1889年，美国科学家研制出以电力为基础的电动制表机，用以储存计算资料。

1930年，美国科学家造出世界上首台模拟电子计算机。

Calculator）在美国问世了。ENIAC^[2]（中文名：）是美国奥伯丁武器试验场为了满足计算弹道需要而研制成的，这台计算器使用了17840支电子管，大小为80英尺×8，重达28t（吨），功耗为170kW，其运算速度为每秒5000次的加法运算，造价约为487000。ENIAC的问世具有划时代的意义，表明电子计算机时代的到来。在以后60多年里，计算机技术以惊人的速度发展，没有任何一门技术的性能价格比能在30年内增长6个数量级。^[3]

• 第1代：电子管数字机（1946—1958年）

特点是体积大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般为每秒数千次至数万次）、价格昂贵，但为以后的计算机发展奠定了基础。

• 第2代：晶体管数字机（1958—1964年）

方的操作系统、高级语言及其程序。应用领域以计算和事务处理为主，并开始进入工业控制领域。特点是体积缩小、能耗降低、可靠性提高、运算提高（一般为每秒数10万次，可高达300万次）、性能比第1代计算机有很大的提高。

• 第3代：集成电路数字机（1964—1970年）

硬件方面，逻辑元件采用中、小规模（MSI、SSI），主存储器仍采用。方面出现了分时操作系统以及结构化、规模化程序设计方法。特点是速度更快（一般为每秒数百万次至数千万次），而且可靠性有了显著提高，价格进一步下降，产品走向了通用化、系列化和标准化等。应用领域开始进入文字处理和图像处理领域。

• 第4代：大规模机（1970年至今）

方面，逻辑元件采用大规模和超大规模集成电路（LSI和VLSI）。软件方面出现了数据库管理系统、网络管理系统和面向对象语言等。特点是1971年世界上第一台微处理器在美国诞生，开创了的新时代。应用领域从科学计算、事务管理、过制逐步走向。

由于集成技术的发展，的集成度更高，每块芯片可容纳数万乃至数百万个晶体管，并且可以把运算器和控制器都集中在一个芯片上、从而出现了微处理器，并且可以用微处理器和大规模、超大规模集成电路组装成微型计算机，就是我们常说的微电脑或PC机。微型计算机体积小，价格便宜，使用方便，但它的功能和运算速度已经达到甚至超过了过去的大型计算机。另一方面，利用大规模、超大规模集成电路制造的各种逻辑芯片，已经制成了体积并不很大，但运算速度可达一亿甚至几十亿次的巨型计算机。我国继1983年研制成功每秒运算一亿次的银河Ⅰ这型巨型机以后，又于1993年研制成功每秒运算十亿次的银河Ⅱ型通用并行巨型计算机。这一时期还产生了新一代的程序设计语言以及数据库管理系统和网络软件等。

随着物理元、器件的变化，不仅主机经历了更新换代，它的外部也在不断地变革。比如，由最初的阴极射线显示管发展到、，以后又发展为通用的，现又出现了体积更小、容量更大、速度更快的只读（CD—ROM）。

电源是电脑中不可缺少的供电设备，它的作用是将220V交流电转换为电脑中使用的5V、12V、3.3V直流电，其性能的好坏，直接影响到其他设备工作的稳定性，进而会影响整机的稳定性。手提电脑在自带锂电池情况下，为手提电脑提供有效电源。

主板是电脑中各个部件工作的一个平台，它把电脑的各个部件紧密连接在一起，各个部件通过主板进行数据传输。也就是说，电脑中重要的“交通枢纽”都在主板上，它工作的稳定性影响着整机工作的稳定性。

CPU即，是一台计算机的运算核心和控制核心。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU由运算器、控制器、寄存器、高速缓存及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。作为整个系统的核心，CPU也是整个系统最高的执行单元，因此CPU已成为决定电脑性能的核心部件，很多用户都以它为标准来判断电脑的档次。

内存又叫内部存储器或者是（RAM），分为DDR内存和SDRAM内存，（但是SDRAM由于容量低，存储速度慢，稳定性差，已经被DDR淘汰了）内存属于电子式存储设备，它由电路板和芯片组成，特点是体积小，速度快，有电可存，无电清空，即电脑在开机状态时内存中可存储数据，关机后将自动清空其中的所有数据。 内存有DDR、DDR II、DDR III三大类，容量1-64GB。

硬盘属于外部存储器，机械硬盘由金属磁片制成，而磁片有记忆功能，所以储到磁片上的数据，不论在开机，还是关机，都不会丢失。硬盘容量很大，已达TB级，尺寸有3.5、2.5、1.8、1.0英寸等，接口有IDE、SATA、SCSI等，SATA最普遍。移动硬盘是以硬盘为存储介质，强调便携性的存储产品。市场上绝大多数的移动硬盘都是以标准硬盘为基础的，而只有很少部分的是以微型硬盘（1.8英寸硬盘等）为基础，但价格因素决定着主流移动硬盘还是以标准笔记本硬盘为基础。因为采用硬盘为，因此移动硬盘在数据的读写模式与标准IDE硬盘是相同的。移动硬盘多采用USB、IEEE1394等传输速度较快的接口，可以较高的速度与系统进行数据传输。固态硬盘用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元（FLASH芯片）组成。固态硬盘在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致但是固态硬盘比机械硬盘速度更快。

声卡是组成多媒体电脑必不可少的一个硬件设备，其作用是当发出播放命令后，声卡将电脑中的声音数字信号转换成模拟信号送到音箱上发出声音。

显卡在工作时与显示器配合输出图形、文字，作用是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人电脑主板的重要元件，是“人机对话”的重要设备之一。

网卡是工作在数据链路层的网路组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。网卡的作用是充当电脑与网线之间的桥梁，它是用来建立局域网并连接到Internet的重要设备之一。

在整合型主板中常把声卡、显卡、网卡部分或全部集成在主板上。

英文名为“monitor”，显示器有大有小，有薄有厚，品种多样，其作用是把电脑处理完的结果显示出来。它是一个输出设备，是电脑必不可缺少的部件之一。分为CRT、LCD、LED三大类，接口有VGA、DVI两类。

英文名为“Keyboard”，分为有线和无线，键盘是主要的人工学输入设备，通常为104或105键，用于把文字、数字等输到电脑上，以及电脑操控。

英文名为“Mouse”，当人们移动鼠标时，电脑屏幕上就会有一个箭头指针跟着移动，并可以很准确指到想指的位置，快速地在屏幕上定位，它是人们使用电脑不可缺少的部件之一。 键盘鼠标接口有PS/2和USB两种。硬件的鼠标分为光电和机械两种（机械已被光电淘汰）。

英文名为“Loud speaker”,通过音频线连接到功率放大器，再通过晶体管把声音放大，输出到喇叭上，从而使喇叭发出电脑的声音。一般的电脑音箱可分为2、2.1 、3 .1、4、4.1、5.1、7.1这几种，音质也各有差异。

如摄像头、扫描仪、数码相机、数码摄像机、电视卡等设备，用于处理视频信号。

英文名为“Flash disk”，闪存盘通常也被称作优盘，U盘，闪盘，是一个通用串行总线USB接口的无需物理驱动器的微型高容量移动存储产品，它采用的存储介质为闪存存储介质（Flash Memory）。闪存盘一般包括闪存（Flash Memory）、控制芯片和外壳。闪存盘具有可多次擦写、速度快而且防磁、防震、防潮的优点。闪盘采用流行的USB接口，体积只有大拇指大小，重量约20克，不用驱动器，无需外接电源，即插即用，不同电脑之间进行文件交流，存储容量从1～128GB不等，满足不同的需求。

存储卡是利用闪存（Flash Memory）技术达到电子信息的存储器，一般应用在数码相机、掌上电脑、MP3、MP4等小型产品中作为存储介质，所以样子小巧，犹如一张卡片，所以称之为闪存卡。根据不同的生产厂商和不同的应用，闪存卡有Smart Media（SM卡）、Compact Flash（CF卡），Multi Media Card（MMC卡），Secure Digital（SD卡）、Memory Stick（记忆棒），TF卡等多种类型，这些闪存卡虽然外观、规格不同，但是技术原理都是相同的。由于闪存卡本身并不能直接被电脑辨认，读卡器就是一个两者的沟通桥梁。读卡器Card Reader）可使用很多种存储卡，如Compact Flash or Smart Media or Microdrive存储卡等，作为存储卡的信息存取装置。读卡器使用USB1.1/USB2.0的传输介面，支持热拔插。与普通USB设备一样，只需插入电脑的USB端口，然后插用存储卡就可以使用了。 按照速度来划分有1.1、USB2.0以及USB3.0，按用途来划分，有单一和多合一读卡器。

所谓软件是指为方便使用计算机和提高使用效率而组织的程序以及用于开发、使用和维护的有关文档。软件系统可分为系统软件和应用软件两大类。

software,由一组控制计算机系统并管理其资源的程序组成，其主要功能包括：启动计算机，存储、加载和执行应用程序，对文件进行排序、检索，将程序语言翻译成机器语言等。实际上，系统软件可以看作用户与计算机的接口，它为应用软件和用户提供了控制、访问硬件的手段，这些功能主要由操作系统完成。此外，编译系统和各种工具软件也属此类，它们从另一方面辅助用户使用计算机。下面分别介绍它们的功能。

操作系统是管理、控制和监督计算机软、硬件资源协调运行的程序系统，由一系列具有不同控制和管理功能的程序组成，它是直接运行在计算机硬件上的、最基本的系统软件，是系统软件的核心。操作系统是计算机发展中的产物，它的主要目的有两个：一是方便用户使用计算机，是用户和计算机的接口。比如用户键入一条简单的命令就能自动完成复杂的功能，这就是操作系统帮助的结果；二是统一管理计算机系统的全部资源，合理组织计算机工作流程，以便充分、合理地发挥计算机的效率。操作系统通常应包括下列五大功能模块：

（1）处理器管理：当多个程序同时运行时，解决处理器（CPU）时间的分配问题。

（2）作业管理：完成某个独立任务的程序及其所需的数据组成一个作业。作业管理的任务主要是为用户提供一个使用计算机的界面使其方便地运行自己的作业，并对所有进入系统的作业进行调度和控制，尽可能高效地利用整个系统的资源。

（3）存储器管理：为各个程序及其使用的数据分配存储空间，并保证它们互不干扰。

（4）设备管理：根据用户提出使用设备的请求进行设备分配，同时还能随时接收设备的请求（称为中断），如要求输入信息。

（5）文件管理：主要负责文件的存储、检索、共享和保护，为用户提供文件操作的方便。

操作系统的种类繁多，依其功能和特性分为分批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统等；依同时管理用户数的多少分为单用户操作系统和多用户操作系统；适合管理计算机网络环境的网络操作系统。

