自1947年晶體管誕生,經(jīng)過一段培育時(shí)期于50年代末開始了半導(dǎo)體器件的商業(yè)化。在半導(dǎo)體幾十年的發(fā)展過程中,新技術(shù)不斷登場,也在標(biāo)準(zhǔn)化取向和定制化取向之間反復(fù)輪流變化。

半導(dǎo)體黎明時(shí)期(1947~1957)

這10年可稱為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的培育期。雖然1947年Bell研究所的Shockley,Brattain和Bardeen發(fā)明了點(diǎn)接觸晶體管,但它不能大量生產(chǎn),因而1950年和1955年又分別研制了可投入批量生產(chǎn)的合金結(jié)晶體管和臺面晶體管。

晶體管時(shí)代(1957~1967)

其間晶體管市場起飛,由于絕大多數(shù)晶體管分立器件是標(biāo)準(zhǔn)化和可以互換的,出現(xiàn)了第一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)化”周期。

IC/LSI時(shí)代(1967~1977)

1958年TI公司的Jack Kilby(以及1959年Fairchild公司的Robert Noyce)發(fā)明了IC芯片。它也是經(jīng)過了幾年的培育而于1967年開始發(fā)力搶市。這期間集成電路是為專門的應(yīng)用如電子計(jì)算器量身定制的,從而開啟了第一個(gè)“定制化”周期。

MPU/存儲器時(shí)代(1977~1987)

“定制化”降低了產(chǎn)品的經(jīng)營效率(operating efficiency),Intel公司微處理器的發(fā)明并于1971年上市,把MPU和存儲器的特性相結(jié)合帶來了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性,開創(chuàng)了第二個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)化”周期。

ASIC時(shí)代(1987~1997)

標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品存在的一大問題是引起市場供求的不平衡,“硅周期”(silicon cycle)產(chǎn)生的原因即在于此。ASIC(專用集成電路)迎時(shí)而起,引向了第二個(gè)“定制化”周期。ASIC的興起得益于設(shè)計(jì)自動化工具的開發(fā)成功,使專用產(chǎn)品成為可行。

現(xiàn)場可編程時(shí)代(1997~2007)

這一時(shí)期市場上的主導(dǎo)電子產(chǎn)品逐漸從PC轉(zhuǎn)向數(shù)字消費(fèi)類產(chǎn)品,市場結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,特別要求縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間�，F(xiàn)場可編程產(chǎn)品正是在適應(yīng)這樣要求而出現(xiàn)的產(chǎn)品,它經(jīng)過了大約10年的市場培育期,終于超過了門陣列電路,開始了第一輪的“標(biāo)準(zhǔn)化”周期�，F(xiàn)場可編程技術(shù)將使電子產(chǎn)品更加便于設(shè)計(jì),進(jìn)一步走向豐富,從而改善人類的社會生活環(huán)境。

現(xiàn)場可編程電路有多種產(chǎn)品,有的已經(jīng)上市,有的還在實(shí)驗(yàn)室開發(fā)。目前基于SRAM的FPGA由于它的靈活結(jié)構(gòu)而占有最大的市場份額。展望未來,非易失RAM將發(fā)揮重要的作用。

1998年問世的ASSP(專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品)嵌入了可編程邏輯而提高了應(yīng)用的靈活性,成為另一發(fā)展大趨勢。

下一波浪潮

牧本認(rèn)為,從2007年開始的10年,將是建立在可編程性基礎(chǔ)上的新一波,自動化SoC(系統(tǒng)芯片)和SiP(封裝系統(tǒng))新技術(shù)將相繼推出。它們都將采用無掩膜技術(shù)、預(yù)告確定設(shè)計(jì)部件的技術(shù)規(guī)格、通過超級互聯(lián)和綜合電子工藝制作而成,但現(xiàn)場可編程特性仍然是其關(guān)鍵一環(huán)。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)之?dāng)[

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在標(biāo)準(zhǔn)化和定制化之間來回?cái)[動,我們設(shè)想是有一個(gè)長長的擺在來回?cái)[動,因而稱之為“半導(dǎo)體之?dāng)[”(Semiconductor Pendulum)。如圖2所示,有作用力和反作用力兩力量推動著擺的來回?cái)[動,當(dāng)擺向著標(biāo)準(zhǔn)化擺得過大時(shí),就會有些反作用力諸如差別化的要求、增值的需求、供需不平衡造成的市場混亂等將擺推回來。另一方面,當(dāng)擺向著定制化擺是得過大時(shí),就又會有一些反作用力包括更佳經(jīng)營效率、改進(jìn)成本效益、更快上市時(shí)間等力量再把擺推回來。

不同的半導(dǎo)體技術(shù)都對擺發(fā)生作用。例如,微處理器發(fā)明自1977年將擺推向標(biāo)準(zhǔn)化,力量源泉來自器件結(jié)構(gòu)的發(fā)明和軟件的開發(fā)。又如,1987年設(shè)計(jì)自動化技術(shù)的進(jìn)步,再把擺推回到定制化。當(dāng)前,正是現(xiàn)場可編程技術(shù)這種器件結(jié)構(gòu)的革新,從1997年開始,又一次將擺推向標(biāo)準(zhǔn)化。這樣,來回的擺動,促使半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)循環(huán)往復(fù),不斷發(fā)展進(jìn)步。

市場結(jié)構(gòu)變化

電子產(chǎn)品市場結(jié)構(gòu)的變化,也對牧本浪潮產(chǎn)生影響。圖3告訴我們,過去20年來PC是半導(dǎo)體芯片工業(yè)的主要驅(qū)動力量,但現(xiàn)在我們看到了一股新的驅(qū)動力量,那就是包括數(shù)字化手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字電視、數(shù)字游戲機(jī)等等的“數(shù)字化消費(fèi)類電子(DC-Digital  Consumer),稱為第二次數(shù)字化革命。

數(shù)字化消費(fèi)電子市場的特性包括產(chǎn)品壽命周期激烈變化,快速上市極端重要,以及產(chǎn)品的細(xì)分化和個(gè)人化等�，F(xiàn)場可編程技術(shù)適應(yīng)第二次數(shù)字化革命的需要,發(fā)揮了巨大作用,將半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)推進(jìn)了又一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化周期。