全球十大半導體企業(yè),美國獨占七席
來源:芯師爺
想要了解半導體行業(yè),就永遠繞不開一個國家:美國。
作為半導體的重要發(fā)源地,美國成功確立了芯片市場的“老大”地位。根據(jù)IC Insights的芯片市場研究報告,2021年美國企業(yè)占據(jù)了全球芯市場總銷售額的54%,而中國大陸僅占比4%。
此外,在Gartner最新公布的2021年十大半導體企業(yè)榜單中,美國企業(yè)獨占七個席位,合計市場占比高達33.2%!
2021年全球收入排名前10位的半導體供應(yīng)商,圖源:Gartner
今天,讓我們聊一聊美國半導體“江湖”的七大龍頭企業(yè)發(fā)展史,一窺美國芯片是如何建立起行業(yè)霸主地位。
01
一切的起點
貝爾實驗室
1945年秋天,二戰(zhàn)結(jié)束后,美國貝爾實驗室成立了以威廉·肖克利為首的半導體研究小組。
肖克利與小組成員約翰·巴丁、沃爾特·布拉頓,一同開始集中研究硅、鍺等半導體材料,探討用半導體材料制作放大器件的可能性。
1947年12月,肖克利三人終于研制出世界上第一個晶體管——“點接晶體管放大器”,這個發(fā)明被譽為20世紀最偉大的發(fā)明。肖克利三人也因此于1956年獲諾貝爾物理學獎。
肖克利,圖源:維基百科
肖克利實驗室
作為晶體管的發(fā)明者之一,肖克利并不滿足于此,他更想將晶體管這項發(fā)明商品化。
1955年,這位“晶體管之父”來到美國硅谷,在從前的導師阿諾德·貝克曼的財力支持下,創(chuàng)辦了肖克利實驗室股份有限公司。
肖克利實驗室,圖源:維基百科
肖克利以舉世矚目的知名度和銳利獨到的眼光,吸引了很多年輕優(yōu)秀的人才加入他的實驗室。其中就有被后世一致認可的八位優(yōu)秀青年:羅伯特·諾依斯、戈登·摩爾、朱利亞斯·布蘭克、尤金·克萊爾、金·赫爾尼、杰·拉斯特、謝爾頓·羅伯茨和維克多·格里尼克。
仙童八叛逆,圖源:百度百科
但遺憾的是,由于肖克利對商業(yè)經(jīng)營和企業(yè)管理一竅不通,公司未能搶占先機,內(nèi)部也引起員工不滿,漸漸沉默并最終退出競爭。
1957年,這八位青年集體跳槽離開肖克利實驗室。收到辭職書的肖克利怒不可遏,痛斥他們是“八叛逆”,即后世著名的“仙童八叛逆”。
仙童半導體
1957年,“八叛逆”得到了仙童攝影器材公司提供的創(chuàng)業(yè)基金,正式成立仙童半導體公司。
他們商議制造一種雙擴散基型晶體管,以便用硅來取代傳統(tǒng)的鍺材料,這是他們在肖克利實驗室尚未完成卻又不受肖克利重視的項目。
1958年1月,他們獲得了第一張訂單——IBM公司訂購的100個硅晶體管,用于該公司電腦的存儲器。到1958年底,“八叛逆”的公司已經(jīng)擁有50萬銷售額和100名員工,一舉成為硅谷成長最快的公司。
在業(yè)務(wù)迅速發(fā)展的同時,他們也研發(fā)了諸多技術(shù)。由約翰·霍爾尼發(fā)明的平面處理技術(shù)和諾依斯發(fā)明的集成電路,時至今日仍是主流技術(shù)。
其中,集成電路的發(fā)明頗具戲劇性。1958年9月,德國儀器(TI)的杰克·基爾成功研制了世界上第一個集成電路。四個月后,諾依斯在不知道基爾比工作的情況下,獨立發(fā)明了類似的技術(shù),二者也因此開始了一場曠日持久的爭執(zhí)。直到1969年,法院最后的判決下達,從法律上實際承認了集成電路是一項同時的發(fā)明。
20世紀60年代,仙童半導體公司進入了黃金時期。到1967年,公司營業(yè)額已接近2億美元!
