美國芯片簡史：軍方大力扶持下的產物 但一度被日韓超越_風聞

來源 / 知乎專欄

作者 / 功燁

集成電路是電子信息產業的的基石，電子信息產業對國民經濟與社會發展具有重大推動作用。從全球集成電路產業發展歷程來看，在美國、歐盟、韓國、日本的產業發展、崛起和形成的產業結構過程中，都得到政府長期、持續地大力支持。

美國一直領先全球集成電路產業發展，美國廠商在世界集成電路市場中所佔比例也一直保持在60%以上。20世紀80年代，美國在全世界集成電路產業的領先地位逐漸喪失，並慢慢被日本超越。通過幾年的努力，美國於20世紀90年代初又奪回在集成電路領域的霸主地位。截止2018年，全球前15大半導體廠商中，美國企業的數量達到7家。

美國加州硅谷是世界集成電路產業的發源地，也是美國集成電路產業的核心地區，此外，美國南部的得克薩斯州、亞利桑那州，以及東海岸的馬里蘭州也是集成電路產業較為集中的地區。

美國早期集成電路產業發展的動力是軍事國防。發展至今，美國的集成電路產業已經擁有全球最大的產業規模，同時也是最先進的技術。從誕生開始，美國主要的集成電路產業代表企業均是擁有設計、製造一體的IDM，如英特爾，仙童，德州儀器，AMD，飛思卡爾等。雖然在發展過程中經歷多次起伏，但其代表企業還是以IDM為主，伴隨同樣具有領先地位的fabless設計公司和設備供應商，如高通，應用材料等。因此，就產業發展模式而言，美國是典型的以IDM為基礎的技術先導型發展模式。

集成電路於20世紀中葉，其發明者是仙童公司的Robert和德州儀器的Kilby，他們幾乎同時發明集成電路，並由此改變了全世界集成電路產業的發展歷史。為什麼集成電路誕生在美國？二戰結束後，美國靠着強大的經濟和科技基礎，成為超級大國，早在20世紀四十年代，美國貝爾實驗室就首先發明瞭晶體管，奠定了集成電路發展的基礎，隨後結型晶體管、場效應晶體管、離子注入工藝、擴散工藝被髮明出來，集成電路產業在美國橫空出世已經是情理之中。

以美國為代表的集成電路產業發展也不是一帆風順，雖然起步較早，但主要產品應用於電腦的存儲器和中央處理器，隨着日韓等國集成電路的發展，美國的集成電路產業逐漸喪失了先發優勢，曾一度被日本超越。但美國政府及時調整戰略目標，開始在國家層面積極引導產業轉型，果斷放棄了DRAM市場，並制定一系列重大戰略規劃，從而使美國的集成電路創新能力和產能達到極大的提升。

美國在1984年頒佈了國家合作研究方案（NCRA），重點支持國防用集成電路領域、資源聚焦於包括集成電路在內的信息技術。1987年，由美國IBM，TI和HP等13個成員發起成立了集成電路製造技術R&D戰略聯盟為核心，逐漸形成政府、國家研究機構、大學和民間研究機構及企業之間的聯合開發體制和機制。這套體制在美國集成電路產業發展的各個階段都發揮了突出的作用，形成了從國家研究機構及其實驗室，向產業轉移，形成商業化、產業化的國家創新體系。下面以德州儀器和因特爾為例具體分析美國集成電路產業的發展。

德州儀器是一家位於美國得克薩斯州的跨國公司，以開發、製造、銷售集成電路和計算機技術聞名於世，主要在數字信號處理與模擬電路方面。它在25個國家有製造、設計、銷售公司，是世界上第三大集成電路製造商，僅次於因特爾和三星，也是蜂窩手機的第二大芯片供應商，僅次於高通，同時也是世界範圍內的第一大數字信號處理器和模擬集成電路組件的製造商，其產品包括計算機，單片機以及多核處理器。

德州儀器於1951年創立，它由地球物理業務公司重組而成，剛開始生產地政工業和國防電子相關設備，後來開始研究晶體管，製造出世界上第一個商用硅晶體管。1954年，TI研發製造了第一台晶體管收音機，1958年，在TI工作的Jack Kilby發明了集成電路。世界上第一台便攜式計算器由TI於1967年發明，20世紀70，80年代公司業務集中於家用電子產品，家用電腦以及各種傳感器。

