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　　设想一下，如果没有了智能手机、电脑或互联网，世界会变成怎样？显而易见，缺失这些必需品的生活是无法想象的。然而，如果没有半导体作为推动众多科技发展的引擎，世界无疑便会陷入无法想象的境地。尽管半导体芯片在生活中很常见，但它们的起源、用途、意义等仍然鲜为人知。通过六篇文章，“半导体综述系列”将采用六何分析法（5W1H分析法）对半导体相关知识展开讲解，旨在介绍这项关键技术的基础知识。

　　诺贝尔奖得主、硅谷建筑师、领军企业，以及数不胜数的创新型工程师团队，这些关键人物和参与者对半导体的发展历程起到了重要作用。“半导体综述系列”的首篇文章介绍了半导体世界的“关键参与者”，涵盖了从首个半导体器件的发明者到如今半导体存储器主要客户在内的方方面面。

　　尽管关于首个半导体器件的发明者是谁存在不同的说法，但人们普遍认为是德国物理学家卡尔·费迪南德·布劳恩（Karl Ferdinand Braun）于1874年发明了首个半导体二极管1。当布劳恩用一根细金属丝探测硫化铅晶体时，观察到电流只在一个方向上自由流动。通过这个实验，他揭示了金属和某些晶体材料接触点的整流2效应。然而，直到20世纪初无线电技术的出现，该器件才首次得以实际应用，因为当时它被用作基础无线电设备中的信号检测器。

　　约70年后， 美国工业研究机构贝尔实验室在半导体历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）的指导下，科学家约翰·巴丁（John Bardeen）和沃尔特·豪泽·布拉顿( Walter Houser Brattain）于1947年共同发明了世界上首个晶体管3，即点接触晶体管 （Point-Contact Transistor）。他们凭借这一伟大发明获得了1956年诺贝尔物理学奖，开创了电子学的新纪元。

　　3晶体管：一种可以调节电流或电压，并作为电子信号开关或逻辑门的半导体装置。

　　20世纪中期，首批半导体存储器原型问世，使计算机得以存储数据。1963年，美国工程师罗伯特·诺曼（Robert H. Norman）发明了集成双极型静态随机存取存储器（SRAM，Static Random Access Memory）4。三年后，IBM的罗伯特·海思·丹纳德（Robert Heath Dennard）发明了世界上第一个动态随机存取存储器（DRAM， Dynamic Random Access Memory）5，这项技术使英特尔受到启发，并于1970年研发出1千比特（125字节）的DRAM芯片。

　　4静态随机存取存储器（SRAM，Static Random Access Memory）：一种只要通电就能永久保存数据的易失性存储器。与DRAM不同，它不需要定期刷新以维持数据存储。

　　5动态随机存取存储器（DRAM, Dynamic Random Access Memory）：一种需要定期刷新以维持数据存储的易失性存储器。与SRAM一样，当电源断开时存储的数据会丢失。

　　（左起）1948年，首个晶体管的发明者们于贝尔实验室合影，包括科学家约翰·巴丁、威廉·布拉德福德·肖克利和沃尔特·豪泽·布拉顿（图片来源：AT&T）

　　虽然为半导体行业的发展做出贡献的人物不胜枚举，但戈登·摩尔（Gordon Moore）毫无疑问是最引人注目的一位。作为硅芯片和晶体管领域的先驱，摩尔在1975年预测，微芯片上的晶体管数量每两年便会翻一倍，这一预测被称为摩尔定律。时至今日，摩尔定律仍对半导体产业起到指导作用，因为随着制造商们不断创新技术，越来越小型化的芯片上正在集成更多的微型化晶体管。此外，摩尔还因共同创立仙童半导体公司（Fairchild Semiconductors）和英特尔（Intel）而闻名，为世界科技中心硅谷的崛起奠定了基础。

　　1958年，杰克·基尔比发明了集成电路（版权：德州仪器公司，图片来源：美国历史博物馆, 史密森尼学会）

　　另一位对半导体历史进程产生关键影响的人物是美国电气工程师杰克·基尔比（Jack Kilby）。1958年，基尔比发明了集成电路（IC, Integrated Circuit），这一创举证实了多个晶体管、电阻器和电容器可以组合于同一块半导体板上。就职于半导体公司德州仪器（Texas Instruments）时，他的这一革命性发明已成为当今计算机和其他电子设备的基础组件。为了表彰他在发明集成电路方面的贡献，基尔比获得了2000年诺贝尔物理学奖。

　　此外，韩裔美籍发明家姜大元（Dawon Kahng）发明了首个实用场效应晶体管（Field-Effect Transistor），该设备可以控制电子信号。尽管他的发明在1960年问世时并未立即受到关注，但如今已成为使用最广泛的集成电路之一，并以金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）6而闻名。

