只有創新，才能發展，英特爾過去五十年的晶片技術創新回顧

1958年8月，任職於美國德州儀器(Texas Instruments)的Jack St. Clair Kilby率先做出了世界第一顆積體電路，正式迎來了IC商業市場的發展，同時也開啟了半導體的時代。

十年後，1968年7月18日，英特爾(Intel)成立，幾乎主宰了接下來近50年的半導體市場。

圖1 : 英特爾8080處理晶片被稱為二十一世紀最重要的產品，它實現了個人電腦市場。

(source:英特爾)

而作為當今IC市場的龍頭，英特爾在半導體技術上的創新可說是至今無人項背，包含創新了微處理器的設計，定義了行動處理器的架構，3D記憶體架構的研發，儘管目前的聲勢不若以往，但其在技術上的領導地位，依舊坐得穩穩的。

英特爾是由羅伯特諾伊斯(Robert Norton Noyce)、高登摩爾(Gordon Earle Moore)和安迪葛洛夫(Andrew Stephen Grove)所共同創立，當時的公司名字是「整合電子(INTegrated Electronics)」，主要生產SRAM晶片。

後來因為商標專利的問題，改名為Intel。

世界首款單晶片微處理器

以記憶體製造起家的英特爾，對於半導體一直有著更大的夢想，儘管記憶體事業成功，但絲毫沒有停止過在先進技術上的追求。

1971年，英特爾在知名的物理學家Federico Faggin的帶領下，製造出世界第一顆商用的微處理器-4004。

4004是一款4位元的處理器，尺寸為3mm×4mm，有16隻針腳，內有2,300個電晶體，使用10微米製程。

但五個月不到，英特爾就迅速推出了下一代產品-8008，世界第一款8位元的處理器。

圖2 : 奔騰(Pentium)處理器問世，開創了「Intel inside」的時代。

(source:英特爾)

根據英特爾的說法，對於微處理器，Faggin一直有著更大的想像，也就是希望研發出真正的「單晶片(Single chip)」處理器。

之前的4004和8008其實都只是元件等級(四個晶片的組合)，不是真正的單晶片設計。

因此他與團隊都不停的鑽研單晶片架構的可能性。

1974年，一顆扭轉英特爾與電腦世界的處理器晶片正式問世-英特爾8080。

這顆被稱為二十一世紀最重要的產品，具備了8位元的處理能力，它整合了6000個電晶體，每秒能進行29萬次運算。

史上第一台成功的商業電腦Altair 8800就是基於8080所開發，而這部電腦後來成為微軟成功的基礎。

Federico Faggin說:「8080真正創造出了個人電腦市場。

」「4004和8008暗示了這個時代將來臨，但8080實現了它。

」

而8080問世後，也為了英特爾帶來了空前的獲利，不僅一舉弭平了先前投入開發的投資，甚至超過了其記憶體銷售業務，更讓英特爾擁有了開發新市場的能力，朝著成為一家足以撼動全球半導體市場的龍頭企業前進。

揭幕行動運算時代

8080成功量產後，後續英特爾的產品研發可說是一帆風順，不停在處理器技術上突破，除了運算性能持續倍增，晶片的整合度也不斷提高。

其中包含16位元的8086處理器，32位元的80386(x86架構，開始使用快取記憶體)，以及後來「Intel inside」時代的奔騰(Pentium，1992年)處理器。

到了奔騰時代，英特爾可以說是已經主宰了個人電腦市場，其處理器晶片組在運算能力與整合能力上，遙遙領先其他的競爭對手，幾乎成為桌上型電腦處理器的代名詞。

而在同樣的時間點，IBM發表了第一部以「ThinkPad」為名的筆記型電腦ThinkPad700C。

這個產品線的誕生不僅開創出一個新的個人電腦市場，同時也為處理器的發展帶來第二條路。

在此之前，英特爾的處理器架構主要是針對桌上型電腦所設計，其核心的技術理念就是高效率與高性能，對於電耗與晶片體積並沒有太多的著墨。

但隨著筆記型電腦的推出，英特爾也開始注意到其獨特的使用需求，尤其是在低功耗的考量，因此也著手發展專門提供行動電腦使用的處理器。

另一方面，筆記型電腦的問世也加速了無線網路技術的發展，尤其是Wi-Fi技術的演進。

1997年，802.11規範正式提出，緊接著在1999年，產業界便成立了Wi-Fi聯盟，以解決802.11標準產品的生產和相容性問題。

接著802.11a和802.11b各自在1999年里被提出，而無線網路的應用也開始雨後春筍。

2003年1月8日，英特爾發表了一個專門針對筆記型電腦所設計的全新處理器架構-迅馳平台(Centrino)，該構架包括了代號為Banias的Pentium-M行動處理器、Intel855晶元組，以及一個具備802.11b/a連線的WLAN網路接收器。

