使用。
美國高通公司(Qualcomm Incorporated)是全球最大的移動晶片供應商,CDMA技術商用化的先驅,2019年高通營收135億美元,全球半導體行業排名第七,3G時代頂峰時,曾經達到過第二的位置。在智慧型手機時代,高通的大名幾乎無人不知,人們對它既愛又恨,愛的是它的技術和服務,恨的是不合常理的「高通稅」,和它有關的故事精彩而複雜。它的創始人是艾文·雅各布斯博士(Dr. Irwin Jacobs),他在行業的地位高、資格老,但大眾並不曉得他,也許是因為他一直在「悶聲發大財」吧。
他原本是位大學教授,後來和同事們一起創立了諮詢公司Linkabit Corp,而高通是他在1985年又和老夥計們一起創辦的第二家公司,「Qualcomm」一詞寓意「quality communications」、「高質量的通信」。高通靠CDMA(CodeDivision Multiple Access,碼分多址)發家,雅各布斯從四十年前海蒂·拉瑪和喬治·安太爾的發明中受到啟發,發現CDMA技術具有大幅提速提質降費的優勢。然而,彼時的王者GSM(全球移動通信系統,Global System for Mobile Communications)考慮的卻是TDMA(Time DivisionMultiple Access,時分多址)及FDMA(Frequency Division Multiple Access,頻分多址),在第二代 (2G,2ndGeneration)行動電話系統裡GSM的TDMA獲得極大成功。而CDMA技術因產業起步時間晚、技術先進性、商用進程快和後向兼容性得以在第三代 (3G)行動電話裡大放光彩。
為了證明CDMA的技術優勢,高通花了大量時間和昂貴代價進行驗證和演示,甚至自行研製手機和基站以圖破局,直到1993年CDMA被行業接受,1995年CDMA在香港、韓國商用,隨後日本美國等跟進,2000年國際電信聯盟(ITU)選擇CDMA為3G的基礎技術。至此,高通在不懈的努力下,終於使CDMA成為能和GSM分庭抗禮的一個全球性通信技術標準,並且在3G時代還領先了GSM,一躍成為行業巨艦。
2000年,高通將手機製造業務賣給日本京瓷(Kyocera),將基站業務賣給瑞典愛立信(Ericsson),自身聚焦於通信技術開發。時間一長,在CDMA領域,高通就形成了大量而完備的的基礎技術與核心技術的專利壁壘,依靠巨額許可收入「躺」收暴利,再從中固定劃撥研發、標準、專利和法務資金。過去30多年,高通在研發領域投入的資金超過440億美元,在全球申請和擁有的專利超過13萬項。並且它推出的方案和技術極具性價比和殺傷力,還巧妙地為各合作廠商提供專利保護傘,形成準專利聯盟。任何使用CDMA技術的公司都無法繞開,並向它支付非比尋常的費用。
使用產品或技術而付費原本是正常合理的商業行為,但問題出在收費的方式上。一般而言,收取專利費的方式是依據涉及專利的對應部分作為計算基數,但高通是按整體設備售價作為基數進行收取的。以手機為例,顯示、觸控、影像、電池、機殼……許多跟你沒關係的部分你也要雁過拔毛?長期的霸道、暴利、壟斷等惹毛了手機廠商、設備商、運營商和各國政府,高通的麻煩不斷。2005年美國的博通公司對高通發起反壟斷訴訟,後達成和解,高通賠付8.91億美元。2007年韓國對高通進行反壟斷調查,2010年對高通處以2.36億美元罰款。2007年歐盟根據Nokia等的舉報對高通進行了反壟斷調查,2009年和解。2015年中國國家發改委對高通處以反壟斷罰款60.88億人民幣。2016年黑莓公司抗議高通收取了過多費用,2017年黑莓獲得高通8.15億美元賠款。2016年韓國反壟斷為由對高通處以約8.8億美元罰款,並要求該公司改變現有商業做法。2017年蘋果在美國加州向高通發起專利訴訟,提出近10億美元的索賠……高通強大的法務部門從未消停過。對於「高通稅」有人戲稱是吃「雞腿」卻要為「整雞」買單。
高通是一家年輕且發展極快的半導體研發企業,業績超過了TI,並曾短暫在市值上超過英特爾,這些成績的取得源於其獨特的商業模式,以及長期聚焦於研發和行業標準制訂。它長期以20%左右的營收投入研發相關領域,提前數年乃至十年進行前瞻性研發布局,再將發明技術推銷給相關標準組織,並在產品端及系統級進行商業化部署和落地。聚焦技術研發、專利許可和晶片主業,剝離非關鍵業務,為高通帶來可觀的利潤和競爭力,但超常規收費損害企業聲譽,不利於長遠發展。
2018年高通收購NXP未果,蛋糕是要分享還是獨佔是門藝術,而不是單純的態度問題。要理解這一點並不難,看看這麼多年intel對待amd的策略,是否會有所啟發呢?
高通的野蠻生長引起一個實力不凡的對手的多次阻擊,這就是同樣來自美國、但比之更為年輕的博通(Broadcom)。博通成立於1991年,是全球領先的有線和無線通信半導體公司,在涉足的WLAN、乙太網、寬帶接入、無線射頻等領域有著「隱形冠軍」的特質,它的技術紮實,產品毛利較高。1998年上市,2015年被安華高(Avago)以370億美元實現「蛇吞象」式收購,合併後新公司沿用博通的名號。2019年博通營收153億美元,全球半導體行業排名第六。關於這個Avago,也很有必要作一了解。
HP現今保留的業務是電腦和印表機,起家於1939年,最初製作音響測試設備,後來推出銫原子鐘,再後來是PC和印表機,1999年剝離測量設備、醫療設備和半導體等業務組成安捷倫(Agilent),2005年,投資公司KKR和銀湖以26.6億美元從Agilent手上買走了半導體業務,名曰Avago。話說Avago的誕生或許就是為了買買買和賣賣賣(當然背後有其深層的邏輯、以及專業財務藝術),2015年收購Emulex,再次加強企業級存儲業務,同年把光模塊業務賣給了富士康。2016年Avago收購博通並沿用博通的名號。博通和高通的主要交鋒,一次是2005年對高通的反壟斷訴訟,另一次是2017年提出以1300億美金收購高通,但該次鯨吞遭到高通的回絕。2018年博通以189億美元收購企業軟體公司CA Technologies。未來,這艘巨艦的目標是火星嗎?