但也是在這一時機,由于母公司的不公平,“八叛逆”等人才精英相繼脫離公司自立門戶,先后創(chuàng)辦了AMD、英特爾等后世的半導體巨頭。仙童半導體也因此被稱為半導體行業(yè)的“西點軍?!?。
02
如今的龍頭
英特爾
1968年,羅伯特·諾伊斯和戈登·摩爾離開仙童半導體,創(chuàng)立摩爾諾伊斯電子公司,后更名為英特爾公司(Intel),安迪·格魯夫隨后加入。隔年,他們推出第一款產(chǎn)品3010雙極隨機存儲器(RAM),以物美價廉的產(chǎn)品成功盈利,從存儲器市場發(fā)家。
圖源:Intel官網(wǎng)
但好景不長,1976 年日本政府制訂了“VLSI(超大規(guī)模集成電路)計劃”,舉國發(fā)力存儲器市場。此后,隨著日本NEC、日立和富士通的崛起,英特爾在價格和合格率上難以匹敵,無奈逐步退出存儲器市場,并選擇向CPU市場轉(zhuǎn)型。
雖然此前公司的主營業(yè)務(wù)是存儲器,但他們也在微處理器領(lǐng)域獲得了諸多突破。
1971年,英特爾推出世界上第一款商用計算機微處理器4004,所帶來的計算機和互聯(lián)網(wǎng)革命改變了整個世界。
intel 4004,圖源:維基百科
1978年,英特爾生產(chǎn)出世界上第一個16位處理器——8086芯片,這也是x86傳奇的開始。1981年,IBM生產(chǎn)的第一臺電腦使用了英特爾的8086芯片,英特爾一舉成名。
在往后的八年間,英特爾在8086芯片的基礎(chǔ)上,陸續(xù)推出了286、386、486等迭代版本,并隨著PC市場的興起,逐步確立起行業(yè)第一的地位。
1992年,英特爾被財富雜志評為最大的半導體供應(yīng)商,此后連續(xù)多年位居行業(yè)第一。但由于戰(zhàn)略上的失誤,英特爾錯失了移動芯片市場,近年來和第二梯隊的距離正在不斷拉近,第一的寶座也不再那么穩(wěn)固。
根據(jù)Gartner發(fā)布的十大半導體企業(yè)榜單,2021年英特爾以725億美元位居第二,占據(jù)12.2%的市場份額,但收入較2020年下降了0.3%,也是前十中唯一同比下降的企業(yè)。
隨著PC市場逐漸進入飽和乃至衰退期,錯失移動互聯(lián)網(wǎng)市場的英特爾也努力尋找新的增長點。他們乘著5G、AIoT和人工智能的潮流積極轉(zhuǎn)型,致力于從以PC為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詳?shù)據(jù)為中心的科技公司。
美光科技
美光科技(Micron Technology)是全球最大的半導體儲存及影像產(chǎn)品制造商之一,其主要產(chǎn)品包括DRAM、NAND閃存和CMOS影像傳感器。其中,存儲是美光的根基所在,也是他們的核心業(yè)務(wù)優(yōu)勢。
圖源:美光科技官網(wǎng)
1978年,Ward Parkinson、Joe Parkinson、Dennis Wilson和Doug Pitman創(chuàng)立美光科技有限公司,并于1981年推出并大規(guī)模量產(chǎn)其首款64KB DRAM。
美光科技成立,圖源:美光科技官網(wǎng)
1984年,美光科技推出世界上最小的256K DRAM芯片。從DRAM密度角度而言,該產(chǎn)品也是行業(yè)中的一座里程碑。
自1997年開始,美光科技陸續(xù)收購多家半導體企業(yè)及相關(guān)業(yè)務(wù),如1998年收購TI的DRAM業(yè)務(wù)和Memory業(yè)務(wù),借此跨入全球DRAM制造商第一梯隊;1998年并購Rendition,制造3D加速芯片;2013年以20億美元收購爾必達……
美光以大魚吃小魚的形式,成功游入DRAM、DDR、CIS、NAND等多個領(lǐng)域,并逐步建立起行業(yè)優(yōu)勢。
高通
高通(Qualcomm)創(chuàng)立于1985年,是Fabless模式的半導體公司,成立之初主要為無線通訊業(yè)提供項目研究、開發(fā)服務(wù),同時還涉足有限的產(chǎn)品制造。
圖源:高通官網(wǎng)
1989年,高通推出了用于無線和數(shù)據(jù)產(chǎn)品的碼分多址(CDMA)技術(shù)——它的出現(xiàn)永久地改變了全球無線通信的面貌,并在1999年被國際電信聯(lián)盟選為“3G背后的技術(shù)”。