8等等。它是当前微机中广泛使用的操作系统之一。Linux是一个源码公开的操作系统，程序员可以根据自己的兴趣和灵感对其进行改变，这让Linux吸收了无数程序员的精华，不断壮大，已被越来越多的用户所采用，是操作系统强有力的竞争对手。

2）语言处理系统（翻译程序）

人和计算机交流信息使用的语言称为计算机语言或称程序设计语言。计算机语言通常分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。如果要在计算机上运行高级语言程序就必须配备程序语言翻译程序（下简称翻译程序）。翻译程序本身是一组程序，不同的高级语言都有相应的翻译程序。翻译的方法有两种：

一种称为“解释”。早期的BASIC源程序的执行都采用这种方式。它调用机器配备的BASIC“解释程序”，在运行BASIC源程序时，逐条把BASIC的源程序语句进行解释和执行，它不保留目标程序代码，即不产生可执行文件。这种方式速度较慢，每次运行都要经过“解释”，边解释边执行。

另一种称为“编译”，它调用相应语言的编译程序，把源程序变成目标程序（以.OBJ为扩展名），然后再用连接程序，把目标程序与库文件相连接形成可执行文件。尽管编译的过程复杂一些，但它形成的可执行文件（以.exe为扩展名）可以反复执行，速度较快。运行程序时只要键入可执行程序的文件名，再按Enter键即可。

对源程序进行解释和编译任务的程序，分别叫作编译程序和解释程序。如FORTRAN、COBOL、PASCAL和C等高级语言，使用时需有相应的编译程序；BASIC、LISP等高级语言，使用时需用相应的解释程序。

服务程序能够提供一些常用的服务性功能，它们为用户开发程序和使用计算机提供了方便，像上经常使用的程序、调试程序、编辑程序均属此类。

是指按照一定联系存储的数据集合，可为多种应用共享。数据库管理系统（Data Base Management System，DBMS）则是能够对数据库进行加工、的系统软件。其主要功能是建立、消除、维护数据库及对库中数据进行各种操作。数据库系统主要由数据库（DB）、数据库管理系统（DBMS）以及相应的应用程序组成。数据库系统不但能够存放大量的数据，更重要的是能迅速、自动地对数据进行检索、修改、、排序、合并等操作，以得到所需的信息。这一点是传统的文件柜无法作到的。

数据库技术是计算机技术中发展最快、应用最广的一个分支。可以说，在今后的计算机应用开发中大都离不开数据库。因此，了解数据库技术尤其是微机环境下的数据库应用是非常必要的。

为解决各类实际问题而设计的程序系统称为应用软件。从其服务对象的角度，又可分为通用软件和专用软件两类。

是一种以个人计算机和分布式网络计算为基础，主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。工作站最突出的特点是具有很强的图形交换能力，因此在图形图像领域特别是计算机辅助设计领域得到了迅速应用。典型产品有美国Sun公司的Sun系列工作站。

无盘工作站是指无软盘、无硬盘、无光驱连入局域网的计算机。在网络系统中，把工作站端使用的操作系统和应用软件被全部放在服务器上，系统管理员只要完成服务器上的管理和维护，软件的升级和安装也只需要配置一次后，则整个网络中的所有计算机就都可以使用新软件。所以无盘工作站具有节省费用、系统的安全性高、易管理性和易维护性等优点，这对网络管理员来说具有很大的吸引力。

无盘工作站的工作原理是由网卡的启动芯片（Boot ROM）以不同的形式向服务器发出启动请求号，服务器收到后，根据不同的机制，向工作站发送启动数据，工作站下载完启动数据后，系统控制权由Boot ROM转到内存中的某些特定区域，并引导操作系统。

集线器（HUB）是一种共享介质的网络设备，它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网，HUB 本身不能识别目的地址。集线器上的所有端口争用一个共享信道的宽带，因此随着网络节点数量的增加，数据传输量的增大，每节点的可用带宽将随之减少。另外，集线器采用广播的形式传输数据，即向所有端口传送数据。如当同一局域网内的A 主机给B 主机传输数据时，数据包在以HUB 为架构的网络上是以广播方式传输的，对网络上所有节点同时发送同一信息，然后再由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。其实接收数据的一般来说只有一个终端节点，而对所有节点都发送，在这种方式下，很容易造成网络堵塞，而且绝大部分数据流量是无效的，这样就造成整个网络数据传输效率相当低。另一方面由于所发送的数据包每个节点都能侦听到，容易给网络带来一些不安全隐患。

（Switch）是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备，它是集线器的升级换代产品，外观上与集线器非常相似，其作用与集线器大体相同。但是两者在性能上有区别：集线器采用的是共享带宽的工作方式，而交换机采用的是独享带宽方式。即交换机上的所有端口均有独享的信道带宽，以保证每个端口上数据的快速有效传输，交换机为用户提供的是独占的、点对点的连接，数据包只被发送到目的端口，而不会向所有端口发送，其它节点很难侦听到所发送的信息，这样在机器很多或数据量很大时，不容易造成堵塞，也确保了数据传输，同时大大的提高了传输效率，两者的差别就比较明显了。

（Router）是一种负责寻径的网络设备，它在互联网络中从多条路径中寻找通讯量最少的一条网络路径提供给用户通信。路由器用于连接多个逻辑上分开的网络，为用户提供最佳的通信路径，利用路由表为数据传输选择路径，路由表包含网络地址以及各地址之间距离的清单，路由器利用路由表查找数据包从当前位置到目的地址的正确路径，路由器使用最少时间算法或最优路径算法来调整信息传递的路径。路由器是产生于交换机之后，就像交换机产生于集线器之后，所以路由器与也有一定联系，并不是完全独立的两种设备。路由器主要克服了交换机不能向路由转发数据包的不足。

交换机、路由器是一台特殊的网络计算机，它的硬件基础CPU、存储器和接口，软件基础是网络互联操作系统IOS。

交换机、路由器和PC机一样，有中央处理单元CPU，而且不同的交换机、路由器，其CPU一般也不相同，CPU是交换机、路由器的处理中心。

内存是交换机、路由器存储信息和数据的地方，CISCO交换机、路由器有以下几种内存组件：

Program）和部分或全部的IOS。交换机、路由器中的ROM是可擦写的，所以IOS是可以升级的。

RAM（Random Access Memory）与PC机上的随机存储器相似，提供临时信息的存储，同时保存着当前的路由表和配置信息。

FLASH闪存，是可擦写的，也可编程，用于存储CISCO IOS的其它版本，用于对交换机、路由器的IOS进行升级。

接口用作将交换机、路由器连接到网络，可以分为局域网接口和广域网接口两种。由于交换机、路由器型号的不同，接口数目和类型也不尽一样。常见的接口主要有以下几种：

高速同步串口，可连接DDN，帧中继（Frame Relay），X.25，PSTN（电话线路）。

同步/异步串口，可用软件将端口设置为同步工作方式。

AUI端口，即粗缆口。一般需要外接转换器（AUI-RJ45），连接10/100Base-T以太网络。

ISDN端口，可以连接ISDN网络（2B+D），可作为局域网接入Internet 之用。

AUX端口，该端口为异步端口，主要用于远程配置，也可用于拔号备份，可与MODEM连接。支持硬件流控制（Hardware Flow Control）。

Console端口，该端口为异步端口，主要连接终端或运行终端仿真程序的计算机，在本地配置交换机、路由器。不支持硬件流控制。

是一种采用总线结构，对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的计算机系统总称。简称工控机。它由计算机和过程输入输出（I/O）通过两大部分组成。计算机是由主机、输入输出设备和外部磁盘机、磁带机等组成。在计算机外部又增加一部分过程输入/输出通道，用来完成工业生产过程的检测数据送入计算机进行处理；另一方面将计算机要行使对生产过程控制的命令、信息转换成工业控制对象的控制变量的信号，再送往工业控制对象的控制器去。由控制器行使对生产设备运行控制。工控机的主要类别有：IPC（PC总线工业电脑）、PLC（可编程控制系统）、DCS（分散型控制系统）、FCS（现场总线系统）及CNC（数控系统）五种。

即基于PC总线的工业电脑。据2000年IDC统计PC机已占到通用计算机的95%以上，因其价格低、质量高、产量大、软/硬件资源丰富，已被广大的技术人员所熟悉和认可，这正是工业电恼热的基础。其主要的组成部分为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成，如CPU卡、I/O卡等。并采取全钢机壳、机卡压条过滤网，双正压风扇等设计及EMC（Electro Magnetic Compatibility）技术以解决工业现场的电磁干扰、震动、灰尘、高/低温等问题。

可靠性：工业PC具有在粉尘、烟雾、高/低温、潮湿、震动、腐蚀和快速诊断和可维护性，其MTTR（Mean Time to Repair）一般为10万小时以上。

实时性，工业PC对工业生产过程进行实时在线检测与控制，对工作状况的变化给予快速响应，及时进行采集和输出调节（看门狗功能这是普通PC所不具有的），遇险自复位，保证系统的正常运行。

扩充性，工业PC由于采用底板+CPU卡结构，因而具有很强的输入输出功能，最多可扩充20个板卡，能与工业现场的各种外设、板卡如与道控制器、视频监控系统、车辆检测仪等相连，以完成各种任务。

兼容性，能同时利用ISA与PCI及PICMG资源，并支持各种操作系统，多种语言汇编，多任务操作系统。

2、可编程序控制器（PLC）

PLC英文全称ProgrammableLogicController，中文全称为可编程逻辑控制器，定义是：一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制系统（ProgrammableLogicController）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通用自动控制装置，是作为传统继电器的替换产品而出现的。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程控制器更多地具有了计算机的功能，不仅能实现逻辑控制，还具有了数据处理、通信、网络等功能。由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，大大推进了机电一体化的进程。

3、分散型控制系统（DCS）

是一种高性能、高质量、低成本、配置灵活的分散控制系统系列产品，可以构成各种独立的控制系统、分散控制系统DCS、监控和数据采集系统（SCADA），能满足各种工业领域对过程控制和信息管理的需求。系统的模块化设计、合理的软硬件功能配置和易于扩展的能力，能广泛用于各种大、中、小型电站的分散型控制、发电厂自动化系统的改造以及钢铁、石化、造纸、水泥等工业生产过程控制。

4、现场总线系统（FCS）

是全数字串行、双向通信系统。系统内测量和控制设备如探头、激励器和控制器可相互连接、监测和控制。在工厂网络的分级中，它既作为过程控制（如PLC，LC等）和应用智能仪表（如变频器、阀门、条码阅读器等）的局部网，又具有在网络上分布控制应用的内嵌功能。由于其广阔的应用前景，众多国外有实力的厂家竞相投入力量，进行产品开发。国际上已知的现场总线类型有四十余种，比较典型的现场总线有：FF，Profibus，LONworks，CAN，HART，CC-LINK等。

