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那个延续摩尔定律的人的传奇人生

老石谈芯 ·2019-04-15 08:37·半导体行业观察
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很多世界顶尖的“建筑师”可能是你从未听说过的人,他们设计并创造出了很多你可能从未见过的神奇结构,比如在芯片内部源于沙子的复杂体系。如果你使用手机、电脑,或者通过互联网收发信息,那么你就无时无刻不在受益于这些建筑师们的伟大工作。

Mark Bohr(马克·波尔)就是这群“建筑师”里的一员。他现任英特尔资深院士(Senior Fellow),兼任英特尔的半导体科技与制造业务部总监,并在2005年当选美国工程院院士。在今年,65岁的Mark Bohr宣布在三月从英特尔退休,并“开启自己新的人生”。

(图片来自英特尔)

在40年英特尔工作生涯中,Mark Bohr为英特尔乃至整个半导体产业的工艺发展与进步做出了杰出的贡献。在本文中,老石对他的主要经历、以及他对于当前芯片产业变革的把握和解读进行了整理和采编,以飨读者。为方便叙述,下文都将Mark Bohr称为“波尔”。

延续摩尔定律的人

上世纪70年代,波尔在伊利诺伊大学香槟分校获得了硕士学位。他满怀抱负地来到斯坦福大学附近、阳光明媚的硅谷,正式开启了他的工程师生涯。

“当我知道硅谷和山景城(Mountain View)、圣克拉拉(Santa Clara)和桑尼维尔(Sunnyvale)等城镇的名字时”,他回忆道,“我真的以为硅谷是天堂”。然而,当他真正搬到硅谷时,他“才知道天堂是由混凝土建成的”。

因此,当加州圣何塞(San Jose)附近的农场和城镇慢慢变成一片片办公园区和一条条高速公路时,波尔决定北迁到俄勒冈州。此时,英特尔刚刚在这里的田野里开辟了一片土地,并兴建了一家半导体工厂。

就这样,波尔成了当时英特尔的“波特兰技术集团(Portland Technology Group)”的一员。这个集团是目前英特尔俄勒冈研究中心(Oregon research site)的最初名称。 随着波尔从一名初级工程师成长为英特尔最顶尖的科学家之一,这个小小的前哨分支也逐渐成为英特尔全球最主要的研发基地之一 。

(图片来自英特尔 )

在这里,波尔和他的同事们负责了若干代半导体工艺节点的技术研发和突破。2007年,《纽约时报》将他誉为科技行业的“无名英雄”之一。

波尔是被广泛公认的不断推动摩尔定律前进的人 。随着半导体技术的发展,当前芯片的尺寸已经逐渐接近原子水平。尽管如此,波尔和同事成功的不断突破物理学的极限,使计算机系统在不断缩小的同时,性能却成倍增强。英特尔的半导体工艺技术,在过去的几十年时间内一直处于世界的绝对领先位置。

10纳米:命运的关键

业界公认的是,波尔在半导体领域的主要贡献有以下两点:

  1. 微处理器半导体材料的重大革新

  2. 晶体管设计的重大变革,即增加了第三维度

这两个主要贡献,都对摩尔定律的延续起到了至关重要的作用。

然而,在英特尔工作了40年后,波尔终于决定退休。这是一个非常微妙的时间点,因为现在英特尔正面临着几十年来最大的挑战。

在2017年九月,波尔曾在英特尔的“精尖制造日”上发表了名为“工艺领导者 – Technology Leadership”的主旨演讲。

(图片来自英特尔 )

在这场演讲中,最重要的内容就是披露了英特尔的10纳米工艺路线图,见下图。可以明显的看到,相比前几代工艺发展的时间节点,10纳米的研发时间会更长,但同时会带来更高的性能提升,并且在整体上保持摩尔定律的延续。

(图片来自英特尔 )

后来的故事我们都知道了,英特尔10纳米工艺遇到阻碍已经不是秘密。这也使得那些曾经被远远甩在身后的竞争对手纷纷在10纳米这个工艺节点完成超车,例如,台积电和三星都已经逐渐将自家的十纳米工艺投入量产。

