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作者 | ZeR0
编辑 | 漠影
见证芯片巨头五十年风云变迁，硅谷“灵魂”博物馆一线实探。
芯东西9月21日圣何塞报道，2023英特尔On技术创新大会于当地时间9月19日在美国加州圣何塞开幕。峰会举行前夕，适逢一个天空澄澈如洗、阳光洒满英特尔总部园区的好天气，芯东西与全球媒体来到英特尔总部参观英特尔博物馆。
英特尔博物馆始建于20世纪80年代初，1992年面向公众开放，1999年进行扩建，并增设了一家商场，占地1万平方英尺。如果你来到圣何塞市，不妨抽空来这里观光，跟着展品一起穿越时空长廊，回到现代科技开始的地方，看看那些改变世界的人物、技术、芯片、论文、报纸、典故，看看超洁净的、高度自动化的硅芯片工厂里是什么样子，看看沙子如何一步步变成世界上最精巧、最复杂的机器。
这里不仅纪念了英特尔的荣耀辉煌，也记录了英特尔的失败过往，既有令人会心一笑的有趣史料，又有丰富的芯片科普知识，还有很多专为学生设计的寓教于乐的互动体验，比如用二进制写下自己的名、在传感器上快速滑动来测手速，相信多数科技爱好者都能在此收获颇丰。
01.影响芯片世界的英特尔“三巨头”
进入参观区，首先映入眼帘的，就是左手边墙上的一张照片。这是英特尔106名员工1969年聚集在当时的山景城工厂外所摄。
站在最前排的两位，是英特尔联合创始人罗伯特·诺伊斯和戈登·摩尔，其中诺伊斯直视镜头，摩尔则眺望远方。英特尔未来的CEO安迪·格鲁夫则在第二排最右边，带着眼镜，双手插兜。正是这三个人，开创了一种全新的计算机存储芯片，大量的创新随之而至，包括英特尔首款微处理器，引爆了一场计算机与互联网革命。这张照片里，还有一位戴着眼镜、闭着眼睛的小哥，他虽然没被框起来，但也是一位注定在青史留名的人物——他发明了英特尔的第一颗CPU。
回到英特尔的创立故事来，这要追溯到1968年的一个春日下午，当鲍勃·诺伊斯正在家里修剪草坪，戈登·摩尔前来拜访，提出半导体存储器这种新兴技术可能会成为一家新公司的基础。不久后，两人于1968年7月18日在加州山景城正式成立英特尔。安迪·格鲁夫随后加入他们。在为英特尔选定最终的名字前，摩尔和诺伊斯考虑了多种名字组合。
英特尔最初的名字是“NM Electronics”（即诺伊斯和摩尔的首字母拼在一起，因为诺伊斯比摩尔大两岁，所以首字母放在前面。但他俩很快决定更喜欢另一个名字——Intel（英特尔），从Integrated electron（集成电子）化用而来。最终，他们在中西部一家连锁酒店的经营权中买下Intel名字的使用权。摩尔回忆说：“我们认为支付15000美元比想出另一种选择更容易。”诺伊斯是英特尔的1号员工，摩尔是2号员工，格鲁夫是第4号。格鲁夫一直说自己应该是3号，因为当初公司登记的时候，他进来刚好晚了一步，3号员工魏德生是以色列人。英特尔为什么之后在以色列建厂，就与魏德生有关，因为魏德生退休时要回以色列，于是找格鲁夫拿钱在以色列开厂，英特尔也成为以色列最大的外企。
02.仙童“八叛逆”、摩尔定律、硅谷崛起
英特尔三位开山辟路的关键人物中，诺伊斯是英特尔的灵魂，摩尔是英特尔的方向，格鲁夫是英特尔的执行。1955年，“晶体管之父”威廉·肖克利离开贝尔实验室，创办肖克利半导体实验室，当时许多富有才华的年轻科学家慕名而来，愿意追随他工作，这其中就包括诺伊斯。然而肖克利是个科研天才，却不是一位好的管理者。如果跟团队有分歧，他不选择沟通，而是直接找另外一个团队去做事。尤其令人诟病的是，他对员工非常缺乏信任。例如有次一位员工在实验室被划破了手，结果肖克利非要认定公司内部存在破坏分子，甚至动用测谎仪对全体员工进行测谎。