5、数控系统（CNC）

现代数控系统是采用微处理器或专用微机的数控系统，由事先存放在存储器里系统程序（软件）来实现控制逻辑，实现部分或全部数控功能，并通过接口与外围设备进行联接，称为计算机数控，简称CNC系统。

数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透形成的机电一体化产品；其技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。

也叫桌面机，是一种独立相分离的计算机，完完全全跟其它部件无联系，相对于笔记本和上网本体积较大，主机、显示器等设备一般都是相对独立的，一般需要放置在电脑桌或者专门的工作台上。因此命名为台式机。为非常流行的微型计算机，多数人家里和公司用的机器都是台式机。台式机的性能相对较笔记本电脑要强。台式机具有如下特点：

散热性。台式机具有笔记本计算机所无法比拟的优点。台式机的机箱具有空间大、通风条件好的因素而一直被人们广泛使用。

扩展性。台式机的机箱方便用户硬件升级，如光驱、硬盘。如台式机箱的光驱驱动器是4-5个，硬盘驱动器插槽是4-5个。非常方便用户日后的升级。

保护性。台式机全方面保护硬件不受灰尘的侵害。而且防水性就不错；在笔记本中这项发展不是很好。

明确性。台式机机箱的开、关键、重启键、、音频接口都在机箱前置面板中，方便用户的使用。

但台式机的便携性差，相比笔记本是非常方便。

电脑一体机，是由一台显示器、一个电脑键盘和一个鼠标组成的电脑。它的芯片、主板与显示器集成在一起，显示器就是一台电脑，因此只要将键盘和鼠标连接到显示器上，机器就能使用。随着无线技术的发展，电脑一体机的键盘、鼠标与显示器可实现无线链接，机器只有一根电源线。这就解决了一直为人诟病的台式机线缆多而杂的问题。有的电脑一体机还具有电视接收、AV功能，也整合专用软件，可用于特定行业专用机。

笔记本电脑可以大体上分为6类：商务型、时尚型、多媒体应用、上网型、学习型、特殊用途。商务型笔记本电脑一般可以概括为移动性强、电池续航时间长、商务软件多；时尚型外观主要针对时尚女性；多媒体应用型笔记本电脑则有较强的图形、图像处理能力和多媒体的能力，尤其是播放能力，为享受型产品。而且，多媒体笔记本电脑多拥有较为强劲的独立显卡和声卡（均支持高清），并有较大的屏幕。（Netbook）就是轻便和低配置的笔记本电脑，具备上网、收发邮件以及即时信息（IM）等功能，并可以实现流畅播放流媒体和音乐。上网本比较强调便携性，多用于在出差、旅游甚至公共交通上的移动上网。学习型机身设计为笔记本外形，采用标准电脑操作，全面整合学习机、电子辞典、复读机、点读机、学生电脑等多种机器功能。特殊用途的笔记本电脑是于专业人士，可以在酷暑、、低气压、高海拔、强辐射、战争等恶劣环境下使用的机型，有的较笨重，比如奥运会前期在“华硕珠峰大本营IT服务区”使用的华硕笔记本电脑。

4、掌上电脑（PDA）

在掌上电脑基础上加上手机功能，就成了（Smartphone）。智能手机除了具备手机的通话功能外，还具备了PDA分功能，特别是个人信息管理以及基于无线数据通信的浏览器和电子邮件功能。智能手机为用户提供了足够的屏幕尺寸和带宽，既方便随身携带，又为软件运行和内容服务提供了广阔的舞台，很多增值业务可以就此展开，如股票、新闻、天气、交通、商品、应用程序下载、音乐图片下载等等。

平板电脑是一款无须翻盖、没有键盘、大小不等、形状各异，却功能完整的电脑。其构成组件与笔记本电脑基本相同，但它是利用触笔在屏幕上书写，而不是使用键盘和鼠标输入，并且打破了笔记本电脑键盘与屏幕垂直的J 型设计模式。它除了拥有笔记本电脑的所有功能外，还支持手写输入或语音输入，移动性和便携性更胜一筹。 平板电脑由提出，至少应该是X86架构，从微软提出的平板电脑概念产品上看，平板电脑就是一款无须翻盖、没有键盘、小到足以放入女士手袋，但却功能完整的PC。

，是一种以应用为中心、以微处理器为基础，软硬件可裁剪的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成。它是计算机市场中增长最快的领域，也是种类繁多，形态多种多样的计算机系统。嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备，如掌上pda、计算器、电视机顶盒、手机、数字电视、多媒体播放器、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝式电话、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等。

1、对实时和多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时操作系统的执行时间减少到最低限度；

2、具有功能很强的存储区保护功能，这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断；

3、可扩展的结构，以能迅速地扩展出满足应用的高性能的嵌入式微处理器；

4、嵌入式微处理器的功耗必须很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，功耗只能为mw 甚至μw 级。

分子计算机体积小、耗电少、运算快、存储量大。分子计算机的运行是吸收分子晶体上以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。分子计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。转换开关为酶，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。生物分子组成的计算机具备能在生化环境下，甚至在生物有机体中运行，并能以其它分子形式与外部环境交换。因此它将在医疗诊治、遗传追踪和仿生工程中发挥无法替代的作用。分子芯片体积大大减小，而效率大大提高， 分子计算机完成一项运算，所需的时间仅为10微微秒，比人的思维速度快100万倍。分子计算机具有惊人的存贮容量，1立方米的DNA溶液可存储1万亿亿的二进制数据。分子计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白质分子，所以分子计算机既有自我修复的功能，又可直接与分子活体相联。

量子计算机是利用原子所具有的量子特性进行信息处理的一种全新概念的计算机。量子理论认为，非相互作用下，原子在任一时刻都处于两种状态，称之为量子超态。原子会旋转，即同时沿上、下两个方向自旋，这正好与电子计算机0与1完全吻合。如果把一群原子聚在一起，它们不会像电子计算机那样进行的线性运算，而是同时进行所有可能的运算，例如量子计算机处理数据时不是分步进行而是同时完成。只要40个原子一起计算，就相当于今天一台超级计算机的性能。量子计算机以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存，其运算速度可能比奔腾4芯片快10亿倍，就像一枚信息火箭，在一瞬间搜寻整个互联网，可以轻易破解任何安全密码，黑客任务轻而易举，难怪美国中央情报局对它特别感兴趣。

光子计算机是一种由光信号进行数字运算、逻辑操作、信息存贮和处理的新型计算机。光子计算机的基本组成部件是集成光路，要有、透镜和核镜。由于光子比电子速度快，光子计算机的运行速度可高达一万亿次。它的存贮量是现代计算机的几万倍，还可以对语言、图形和手势进行识别与合成。

许多国家都投入巨资进行光子计算机的研究。随着现代光学与计算机技术、微电子技术相结合，在不久的将来，光子计算机将成为人类普遍的工具。

纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。纳米管元件尺寸在几到几十纳米范围， 质地坚固，有着极强的导电性， 能代替硅芯片制造计算机。“纳米”是一个计量单位， 一个纳米等于10的（-9）次方米， 大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从20世纪80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品。纳米技术正从微电子机械系统起步，把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积只有数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源， 而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。

20世纪80年代以来，生物工程学家对人脑、神经元和感受器的研究倾注了很大精力，以期研制出可以模拟人脑思维、低耗、高效的第六代计算机——生物计算机。用蛋白质制造的电脑芯片，存储量可以达到普通电脑的10亿倍。生物电脑元件的密度比大脑神经元的密度高100万倍，传递信息的速度也比人脑思维的速度快100万倍。

其特点是可以实现分布式联想记忆．并能在一定程度上模拟人和动物的学习功能。它是一种有知识、会学习、能推理的计算机，具有能理解自然语言、声音、文字和图像的能力，并且具有说话的能力，使人机能够用自然语言直接对话，它可以利用已有的和不断学习到的知识，进行思维、联想、推理，并得出结论，能解决复杂问题，具有汇集、记忆、检索有关知识的能力。

信息管理是以数据库管理系统为基础，辅助管理者提高决策水平，改善运营策略的计算机技术。信息处理具体包括数据的采集、存储、加工、分类、排序、检索和发布等一系列工作。信息处理已成为当代计算机的主要任务。是现代化管理的基础。据统计，80%以上的计算机主要应用于信息管理，成为计算机应用的主导方向。信息管理已广泛应用与办公自动化、企事业计算机辅助管理与决策、情报检索、图书馆里、电影电视动画设计、会计电算化等各行各业。

计算机的应用已渗透到社会的各个领域，正在日益改变着传统的工作、学习和生活的方式，推动着社会的科学计算

科学计算是计算机最早的应用领域，是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数值计算问题。在现代科学技术工作中，科学计算的任务是大量的和复杂的。利用计算机的运算速度高、存储容量大和连续运算的能力，可以解决人工无法完成的各种科学计算问题。例如，工程设计、地震预测、气象预报、火箭发射等都需要由计算机承担庞大而复杂的计算量。

过程控制是利用实时采集、分析数据，按最优值迅速地对控制对象进行自动调节或自动控制。采用计算机进行过程控制，不仅可以大大提高控制的自动化水平，而且可以提高控制的时效性和准确性，从而改善劳动条件、提高产量及合格率。因此，计算机过程控制已在机械、冶金、石油、化工、电力等部门得到广泛的应用。

计算机辅助技术包括CAD、CAM和CAI。

计算机辅助设计是利用计算机系统辅助设计人员进行工程或产品设计，以实现最佳设计效果的一种技术。CAD技术已应用于飞机设计、船舶设计、建筑设计、机械设计、大规模集成电路设计等。采用计算机辅助设计，可缩短设计时间，提高工作效率，节省人力、物力和财力，更重要的是提高了设计质量。

计算机辅助制造是利用计算机系统进行产品的加工控制过程，输入的信息是零件的工艺路线和工程内容，输出的信息是刀具的运动轨迹。将CAD和CAM技术集成，可以实现设计产品生产的自动化，这种技术被成为计算机集成制造系统。有些国家已把CAD和计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing）、计算机辅助测试（Computer Aided Test）及计算机辅助工程（Computer Aided Engineering）组成一个集成系统，使设计、制造、测试和管理有机地组成为一体，形成高度的自动化系统，因此产生了自动化生产线和“无人工厂”。