圖3 : 英特爾的迅馳平台(Centrino)為筆記型電腦代帶來了全新的使用體驗(source:英特爾)

儘管無線網路的傳輸速度並非頂尖，但其行動處理器優異的電耗控制，以及精巧的晶片組體積，完完全全符合筆記型電腦的使用需求，不僅延長了筆電的使用時間，也讓製造商可以設計更輕薄的筆電，幾乎可以說是為行動運算時代帶來了最佳的解決方案。

而此後，筆記型電腦也成為了英特爾的天下。

探索量子電腦的商業可能

在摩爾定律的推動下，英特爾的處理器技術不斷在性能上精進，一代比一代強大，即便是微縮製程受到挑戰而轉往多核心技術發展，英特爾也沒有減弱其在處理器性能上的推動。

然而，處理器性能的快速提升，最終導致了性能過剩的局面，個人電腦市場的高成長時代，也隨之進入尾聲。

另一方面，而隨著半導體製程的持續演進，讓晶片的尺寸越來越小，性能也越來越強大，再加上無線網路技術的不斷發展，網路幾乎可說是無所不在，而這些技術的整合，迎來了智慧型手機的時代，這也成為英特爾的最大挑戰。

雖然在個人電腦市場上取得成功，但面臨需要超低功耗的智慧手機市場，英特爾卻始終無法跨入，也因此公司的成長遭遇了史無前例的挑戰。

為此，英特爾被迫進行了大規模的裁員，並將事業重心從原來的PC轉往其他的領域，如:人工智慧、物聯網、5G和汽車等。

圖4 : 今年的CES展上，英特爾發表了49超導體量子位元(qubit)的測試晶片。

(source:英特爾)

然而，物聯網和5G應用產生了龐大的數據與資料，而人工智慧也對運算性能的需求有更高一層次的需要，這兩者相加促使了市場對於超級電腦的需求逐漸加溫，於是量子電腦開始揭開了它的面紗。

不同於傳統電腦，量子電腦的運算架構採用量子位元(quantum bits; qubits)，它允許在同一個時間下存在不同的狀態，因此可以有同時處理非常大量且複雜運算的潛力，因此被視為人工智慧最佳的處理器解決方案。

然而，量子電腦要商業化仍有許多挑戰，其中一個是物理條件，它必須要在零下460度才能運行;另一方面，由於量子晶片並不包含電晶體，必須要透過RF訊號來運行，因此在生產製程上完全不同於目前的半導體，因此目前的成本也難以估計。

但看好量子電腦的發展潛能，英特爾在2015年就著手投入量子電腦的研發，雖然比IBM晚起步，但在商業化的進展卻十分快速。

在今年的CES展上，英特爾就發表了一款代號為Tangle Lake的49超導體量子位元(qubit)的測試晶片，效能已逼近它的競爭對手。

圖5 : 英特爾采傳統晶片製程，正在進行目前業界最小的自旋量子晶片的測試。

(source:英特爾)

除了超導體量子晶片外，英特爾近期也表示，正在進行目前業界最小的自旋量子晶片的測試。

英特爾特別指出，該晶片是在美國奧勒岡州采傳統晶片製程所生產，但仍需要在超低溫下運行。

一代半導體巨人的轉身

去年，台積電的市值一度超越了英特爾，讓這位坐了25年龍頭寶座的半導體巨人首度位居第二。

雖然英特爾後來又回升第一，但龍頭的位置已是備受挑戰。

而從目前的發展局勢來看，英特爾被超越已是必然的結果，而且恐怕也會在這兩年內就發生。

因為光靠目前的晶片銷售業務，恐怕難以支撐它龐大的身軀，進行改變和調整也是必然的事。

只是從目前的策略和成果來看，尚不足以得知而這位半導體巨人未來將要朝什麼方向和事業發展，但作為這半世紀的半導體傳奇，它的轉身肯定會是人們關注的焦點。