半导体工程师2022-07-04 08:45发表于北京

想要了解半导体行业，就永远绕不开一个国家：美国。

作为半导体的重要发源地，美国成功确立了芯片市场的老大地位。根据IC Insights的芯片市场研究报告，2021年美国企业占据了全球芯市场总销售额的54%，而中国大陆仅占比4%。

此外，在Gartner最新公布的2021年十大半导体企业榜单中，美国企业独占七个席位，合计市场占比高达33.2%！

2021年全球收入排名前10位的半导体供应商，图源：Gartner

今天，让我们聊一聊美国半导体江湖的七大龙头企业发展史，一窥美国芯片是如何建立起行业霸主地位。

PART.

01

一切的起点

晶体管诞生地：

贝尔实验室

1945年秋天，二战结束后，美国贝尔实验室成立了以威廉·肖克利为首的半导体研究小组。

肖克利与小组成员约翰·巴丁、沃尔特·布拉顿，一同开始集中研究硅、锗等半导体材料，探讨用半导体材料制作放大器件的可能性。

1947年12月，肖克利三人终于研制出世界上第一个晶体管——点接晶体管放大器，这个发明被誉为20世纪最伟大的发明。肖克利三人也因此于1956年获诺贝尔物理学奖。

肖克利，图源：维基百科

八叛逆的聚集：

肖克利实验室

作为晶体管的发明者之一，肖克利并不满足于此，他更想将晶体管这项发明商品化。

1955年，这位晶体管之父来到美国硅谷，在从前的导师阿诺德·贝克曼的财力支持下，创办了肖克利实验室股份有限公司。

肖克利实验室，图源：维基百科

肖克利以举世瞩目的知名度和锐利独到的眼光，吸引了很多年轻优秀的人才加入他的实验室。其中就有被后世一致认可的八位优秀青年：罗伯特·诺依斯、戈登·摩尔、朱利亚斯·布兰克、尤金·克莱尔、金·赫尔尼、杰·拉斯特、谢尔顿·罗伯茨和维克多·格里尼克。

仙童八叛逆，图源：百度百科

但遗憾的是，由于肖克利对商业经营和企业管理一窍不通，公司未能抢占先机，内部也引起员工不满，渐渐沉默并最终退出竞争。

1957年，这八位青年集体跳槽离开肖克利实验室。收到辞职书的肖克利怒不可遏，痛斥他们是八叛逆，即后世著名的仙童八叛逆。

半导体西点军校：

仙童半导体

1957年，八叛逆得到了仙童摄影器材公司提供的创业基金，正式成立仙童半导体公司。

他们商议制造一种双扩散基型晶体管，以便用硅来取代传统的锗材料，这是他们在肖克利实验室尚未完成却又不受肖克利重视的项目。

1958年1月，他们获得了第一张订单——IBM公司订购的100个硅晶体管，用于该公司电脑的存储器。到1958年底，八叛逆的公司已经拥有50万销售额和100名员工，一举成为硅谷成长最快的公司。

在业务迅速发展的同时，他们也研发了诸多技术。由约翰·霍尔尼发明的平面处理技术和诺依斯发明的集成电路，时至今日仍是主流技术。

其中，集成电路的发明颇具戏剧性。1958年9月，德国仪器(TI)的杰克·基尔成功研制了世界上第一个集成电路。四个月后，诺依斯在不知道基尔比工作的情况下，独立发明了类似的技术，二者也因此开始了一场旷日持久的争执。直到1969年，法院最后的判决下达，从法律上实际承认了集成电路是一项同时的发明。

20世纪60年代，仙童半导体公司进入了黄金时期。到1967年，公司营业额已接近2亿美元！

但也是在这一时机，由于母公司的不公平，八叛逆等人才精英相继脱离公司自立门户，先后创办了AMD、英特尔等后世的半导体巨头。仙童半导体也因此被称为半导体行业的西点军校。

PART.

02

如今的龙头

2021全球第二：

英特尔

1968年，罗伯特·诺伊斯和戈登·摩尔离开仙童半导体，创立摩尔诺伊斯电子公司，后更名为英特尔公司（Intel），安迪·格鲁夫随后加入。隔年，他们推出第一款产品3010双极随机存储器（RAM），以物美价廉的产品成功盈利，从存储器市场发家。

图源：Intel官网

但好景不长，1976 年日本政府制订了VLSI（超大规模集成电路）计划，举国发力存储器市场。此后，随着日本NEC、日立和富士通的崛起，英特尔在价格和合格率上难以匹敌，无奈逐步退出存储器市场，并选择向CPU市场转型。

虽然此前公司的主营业务是存储器，但他们也在微处理器领域获得了诸多突破。

1971年，英特尔推出世界上第一款商用计算机微处理器4004，所带来的计算机和互联网革命改变了整个世界。

intel 4004，图源：维基百科

1978年，英特尔生产出世界上第一个16位处理器——8086芯片，这也是x86传奇的开始。1981年，IBM生产的第一台电脑使用了英特尔的8086芯片，英特尔一举成名。