计算机辅助教学是利用计算机系统进行课堂教学。教学课件可以用PowerPoint或Flash等制作。CAI不仅能减轻教师的负担，还能教学内容生动、形象逼真，能够动态演示实验原理或操作过程激发学生的学习兴趣，提高教学质量，为培养现代化高质量人才提供了有效方法。

1947年，美国数学家、工程师沃伦·韦弗与英国物理学家、工程师安德鲁·布思提出了以计算机进行翻译（简称“机译”）的设想，机译从此步入历史舞台，并走过了一条曲折而漫长的发展道路。机译被列为21世纪世界十大科技难题。与此同时，机译技术也拥有巨大的应用需求。

机译消除了不同文字和语言间的隔阂，堪称高科技造福人类之举。但机译的译文质量长期以来一直是个问题，离理想目标仍相差甚远。中国数学家、语言学家周海中教授认为，在人类尚未明了大脑是如何进行语言的模糊识别和逻辑判断的情况下，机译要想达到“信、达、雅”的程度是不可能的。这一观点恐怕道出了制约译文质量的瓶颈所在。

随着电子技术特别是通信和计算机技术的发展，人们已经有能力把文本、音频、视频、动画、图形和图像等各种媒体综合起来，构成一种全新的概念—“多媒体”（Multimedia）。在医疗、教育、商业、银行、保险、行政管理、军事、工业、广播、交流和出版等领域中，多媒体的应用发展很快。

计算机网络是由一些独立的和具备信息交换能力的计算机互联构成，以实现资源共享的系统。计算机在网络方面的应用使人类之间的交流跨越了时间和空间障碍。计算机网络已成为人类建立信息社会的物质基础，它给我们的工作带来极大的方便和快捷，如在全国范围内的银行信用卡的使用，火车和飞机票系统的使用等。可以在全球最大的互联网络——Internet上进行浏览、检索信息、收发电子邮件、阅读书报、玩网络游戏、选购商品、参与众多问题的讨论、实现远程医疗服务等。

计算精确度高：的发展特别是尖端科学技术的发展，需要高度精确的。计算机控制的导弹之所以能准确地击中预定的目标，是与计算机的精确计算分不开的。一般计算机可以有十几位甚至几十位（二进制）有效数字，计算精度可由千分之几到百万分之几，是任何计算工具所望尘莫及的。

逻辑运算能力强：计算机不仅能进行精确计算，还具有功能，能对信息进行比较和判断。计算机能把参加运算的、程序以及中间结果和最后结果保存起来，并能根据判断的结果自动执行下一条指令以供用户随时调用。

存储容量大：计算机内部的具有记忆特性，可以存储大量的信息，这些信息，不仅包括各类数据信息，还包括加工这些数据的程序。

自动化程度高：由于计算机具有存储记忆能力和逻辑判断能力，所以人们可以将预先编好的程序组纳入计算机内存，在程序控制下，可以连续、自动地工作，不需要人的干预。

性价比高：几乎每家每户都会有电脑，越来越普遍化、大众化，22世纪电脑必将成为每家每户不可缺少的之一。计算机发展很迅速，有台式的还有笔记本。

随着科技的进步，各种计算机技术、网络技术的飞速发展，计算机的发展已经进入了一个快速而又崭新的时代，计算机已经从功能单一、体积较大发展到了功能复杂、体积微小、资源网络化等。计算机的未来充满了变数,性能的大幅度提高是不可置疑的，而实现性能的飞跃却有多种途径。不过性能的大幅提升并不是计算机发展的唯一路线，计算机的发展还应当变得越来越人性化，同时也要注重环保等等。^[5]

计算机从出现至今，经历了机器语言、程序语言、简单操作系统和Linux、Macos、BSD、Windows等现代操作系统四代，运行速度也得到了极大的提升，第四代计算机的运算速度已经达到几十亿次每秒。计算机也由原来的仅供军事科研使用发展到人人拥有，计算机强大的应用功能，产生了巨大的市场需要，未来计算机性能应向着微型化、、智能化和的方向发展。

巨型化是指为了适应尖端科学技术的需要，发展高速度、大存储容量和功能强大的超级计算机。随着人们对计算机的依赖性越来越强，特别是在军事和科研教育方面对计算机的存储空间和运行速度等要求会越来越高。此外计算机的功能更加多元化。

随着微型处理器(CPU)的出现，计算机中开始使用微型，使计算机体积缩小了，成本降低了。另一方面，软件行业的飞速发展提高了计算机内部操作系统的便捷度，计算机外部设备也趋于完善。计算机理论和技术上的不断完善促使微型计算机很快渗透到全社会的各个行业和部门中，并成为人们生活和学习的必须品。四十年来，计算机的体积不断的缩小，台式电脑、笔记本电脑、掌上电脑、平板电脑体积逐步微型化，为人们提供便捷的服务。因此，未来计算机仍会不断趋于微型化，体积将越来越小。

互联网将世界各地的计算机连接在一起，从此进入了互联网时代。计算机网络化彻底改变了人类世界，人们通过互联网进行沟通、交流（OICQ、微博等），教育资源共享（文献查阅、远程教育等）、信息查阅共享（百度、谷歌）等，特别是无线网络的出现，极大的提高了人们使用网络的便捷性，未来计算机将会进一步向网络化方面发展。

计算机人工智能化是未来发展的必然趋势。现代计算机具有强大的功能和运行速度，但与人脑相比，其智能化和逻辑能力仍有待提高。人类不断在探索如何让计算机能够更好的反应人类思维，使计算机能够具有人类的逻辑思维判断能力，可以通过思考与人类沟通交流，抛弃以往的依靠通过编码程序来运行计算机的方法，直接对计算机发出指令。

传统的计算机处理的信息主要是字符和数字。事实上，人们更习惯的是图片、文字、声音、像等多种形式的多媒体信息。多媒体技术可以集图形、图像、音频、视频、文字为一体，使信息处理的对象和内容更加接近真实世界。

20世纪80年代以来ALU和控制单元（二者合成中央处理器，即CPU）逐渐被整合到一块集成电路上，称作微处理器。这类计算机的工作模式十分直观：在一个时钟周期内，计算机先从存储器中获取指令和数据，然后执行指令，存储数据，再获取下一条指令。这个过程被反复执行，直至得到一个终止指令。由控制器解释，运算器执行的指令集是一个精心定义的数目十分有限的简单指令集合。

中国现在已成为电子信息产品的制造大国，并逐步确立在全球产业分工体系中的重要，中国计算机产业未来将呈现六大发展趋势。

• 大容量磁盘、环保型显示器走向普及；

• 笔记本显示器走向两极分化；

• 内存技术换代，软驱退出市场；

• IA服务器市场份额将进一步提高；

• 服务器低端市场细分化加剧。

　　轰动整个中国的“华为被封锁”背后，是美国与中、日、韩“生死混战”几十年！

　　本文为瞭望智库书摘，摘编自《“芯”想事成：中国芯片产业的博弈与突围》，人民邮电出版社2018年8月出版，原标题为《大时代的芯片风云》。原文有删减

　　日前，美国相关政府部门针对华为发布一系列制裁措施，包括签下行政令禁止美国企业购买“外国对手”提供的电信设备和服务，将华为公司列入管制“实体名单”等。

　　对此，5月17日凌晨，华为旗下的芯片公司海思半导体总裁何庭波发布了一封致员工的内部信称，华为多年前已经做出过极限生存的假设，预计有一天，所有美国的先进芯片和技术将不可获得，而华为仍将持续为客户服务。

　　何庭波称，海思将启用“备胎”计划，兑现为公司对于客户持续服务的承诺，以确保公司大部分产品的战略安全，大部分产品的连续供应，“这是历史的选择，所有我们曾经打造的备胎，一夜之间全部‘转正’！”

　　芯片的重要性毋庸赘言，无论是小到日常生活相关的电视机、洗衣机、移动电话、计算机等家用消费品，还是大到传统工业的各类数控机床和国防工业的导弹、卫星、火箭、军舰等，都离不开它。

　　而从英特尔、日本电气、东芝、三星再到台积电……全球芯片产业的角斗场上一直龙争虎斗，这也是美国紧盯华为，多次限制、打压的原因之一。

　　不过，正如华为总裁办所说，任何艰难困苦，都不能阻挡我们前进的步伐。

　　今天，库叔分享一篇文章，带各位库友了解大时代下的小芯片，回顾“暗战”不断的七十余年。

　　自20世纪四五十年代起，美国就开始逐渐占据全球科技和高端产业的顶端。在其他国家要么沉浸在战火中，要么在废墟中重建的时候，美国汇聚了大量顶尖人才，用完备的科研体系和工业生产链条，孵化出一个又一个堪称划时代的产品。

　　1946年，头顶世界第一台通用电子计算机的光环，这台名为“埃尼阿克（ENIAC）”的机器，如今看来就是一个外形奇怪的庞然大物。

　　它重达30多吨，占地面积170多平方米，肚子里装有18000只电子管，成千上万个二极管、电阻器等元器件，其内部有电路的焊接点多达50万个；机器表面布满了电表、电线和指示灯。令人哭笑不得的是它的耗电量，据说超过174千瓦小时，每次使用时全镇的电灯都会变暗。更要命的是，电子管平均每隔15分钟就要烧坏一只，科学家们不得不满头大汗地不停更换。

世界第一台通用电子计算机“埃尼阿克”

　　尽管如此，“埃尼阿克”的计算速度却是当时手工计算的20万倍、继电器计算机的1000倍。美国军方也从中尝到了甜头，因为它计算炮弹弹道只需要3秒，而在此之前，则需要200人手工计算两个月。

　　在庞然大物的运转中立下汗马功劳的，就是运用真空电子管实现了计算，而存储器的存储介质是一种打孔卡片。尽管拿出了计算机“绝活”，但由于体积过大，信息存储速度太慢，人们对缩小计算机体积、提高运算速度的渴望越来越强烈。

　　科学技术发展的历史证明，技术领域的危机往往是科学研究的契机。加快解决真空电子管的笨重、不稳定问题很快成为科学家们攻关的方向。

　　1947年，美国贝尔实验室发明了晶体管，解决了此前电子管在体积、功耗、寿命等方面的局限性，并对军事、航空、航天及计算机的发展起到了重要推动作用，也吹响了集成电路发明的号角。

　　我们就从“本世纪最伟大发明”——晶体管说起。

　　“轮子之后最重要的发明”

　　晶体管的发明离不开一位名叫威廉·肖克利的人。

　　1947年的圣诞节假期前，12月23日早晨，威廉·肖克利把车开到离纽约市30多千米的贝尔实验室，匆忙穿过空荡荡的走廊，到达位于二楼的办公室。大约一个小时后，他的同事约翰·巴丁和沃尔特·布拉顿也陆续抵达，大家围着一个两边包着金箔的塑料楔形体反复检查，不时做一些计算。

