設想一下，如果沒有了智能手機、電腦或互聯(lián)網，世界會變成怎樣？顯而易見，缺失這些必需品的生活是無法想象的。然而，如果沒有半導體作為推動眾多科技發(fā)展的引擎，世界無疑便會陷入無法想象的境地。盡管半導體芯片在生活中很常見，但它們的起源、用途、意義等仍然鮮為人知。通過六篇文章，“半導體綜述系列”將采用六何分析法（5W1H分析法）對半導體相關知識展開講解，旨在介紹這項關鍵技術的基礎知識。

諾貝爾獎得主、硅谷建筑師、領軍企業(yè)，以及數(shù)不勝數(shù)的創(chuàng)新型工程師團隊，這些關鍵人物和參與者對半導體的發(fā)展歷程起到了重要作用?！鞍雽w綜述系列”的首篇文章介紹了半導體世界的“關鍵參與者”，涵蓋了從首個半導體器件的發(fā)明者到如今半導體存儲器主要客戶在內的方方面面。

首個半導體器件和半導體存儲器產品的

發(fā)明者分別是誰？

首個半導體器件

盡管關于首個半導體器件的發(fā)明者是誰存在不同的說法，但人們普遍認為是德國物理學家卡爾·費迪南德·布勞恩（Karl Ferdinand Braun）于1874年發(fā)明了首個半導體二極管1。當布勞恩用一根細金屬絲探測硫化鉛晶體時，觀察到電流只在一個方向上自由流動。通過這個實驗，他揭示了金屬和某些晶體材料接觸點的整流2效應。然而，直到20世紀初無線電技術的出現(xiàn)，該器件才首次得以實際應用，因為當時它被用作基礎無線電設備中的信號檢測器。

1半導體二極管：一種簡易并可實現(xiàn)在單一方向上導電的電子元件。

2整流：從交流電轉換為直流電。

首個晶體管

約70年后， 美國工業(yè)研究機構貝爾實驗室在半導體歷史上取得了里程碑式的突破。在威廉·布拉德福德·肖克利（William Bradford Shockley）的指導下，科學家約翰·巴丁（John Bardeen）和沃爾特·豪澤·布拉頓（Walter Houser Brattain）于1947年共同發(fā)明了世界上首個晶體管3，即點接觸晶體管（Point-Contact Transistor）。他們憑借這一偉大發(fā)明獲得了1956年諾貝爾物理學獎，開創(chuàng)了電子學的新紀元。

3晶體管：一種可以調節(jié)電流或電壓，并作為電子信號開關或邏輯門的半導體裝置。

首個半導體存儲器產品

20世紀中期，首批半導體存儲器原型問世，使計算機得以存儲數(shù)據(jù)。1963年，美國工程師羅伯特·諾曼（Robert H. Norman）發(fā)明了集成雙極型靜態(tài)隨機存取存儲器（SRAM，Static Random Access Memory）4。三年后，IBM的羅伯特·海思·丹納德（Robert Heath Dennard）發(fā)明了世界上第一個動態(tài)隨機存取存儲器（DRAM， Dynamic Random Access Memory）5，這項技術使英特爾受到啟發(fā)，并于1970年研發(fā)出1千比特（125字節(jié)）的DRAM芯片。

4靜態(tài)隨機存取存儲器（SRAM，Static Random Access Memory）：一種只要通電就能永久保存數(shù)據(jù)的易失性存儲器。與DRAM不同，它不需要定期刷新以維持數(shù)據(jù)存儲。

5動態(tài)隨機存取存儲器（DRAM, Dynamic Random Access Memory）：一種需要定期刷新以維持數(shù)據(jù)存儲的易失性存儲器。與SRAM一樣，當電源斷開時存儲的數(shù)據(jù)會丟失。

在半導體行業(yè)歷史中，

誰是最有影響力的人物？

雖然為半導體行業(yè)的發(fā)展做出貢獻的人物不勝枚舉，但戈登·摩爾（Gordon Moore）毫無疑問是最引人注目的一位。作為硅芯片和晶體管領域的先驅，摩爾在1975年預測，微芯片上的晶體管數(shù)量每兩年便會翻一倍，這一預測被稱為摩爾定律。時至今日，摩爾定律仍對半導體產業(yè)起到指導作用，因為隨著制造商們不斷創(chuàng)新技術，越來越小型化的芯片上正在集成更多的微型化晶體管。此外，摩爾還因共同創(chuàng)立仙童半導體公司（Fairchild Semiconductors）和英特爾（Intel）而聞名，為世界科技中心硅谷的崛起奠定了基礎。

另一位對半導體歷史進程產生關鍵影響的人物是美國電氣工程師杰克·基爾比（Jack Kilby）。1958年，基爾比發(fā)明了集成電路（IC, Integrated Circuit），這一創(chuàng)舉證實了多個晶體管、電阻器和電容器可以組合于同一塊半導體板上。就職于半導體公司德州儀器（Texas Instruments）時，他的這一革命性發(fā)明已成為當今計算機和其他電子設備的基礎組件。為了表彰他在發(fā)明集成電路方面的貢獻，基爾比獲得了2000年諾貝爾物理學獎。

此外，韓裔美籍發(fā)明家姜大元（Dawon Kahng）發(fā)明了首個實用場效應晶體管（Field-Effect Transistor），該設備可以控制電子信號。盡管他的發(fā)明在1960年問世時并未立即受到關注，但如今已成為使用最廣泛的集成電路之一，并以金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）6而聞名。

6金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET, Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor):一種通過在兩個電極間區(qū)域表面上的一個絕緣電極處施加電壓，以在該區(qū)域制造導電通道的有源半導體器件。

