Craig Addison (CA):肖克莱如何找到你为他工作的故事已为人们津津乐道,我们能否直接从你刚到肖克莱实验室的那段日子开始谈起?那几个月你具体做哪些工作?
Gordon Moore (GM):刚去肖克莱实验室(Shockley Lab)时,我对半导体一无所知。因为那时候这个行业才刚开始,大家对这方面都知之甚少。我最初的工作是研究扩散技术,并设计实验找出制作扩散硅器件的方法,那段经历让我学到了很多知识。我们做的工作与以往所有人尝试过的工作都不一样,我们必须重复贝尔实验室的某些实验,然后在此基础上深入研究,那真是非常有趣的工作,真正探索性很强的工作。
CA:那你们从哪儿获得设备和原材料进行研究呢?
GM:当时没有现成的设备和材料可供利用,我们买来组装设备的材料是标准实验室器材——实验室的加热炉。因为硅片加工需要1200~1250℃的高温,那时候可以在这样的高温范围工作的加热炉不多。不过能买到的标准实验设备不具备均匀的温度区间,它们一般是管状炉,容量足够可以放进小块硅片。对于有些设备,我们可以买到标准设备,如钟罩蒸发器,用来镀膜是很有用的。但当时我们自己不得不亲手制作很多设备,我记得制作水处理系统需要将几个可盛水五加仑的大口瓶连在一起,这样就可以获得蒸馏水用来清洗硅片。我还曾用玻璃吹制法亲自吹制扩散炉的气体“支路”,用来控制气体和净化材料,以此来控制扩散炉。
CA:我还读到一些故事讲到你熔解了一些昂贵的材料,具体是什么情况?
GM:当时确定我们需要一个很宽的均匀温度区域后,我试图设计一个加热炉,我使用了铂线圈。因为铂的熔点在我们需要的温度之上,因此我订购了相当多的铂线。我将两组铂线圈放在炉子两端,以补偿热量损失,居然在加热炉中获得了相当不错的均匀温度区域。不幸的是,这个加热炉只工作了大约两个星期,铂线圈就烧坏了。结果证明虽然铂在高温下不会熔化,但由于某种原因它会升华。我们拆开那座炉子时,还有一些晶体状的铂从铂线所在处飘出,后来我们把它们送到一家废物利用公司,以回收炉子中的这些价值数千美元的铂。
CA:现在回忆过去,你认为在优化工艺方面,你在那里的15或18个月期间做出多大进展?是突飞猛进,还是进展缓慢?
GM:我不认为我们那时将技术水平推进了很多。现在看,那真是一座很脏的工厂。它并不比半圆拱形的活动房屋好多少,没有空调,也根本没有超净间的功能。最终结果是我们想制作具有良好电学特性的器件非常困难。我们仅知道有很多事情不能做,因此我们离开那里并创办了Fairchild,带着对于我们想要最终达到的目标的美好憧憬,开始了新的追求。
CA:谈到Fairchild公司,我不久前采访了Jay,他认为你在仅仅八个月的时间里就将这个晶体管工厂从一座空厂变成一条生产线,这是很了不起的。能否谈谈你对在Fairchild的最初几个月的看法和遇到的挑战吗?
GM:带着制造双扩散硅晶体管的想法,我们认为已经清楚自己要走的方向了。我们把不同要素划分开,在Fairchild的高级成员之间进行分配,然后各人开始着手研究。比如,我研究扩散和金属化,Jay和Bob Noyce负责研究光刻,我还研究封装技术的一部分,Sheldon Roberts研究生长硅晶体。基本上,我们在这些以前习惯于制作设备的人员之间分配工作,因为设备制备是必要的。我们采用了一种可从瑞典购买的元素制作了一个加热炉,该元素可以达到我们需要的那种高温而不会在几个星期后就烧光。用于光刻的所有设备必须从无到有地开发,光刻技术曾用于印制电路板,但我们想把它真正用于硅生产技术,还需要很多新东西。我们必须开发掩膜制作技术以及用光刻胶材料覆盖晶圆及其它技术,因此它是一种涉及面非常广的新技术,我们利用它做成了我们最初的产品。
用来制作掩膜的机器是我们内部开发的。最初利用三个16mm电影摄像机的透镜,可以一次加工三个掩膜,形成三种不同图案。将它们结合使用,其中一个出现错误,其它的也会出现,因此这些掩膜实际上是相互对准的。
CA:采访Jay的时候,他回忆那时在Fairchild的大部分人将IC当作研究兴趣,你是什么时候认识到集成电路的重要性的?