肖克利的种种荒唐行事，再加上肖克利实验室一直没做出什么像样的产品，令团队成员们越来越失望。其中八人决定一同辞职，于1957年创办仙童半导体公司。这八人便是著名的硅谷“八叛逆”，他们向肖克利递交辞呈的1957年9月18日，后来被《纽约时报》评为“美国历史上最重要的十天”之一。其中诺伊斯是一个非常有领导风范的人，被推举为“八叛逆”的领袖。在诺伊斯的精心运筹下，仙童发展飞速，并凭借发明集成电路而名声大振。1965年，“八叛逆”中的摩尔用一篇只有短短3页纸的篇幅，提出了一个影响信息时代至今的概念——摩尔定律。
到1967年，仙童营业额已接近2亿美元。但危机也开始酝酿。其母公司不断抽走仙童的利润去投资其他业务，导致“八叛逆”再度负气出走，其中最后出走的摩尔和诺伊斯，自立门户创立英特尔公司，还把格鲁夫也一并带走。随着核心人才相继离开，仙童大势去矣，连续被卖。而从仙童走出的人才们宛如蒲公英般四处落地，缔造了硅谷的崛起传奇。80年代出版的畅销书《硅谷热》中写道：“硅谷大约70家半导体公司的半数，是仙童公司的直接或间接后裔。”被很多人视作“硅谷之父”的诺伊斯，不仅是出色的科学家，也是出挑的外交家、策略家。管理英特尔公司最长时间的就是诺伊斯，1979年美国科学奖章、1983年美国技术奖章、1989年查尔斯·斯塔克·德拉普尔奖都颁给了他，足见他对行业是个何其重要的人物。
20世纪80年代，日本半导体产业异军突起，导致美国半导体行业哀鸿遍野。在诺伊斯等人的极力游说下，美国政府认识到半导体产业对国家安全的重要性，对日本芯片展开倾销调查。
03.第一款产品、第一笔订单、第一个logo
仙童创办时，做的芯片没有固定功能，根据客户需求去定制；英特尔创办后，几位老板想做能持续发展的、有固定功能的芯片，最早符合这一特征的选择便是存储芯片。
在英特尔没有卖存储芯片之前，早期存储是用磁圈记忆体，电线从一头进去，穿过磁圈，两条电线同时有电流，就能把磁圈磁化，变成“1”；电流反方向流动，就可以把它去磁，变成“0”。中间还有斜角的一条线，是读出“0101”的。
这个东西原理说起来简单，但制造非常复杂，当时要很多女工像穿针引线一样来做，万一不小心漆掉了就会漏电，人工制造非常昂贵，但存储的东西又不多。而英特尔用晶体管开关加一个电容的原理来存储“0101”，实现了更低成本。
简单来说，一颗芯片如何工作，要看其晶体管和门是怎么设计的。晶体管相当于开关，可以阻止或允许电流通过。门负责控制晶体管的开关，让电流能够发送和接受，并将数字信号（0和1）处理成指令和信息。英特尔1968年7月创立，这一年没销售任何产品，亏损达44.6万美元，1969年就开始盈余赚钱，年销售收入达56.59万美元。一直到现在，英特尔只有一年在亏钱，就是1986年，因为存储业务差点被如日中天的日本公司干死。1968~1969年，英特尔有了许多里程碑式进展：有了第一款产品3101静态随机存取存储芯片，收到来自Hamilton Electric的第一笔订单，并有了第一个logo标志。
如果说第一款产品3101，展示了英特尔在现有技术上的竞争力。那么其第二款产品1101，则证明英特尔有能力开拓新技术，进而改变整个行业。
英特尔1969年发布的1101静态随机存取存储器，是第一款成功实现金属氧化物半导体和硅栅极两项关键技术的商用芯片。这两项创新将使集成电路的生产成本更低、质量更高、生产效率更高，为更低成本的计算机及最终的PC（个人电脑）铺平了道路。