在往后的八年间，英特尔在8086芯片的基础上，陆续推出了286、386、486等迭代版本，并随着PC市场的兴起，逐步确立起行业第一的地位。

1992年，英特尔被财富杂志评为最大的半导体供应商，此后连续多年位居行业第一。但由于战略上的失误，英特尔错失了移动芯片市场，近年来和第二梯队的距离正在不断拉近，第一的宝座也不再那么稳固。

根据Gartner发布的十大半导体企业榜单，2021年英特尔以725亿美元位居第二，占据12.2%的市场份额，但收入较2020年下降了0.3%，也是前十中唯一同比下降的企业。

随着PC市场逐渐进入饱和乃至衰退期，错失移动互联网市场的英特尔也努力寻找新的增长点。他们乘着5G、AIoT和人工智能的潮流积极转型，致力于从以PC为中心转变为以数据为中心的科技公司。

2021全球第四：

美光科技

美光科技（Micron Technology）是全球最大的半导体储存及影像产品制造商之一，其主要产品包括DRAM、NAND闪存和CMOS影像传感器。其中，存储是美光的根基所在，也是他们的核心业务优势。

图源：美光科技官网

1978年，Ward Parkinson、Joe Parkinson、Dennis Wilson和Doug Pitman创立美光科技有限公司，并于1981年推出并大规模量产其首款64KB DRAM。

美光科技成立，图源：美光科技官网

1984年，美光科技推出世界上最小的256K DRAM芯片。从DRAM密度角度而言，该产品也是行业中的一座里程碑。

自1997年开始，美光科技陆续收购多家半导体企业及相关业务，如1998年收购TI的DRAM业务和Memory业务，借此跨入全球DRAM制造商第一梯队；1998年并购Rendition，制造3D加速芯片；2013年以20亿美元收购尔必达……

美光以大鱼吃小鱼的形式，成功游入DRAM、DDR、CIS、NAND等多个领域，并逐步建立起行业优势。

2021全球第五：

高通

高通（Qualcomm）创立于1985年，是Fabless模式的半导体公司，成立之初主要为无线通讯业提供项目研究、开发服务，同时还涉足有限的产品制造。

图源：高通官网

1989年，高通推出了用于无线和数据产品的码分多址（CDMA）技术——它的出现永久地改变了全球无线通信的面貌，并在1999年被国际电信联盟选为3G背后的技术。

为了配合推进CDMA网络，高通选择软硬结合的推广方式，即生产CDMA手机、芯片和系统设备。1996年底，全球CDMA用户规模超过100万。1999年，来自手机和设备厂商的竞争顾虑，让高通毅然决然选择做减法，他们出售了手机业务和系统设备业务，从此专注于技术的研发演进、半导体芯片的研究，以及软件的进步等。

2007年11月，高通推出了Snapdragon处理器（2012年将其中文名称定为骁龙），那时几乎所有的智能手机大厂都采用了其芯片，包括三星、索尼、LG、摩托罗拉等，这让骁龙处理器成为当时高端手机的代名词。

骁龙412处理器，图源：高通官网

此后，骁龙处理器系列更是为高通开拓了移动处理器市场，使其稳居全球移动芯片巨头行列。

2016年，高通公司和恩智浦半导体宣布高通将收购恩智浦，收购价一度提高至440亿美元。然而在2018年7月，由于未通过中国的反垄断调查，高通宣布放弃这一收购计划。

2021全球第六：

博通

博通（Broadcom）成立于1991年，以开发机顶盒的宽带通信芯片为主。2003年，博通推出全球第一个802.11b单片机，成为任天堂Wii游戏机无线局域网芯片组的供应商。

图源：博通官网

2016年，Broadcom Corp. 被美国无厂半导体公司安华高科技公司收购。两间公司合并后，改名博通有限（Broadcom Limited），成为全球第五大半导体公司，也是目前全球最大的WLAN芯片厂商。

BCM4398，图源：博通官网

2017年，博通拟以1300亿美元收购高通，引起了半导体行业的巨震。2018年美国时任总统特朗普发布命令，以国家安全为由，禁止博通按原计划收购高通。

2022年5月，博通宣布以610亿美元收购软件公司VMware（这是第一个虚拟化x86架构并取得商业成功的公司），预计在2023年10月31日以前完成交易。倘若通过欧盟反垄断调查，这将是今年最大的并购交易之一。

2021全球第八：

德州仪器

德州仪器（Texas Instruments）前身最早可追溯到成立于1930年的地球物理业务公司（GSI）。1941年，麦克德莫特和其他三名GSI的雇员买下了GSI公司，在二战期间为美国军用信号公司和美国海军制造电子设备。1951年，公司重新命名为德州仪器，GSI变为德州仪器的一个全资子公司。

图源：德州仪器官网

1952年，德州仪器从西部电子公司以25,000美元的代价购买了生产晶体管的专利证书。同年末，德州仪器开始制造和销售这些晶体管，正式开始其半导体业务。

1954年2月，TI的研究主任戈登·蒂尔独立研制出第一个商用硅晶体管，这使德州仪器成为了当时唯一一个大批量生产硅晶体管的公司。四年后，在TI中央研究实验室工作的杰克·基尔比研制出了世界上第一款集成电路。