GM:他说的“大多数人”肯定是指除了我之外的其他人。我认为我们没有把它看作研究兴趣,而是看作一个产品。记得当我们做出第一批集成电路并送至工程处和生产处时,我召集了实验室的一群人然后说道:“好消息,我们已经做出了集成电路,现在我们该怎么做?”我认为那时对于预见这个新事物能走多远并没有概念,但在我发表摩尔定律论文的几年后,我们开始感觉到它真的可能是一大变革,特别是在成本方面,还有对于整个电子行业的改变。
CA:IC是否有一些早期应用让你感到惊讶?
GM:早期的IC很昂贵,只能用于质量或体积非常重要的装置中。应用领域倾向于军事、NASA和普通的航空装置。因此这些早期应用并不让我感到惊讶。那么若你改问微处理器的早期应用,我的回答则完全不同。计算器之后的第一台微处理器被用到非常有趣的装置中。我记得很清楚的应用之一就是有人利用计算机来编程,使一个鸡舍实现自动化管理。现在我不知道实现鸡舍自动化你要怎么做,但是我记得那是一个很奇特的应用。
CA:我们来谈谈Intel,你在Intel建立了第一座fab,建立和运营这座fab有哪些挑战?
GM:在Intel,建立第一座fab的挑战是要在短时间内将它建好。我记得我们制定了四个目标,在能够真正生产器件之前,我们必须达到这些目标,这些目标是相当有挑战的。实际上,我们从八月初开始,要在当年十二月底之前完成这些目标。我们在12月31日那一天实现了最后一个目标,为了实现那个目标,我们有一点点投机取巧。最后这个目标是制作出稳定的MOS器件,这需要使所有的材料都很纯净,这是我们最后才达到的目标,但我们是通过淀积一层势垒层,而不是将材料提纯,这样使我们可以直接获得了较好的结果。
仅仅五个月的时间要将一座空楼变成一座Fab,其中的挑战真是非同一般。我们给每位工程师一本采购单,每位工程师负责一个特定领域。没有申请单、采购部门批准或其它类似程序,但工程师要与设备销售人员沟通,一旦确定设备就手写采购单并交给销售人员,只是为了使一切迅速完成。这种事情经常让销售人员惊得目瞪口呆,他们不知道碰到这种采购程序应该怎么办,但是实际上我们这样做的效率非常高。
CA:像IBM和TI这样的公司自己制造设备,并长期拒绝从独立供应商采购设备,他们认为这是他们的竞争优势,而你在Intel的态度完全相反,你是如何考虑的?
GM:我们在Intel采取这种做法的思想来自于我们在Fairchild遇到的一些问题。典型的情形是,我们搭建了第一代设备,设备供应商可以轻松学会我们已掌握的知识,并且在外界很快就可以购买到比我们内部制作得更好的设备。可能最有力的例子是外延反应器。一开始,我们也是不得不自己制作设备,我们制作了一些勉强可用的拼凑起来的系统,但是设备商开发的商用机器远远比我们内部制造的好。于是我们放弃了内部的努力,采用了可从外部买到的设备,并且把这种做法当作一种模式。因为不具备客户群,没有人督促你改进设备,你就会很长时间受困于一代设备,后来不得不做很大的改进,而改进设备又要困难得多。因此,设备行业和半导体制造行业真的是非常互补,这种分工已经慢慢地被大家所接受。
CA:Intel有什么战略应对产业周期?