这一年，英特尔开始在直径为50毫米（2英寸）的硅晶圆上制造芯片。随后其晶圆的尺寸及其生产效率将不断增长，达到12英寸（300毫米）。同样是这一年，英特尔非常有名的第一个logo问世了。logo里的特色是“e”略往下坠。
04.第一台个人电脑与CPU的诞生
1971年11月15日，英特尔推出第一颗微处理器——4004。英特尔的4003是打印机接口、4002是RAM、4001是ROM Program存储。
可编程4004是市面上第一款通用处理器，x86便是从这里开始。
第一代CPU只是符合特定厂商的要求，第二代CPU更进一步，直接翻倍到8008。再下一代是8080，它被很多人视作真正意义上的第一款通用微处理器。8080有4500颗晶体管，每秒可执行29000次操作，运行速度比4004快20倍。
接着是同时推出的8088和8086，前者是8位，后者是6位。下一代是80186，是一个过渡型产品，往后是80286、80386、80486，再往后就舍掉这种命名方式，开启“奔腾”时代。美国计算机爱好者爱德华·罗伯茨发明的Altair 8800，被公认为是世界上第一台微型计算机，用户通过拨动开关来进行编程。它采用了英特尔8080微处理器，售价439美元，有几千台被电子爱好者买回家自己做组装。
英特尔发展的一大推手是IBM。当时IBM目标一年内将PC推向市场，找到英特尔做芯片，还找到微软，但是以前DOS不是微软做的，是两位教授做的，IBM让微软把这个程序买下来然后给IBM提供改进和售后服务，微软得知后立刻安排人坐飞机去找两位教授，结果两位教授出去钓鱼了，微软人员坐在人家家门口吹冷风等了一下午，才终于等到两位教授回家，沟通签订协议。英特尔遇到的情况则不同。IBM找到他们时，提出了非常苛刻的三项要求：1、把技术免费送给另一家公司，保证IBM有另外一个供应商。2、IBM拥有英特尔20%股份；3、IBM自己也做半导体，有自己的晶圆厂，要求有拿到英特尔技术和生产芯片的权利。
英特尔“送大礼”的公司就是AMD。AMD的创办者叫杰里·桑德斯，以前在仙童是主导市场的，诺伊斯在仙童是主管整个运营，摩尔主管研发。为什么英特尔技术这么强？就是因为摩尔离开仙童时，他把能用的仙童的人都拉进了英特尔，所以仙童在英特尔成立几年后就没落了。反正都要分享，不如便宜了前同事。英特尔就把技术分享给了AMD，AMD早期不需要研发工程师，只需研究英特尔做完的东西，然后去投产，通常比英特尔晚1年~1年半到市场。因此也可以说一开始AMD是英特尔培养起来的。后来80年代英特尔遇到危机时，IBM因为对英特尔没有信心偷偷把英特尔的股票卖掉了，结果情况很快翻转，到90年代英特尔开启最辉煌的一段历程，股票每年都翻好几次。也不知道午夜梦回想起此事时，当时决定卖掉股票的IBM决策者会不会后悔到想穿越回去扇自己俩耳光。这个签约在1992年底到期。而Pentium（中文译名为“奔腾”）处理器推出的时间，正是1993年，等签约到期后才推出。
那为什么不再用数字来给芯片命名呢？是因为数字是不能注册商标的。当时英特尔发给所有员工参与给处理器命名，最后Pentium这个名字是由两三个员工的主意凑到一起得来的。Penta是希腊文“五”的意思，“ium”一般出现在化学元素的词尾。IBM就把英特尔定位为“材料公司”，英特尔给整个高科技产业做材料。因为英特尔打了很多广告，Pentium推出一年内就成为“十大品牌商标”之一。
05.第一次失败
博物馆还有一个特别的展品，是画家Nagel为英特尔画的广告。Nagel作品的高级时尚图形画风独具一格、颇具创意，既理想主义，又大胆超前，这与英特尔芯片工程的风格非常契合。英特尔专门找他画了很多广告。