2011年收購美國國家半導體公司之後，TI擁有由約45000種模擬電路元器件生產廠商，今天的德州儀器在包括數字信號處理器、數字模擬轉換器、模擬集成電路等不同產品領域佔據領先位置，無線通信也是德州儀器的一個焦點，目前全球約大約50%的移動電話裝有德州儀器生產的芯片。

英特爾公司的集成電路產品在其幾十年的發展過程中，隨着市場的發展和競爭對手的壓力，其主流產品也先後經歷多次調整。早期產品主要是各類存儲芯片，如SRAM和DRAM等。

雖然早在20世紀70年代初，因特爾就已經研發出微處理器產品，但直到20世紀90年代之前，各類存儲器產品仍然是其主要營收來源。

後來在日本等競爭對手的巨大壓力下，英特爾做出了向PC微處理器產品轉型的戰略決策，後來發展證明了這個決策的正確性，因特爾稱為PC微處理器的絕對領導者，其產品和技術的發展引領了整個PC產業的發展。

近些年來，隨着PC市場的飽和，移動互聯網時代的到來，微處理器產品利潤下滑，英特爾也在尋求業務轉型。由於錯過了智能手機時代，這些轉型並沒有表現出預想的結果。

下面總結美國集成電路產業發展的啓示。

首先是政府扶持，產、學、研一體的發展模式。在集成電路產業出現的早期，美國的國防軍事部門購買了其國內集成電路企業的絕大數產品，到20世紀70年代，其國內集成電路企業近一半的產品被軍工部門所購買。20世紀80年代，在美國出現的許多半民間型顧問公司，大多由政府、企業和大學聯合投資。這種發展模式極大地促進了美國在集成電路產業方面領先的發展，也是美國科技先導型技術模式實現的重要基石。

然後是制定先進技術計劃。在美國集成電路產業發展歷程中，政府把振興集成電路產業作為國家發展戰略，和企業聯盟先後制定了多個技術計劃，這些先進技術計劃的實施對美國維持其集成電路產業在全球的領先地位提供了重要的保障，下面簡單介紹：

1.Sematech計劃

在1984年美國頒佈的《國家研究法案（NCRA）》規範下，由美國IBM、TI和HP等13個成員發起成立了半導體制造技術R&D戰略聯盟，並啓動了Sematech計劃。該計劃分兩個階段，前後有700名研發人員參加，每年投入2億美元。Sematech計劃主攻IC製造工藝與設備，1996年美國生產出全球第一塊12寸晶圓，該計劃的運作使美國集成電路技術重新回到世界第一的競爭地位。1994年美國聯邦政府停止對Sematech計劃的資金支持，聯盟也演變成非盈利性機構，研究任務和經費完全來源於成員企業。

2.NII計劃

“美國國家信息基礎實施顧問委員會”和“信息基礎實施特別工作小組”是1992年根據布什總統簽署總統命令成立的，這兩個組織的成立主要是保障國家信息基礎實施計劃（NII）的順利實施（即“信息高速公路”計劃）。

NII計劃的投資結構由政府和民間投資組成，該計劃的實施使美國建立了一個覆蓋全美國的寬帶高速信息網，促進了信息化服務網絡的改善。與此同時，項目的實施極大促進了對信息設備的需求，該需求大大促進了美國集成電路產業的大發展。

3.NNI計劃

二十一世紀初，美國提出和實施國家納米技術計劃（NNI），併成立國家納米技術協調辦公室和由總統任命的納米科技顧問委員會。2003年美國頒佈《21世紀納米技術研究開發法案》將NNI計劃自助的項目納入了美國法律體系，NNI計劃的實施對跨部門的納米技術研發項目提供了持續地支持，建立了跨學科研究中心和先進的技術實施。NNI計劃是美國確保在21世紀上半葉佔據世紀納米科技發展領導地位的重要保障。

美國集成電路產業的發展及其在全球的領先地位，得益於美國政府在戰略發展方面的指導性政策、科技先導的技術發展模式以及全球最大的集成電路產品市場規模，這些成功經驗對中國集成電路產業發展具有借鑑意義。