　　当天下午，他们要向贝尔实验室的负责团队演示一项新发明——不用电子管的放大器。

　　窗外开始飘起细雨。实验室的负责人都来到这个办公室，屋里显得有些拥挤。展示在他们面前的，除了示波器、信号发生器、变压器、话筒、耳机、电表、转换开关这些常见仪器之外，就是那个神秘的塑料楔形体了。布拉顿接通电源，从荧光屏上的波形图来看，信号经过放大器后，有了明显变化。

　　布拉顿对着话筒随意说了几句话，带着耳机的贝尔实验室负责人脸上露出惊奇的神情。这些世界上首屈一指的科学家已经预感到，科学史正在他们眼前掀开了一个新篇章。

1948年贝尔实验室，巴丁（左）、肖克利（中）、布拉顿（右）

　　这个神秘装置后来被命名为晶体管。与动辄占满了整个屋子、功率消耗巨大的电子管相比，晶体管简直就是一个充满魔力的小精灵。它的问世，为后来集成电路以及现代计算机等一系列电子设备的诞生吹响了号角。

威廉·肖克利（坐着，右一）和员工举杯祝贺他获得1956年的诺贝尔物理学奖

　　1．集成电路的诞生

　　有了晶体管，集成电路的诞生就看见了曙光。在20世纪50年代，越来越多的工程师开始设想集成电路的概念——把一批微缩的晶体管以及电阻、电容等元件，集中放置在一块面积不大的晶片上，连接成一个电子电路——这种集成将大大提高工作效率。

　　最终将这一设想变为现实的，是杰克·基尔比和罗伯特·诺伊斯两个人，他们分别独立完成了集成电路的研制，被公认为集成电路的共同发明者。

　　晶体管发明的时候，基尔比刚刚在伊利诺伊大学获得电子工程学学士学位。这项新发明让他在大学里选修的电子管技术全部没了用武之地，但这并没有消减这个年轻人对电子技术的热情，反而更加坚定了他成为电气工程师的决心。

　　1958年，34岁的基尔比加入美国德州仪器公司，后者给了他大量时间和相当不错的实验条件，让他可以把全部精力用于研究电路小型化。不久，公司全体员工外出度假，按照德州仪器当时的惯例，作为一名新员工，基尔比还没有资格享受长假，于是他独自一人留在实验室工作。在仔细研究了一些电子线路图和设计方案后，基尔比突然产生了一个想法：电路中所有的有源器件和无源元件，都可以在同一块基板上用制作晶体管的办法制作出来。

　　当同事度完假回来时，基尔比已经完成了新方案的设计图。1958年9月12日，基尔比成功地实现了把电子器件集成在一块半导体材料上的构想，他把晶体管以及电阻、电容等集成在微小的平板上，用热焊方式把元件以极细的导线互接，在不超过4平方毫米的面积上，大约集成了20余个元器件。

　　这一天，被视为集成电路的诞生日。

　　1959年2月6日，杰克·基尔比向美国专利局申报专利，这种由半导体元件构成的微型固体组合件，从此被命名为“集成电路”。

　　当基尔比用锗做出集成电路的消息传到硅谷，仙童半导体公司的罗伯特·诺伊斯提出：可以用平面处理技术来实现集成电路的大批量生产。仅仅6个月后，诺伊斯发明了世界上第一块用硅制作的集成电路，比锗集成电路更实用、更容易生产。这种采用先进的平面处理技术研制出的集成电路，也申请了一项发明专利。

　　由于诺伊斯的创造发明，仙童公司生产的集成电路很快就成了比金子更诱人的产品。仙童公司原来占地170平方米的庞大计算机，可以被一块只有火柴盒大小的微处理器所代替。1968年销售额从原来的几千美元上升到1.3亿美元。

罗伯特·诺伊斯在仙童半导体公司

　　作为半导体工业的摇篮，仙童被誉为集成电路的“西点军校”，与此同时，诺伊斯还和别人一起创办了科技界的闪耀明星英特尔公司，直到今天，英特尔仍然是集成电路产业的翘楚。

　　即使是在英雄扎堆的硅谷，诺伊斯也是同时集才华、财富和成就于一体的风云人物。

“请问，您是怎样发明集成电路的？”

“我发明集成电路，那是因为我是个‘懒汉’。当时，我考虑，用导线联接电子零件太费事，希望越简单越好。而且，我开始设计的集成电路规模很小，工作容易做。”罗伯特·诺伊斯1984年来到中国谈起32岁时发明集成电路的情形，十分风趣地回答。

　　1966年，基尔比和诺伊斯同时被美国富兰克林学会授予巴兰丁奖章，基尔比被誉为“第一块集成电路的发明家”，而诺伊斯则是“提出了适合工业生产的集成电路理论”。1969年，美国联邦法院最终从法律上承认了集成电路是一项“同时”的发明。

　　同年，德州仪器和仙童公司达成协议，互相承认对方部分地享有集成电路的发明专利权，其他任何想生产集成电路的厂商，必须分别从仙童和德州仪器取得授权。这个协议，让德州仪器和仙童公司在20世纪的六七十年代凭借着专利授权赚取了大量利润。

　　2000年，基尔比因集成电路的发明被授予诺贝尔物理学奖。此时，诺伊斯已经过世，没能分享这一奖项。不过，与基尔比一生都在德州仪器从事研究不同，诺伊斯不仅在科学上取得卓越成就，而且在商业上也大获成功。

　　集成电路的发明，让我们生活的世界发生了天翻地覆的变化，以至于有人把它称为“轮子之后最重要的发明”。从家用电器到汽车飞机，从连接世界的互联网到人手一部的智能手机，在集成电路的基础上，又涌现出许许多多的伟大发明，共同推动了人类社会的进步。

　　1999年，美国《洛杉矶时报》评选了“本世纪经济领域50名最有影响力人物”，并列第一的是肖克利以及两位集成电路的发明者：诺伊斯和基尔比。汽车工业奠基人亨利·福特、美国总统富兰克林·罗斯福和动画王国创办者沃尔特·迪斯尼排在他们身后。

　　2005年，基尔比在得克萨斯州达拉斯市的家中与世长辞，享年81岁。这一年，集成电路已经由基尔比在实验室展示的一块简陋芯片，发展成为总销售额高达1900亿美元的庞大产业，而由此而支撑起的全球电子终端设备市场更是达到了12750亿美元的巨大规模。在之后的岁月里，这一产业规模还在不断地高速增长。

　　先有仙童，后有硅谷

　　说起来，晶体管的发明者肖克利，集成电路的发明者诺伊斯，都与一家公司有关，那就是仙童公司。后者是硅谷的一个传奇，对整个半导体行业乃至全世界都做出了可载入史册的贡献。

　　故事要从1955年讲起。这一年，被誉为“晶体管之父”的肖克利离开贝尔实验室，在旧金山湾区的圣塔克拉拉自立门户创建了“肖克利半导体实验室”，找了一批最优秀的科学家和工程师，准备产业化生产晶体管。

　　当时，美国电子界都焦急地关注着肖克利的行踪。据说，300年前当牛顿宣布准备在他的故乡建一所工厂时，全世界的物理学界也是如此心态。不久，因仰慕“晶体管之父”的大名，求职信像雪片般飞到肖克利的办公桌上。

　　第二年，也就是肖克利荣获诺贝尔奖的前后，8名年轻的科学家相继加盟肖克利的实验室，这8个人在美国硅谷以及世界芯片发展史上留下了浓墨重彩的一笔。

　　这是史上罕见的伟大天才的集合，所有的人都在30岁以下，正处于他们才能喷涌的顶峰时期。金·赫尔尼（Jean Hoerni），来自加州理工学院；维克多·格里尼克（Victor Grinich），是斯坦福研究所的研究员；8人中年龄最大、仅29岁的尤金·克莱尔（Eugene Kleiner）是通用电气的制造工程师；戈登·摩尔来自约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室；一心要成为最著名科学家的罗伯特·诺伊斯来自菲尔科-福特公司；此外还有朱利亚斯·布兰克（Julius Blank）、杰·拉斯特（Jay.Last）和谢尔顿·罗伯茨（Sheldon Roberts），都是不凡之辈。如果没有肖克利，这些人才就不会出现在加州，肖克利一到，硅谷之火一触即发。

“仙童八叛将”，背后的F是仙童公司的标志

　　初到肖克利实验室，他们大吃一惊：所谓的实验室是光秃秃的白墙、水泥地和裸露在外的屋椽。更重要的是，肖克利也是一位特立独行的人物。这位在研讨会和讲演中令年轻人十分钦佩和仰慕的伟大科学家，却是最不好相处的老板。他对管理技巧一窍不通，却十分自以为是。

　　据摩尔后来透露，肖克利本来的目标是生产5美分一只的晶体管。这个价格到1980年还无法达到，更何况是1955年。产品计划失败后，他又让公司集中力量搞基础研究。赫尔尼说：“很显然，肖克利希望发明一种具有里程碑式的产品，并将它投入商品化生产中。在这次努力失败后，他仍想把每个人的时间和精力花在新东西的创造上，而不想再改善晶体管技术”。

　　这种漫无目标的做法，使肖克利实验室没有产品问世。作为经理，肖克利逐渐把自己孤立起来。他的门徒们提议研究集成电路，用扩散方法将数个硅晶体管的电路放在一个晶体管大小的位置上。但肖克利拒绝了他们的建议，从而埋下“炸弹”。

　　到了1957年，年轻人们产生了跳槽的想法。他们找到了一家位于纽约的摄影器材公司，这家公司因其创始人而命名为Fairchild，音译“费尔柴尔德”，但通常意译为“仙童”。费尔柴尔德先生是一个成功的发明家和企业家，在航空产品、摄影器材等领域颇有建树。诺伊斯告诉他，新技术革命带来的新晶体管，将使一系列消费产品都变得极为廉价，费尔柴尔德被打动了，他提供了3600美元的创业基金，要求8个年轻人开发商用半导体器件，于是就有了仙童半导体公司。

　　1957年，8个年轻人正式向肖克利辞职。肖克利怒不可遏，斥责他们为“八叛将”（traitorous eight）。不过，随着仙童的大获成功，“八叛将”不仅一举洗脱了贬义，还成为一个充满褒扬的传奇符号，在未来数十年间启迪和代表了硅谷的创新精神。

　　我们可以从一些细节来感受当年美国硅谷的创新精神：创业之初，“八叛将”分布在两个办公区域，一个是车库，一个是出租屋。出租屋里当时还没有通电，日后却在那里诞生了世界上最先进的电子产品。他们几乎没有现成的设备和标准，一切都要自己去创造。比如，研发人员需要一个工作台，但没人知道工作台应该有多高，于是他们就往一张桌子上撂电话簿，一直到电话簿层层叠到了一个合适的位置——这个简陋工作台的尺寸，后来成为了行业标准。