都是誰在半導體公司就職？

半導體測量單位僅為納米（十億分之一米），被應用于最先進的電子系統(tǒng)中。那么，是誰有能力制造這些高度復雜和精密度的設備呢？或許并不意外，大多數(shù)從事半導體公司的員工，都是負責各個生產階段的工程師。接下來，我們以SK海力士為例進行介紹。

設計及研發(fā)

設計工程師負責半導體的模擬和數(shù)字設計，包括微芯片電路設計和數(shù)字知識產權(IP)的開發(fā)。而與之對應的研發(fā)工藝工程師顧名思義，致力于研究并開發(fā)制造半導體所需的材料與諸多復雜工藝。

生產、封裝及測試

封裝和測試工程師負責優(yōu)化封裝工藝，并測試產品缺陷。也有部分工程師專門負責產品的量產和質保，確保順利進行產品制造。此外，應用工程師通過對產品應用于如計算機、手機及顯卡等客戶系統(tǒng)時進行評估，以提高產品水準。

非工程師類崗位

除工程師外，半導體公司仍有許多其他職位，涵蓋銷售及營銷、可持續(xù)發(fā)展、技術認證、財務及安全等方面。

半導體供應鏈中的主要公司有哪些？

目前，有幾家半導體公司分別負責芯片開發(fā)過程的不同領域。在晶圓代工廠（Foundry）7方面，臺積電（TSMC）作為全球邏輯晶圓代工廠的佼佼者，經營著大型晶圓生產工廠，每年能夠生產數(shù)百萬片晶圓。

7晶圓代工廠（Foundry）：這類公司提供半導體產品制造服務，但不與芯片設計公司一樣進行芯片設計。

還有一些芯片設計（Fabless）公司，如英偉達和高通，它們不生產物理芯片，而是專注于芯片設計和創(chuàng)新，并將制造業(yè)務外包給專業(yè)晶圓代工廠。還有一些公司則承擔供應鏈中更小的部分，專門從事為半導體制造商提供第三方封裝和測試服務的外包半導體組裝和測試（OSAT，Outsourced Semiconductor Assembly and Test）公司，例如日月光半導體和安靠科技等，均是著名的OSAT公司。

楷登電子和新思科技是電子設計自動化（EDA，Electronic Design Automation）公司，為設計集成電路和印刷電路板等關鍵部件提供軟件工具，技術和方法。最后，像應用材料、泛林集團、東京電子和阿斯麥這類的半導體設備制造商，負責設計、生產和銷售半導體制造和測試所需要的裝置及工具。

而SK海力士則是一家集成設備制造商（IDM， Integrated Device Manufacturer），具備在內部設施處理芯片的設計和生產能力。這種綜合能力在該公司成為先進DRAM解決方案（如HBM8和NAND閃存9等適用于AI的存儲器解決方案）市場主導供應商地位的過程中，發(fā)揮了關鍵作用。

8高帶寬存儲器（HBM, High Bandwidth Memory）：一種高附加值、高性能存儲器，通過硅通孔技術（TSV）垂直互聯(lián)多個DRAM芯片，以提升數(shù)據(jù)處理速度。

9NAND閃存：一種不需要電源就可以保存數(shù)據(jù)的非易失性存儲技術。

半導體（存儲器）的主要客戶是誰？

縱觀全球主要的半導體買家，可以看出，雖然蘋果、戴爾、索尼和聯(lián)想等全球科技公司位列前茅，但也有大量重要的PC和智能手機原始設備制造商（OEM, Original Equipment Manufacturer）。這些OEM需要微處理器、存儲芯片和各種其他類型的半導體來滿足其設備巨大的存儲和處理需求。

此外，電信公司在各種設備和器械中使用半導體芯片，用來進行數(shù)據(jù)編碼、加密、傳輸?shù)炔僮鳌Ｆ囆袠I(yè)也越來越多地將下一代芯片用于自動駕駛車輛中先進的駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS, Advanced Driver Assistance System），從而實現(xiàn)防撞、停車輔助和其他駕駛輔助功能。而且，家電制造商如冰箱和空調制造商等，會采用不同芯片進行溫控、定時、和自動化功能等。

最后，半導體存儲器產品是諸如ChatGPT、谷歌Gemini及微軟Copilot等人工智能應用的關鍵組件，幫助存儲數(shù)據(jù)集并實現(xiàn)快速檢索，從而使人工智能系統(tǒng)高效地處理數(shù)據(jù)。此外，由于SK海力士的高性能存儲器解決方案矩陣可以迅速訪問和處理數(shù)據(jù)，進而非常適合人工智能訓練和推理（Inference）10。提供人工智能應用和服務的公司還管理著包含數(shù)千臺配置了CPU11和GPU12的服務器的數(shù)據(jù)中心，因此需要DRAM存儲芯片和固態(tài)硬盤（SSD, Solid-State Drive）13來處理如此龐大的數(shù)據(jù)。

10AI推理：在預訓練AI模型上運行實時數(shù)據(jù)，用以進行預測或者解決任務的過程。

11CPU（Central Processing Unit）：一種硬件組件，是服務器中的核心計算單元。

12GPU（Graphics Processing Unit）：一種通過執(zhí)行數(shù)學計算來渲染計算機圖形和圖像的計算機芯片。

13固態(tài)硬盤（SSD， Solid-State Drive）：在計算機內，一種使用固態(tài)閃存來永久存儲數(shù)據(jù)的非易失性存儲器。

在了解了半導體行業(yè)中“誰”扮演了重要角色之后，下一篇文章我們將探討是“什么”在半導體世界中起到了重要作用。