GM:对于器件供应商来说,这些周期是受价格驱动的,而不是容量驱动。实际上,若你画出器件的产量图,你会看到很少出现下降,即使有也是很温和的下降。但你若画出它们对应的价格图,你可以看到非常剧烈的波动。我知道一个实例,深深地刻在我脑海里,那就是Intel最赚钱的产品价格在九个月内下跌了90%。虽然这个行业善于降低成本,但成本曲线永远跟不上价格曲线的下降,你只能通过开发下一代产品,才能使收入增加。因此在周期底部继续进行研发投入非常重要,在周期顶部你必须不断地推出新产品。这种作法对于其它行业来说是违反直觉的,但在这个行业,你必须不断开发新产品。实际上,你甚至必须在整个不景气的阶段加速开发新产品。
CA:在这些低迷阶段有可能和设备供应商合作吗?
GM:有可能与他们合作。问题是这时候一般不会增加新的产能,至少不会增加产量。你得开发新产品,还得开发新技术,所以设备供应商所受损失甚至比器件生产商还要大。在这种时候他们获得的订单数经常是负的,因为人们开始以比新订单进来更快的速度撤销订单。这反映了一些问题,半导体器件厂商对设备厂商的影响更加强烈,并且对原材料供应商的影响甚至更加糟糕。这就是这个行业的本质,我们都要依赖产业链上更后端的公司,处于产业链前端的公司在这些阶段真的很受打击。人们努力采取措施至少使公司不会在这段时间内倒闭,这样当需要这些公司复原的时候,这些公司都会在那里。但对大家来说真的都很受伤。
CA:现在谈谈“摩尔定律”,你那个后来以“摩尔定律”广为人知的早期预测带有多大的猜测成分?
GM:使“摩尔定律”闻名的那篇原创论文做了十年的预测,预计最复杂的集成电路将从包含60个元器件增长到大约6万个,复杂性加大一千倍。这是在极少资料的基础上所做的异想天开的推断。我本来只想试图传达这个理念,就是集成电路将成为使电子产品便宜起来的一种途径,电子产品那个时候非常昂贵。令人惊讶的是,我预测是十倍复杂度,实际结果是九倍,二者相当接近,比依据所有事实基础推断出来的结果要与真实情况接近得多。这个推断被称为“摩尔定律”,从那时起“摩尔定律”已经用来指以指数变化的一切事物了。
CA:在你看来,在多大程度上这种几乎无限翻倍在物理上来说是可行的?
GM:第一次做出的十年预测就是我想要表示的一切。1975年,我重新进行了预测,改变了技术推进的速度,并再一次预测了十年左右的情况,也与我们后来看到的一致。实际上,我们的预测从那时到现在一直令人惊讶地接近实际情况。我们现在制作的器件已经与分子尺度相当接近了,这将变成我们该如何继续缩小物体的基本极限。因此在两到三个工艺节点后,情况将发生改变——我不知道具体是什么时候。
CA:你对自己早期预测的准确性感到惊讶吗?
GM:我很惊讶。要相信数量上会这么接近,真的没有理由。下一代技术可以同时提高性能、提高可靠性和降低成本。若你在前沿产品上落后了,那么你在所有方面都落后了。因此对于业内人士来说,保持在前沿位置非常重要。
(本文根据Craig Addison 2008年1月25日对戈登.摩尔的采访编辑整理)
个人经历
戈登.摩尔(Gordon E. Moore)曾是Intel公司的董事会主席和CEO,现已退休。他于1968年与他人共同创立Intel,1975年开始任Intel的总裁兼CEO,直到1979年他被选为公司的主席兼CEO。摩尔在1987年前一直担任CEO,并在1997年被任命为名誉主席。创办Intel前,摩尔1956年在肖克莱实验室开始了他在半导体行业的职业生涯,1957年他参与创建了Fairchild Semiconductor。1965年,摩尔预测计算机芯片上的元器件数量每年将增加一倍,这就是著名的“摩尔定律”。摩尔于1950年在加州伯克利大学获得化学学士学位,1954年在加州理工学院获得化学物理博士学位。1990年摩尔荣获美国国家科技奖章,并于2002年荣获乔治 W?布什授予的美国最高国民荣誉——自由勋章。