美光科技(Micron Technology)創立於1978年,研製DRAM(動態隨機存取存儲器,Dynamic Random Access Memory,一般用作內存)、NAND快閃記憶體(與非快閃記憶體,NANDFlash Memory,一般用作硬碟)、CMOS圖像傳感器和其它半導體組件,2013年收購日本爾必達。半導體存儲市場巨大且集中度較高,三星、SK海力士、美光、鎧俠(Kioxia)、西數(Western Digital)和英特爾等佔據全球市場的大部分份額。美光和三星是為數不多的擁有DRAM、NAND和NOR三種技術研製能力的廠商。現今終端設備、數據中心、乃至汽車電子也對器件提出了更多更高的需求,美光和英特爾還共同研發了3D XPoint技術,長期以來,美光是內存業的領導者之一。2019年營收200億美元,在全球半導體產業內排名第五。
以上對美國半導體企業的介紹可以說是掛一漏萬,其它未提及的知名企業還有模擬IC巨頭亞德諾ADI(曾收購凌特),2020年7月宣布收購美信Maxim;此外,還有模擬IC企業Ciirus Logic;射頻領域巨頭科沃Qorvo(RFMD威訊聯合和Triquint超群合併而來),思佳訊Skyworks;以及Microchip、Atmel、Xilinx(賽靈思)等……至於應用材料等半導體設備和空氣化工等材料領域的企業我們以後再專門分享。我們重點來看小結和啟示,這是需要我們反覆盤點和重點思考的部分。在全球半導體供應鏈體系中,美國的優勢地位非常明顯,其原因大致有以下幾方面:
1、美國是信息技術革命的發源地,半導體的設計與製造、電腦、手機和軟體等相關產業與技術互相激蕩,相輔相成,久而久之會產生慣性勢能,也是不折不扣的先發優勢;
2、相對有利的開放、包容、自由和鼓勵創新的各項制度配套,移民文化,地大物博,開拓進取的精神,以及前兩次工業革命的洗禮和成果;
3、半導體行業協會的資助、幫扶和協調引領,以及DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency,國防高級研究計劃局)對研發和市場的支持,該機構資助半導體材料、光電子、RF、MEMS、CAD、FinFET、3DSoC、CHIPS等技術領域,有著放眼未來的遠大目標;
4、在兩次世界大戰中,美國本土幾乎毫髮無損,工業、經濟和科技各方面反而大大受益,期間全球頂尖人才紛紛湧入美國,科研產生了連續性和積聚性,海量訂單換回了海量財富,在二戰剛結束的時候,亞歐等地區飽受戰火之苦,變得滿目瘡痍,而信息革命卻從美國爆發了;
5、美國一流的大學制度、科研水平、以及與政商界、新聞界、研究機構等的銜接配合非常好,從而有利於人才的培養,有利於科研資源的有效配置,也吸引到全球各地的人才;
6、適宜的氣候,一般來說,過熱或過冷均不利於包括科研和工業在內的各種人類活動,相反,適宜的氣溫則會促進這些活動,美國的緯度和氣候是比較有利的;
7、源於歐洲的科學精神和文化素養的普及,保障了半導體供應鏈的均衡協調發展,高科技發展所需的全部要素,要麼在本土得到完善的配套和布局,要麼延申到其盟友或其控制範圍內的國家或地區,從IC設計、工藝製程、設備與零配件、材料、以及相關軟體、智慧財產權等各環節實現了供應鏈的閉環;
8、半導體產業鏈的完善大致需要數十年連續的發展,請留意,這種連續和不間斷至關重要,在全球化的市場競爭和資源配置體系中,對於知識和資本密集型產業,只有連續長時間的積累才能在世界範圍內脫穎而出,才有參與國際分工的資格,才能牢牢地攥緊供應鏈的比較優勢;
從美國半導體業的發展不難看出,半導體科技最初的發展同國防軍工機構密不可分,其中重要技術的誕生和發展帶有軍民融合的色彩,如今的半導體行業競爭激烈而充分,供應鏈廣泛分布在全球各地,形成的產業鏈異常龐大,是個艱巨的系統性工程,涉及到精細而複雜的國際分工,其環節包括許多種高精度的原材料、機器設備、軟體開發平臺和工具、以及半導體器件本身的設計、製造工藝、封裝測試等等,這涉及到數學、物理、化學、計算機、通信、微電子、材料、機械等等多學科知識。半導體產業的發展離不開國際分工協作,更離不開大量的頂尖人才。怎樣吸引和匯集巨量的資本和大量全球頂級人才至關重要。
喜馬拉雅聽書中錄播了「半導體供應鏈的秋月春風」同名專輯,方便一起交流學習,謝謝
參考文獻:
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10、[華人世界]無線通訊專家--李建業,CCTV.COM,2008-3-28
11、歷史轉折中的英偉達:百億豪賭奇蹟 實習生項目救主,新浪科技,2017年9月11日
12、《矽谷熱》作者: 埃弗雷特.M.羅傑斯,範國鷹等譯,經濟科學出版社,1985
作者:VV草木本芯, 來源:麵包板社區
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