　　8个年轻人的创新精神，也得到了时代的推波助澜。时值冷战高峰期，美苏进入太空竞赛阶段，苏联把宇航员送上了太空，美国奋起直追，急需将各种电子设备小型化，这给仙童带来了巨大的发展机会。1958年1月，蓝色巨人IBM给了他们第一张订单，订购100个硅晶体管，用于该公司电脑的存储器。到这年年底，“八叛将”的公司已经拥有50万销售额和100多名员工，依靠技术创新的优势，成为硅谷成长最快的公司。

　　随后不久，仙童又赢得政府合同，为“民兵”导弹系统提供晶体管。不过这次，仙童遇到了危机。样品被交给政府的检验员，检验它们是否符合美国军事器材规格标准。结果令人失望。测试人员发现，仙童的样品很不可靠，有些晶体管甚至用铅笔轻轻敲一下就会出现故障。

　　为了应对这种情况，一种新的工艺被“八叛将”中的赫尔尼开发出来。这种现在已经成为芯片通用制造工艺的光刻技术，当时被称为“平面处理”：用手工画一张占用了整面墙的布局图，然后照相并微缩成透光片，再把硅晶体像切香肠一样切成薄片，涂上一层感光胶，挡上透光片用强光照射。曝光的地方，胶会固化，未曝光的地方则不会。最后用酸性物质把未曝光的部分刻蚀掉，镀上金属或绝缘材料。

　　仙童的母公司是一家经营照相器材的企业，而赫尔尼的新工艺正是采用了类似照相曝光的技术，这种方法可以成批量地制造更加结实耐用的晶体管。新工艺一经推出，仙童立即成为晶体管制造行业的领先者。

　　这一工艺技术的价值还不止于此。“八叛将”发现，此前一些工程师心心念念希望把晶体管和其他半导体元件经济可靠地安置在一块小晶圆，如果用上了“平面处理”新技术，就能很容易实现。在德州仪器的基尔比发明世界上第一块集成电路后不久，世界上第一项实用的集成电路制造工艺在仙童诞生。

　　商业化集成电路的诞生，为仙童一年之内就带来了9000万美元的销售收入，这在当时是一个非常巨额的数字。在20世纪60年代，仙童迎来了它的黄金时期。

　　从1960年到1965年，公司每年的销售额都翻一番。1966年，仙童已经是全球第二大半导体公司，仅次于德州仪器。到1967年，公司营业额已接近2亿美元。以至于人们纷纷说，进入仙童公司，就等于跨进了硅谷半导体工业的大门。

　　然而，就在仙童如日中天的时候，危机开始孕育。因为利润分配问题，仙童半导体与母公司产生了矛盾，仙童的一批核心骨干也开始思考未来的发展方向。是继续在仙童“打工”还是自己创业？他们毅然选择了后者。这里面比较著名的包括：

*鲍勃·韦勒，1966年离开仙童加入美国国家半导体公司。

*查尔斯·斯波克，1967年离开仙童加入美国国家半导体公司，任CEO。

*罗伯特·诺伊斯、戈登·摩尔，1968离开仙童创办了英特尔公司。

　　随着大量人才的流出，围绕仙童周边，半导体公司如雨后春笋般诞生。这些新企业把科技和创新的火种撒向圣塔克拉拉以及整个旧金山湾区，在这里燃起了燎原之火。1969年，在这里召开了一次半导体工程师大会，400位与会者中，只有24人未曾在仙童公司工作过。

　　1971年，美国《电子新闻》周刊的记者唐·霍夫勒在一篇文章里描述了湾区的计算机芯片公司是如何获得成功的。他第一次把该区域称为“硅谷”，同时指出，所有硅谷的芯片公司都和仙童有着千丝万缕的关系。20世纪80年代初出版的畅销书《硅谷热》更是这样写道：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”。当时在仙童公司供职，是进入遍布于硅谷各地的半导体业的“敲门砖”。

　　就这样，仙童开创了集成电路大规模商业化应用的新道路，也为世界开启了半导体跨越式发展的新时代。不仅如此，它还向我们展现了“敢为天下先”的可贵之处与丰厚回报，很大程度上坚定了所有后来者追求创新的信念。

　　正如苹果公司创始人乔布斯的形象比喻：仙童半导体公司就像个成熟了的蒲公英，你一吹它，这种创业精神的种子就随风四处飘扬了。

　　英特尔：至暗时刻的转型

　　在明星荟萃的美国硅谷，英特尔的辉煌之光已经照耀了50年，微软的比尔·盖茨称英特尔是“芯片之王以及世界上最有价值的公司之一”。

　　尽管我们很难预测这束辉煌之光还能够照耀多久，但它的过去足以让我们回味无穷。

　　1968年，诺伊斯和摩尔离开仙童半导体公司，创办了英特尔公司。公司成立不久，就接二连三推出了价廉物美的存储器芯片，这些产品深受欢迎，供不应求，直接宣告了它们的上一代产品——磁芯存储器的灭亡。

英特尔前100位员工在美国加州山景城公司总部的合影，摄于1969年

　　从存储器芯片起步，英特尔逐渐“发家”。它不断改进芯片的设计，以技术创新满足计算机制造商及软硬件产品公司更新换代、提高性能的需要。“改变是我们终身的热爱。”摩尔提出，只有不断创新，赢得高额利润并将获得的资金再投入到下一轮技术开发中，才能在竞争激烈的市场上生存下来。

　　为此，英特尔十分注重技术的转化，消除研究部门和制造部门之间的瓶颈，加快了新产品从实验室向工厂、向市场的转化。到20世纪70年代末，英特尔已经成为存储器芯片的绝对霸主，几乎享有90%的市场占有率。

　　这家以250万美元起家、起初仅有十几名员工的公司，1983年营业额首次突破10亿美元。2001年，尽管美国互联网经济的泡沫破灭，纳斯达克指数一路狂泻，英特尔全年收入仍然高达265亿美元。到2017年，这个全球公认的芯片领域霸主，营收达到628亿美元，净利润96亿美元，股票市值高达2365亿美元。

　　作为一个技术型公司，英特尔从成立开始，就努力在一个个技术的高峰间跨越：

*1969年，英特尔推出的第一个产品3101，是全球第一个双极型半导体存储

芯片。内存的生产进而成为英特尔早期最主要和最赚钱的业务；

*1971年，英特尔发明并推出了全球第一个处理器4004；

*1972年，英特尔推出第一个八位处理器8008；

*1978年，十六位处理器8086制作成功；

*1982年，286处理器在英特尔诞生；

*1985年，三十二位的386芯片问世，内含27.5万个晶体管；

*1989年，内含120万个晶体管的486处理器展示在世人面前；

*1993年，英特尔推出含310万个晶体管的新型处理器，命名为“奔腾”（Pentium）。

　　此后数年，一代接一代的“奔腾”处理器在计算机产业和大部分高科技行业中掀起了一浪又一浪的产品更新换代狂潮，装有英特尔处理器的计算机遍布世界各个角落，它们和内嵌处理器芯片的家电产品以及生产、交通、通信工具一起，正改变着我们周围的世界。

　　不过，历史给了英特尔一次坐“过山车”的体验。

　　在芯片、软件、主机板、网络、蜂窝电话、系统集成、数字成像等诸多领域，英特尔扮演着越来越重要的产业领袖角色。能在芯片这样一个变化迅速的行业中长盛不衰，并非易事。即便是英特尔这样的国际巨头，也曾经历过“至暗时刻”。

　　20世纪80年代，日本的芯片产业强势崛起。较量从1981年开始，这年12月，针对英特尔公司新推出的存储芯片，日本松下公司毫不示弱地推出相应产品，不仅能读，还能够像黑板一样擦写。由于后者的低成本和高可靠性，该芯片迅速占领美国市场，而英特尔的单块芯片价格在一年内从28美元跌至6美元，蒙受惨痛损失。此时的英特尔还能承受这样的打击，由于个人电脑市场的兴起，英特尔在个人电脑芯片上赚得盆满钵满。

　　但日本人的攻势来得太猛烈。除了日本企业的存储芯片技术不断提升，逐渐赶超英特尔，更可怕的是，日本芯片企业发动了大手笔的价格战。20世纪80年代，日本某芯片公司发给它的销售人员一张备忘录，上面写道：“找出英特尔的产品，以低于它们10%的数目开价，如果他们重新开价，你们再折扣10%，坚持到底才是胜利！”

　　定价永远低10%——日本厂商的竞争策略非常简单，也非常有效。在存储芯片市场上，英特尔的销售份额直线下滑，到1985年，英特尔在这个赖以起家的市场上已经被日本对手击败。

　　最终，CEO摩尔和执行总裁安迪·格鲁夫果断做出决定，带领英特尔进行战略转移，专攻个人电脑CPU。在这次拯救公司的变革中，英特尔关闭了7家工厂，解雇了8000名员工，亏损超过1.8亿美元——这是英特尔成立以来的第一次亏损。

　　决定转型的第一年，也就是1985年，英特尔就推出了386微处理器，并宣布不会将该技术特许权授予其他制造商。此前，作为英特尔的最大客户，IBM一直要求英特尔与其他芯片厂商分享自己的设计，以此让英特尔不能一家独大。386一经推出，受到极大好评，很快风靡市场，IBM顶不住压力，被迫重新签订与英特尔的协议。新兴的软件公司微软更是利用386芯片彻底改变了计算技术，1990年推出轰动全球的视窗3.0操作系统，并由此开启了微软+英特尔结盟的Wintel时代。

　　386处理器成为一个里程碑，英特尔也由此转而成为CPU市场的霸主。在汽车、电信、复印机等领域，英特尔芯片同样开疆拓土。光福特公司一家，就在一年中向英特尔订购了130万台微处理器来控制燃料比、电火花和发动机的其他功能。

　　1989年，英特尔再接再厉，推出486处理器。依靠486，英特尔一举超过所有日本芯片公司，坐上了芯片行业的头把交椅。1992年，英特尔的销售额达58亿美元，利润首次突破10亿美元。同时，英特尔和微软逐渐取代IBM，成为整个计算机产业的领导者。

　　1993年，英特尔推出奔腾处理器。这一系列处理器的运行速度让英特尔甩掉了只会做低性能处理器的帽子。虽然英特尔从此不再以数字命名，但外界仍然习惯称呼它推动的处理器为X86系列。到1999年，英特尔公司市值达到了最高峰的5090亿美元，相当于当年中国GDP的一半，超过印度GDP总量，真正称得上“富可敌国”。