　　6金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET, Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）：一种通过在两个电极间区域表面上的一个绝缘电极处施加电压，以在该区域制造导电通道的有源半导体器件。

　　在半导体历史发展进程中，戈登·摩尔、杰克·基尔比和姜大元都是举足轻重的人物

　　半导体测量单位仅为纳米（十亿分之一米），被应用于最先进的电子系统中。那么，是谁有能力制造这些高度复杂和精密度的设备呢？或许并不意外，大多数从事半导体公司的员工，都是负责各个生产阶段的工程师。接下来，我们以SK海力士为例进行介绍。

　　设计工程师负责半导体的模拟和数字设计，包括微芯片电路设计和数字知识产权(IP)的开发。而与之对应的研发工艺工程师顾名思义，致力于研究并开发制造半导体所需的材料与诸多复杂工艺。

　　封装和测试工程师负责优化封装工艺，并测试产品缺陷。也有部分工程师专门负责产品的量产和质保，确保顺利进行产品制造。此外，应用工程师通过对产品应用于如计算机、b体育注册手机及显卡等客户系统时进行评估，以提高产品水准。

　　除工程师外，半导体公司仍有许多其他职位，涵盖销售及营销、可持续发展、技术认证、b体育注册财务及安全等方面。

　　目前，有几家半导体公司分别负责芯片开发过程的不同领域。在晶圆代工厂（Foundry）7方面，台积电（TSMC）作为全球逻辑晶圆代工厂的佼佼者，经营着大型晶圆生产工厂，每年能够生产数百万片晶圆。

　　7晶圆代工厂（Foundry）：这类公司提供半导体产品制造服务，但不与芯片设计公司一样进行芯片设计。

　　还有一些芯片设计（Fabless）公司，如英伟达和高通，它们不生产物理芯片，而是专注于芯片设计和创新，并将制造业务外包给专业晶圆代工厂。还有一些公司则承担供应链中更小的部分，专门从事为半导体制造商提供第三方封装和测试服务的外包半导体组装和测试（OSAT，Outsourced Semiconductor Assembly and Test）公司，例如日月光半导体和安靠科技等，均是著名的OSAT公司。

　　楷登电子和新思科技是电子设计自动化（EDA，Electronic Design Automation）公司，为设计集成电路和印刷电路板等关键部件提供软件工具，技术和方法。最后，像应用材料、泛林集团、东京电子和阿斯麦这类的半导体设备制造商，负责设计、生产和销售半导体制造和测试所需要的装置及工具。

　　而SK海力士则是一家集成设备制造商（IDM， Integrated Device Manufacturer），具备在内部设施处理芯片的设计和生产能力。这种综合能力在该公司成为先进DRAM解决方案（如HBM8和NAND闪存9等适用于AI的存储器解决方案）市场主导供应商地位的过程中，发挥了关键作用。

　　8高带宽存储器（HBM, High Bandwidth Memory）：一种高附加值、高性能存储器，通过硅通孔技术（TSV）垂直互联多个DRAM芯片，以提升数据处理速度。

　　纵观全球主要的半导体买家，可以看出，虽然苹果、戴尔、索尼和联想等全球科技公司位列前茅，但也有大量重要的PC和智能手机原始设备制造商（OEM, Original Equipment Manufacturer）。这些OEM需要微处理器、存储芯片和各种其他类型的半导体来满足其设备巨大的存储和处理需求。b体育注册

　　此外，电信公司在各种设备和器械中使用半导体芯片，用来进行数据编码、加密、传输等操作。汽车行业也越来越多地将下一代芯片用于自动驾驶车辆中先进的驾驶员辅助系统（ADAS, Advanced Driver Assistance System），从而实现防撞、停车辅助和其他驾驶辅助功能。而且，家电制造商如冰箱和空调制造商等，会采用不同芯片进行温控、定时、和自动化功能等。

　　最后，半导体存储器产品是诸如ChatGPT、谷歌Gemini及微软Copilot等人工智能应用的关键组件，帮助存储数据集并实现快速检索，从而使人工智能系统高效地处理数据。此外，由于SK海力士的高性能存储器解决方案矩阵可以迅速访问和处理数据，进而非常适合人工智能训练和推理（Inference）10。提供人工智能应用和服务的公司还管理着包含数千台配置了CPU11和GPU12的服务器的数据中心，因此需要DRAM存储芯片和固态硬盘（SSD, Solid-State Drive）13来处理如此庞大的数据。

　　10AI推理：在预训练AI模型上运行实时数据，用以进行预测或者解决任务的过程。

　　12GPU（Graphics Processing Unit：一种通过执行数学计算来渲染计算机图形和图像的计算机芯片。

　　13固态硬盘（SSD， Solid-State Drive）：在计算机内，一种使用固态闪存来永久存储数据的非易失性存储器。