1984年，Nagel突然去世，年仅38岁。那时，他的画已经非常值钱。短暂职业生涯的突然结束，让他为英特尔开发的原创艺术作品显得更加珍贵，英特尔也是Nagel真迹的最大拥有者。从一开始，英特尔就在投入连接，从早期参与发明USB，到后来的3G、4G、5G。
电子手表是英特尔的第一次失败，当英特尔进入市场时，电子手表售价高达200美金，然而等英特尔进入一年多后，电子手表的价格已经跌到十几美元。英特尔的大笔投资直接打水漂。后来摩尔一直在手腕上戴着这款手表，以此提醒自己在这个高科技行业里，“一不小心就会亏”。
06.揭秘英特尔芯片工厂与晶圆加工流程
下图是一个英特尔工厂的模型，工厂实用空间很小，基本就在洁净室这一层。
空气从地砖下面抽出来，抽出的空气从上面通过过滤器打下来，空气的流动一定是要垂直地往下走，因为只要有一点倾斜，就会把尘埃带起来，室内的人要走路非常慢，否则会把尘灰卷起来。
这里空气每7秒就会换一次。这里面还要是正压的，这样当一个建筑不小心有裂缝，空气是会往外跑，而不会把脏东西带进来。半导体非常适合用硅来做，因为世界上第二多的元素就是硅，二氧化硅是沙。
英特尔购买由天然半导体硅制成的空白晶圆。半导体可以导电，也可以阻断电的通过，这取决于它是如何加工的。
拿到晶圆后，第一个步骤是用高纯度的氧把它氧化，表面就变成绝缘的，再用光膜通过紫外线照射，涂上一种光化物，像洗照片的那种光化物，通过紫外线照射，就能把它一层层挖，一层层叠加，加硅粉下去，通过这样来做晶体管。8英寸的硅晶圆，把容器消融早期用的是锗，但锗的熔点在937摄氏度，到一些沙漠高温环境不稳定；硅的熔点是1400多摄氏度，是比较稳定的。早期生产硅，找容器很辛苦，有什么容器可以承受这么高温来熔解？后来用到的容器是硅本身。容器里包了电热圈，整个容器就是硅，里面放了细细的硅锭，慢慢旋转、提升，便做成了一个单晶硅，单晶硅纯度非常高，达到99.999999%。
为什么可以做到这样的程度？还有另外一个步骤：这个容器是旋转的，硅锭冷却提升也是旋转的，为什么要旋转呢？因为离心力会把杂质排在外面，通过旋转就能把单晶硅做到高纯度。硅锭是一大块晶体，两端裁剪，磨成均匀直径，能切下12英寸晶圆片的硅锭，重122公斤，大约是两位成年人的重量。
做完单晶硅后，要进行切割，用激光切割会将晶圆毁掉，只能用机械切割，早期12英寸之下是用钻石粒的锯来切，超过12英寸锯都很利，插到里面就不动了，所以现在用装满了钻石粒的线来切割，每一条线只能用两次，切两片就没有了。硅这个元素本身很便宜，但加工费用非常昂贵。在硅锭展品的旁边，有一片很大的英特尔工厂模型。据介绍，建厂的第一件事就是盖水泥厂，盖完后把水泥厂拆掉变成停车场。英特尔所有工厂的水都是循环利用的。
07.结语：“芯”火相传，改变世界
一圈逛下来，这家传奇半导体巨头风起云涌的过往、为世界留下的诸多宝贵科技财富，都立体而全面地呈现在观众眼前。当你看到芯片早期设计过程的艰难复杂，看到许多“世界上第一个……”芯片的诞生，看到单芯片随着技术演进容纳了越来越庞大的晶体管……你很难不对英特尔所书写的历史、所创造的奇迹而肃然起敬。由于时间有限，芯东西此次逛展只能说是浅尝辄止，其展品之广度、体验之深度远比本文所呈现的更加丰富。博物馆的魅力所在，是纪念，更是传承，也许是传承开拓者们持续跃动的创新与勇气，也许是传承面对失败不断重整旗鼓的顽强与变通，也许是从过往到现在，从此刻到未来，芯片改变世界的力量，代代相传，永远滚烫。
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