比特网(ChinaByte)12月20日综述(王培垠) 半导体已经成为推动人类进步的另外一种力量。而晶体管作为半导体产业最为核心的组成部分，也已经度过了它60周岁的生日。
如今，无论是个人电脑还是手机，所有消费者对于所处其中超大规模集成电路囊括的各种各样的晶体管，已经习以为常，但晶体管所处的半导体产业依然保持的迅猛的发展速度。
不过，在1947年晶体管诞生时候的情景，甚至集成电路专利还没有被英特尔的创始人诺伊斯发明出来的时候，没有人能够预料到这项科技的生命力可以延续多久。
目前，全球电子工业的年增长率为5%，与全球GDP增长的速度接近，在2007年已经达到了13670亿美元。研发费猛增，许多企业面对如此高昂的研发费用不得不联合研发身产，所以在半导体行业中，CPU、内存和晶圆工厂将成三足鼎立之势。
半导体产业从60年前晶体管和之后的集成电路发展到今天几十年的发展，不断的降低成本。伴随着个人电脑、消费电子的普及，已经从小众的高利润专业市场转变为大众的低利润消费市场。最为常见的闪存盘或者MP3等产品，已经便宜至十多元人民币，普通消费者在市场上唾手可得。
半导体产业所支持的互联网、高性能计算等等，已经与全球经济密不可分。全球电子产品中半导体的含量在不断的提升。最早的收音机、盒式磁带上的半导体含量很低，大约10%左右;如今，越是高级的产品中半导体的含量越高。
而半导体领域这60年来经历了三次重大突破。在晶体管之前，美国物理学家，德福列斯特研发的世界上第一只真空三极管，这是在1906年的突破;位列其后的便是晶体管的发布;而在晶体管之后的1958年，德州仪器将集成电路产品化。20世纪人类历史上的这三次突破，推动了信息时代的变革。而这次变革便是半导体工业作为产业动力的。
不过，需要提出的是半导体工业有一条著名的经验规律，就是摩尔定律。戈登·摩尔在1965年提出芯片上的晶体管密度，每经过18个月将增加一倍。虽然这仅仅是一条经验规律，但是正式摩尔定律推动者半导体工业不断的追求达到它的预测。虽然，晶体管发展到今天，面临新工艺和新材料的挑战，但是摩尔定律依然有效。
任何的定律都有它失效的条件，何况是作为经验规律的摩尔定律。不过即使是未来摩尔定律失效，也不能改变其伴随半导体工业发展的这么多年历史。
目前，驱动半导体增长和发展的正是消费类电子产品。半导体销在1995年达到了第一个顶峰，半导体产量达到1000亿，这个阶段的动力来自于个人电脑。2000年前后，互联网的普及使得半导体工业又迎来一个消费的高峰;直到今天，真正驱动半导体工业的产品是电子消费。到2007年秋季已经超过2600亿。
说明半导体工业不断进步的便是，半导体工业中的晶体管数量。从1971年的4004微处理器中的2300枚，发展到如今英特尔45纳米下的8亿晶体管。
在这样的产业规模和技术发展之下，整个电子产业的收入已经达到13670亿美元，占全球GDP的3.5%;其中半导体产业分得2656亿美元，占整个电子产业的19.4%;作为晶体管和半导体行业的关键的晶圆厂，占据了326亿美元。这些数据数据的背后隐藏了半导体芯片产业的一种不断分工的产业规律。
原因在于半导体行业自己也在不断的分化，上个世纪70年代，刚刚起步实行的是自给自足的IDM。到了80年代，开始将材料科学和设备实行了分离。道理很简单，一个工厂不可能又做器件又做设备，有人就做专业材料、专业设备厂。
而到了90年代开始兴起设计工业跟代工了，这时形成了设计工业、制造业、代工、封装四业分离了。随着半导体的投资规模越来越大，各个企业单独的研究可能难以支撑，进而到现在，开始联合研发，共同投资生产。IBM与AMD乃至东芝在32纳米上的合作就反应了这一趋势，另外还有欧洲的EM。
因此，未来，极有可能在超大规模制造工厂方向联合发展。英特尔在大连投资的工厂就达到接近百亿。从产业链的角度它向附加值更高的产业转移，不管怎么变，一定是哪个产业附加值越高，它就往哪个产业转型。
半导体行业的进步，硅片的大小很重要。英特尔作为处理器芯片企业，不仅是处理器设计厂商，同时也是芯片制造生产的企业。从英特尔硅晶生产线尺寸发展看出，整个产业变化的趋势。1972年的时候，那个时候硅片只有3英寸;到了2002年的时候已经达到了12英寸，与之对应的半导体特征尺寸由10微米进化到45纳米。
同时，晶片越来越大而半导体尺寸越来越小，从而使得半导体的成本越来越低。在上个世纪60年代中，每个晶体管价值5美元。而从ISMI(International Sematech Manufacturing Initiative)2006年5月的数据可以得知，现在1美元可以购买10亿个晶体管，CAGR年均价格下降了29%。为什么半导体的成本可以如此的低廉，在于晶体管技术的进步。这是半导体工业发展的内部动因。
1970年，CMOS技术这一拥有很长生命力的技术诞生。随之而来的便是，晶体管半导体的硅片直径的增大和半导体尺寸的缩小。对于处理器晶体管半导体来说，这种增大和缩小的持续动力直到2000年左右，才面临瓶颈。所以，在英特尔于2001年前后采用了应变硅，高速铜互联以及低k介质引进之后才解决了晶体管可能达到的极限。当工艺一再的提升，知道接近硅原子的物理极限时，英特尔继续革新，使用高k金属栅极，使得摩尔定律继续有效。
这些半导体以及材料科学在半导体行业的发展，便是半导体成本降低和产业发展的推动力。当目前将要达到半导体极限的时候，未来晶体管技术将朝向多元化发展。晶体管将要在水平和垂直的两个方向来缩小尺寸，那么未来3D晶体管一定会产生。而光刻技术可能向浸润式技术迁移;甚至两次曝光以及EUV的采用。而硅片尺寸，可能在2012年到2016年间导入450mm的硅片，英特尔主要是硅片增大的推动者。
材料科学方面不光是英特尔低k介质和高k金属栅的采用，可能还会有新的材料和配方出现。在晶体管继续缩小的推动下，处理器多核化，以及朝向SoC、MCP、SiP等功能化演进。在处理器方面的技术进步，将辐射到LED、FPD等产业，因为这些产业跟半导体产业非常接近。
未来，半导体行业将开始向亚洲倾斜，在全球其他地区建设超级的半导体工厂并不现实。虽然晶体管发明已经达60年，但是市场的需求和应用越来越广，在技术进步的推动下，工业产品价格不断的下降，应有多样化的推动，半导体依然很年轻。