对此,波尔承认“我认为,我们在10nm技术上有点‘冲动(overshot)’了”。他认为,“ 也许我们应该下调一些我们的目标,这样的过渡就会容易得多 ”。

但波尔坚称,英特尔已经从10纳米制程的挫折中吸取了教训,并在通过使用更加智能的设计方法和制造工具,以不断恢复和加速创新的步伐。在2019年初,痛定思痛的英特尔一口气发布了四款基于10纳米工艺的芯片产品,涵盖了个人计算平台、数据中心、5G网络等多个应用领域,并将最快于年底正式出货量产。

(图片来自英特尔 )

创新是一项团队运动

在波尔1978年正式加入时,英特尔才成立了10年。当时,这家未来的芯片巨头正在努力创造一项能让计算机不断普及的技术。像很多年轻公司一样,当时的英特尔也是一个以严苛和充满对抗而著称的地方。

“我刚加入英特尔的时候,同事们在会议上进行激烈争论、甚至偶尔拍桌子都是很常见的。” 波尔回忆说,“我认为,当时的那种争锋和对抗已经消失了,但另外一种形式的对抗,我称之为软对抗,在这里仍然存在”。

这种所谓的软对抗,其实正代表着技术的不断发展与成熟。在这种情况下,由于芯片技术变的极其复杂,使得没有任何一个工程师能完全掌握其中的所有内容,因此也不会通过比嗓门大小来决定技术问题。在很多时候,成功的取得,需要通过不同专业和背景的同事之间精诚合作,也需要同事之间不断倾听,以取长补短。

“我现在把创新看做是一项团队运动,”波尔说,“仅仅有一两个聪明的工程师认为他们有最好的想法是不够的。你真的必须能够让整个团队一起工作。”

“我做了四十年研究生”

作为英特尔最大和最先进的研究中心之一,俄勒冈研究中心雇佣了超过2000名拥有博士学位的研究人员。然而,波尔并不是其中的一员。自从1978年在伊利诺伊大学香槟分校获得硕士学位后,波尔就再也没有返回学校获取更高的学位。

相反,他在工作中学习,事实上,他所从事的科学领域正是他自己一点点发明创造出来的。也因此, 波尔在2005年被选为美国工程院院士,在集成电路领域拥有81项专利,并发表了50余篇论文 。

(图片来自New York Times )

波尔说,“这就是我从事了四十年的研究生研究”。他认为,一个人如果取得了博士学位,证明他有着为了科学的献身精神和雄心壮志。另一方面,波尔也通过自己漫长的职业生涯证明,获取博士学位并不是证明一个人献身科学的唯一途径。

“你必须有着对成功的极度渴望”,波尔说,“你必须要不断学习和提高,同时必须学会和其他人相处和合作”。

波尔谈吐得体、举止低调。由于有着深厚的积累,波尔能够深入浅出的阐述半导体技术背后的科学原理。因此,他经常作为英特尔的“代言人”出现在镁光灯前,向公司高管、投资者、各界高层,甚至是美国总统讲解英特尔的技术创新。在2011年,奥巴马访问了英特尔的Hillsboro研究中心,见下图,期间就是由波尔进行的主要讲解。

(图片来自Saul Loeb/AFP/Getty Images)

新人生篇章

在为英特尔服务40年后,波尔意识到他花了太多时间在工作上,甚至没有好好探索过俄勒冈这个他住了四十年的州。波尔说,他计划徒步和背包旅行,并花更多时间享受所住的城市Aloha。

在一年前,波尔就开始计划退休的相关事宜。他把自己的工作时间减少到每周三天,其余时间则在医院做志愿者。

波尔从来都不是未来主义者,他承认自己没有料到智能手机或者社交媒体的出现,也没有太多时间思考由他发明的芯片技术将如何被使用。他笑称,似乎使用这些技术的人也并不会思考这些技术来自哪里。

“现在,大多数人认为轻薄的笔记本电脑和手机是一种非常普遍的技术,而且实现这些技术一定很容易。我已经见过太多这样想的人了”,波尔说,“ 但这些人并没有看到工程师为了实现技术投入了多少工作,也没有看到有多少科学家为此的辛勤付出 ”。

(图片来自英特尔 )

“尽管我希望人们热爱和崇拜工程师,但我并不认为这会发生”, 波尔说,“有时我们只是静静的在幕后工作,这对于我们来说已经足够好了”。

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