　　在峰值时期，全球CPU市场的85.2%份额归于英特尔。换言之，我们身边的每10台个人电脑中，最多只有2台没有装上英特尔的芯片。英特尔基本实现了它在宣传语中所说的——给每台PC一颗奔腾的芯。

　　日本的“举国体制”竞争

　　在集成电路诞生的很长一段时间里，世界主要芯片厂商榜单长期由美国公司占据。当英特尔80年代遭遇“滑铁卢”时，人们开始关注日本芯片企业的突然崛起。到80年代后半期，在世界十大集成电路制造厂商名单中，美国3个，日本6个，韩国1个，连榜首都已经被日本电气股份有限公司（NEC Corporation）夺去。

　　日本的芯片产业为何能够迅速崛起？

　　回顾这段历史会发现，1970—1985年日本产业结构发生剧烈变化，以钢铁产业为代表的“厚重长大”产业陷入低迷，芯片、家用电器等“轻薄短小”产业高速增长。20世纪末叶，国际社会曾广泛对日本的芯片等产业进行研究，探讨“日本模式”。

　　人们分析之后，认为日本主要得益于几个原因：

*一是五六十年代美国在冷战局势下支援日本工业发展，对日本全面开放半导体技术，为其日后高速发展奠定了基础；

*二是70年代微处理器出现，个人电脑热潮兴起，芯片市场需求持续增长；

*三是日本政府和业界积极承接美国芯片产业转移，在自主创“芯”过程中也曾搞过“举国体制”，而且搞得还很不错。

　　由政府牵头，将多个具有竞争关系的民间企业以及国立科研院所结合在一起，组建技术创新联盟，共同进行关键共性技术的开发——这是日本推进自主创新的一个重要手段。简单来说，就是“产、官、学”相互协作。这其中，日本通商产业省（现经济产业省）大力推动的“超大规模集成电路技术研究组合”，被认为一举奠定了日本半导体产业竞争力基础。

　　1964年，美国IBM公司宣布使用了集成电路的第三代计算机问世，这使日本政府深刻地意识到本国企业在计算机领域所存在的巨大差距。两年后，日本通产省启动了“超高性能电子计算机的开发”大型项目研究。

　　这一项目的目标非常明确，就是开发出可同IBM竞争的高性能第三代计算机。在该项目中，通产省直接支付给参与企业的补助金总额高达100亿日元。不过，随着IBM接连开发出使用大规模集成电路、超大规模集成电路的计算机，日本政府和企业意识到，如果不能在集成电路关键技术领域取得突破，想超越IBM毫无可能。

　　超大规模集成电路（VLSI）与大规模集成电路（LSI），虽然在名称上只有一字之差，生产技术却存在着很大差异。它必须使用电子束或X射线进行投影曝光，开发新型感光材料和精密检测装置，还有大口径硅片、微尘清除技术等。这一切，对当时的日本企业来说，几乎闻所未闻。

　　根据美国的经验，IBM、英特尔等巨头多年来持续投入大量研发资金，才取得技术突破并形成极其复杂的专利保护。后发的企业显然很难在短时间内募集并敢于投入匹配的资金。如何解决这些难题，成为摆在日本政府、工业界和学术界面前的紧迫课题。

　　在20世纪70年代，日本半导体产业整体落后美国10年以上。当时，日本国内形成共识，必须缩小集成电路以及计算机产业与美国的差距，政府要采取非常措施，与企业和科研机构一起协同行动。为此，日本通产省在机械情报产业局下专门设立了一个叫作“电子情报课”的处室，又成立了包含多名产业界和学术界人士在内的“VLSI研究开发政策委员会”，并提出“下一代电子计算机用VLSI开发促进费补助金”的预算案。

　　经过充分酝酿，从1976年到1979年，日本开始实施具有里程碑意义的“VLSI技术研究组合”。该项目由日本通产省牵头，以日立、三菱、富士通、东芝、日本电气五大公司为骨干，联合日本通产省的电气技术实验室、日本工业技术研究院电子综合研究所和计算机综合研究所，共投资了720亿日元，用于进行芯片产业核心共性技术的突破。

　　历史上，日本曾经成立过各种“研究组合”，但由平时互相竞争的企业各自派人组织在一起，这还是头一次。这一组合，不仅集中了人才优势，而且促进了平时在技术上互不通气的企业相互交流、相互启发。

日本“VLSI技术研究组合”项目

　　4年间，“VLSI技术研究组合”的专利申请数达1210件，商业秘密的申请数达347件。参加企业均可无偿使用“研究组合”的专利，因此整体技术水准都得到迅速提高。这其中，最大的成绩是开发出了芯片加工过程中的关键精密设备——缩小投影型光刻机。

　　“VLSI技术研究组合”组建了相互独立的三支团队，分别走不同的技术路线，最后都取得了重大突破。这些技术突破为日本在光刻甚至整个芯片生产设备领域奠定了优势地位。1980年之前，日本的缩小投影型光刻机几乎全部从美国进口，但到了1985年，日本生产的该设备在国际市场占有率上就超过了美国。到了2000年，除荷兰AMSL公司外，生产、销售这种关键设备的厂家都是清一色的日本公司。

　　不仅如此，“VLSI技术研究组合”启动以前，日本半导体生产设备的80%左右依赖从美国进口，但到了20世纪80年代中期，全部半导体生产设备都实现了国产化，至80年代末，日本的半导体生产设备的世界市场占有率超过了50%。

　　在晶圆大口径化方面，“VLSI技术研究组合”也取得相当大的突破。在20世纪70年代中期，业内一度认为晶圆口径的极限是6英寸，但“VLSI技术研究组合”在1980年首次研制出8英寸晶圆，并对晶圆大口径化后的生产技术难题进行了深入的研究。

　　这些研究都为20世纪80年代日本半导体材料生产行业的崛起提供了强有力支撑。1985年，日本半导体材料的世界市场占有率达到60%，两年后进一步上升到70%以上。至今，日本半导体材料仍称霸世界，饮水思源，不能不归功于“VLSI技术研究组合”的成立。

　　4年间，日本通产省对“VLSI技术研究组合”的资助高达291亿日元，约占720亿日元总事业费的40%，其余费用由参加企业平均分担。通产省的资助目的非常明确，就是只对共性基础技术的研发予以支持。

　　在这种思路的指导下，“VLSI技术研究组合”强调，课题的选择必须突出基础性和共性两大特征——这也是参与企业的共同要求。只有研究这样的问题，参与企业才会有兴趣，也不必担心在共同研发过程中被对手“挖墙角”。

　　有趣的是，“VLSI技术研究组合”还有一个附带结果：参与企业在利用共同开发掌握的技术进行商业化生产时，发现这些技术最好的用武之地是存储器芯片，而在CPU领域则不太实用。这导致了后来很长一段时间里，日本企业在存储器领域一路攻城略地，但始终没在CPU上形成大气候。

　　由于日本电气、富士通、日立等在存储芯片领域奋起直追，日本企业的全球销售份额从20世纪70年代中期的10%，攀升至70年代后期的55%，不仅超过了美国，而且迫使英特尔、摩托罗拉等多家美国半导体企业退出了存储器领域的竞争。

　　“VLSI技术研究组合”的成效是毋庸置疑的。1979年，日本的集成电路国际贸易开始出现顺差，集成电路对美贸易顺差则出现在1980年。到1986年，日本半导体产品的国际市场占有率开始超越美国。其后10年，除个别年份外，日本的国际市场占有率都一直高于美国。在排名前10位的公司中，日本占有6席，日本电气、东芝和日立囊括前三。这种状况直到1995年微软推出Windows95，英特尔推出与之相配套的改进型奔腾处理器之后才发生了根本性的逆转。

　　日本半导体产业的崛起，不仅为其带来了巨额的商业利润，也让“日本制造”的美誉度迅速提升。反过来，美国的相关产业受到重大冲击。美国认为，半导体产业发展受挫的结果，很可能导致计算机、通信甚至国防工业的全方面落于下风。因此，美国企业界、政界纷纷指责日本以组建“研究组合”的方式补贴企业，实行不公平竞争。

　　此后，日美经贸摩擦进入半导体战阶段。美国以反倾销、反投资、反并购等手段进行贸易保护，最高时对相关产品加100%关税，最终以日本对美出口产品进行价格管制等手段结束。日本的芯片产业由此从兴盛再走向逐渐衰弱，这呈现了全球芯片风云激荡的另一面。

　　韩国用战争赔款给三星“输血”

　　韩国芯片产业发展可谓“励志”。

　　比起美国和日本，韩国晚起步10多年，芯片产业从无到有，再到跻身于世界芯片强国之列，仅仅用了20多年时间。如果没有政府的各项优惠政策支持和联合民间及企业等各方面巨额资金的支持，这一崛起是难以想象的。

　　韩国芯片产业发端于20世纪80年代初期，集中在三星、现代和LG三大企业。此前，在60年代中期开始，仙童、摩托罗拉等美国半导体公司为降低劳动力成本，曾向韩国转移了一部分产能；70年代，三洋、东芝等日本半导体公司也开始在韩国投资。不过总体来说，韩国一直扮演的角色是劳动力密集型的组装基地。

　　20世纪70年代的“石油危机”，引发了全世界市场环境的剧变。韩国轻工业产品出口比率大幅下降，原有的经济增长模式受到威胁。在这样的背景下，三星等大公司开始向半导体等先进工业方向转型。

　　1983年是韩国半导体产业的历史转折点。这一年，三星集团创始人李秉哲决定对存储芯片生产进行大规模投资，这被认为是一个非常大胆的决定。李秉哲押进了天文数字的资金和三星破产的风险，最终一举奠定了三星成为芯片行业后起群雄之一的基础。

　　李秉哲曾经做过许多令下属和外界目瞪口呆的经营决策。在20世纪60年代，他就制定了宏伟规划，要在韩国建设一个大规模的电子工业基地，规模甚至超过当时日本最大的三洋电子工业基地。为此，他在偏僻的韩国水原郊区买下200多亩土地，这让跟随他多年的部下十分不解。

　　看着部下充满疑惑的眼神，李秉哲指着还是一片荒芜的土地说：“难道你们看不到这片土地将在不久之后变成规模宏大的电子产业基地吗？难道你们看不到将来养活我们国民的高科技产业的宏伟蓝图吗？现在，你们或许会觉得这片土地实在是太大了，但是，请你们相信我，不久的将来，这些土地将远远不够我们使用。”

　　三星电子工业基地一开始依靠日本企业做一些组装工作，三星试图学习后者的电子产品技术，但日方对核心技术采取绝对保密的措施，任何时候只要谈到和技术相关的话题，他们就会让三星的韩国员工回避。李秉哲对此非常坦然，他劝导三星员工：日本人的这种做法很正常，毕竟失去了技术就意味着失去了未来的市场。不过，日本人越是防备，三星的员工就越是要咬紧牙关学好技术。