為了配合推進CDMA網(wǎng)絡(luò),高通選擇“軟硬結(jié)合”的推廣方式,即生產(chǎn)CDMA手機、芯片和系統(tǒng)設(shè)備。1996年底,全球CDMA用戶規(guī)模超過100萬。1999年,來自手機和設(shè)備廠商的競爭顧慮,讓高通毅然決然選擇做減法,他們出售了手機業(yè)務(wù)和系統(tǒng)設(shè)備業(yè)務(wù),從此專注于技術(shù)的研發(fā)演進、半導體芯片的研究,以及軟件的進步等。
2007年11月,高通推出了Snapdragon處理器(2012年將其中文名稱定為“驍龍”),那時幾乎所有的智能手機大廠都采用了其芯片,包括三星、索尼、LG、摩托羅拉等,這讓驍龍?zhí)幚砥鞒蔀楫敃r高端手機的代名詞。
驍龍412處理器,圖源:高通官網(wǎng)
此后,驍龍?zhí)幚砥飨盗懈菫楦咄ㄩ_拓了移動處理器市場,使其穩(wěn)居全球移動芯片巨頭行列。
2016年,高通公司和恩智浦半導體宣布高通將收購恩智浦,收購價一度提高至440億美元。然而在2018年7月,由于未通過中國的反壟斷調(diào)查,高通宣布放棄這一收購計劃。
博通
博通(Broadcom)成立于1991年,以開發(fā)機頂盒的寬帶通信芯片為主。2003年,博通推出全球第一個802.11b單片機,成為任天堂Wii游戲機無線局域網(wǎng)芯片組的供應(yīng)商。
圖源:博通官網(wǎng)
2016年,Broadcom Corp. 被美國無廠半導體公司安華高科技公司收購。兩間公司合并后,改名博通有限(Broadcom Limited),成為全球第五大半導體公司,也是目前全球最大的WLAN芯片廠商。
BCM4398,圖源:博通官網(wǎng)
2017年,博通擬以1300億美元收購高通,引起了半導體行業(yè)的巨震。2018年美國時任總統(tǒng)特朗普發(fā)布命令,以國家安全為由,禁止博通按原計劃收購高通。
2022年5月,博通宣布以610億美元收購軟件公司VMware(這是第一個虛擬化x86架構(gòu)并取得商業(yè)成功的公司),預(yù)計在2023年10月31日以前完成交易。倘若通過歐盟反壟斷調(diào)查,這將是今年最大的并購交易之一。
德州儀器
德州儀器(Texas Instruments)前身最早可追溯到成立于1930年的地球物理業(yè)務(wù)公司(GSI)。1941年,麥克德莫特和其他三名GSI的雇員買下了GSI公司,在二戰(zhàn)期間為美國軍用信號公司和美國海軍制造電子設(shè)備。1951年,公司重新命名為德州儀器,GSI變?yōu)榈轮輧x器的一個全資子公司。
圖源:德州儀器官網(wǎng)
1952年,德州儀器從西部電子公司以25,000美元的代價購買了生產(chǎn)晶體管的專利證書。同年末,德州儀器開始制造和銷售這些晶體管,正式開始其半導體業(yè)務(wù)。
1954年2月,TI的研究主任戈登·蒂爾獨立研制出第一個商用硅晶體管,這使德州儀器成為了當時唯一一個大批量生產(chǎn)硅晶體管的公司。四年后,在TI中央研究實驗室工作的杰克·基爾比研制出了世界上第一款集成電路。
杰克·基爾比,圖源:百度百科
1982年,TI推出單芯片商用數(shù)字信號處理器(DSP〕。此后陸續(xù)迭代的一系列產(chǎn)品,也成為當今世界上最有影響的DSP芯片,TI公司也成為世界上最大的DSP芯片供應(yīng)商。
1996年,TI開始全方位轉(zhuǎn)型,從多樣化經(jīng)營轉(zhuǎn)型為半導體公司,通過集中分拆和并購,先后剝離了國防電子、電腦、存儲芯片多個部門,主攻DSP業(yè)務(wù)。1999年,TI以12億美元并購了Unitrode的電源管理IC、電池管理 IC和接口等業(yè)務(wù),從而鞏固了模擬市場第一的地位。
電流檢測放大器INA190-EP,圖源:TI官網(wǎng)
2006年,TI再次轉(zhuǎn)型向工業(yè)和汽車領(lǐng)域,將業(yè)務(wù)重點投向模擬芯片和嵌入式處理器。2011年,繼收購飛索半導體制造部門、成都成芯半導體后,TI以65億美元收購美國國家半導體,進一步強化其模擬半導體巨頭地位。
英偉達
英偉達(NVIDIA)成立于1993年,由黃仁勛、克里斯·馬拉科夫斯基和卡蒂斯·普里姆共同創(chuàng)辦。
圖源:英偉達官網(wǎng)