杰克·基尔比，图源：百度百科

1982年，TI推出单芯片商用数字信号处理器(DSP〕。此后陆续迭代的一系列产品，也成为当今世界上最有影响的DSP芯片，TI公司也成为世界上最大的DSP芯片供应商。

1996年，TI开始全方位转型，从多样化经营转型为半导体公司，通过集中分拆和并购，先后剥离了国防电子、电脑、存储芯片多个部门，主攻DSP业务。1999年，TI以12亿美元并购了Unitrode的电源管理IC、电池管理 IC和接口等业务，从而巩固了模拟市场第一的地位。

电流检测放大器INA190-EP，图源：TI官网

2006年，TI再次转型向工业和汽车领域，将业务重点投向模拟芯片和嵌入式处理器。2011年，继收购飞索半导体制造部门、成都成芯半导体后，TI以65亿美元收购美国国家半导体，进一步强化其模拟半导体巨头地位。

2021全球第九：

英伟达

英伟达（NVIDIA）成立于1993年，由黄仁勋、克里斯·马拉科夫斯基和卡蒂斯·普里姆共同创办。

图源：英伟达官网

1999年，英伟达发明了GPU图形处理器，全球首款GPU——GeForce 256问世，这极大地推动了PC游戏市场的发展，重新定义了现代计算机图形技术，并彻底改变了并行计算。此后，英伟达开始了快速发展，成为世界知名的显卡大厂。

GEFORCE RTX 3090 系列，图源：英伟达官网

在2012年的ImageNet大赛上，深度卷积神经网络AlexNet横空出世，这被认为是AI时代的标志性事件。在发明者的设计中，他们使用了两块GTX 580 GPU进行运算加速，英伟达也借此一战成名，跨入AI市场，并逐渐成为AI芯片领域的绝对霸主。

2020年，NVIDIA以70亿美元完成对以色列芯片制造商Mellanox Technologies的收购，产品布局从GPU扩展至兼具DPU，进一步增强了其数据中心和人工智能业务。

NVIDIA收购Mellanox，图源：英伟达官网

2021年4月，NVIDIA发布首款代号为Grace的CPU，其专为巨型AI和高性能计算工作负载设计。至此，NVIDIA已经是一家三芯片公司，即CPU、GPU和DPU。

2021全球第十：

AMD

1969年，杰里·桑德斯成立AMD（Advanced Micro Devices）。创办初期，其主要业务是为Intel公司重新设计产品，提高它们的速度和效率，并以第二供应商的方式向市场提供这些产品。

图源：AMD官网

1975年，英特尔起诉AMD侵权。在这生死存亡的关键时刻，AMD在诺伊斯的帮助下，于次年与英特尔签署专利相互授权协议，成为了英特尔的代工厂。AMD也借此机会不断学习模仿，积累经验。

1986年，面对逐渐威胁到自身市场份额的AMD，英特尔单方面撕毁授权协议，二者开始了一场长达五年的诉讼之战。五年后，AMD最终胜诉。

图源：Toms Hardware

1997年，AMD推出AMD-K6处理器，以高性能、兼容性、价格便宜等优势抢占了英特尔的服务器市场。

此后几年里，AMD陆续推出了K7架构的速龙处理器、速龙1GHz、K8架构速龙64，趁着英特尔奔腾3出现问题大面积召回的机会，成功巩固其处理器市场的地位，在竞争中逐渐抢占了发展先机。

2006年7月，AMD以54亿美元收购ATI，从此ATI成为了AMD的显卡部门。

AMD公司在ATI的前总部，图源：维基百科

2008年10月8日，AMD宣布分拆其制造业务，与ATIC合资成立The Foundry Company芯片制造公司，从此彻底转型为一家芯片设计公司。

2010年二季度AMD在独立显卡市场的份额为51%，刚刚好超过NVIDIA的49%，取代NVIDIA成为世界第一。

2022年2月，AMD以350亿美元完成收购Xilinx（赛灵思），以期增强其正快速发展的数据中心业务。

PART.

03

中国芯的崛起，任重而道远

美国半导体龙头企业的起家史，同样也是一部世界半导体的发展史。

透过这七家企业荡漾起伏的发展历程，我们目睹了CPU、GPU、移动芯片、模拟芯片、AI芯片等芯片领域的新兴与变迁，也见证了半导体行业发展的一大趋势——随着产业成熟与企业强盛，半导体企业常常选择并购的形式来打破自身发展瓶颈，从而追赶对手并赢得市场和话语权。

尽管近年来芯片制造已逐渐向亚洲转移，但美国在EDA、半导体设备、半导体材料等方面仍处于垄断地位。中国芯片要向其霸主地位发起挑战，任重而道远。

在互联网时代，酒香还怕巷子深。中国芯的崛起，既需要国内芯片企业持续攻关核心技术，也需要业内不断发声，让世界看到中国芯片的创新实力。

来源：半导体在线

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