　　事实上，李秉哲的许多决定看似大胆，实则经过非常审慎的调研与权衡。20世纪70年代后期，日本半导体开始崛起，李秉哲常常去日本拜访学术界和产业界的权威。1980年初，年逾古稀的李秉哲与日本战后复兴的设计师、著名经济学家稻叶秀三有过一席长谈，稻叶秀三的一句话让李秉哲茅塞顿开：“半导体将主导未来的市场，因为精巧轻便的产品是市场的需求。”

三星创始人李秉哲与最初的三星商会

　　1983年，李秉哲下决心带领三星全力“杀进”半导体产业。他选择了当时市场上已经供大于求的64KBDRAM存储芯片作为切入口。虽然对手强、风险大，但李秉哲认为三星可以打价格战，一旦赢下来，前景会非常广阔。

　　决定下得非常艰难。一旦失败，投入天文数字资金的三星也就将万劫不复。

　　1983年3月14日的夜晚格外漫长，李秉哲回想起26岁时只身创业的自己，又一次经历着兴奋和紧张交织的复杂情感。东方渐白，在房间里来回走了一夜的李秉哲来到桌边，深吸了一口气，拿起电话拨通了韩国中央日报社的电话：“三星集团决定从3月15日起正式开发半导体尖端科技新项目，请为我们做报道吧。”

　　三星当时敢做出这样的决定，显然离不开韩国政府在背后的支持。20世纪七八十年代，韩国政府陆续出台多项法律，制定了相关产业政策，对半导体等电子工业予以扶持。虽然李秉哲根据企业家对市场更加敏锐的判断，没有完全遵循政府的产业指导，但韩国政府通过政府订单、关税保护等手段，极大地提高了三星等半导体企业的生存概率。

　　1982年，韩国国内总共只有不到1000台个人电脑，韩国政府一次订购了8360台个人电脑，以此来创造对存储芯片的需求。在政府的刺激和示范作用下，韩国个人电脑市场飞速发展，1983年的需求量比上年翻了10倍。

　　做出全力进军存储芯片的决定后，三星开始了一系列动作。首先，它向当时遇到资金问题的日本美光公司购买64KBDRAM技术，加工工艺则从日本夏普公司获得。外国技术许可起到至关重要的作用，在此过程中，三星逐渐熟悉渐进式工艺创新，加上逆向工程方面的长期经验，很快进入了发展的快车道。

　　除了技术引进之外，三星还从美国网罗大量的韩裔人才。日本东芝是三星最为推崇的对象，李秉哲参观了一次东芝公司后，就挖走了东芝的生产部部长。有趣的是，刚从美国返回中国台湾地区准备创立台积电的张忠谋，一度曾被极力邀请加入三星。

DRAM时，全球半导体业步入一个低潮，内存价格从每片4美元暴跌至每片30美分，而三星当时的生产成本是每片1.3美元，这意味着每卖出一片内存三星便亏1美元。在低潮期，英特尔退出存储芯片领域，日本电气等日企大幅削减资本开支，而三星却像赌徒一般疯狂加码，逆周期投资，继续扩大产能，并开发更大容量的存储芯片。到1986年底，三星半导体累积亏损3亿美元，股权资本完全亏空。

　　在那段时期，李秉哲每天都会收到各个部门的汇报，其中大部分内容都是关于三星集团财政赤字的。几乎每一个部门的汇报中都有类似这样的内容：“自从半导体的第一条生产线和第二条生产线开始运行以来，三星集团已经连续三年出现财政赤字了，赤字金额高达数千亿韩元。如此巨大的财政赤字，我们真的已经快要无力承担了，如果再继续下去的话，三星集团过不了多久就会面临破产的危险。”

　　公司的高层也劝说李秉哲：不如趁着现在还没有完全输光，干脆撤出来吧，这样还能为自己留下一条后路。但李秉哲仍然孤注一掷。“当今的形势下，我们要做的依然是继续加强技术开发，扩大工厂的生产规模。”他说。这一理念，后来逐渐演化为三星的一个重要商业理念，那就是“反周期定律”——价格低迷时扩张产能，挤垮对手；利用垄断地位，抬高市场价格。

　　险境中，韩国政府再次扮演了“白马骑士”的角色。1983—1987年，韩国实施“半导体工业振兴计划”，政府共投入了3.46亿美元的贷款，并激发了20亿美元的私人投资。在这个过程中，韩国政府推进“政府+大财团”的经济发展模式。为了促进芯片产业发展，韩国政府甚至不惜动用日韩建交过程中日本向韩国提供的战争赔款。

　　三星撑过了谷底，转机瞬间来到。1987年，日美半导体协议的签署使得内存价格回升，三星也为全球半导体市场的需求补缺，开始迅速盈利。李秉哲的“豪赌”大获成功。1992年，三星超过日本电气，成为世界第一大存储芯片制造商。韩国公司学习了日本公司一度使用的价格战，击败了自己的老师。

　　这还仅仅是三星带领韩国半导体产业迈向世界第一梯队的第一步。1995年之后，三星又多次发起“反周期定律”价格战，使得存储芯片领域多数厂商走向破产，自己则逐步成长为该领域的巨擘。

　　《经济学人》在一篇文章中评论说，20世纪80年代韩国工业的发展得益于韩国国内的政策扶持计划，由于如此庞大的资源集中于少数财团，他们可以迅速进入资本密集型的存储芯片生产领域，并最终克服生产初期巨大的财务损失。

　　当然，也不得不提20世纪80年代后期美国和日本之间的半导体贸易冲突，双方采取了征收反倾销税等报复措施，为韩国企业提供了重要的“机会之窗”。韩国的大财团发展模式，引发了许多上下游企业的共同发展。可以说，现在的韩国芯片产业正是由三星、现代（后更名为海力士半导体）等企业的大规模投资，带动了整个产业的发展和兴起。这也是韩国经济发展的明显特征。

　　三星创始人李秉哲在1983年的一个艰难决定，让世界芯片产业格局在此后20年里出现了大幅变动。在三星的带领下，1998年韩国取代日本成为全球存储芯片第一生产大国，全球存储芯片的产业中心从日本转移到韩国，一直持续到今天。

　　台积电“异军突起”

　　在日本赶超美国，韩国赶超日本的时候，一家位于中国台湾的芯片企业也悄然崛起。与以往的芯片企业截然不同，这家企业将东亚地区劳动力成本低廉的优势放大到极致，走出了一条“代工”的独特道路。

台积电总公司　来源：中国台湾地区《经济日报》

　　1985年，54岁的张忠谋辞去美国的高薪职位，返回中国台湾。两年后，在台湾当地有关部门的扶持下，他于新竹科学园区创建了全球第一家专业代工公司——台湾积体电路制造公司（台积电）。

　　这家当时并不显山露水的企业，创造了垂直分工的全新商业模式，这种模式快速成为一种产业趋势，让全球垂直分工的集成电路企业如雨后春笋般涌现，进而术业专攻，加速推动半导体产业今日的繁荣。

　　在回到中国台湾之前，张忠谋是美国芯片老牌巨头德州仪器的第三号人物。他1931年出生于浙江宁波，青少年时期辗转于香港、重庆。1949年，18岁的张忠谋进入美国哈佛大学，次年转学到麻省理工学院，专攻机械工程。

　　1958年，27岁的张忠谋进入德州仪器，到1985年离开时，德州仪器早已是芯片行业的翘楚，在全球有6万员工。张忠谋也成为最早进入美国大型公司最高管理层的华人之一。

　　几十年前，芯片企业都是从设计，到制造、封装测试以及投向消费市场一条龙全包，张忠谋看到了半导体设计公司和制造厂代工的分离趋势，他创办的台积电就坚定地走代工路线。

　　对于刚刚起步的台积电而言，人才、技术和订单都是发展的关键。为了寻觅人才，张忠谋说动了通用电气半导体部门总裁戴克的加盟，并奋力追赶展开技术认证，快速争取到为英特尔代工的机会。在争取为英特尔代工的过程中，发生了一件富有戏剧性的事情：英特尔的CEO格鲁夫考察台积电时，发现台积电的产品有多达200个缺陷，这让格鲁夫打了“退堂鼓”。张忠谋力挽狂澜，向英特尔高层打下保票，会迅速解决缺陷问题。几周后，缺陷果然减少到20个。再过几周，减少到4个。

2015年6月13日，台湾亚洲大学校长颁授名誉博士给台积电董事长张忠谋（右一）

　　渐渐地，芯片设计厂商们发现，将芯片交给日本公司生产至少需要12周，交给新加坡的公司需要6周，交给台积电生产只需要4周。于是，越来越多的硅谷的芯片设计公司逐渐把高层次的芯片交给台积电生产。这是一个发生在上世纪下半叶，产业转移大背景中的小故事，但台积电紧紧抓住了产业转移的机遇，把工业生产能力和管理能力做到极致，形成了“独此一家，别无分号”的垄断地位。外界评价，由台积电开始，晶圆代工成为了一个行业。

　　张忠谋的眼界和决断固然厉害，但台积电甚至台湾地区芯片产业的兴起，也有台湾当地部门在其中的扶持。

　　20世纪70年代初，台湾当地有关部门出资从美国无线电公司购买技术，交由台湾“工业研究院”下属“电子研究所”消化、吸收、创新。形成初步的自主技术后，又在台湾当地有关部门主导下成立了台积电以及另一家名为联华电子的公司，由“电子研究所”将累积的自主技术无偿转让给这两家企业。

　　根据学者考证，台湾当地有关部门甚至最初直接为台积电和联华电子出资，并说服几家大企业参与其中。直到20世纪80年代中期，台湾集成电路产业有了赢利能力，当局才逐步退出，转由企业家主导。

　　1997年，台积电在美国纽交所上市，当年实现13亿美元营收，5.35亿美元盈利。2009年，重返台积电的张忠谋预计到手机等移动终端市场即将兴起，连续3年大力度投入，在40纳米、28纳米工艺制程上实现领先，成为与英特尔、三星电子相抗衡的制造企业。

　　2013年时，台积电营收19.85亿美元，晶圆代工市场占率46%，成为全球第一大芯片代工厂。

　　在中国台湾地区《天下》杂志的标杆企业奖评选中，台积电连续11年独占鳌头。美国有线电视新闻网则评价张忠谋是台湾经济崛起的象征。

　　如今，全球芯片产业依旧热闹非凡，“王者”一直在变。但正如文章开头所说，不变的是，总有创新者的辉煌之光，照耀前行之路。

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