1999年,英偉達發(fā)明了GPU圖形處理器,全球首款GPU——GeForce 256問世,這極大地推動了PC游戲市場的發(fā)展,重新定義了現(xiàn)代計算機圖形技術(shù),并徹底改變了并行計算。此后,英偉達開始了快速發(fā)展,成為世界知名的“顯卡大廠”。
GEFORCE RTX 3090 系列,圖源:英偉達官網(wǎng)
在2012年的ImageNet大賽上,深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)AlexNet橫空出世,這被認為是AI時代的標志性事件。在發(fā)明者的設(shè)計中,他們使用了兩塊GTX?580?GPU進行運算加速,英偉達也借此一戰(zhàn)成名,跨入AI市場,并逐漸成為AI芯片領(lǐng)域的絕對霸主。
2020年,NVIDIA以70億美元完成對以色列芯片制造商Mellanox Technologies的收購,產(chǎn)品布局從GPU擴展至兼具DPU,進一步增強了其數(shù)據(jù)中心和人工智能業(yè)務(wù)。
NVIDIA收購Mellanox,圖源:英偉達官網(wǎng)
2021年4月,NVIDIA發(fā)布首款代號為“Grace”的CPU,其專為巨型AI和高性能計算工作負載設(shè)計。至此,NVIDIA已經(jīng)是一家三芯片公司,即CPU、GPU和DPU。
AMD
1969年,杰里·桑德斯成立AMD(Advanced Micro Devices)。創(chuàng)辦初期,其主要業(yè)務(wù)是為Intel公司重新設(shè)計產(chǎn)品,提高它們的速度和效率,并以“第二供應(yīng)商”的方式向市場提供這些產(chǎn)品。
圖源:AMD官網(wǎng)
1975年,英特爾起訴AMD侵權(quán)。在這生死存亡的關(guān)鍵時刻,AMD在諾伊斯的幫助下,于次年與英特爾簽署專利相互授權(quán)協(xié)議,成為了英特爾的代工廠。AMD也借此機會不斷學習模仿,積累經(jīng)驗。
1986年,面對逐漸威脅到自身市場份額的AMD,英特爾單方面撕毀授權(quán)協(xié)議,二者開始了一場長達五年的訴訟之戰(zhàn)。五年后,AMD最終勝訴。
圖源:Tom's Hardware
1997年,AMD推出AMD-K6處理器,以高性能、兼容性、價格便宜等優(yōu)勢搶占了英特爾的服務(wù)器市場。
此后幾年里,AMD陸續(xù)推出了K7架構(gòu)的速龍?zhí)幚砥?、速?GHz、K8架構(gòu)速龍64,趁著英特爾奔騰3出現(xiàn)問題大面積召回的機會,成功鞏固其處理器市場的地位,在競爭中逐漸搶占了發(fā)展先機。
2006年7月,AMD以54億美元收購ATI,從此ATI成為了AMD的顯卡部門。
AMD公司在ATI的前總部,圖源:維基百科
2008年10月8日,AMD宣布分拆其制造業(yè)務(wù),與ATIC合資成立“The Foundry Company”芯片制造公司,從此徹底轉(zhuǎn)型為一家芯片設(shè)計公司。
2010年二季度AMD在獨立顯卡市場的份額為51%,剛剛好超過NVIDIA的49%,取代NVIDIA成為世界第一。
2022年2月,AMD以350億美元完成收購Xilinx(賽靈思),以期增強其正快速發(fā)展的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)。
03
中國芯的崛起,任重而道遠
美國半導體龍頭企業(yè)的起家史,同樣也是一部世界半導體的發(fā)展史。
透過這七家企業(yè)蕩漾起伏的發(fā)展歷程,我們目睹了CPU、GPU、移動芯片、模擬芯片、AI芯片等芯片領(lǐng)域的新興與變遷,也見證了半導體行業(yè)發(fā)展的一大趨勢——隨著產(chǎn)業(yè)成熟與企業(yè)強盛,半導體企業(yè)常常選擇“并購”的形式來打破自身發(fā)展瓶頸,從而追趕對手并贏得市場和話語權(quán)。
盡管近年來芯片制造已逐漸向亞洲轉(zhuǎn)移,但美國在EDA、半導體設(shè)備、半導體材料等方面仍處于壟斷地位。中國芯片要向其霸主地位發(fā)起挑戰(zhàn),任重而道遠。
在互聯(lián)網(wǎng)時代,酒香還怕巷子深。“中國芯”的崛起,既需要國內(nèi)芯片企業(yè)持續(xù)攻關(guān)核心技術(shù),也需要業(yè)內(nèi)不斷發(fā)聲,讓世界看到中國芯片的創(chuàng)新實力。
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