[半导体综述系列] 半导体及SK海力士在世界留下的足迹

 

19世纪，当最早期的半导体器件问世时，一场重塑技术版图的革命拉开了序幕。一系列科学突破接连涌现，这些里程碑事件标志着创新与进步成为新常态的时代已经到来。最终，这些发现改变了人们的生活、工作及交流方式。本期半导体综述系列文章将探讨半导体行业以及SK海力士发展历程中的里程碑和关键转折点，以便更好地理解半导体技术是如何达到如今前所未有的高度。

首个半导体是什么时候创造的？

正如大家在本系列首篇文章中看到的，半导体技术的发展历程不能归功于某一人或某一时刻。相反地，是众多先驱和创新者长期互相影响，共同推动了这一领域的发展。

1833年，英国科学家迈克尔·法拉第（Michael Faraday）首次记录了半导体效应的观察结果。此后，随着几项关键发明的出现，半导体领域的发展开始加速。1874年，德国物理学家卡尔·费迪南德·布劳恩（Karl Ferdinand Braun）发明了被广泛认证的史上首个半导体二极管¹ 。20世纪中叶，又出现了许多关键发明，包括1947年问世的晶体管² 、1958年问世的集成电路³以及1960年问世的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）⁴， 这些创新都对半导体技术起到了重要推动作用。

半导体存储器的起源可追溯至20世纪60年代

 

这些创新技术中有许多被应用于存储领域，并催生了首批半导体存储器产品。早期的半导体存储解决方案由各大半导体公司的工程师研发，其中包括：动态随机存取存储器（DRAM）⁵、静态随机存取存储器（SRAM）⁶和NAND闪存。

动态随机存取存储器（DRAM）
1966年，IBM的罗伯特·海思·丹纳德（Robert Heath Dennard）发明了动态随机存取存储器（DRAM），这是一种在单个晶体管中容量为1比特（bit）的系统。1970年，英特尔公司使用三晶体管器件设计开发出容量为1千比特（Kilobit）的DRAM芯片，使这项技术得到了广泛应用。这款名为1103的DRAM是首款商用DRAM，它取代了磁芯存储器，成为计算机存储器的新标准技术。

静态随机存取存储器（SRAM）
1963年，罗伯特·诺曼（Robert Norman）在仙童半导体公司（Fairchild Semiconductor）获得了半导体静态随机存取存储器（SRAM）的设计专利，从而创造出一种更快、更可靠的存储器形式，大幅提升了计算性能。两年后，IBM公司将首款应用于计算机中的SRAM芯片商业化。与DRAM不同，SRAM无需持续刷新即可保存数据。凭借这一性能以及其高速性和可靠性，SRAM成为了现代计算机中不可或缺的组件。

NAND闪存
NAND闪存是当今应用最广泛的闪存技术，其应用涵盖智能手机、固态硬盘（SSD）和数据中心等多个领域。这种电子式非易失性计算机存储器具备擦除和重新编程的功能，最早由东芝存储器株式会社（现名为铠侠“KIOXIA”）的桀冈富士雄（Fujio Masuoka）于1987年首次提出。随后在1991年，该公司将全球首款NAND闪存产品商业化。

半导体存储器从何时开始对人们的日常生活产生重要影响？

随着数据量的迅猛增长和技术的快速进步，半导体存储器也在不断迭代，其重要性日益凸显。回顾过去一个世纪的技术进步历程，不难发现半导体存储器在科技领域和日常生活中发挥着关键作用。

数年来，随着数据生成量的不断增加，对半导体存储器的需求也在迅速增长

 

巨型计算机时代：1980年代前
尽管在今天看来难以想象，但像电子数值积分计算机（ENIAC）⁷这样的初代计算机，体积是十分庞大的，甚至会占据整个房间。这些庞大的设备几乎完全由企业和政府使用，用于进行批量数据处理和复杂计算。在数据存储方面，20世纪70年代发生了里程碑式变化，半导体存储器取代了磁性存储器，成为主流存储技术。

个人电脑的出现：1980年代至2000年代
许多人对于第一台家用电脑的记忆，往往是一台摆在办公桌上的笨重的灰色个人电脑。尽管按照现代标准来看，上世纪80年代开始普及的早期个人电脑颇为原始，但它们却是首批将计算机和数据引入全球家庭中的设备。1982年发布的Commodore 64（简称C64）是当时最流行的个人电脑之一，它配置的是64千字节（KB）随机存取存储器（RAM）⁸。

智能手机与云计算：2000年代至今
尽管初代iPhone并非首款智能手机，但它在2007年一经发布，便掀起了智能手机的热潮。智能手机具备拍照、发送电子邮件、访问互联网等多种功能，并产生大量数据，这些数据都被存储在半导体存储器中。随着数据生成速度持续加快，对于依赖服务器DRAM、NAND闪存及固态硬盘（SSD）的云存储的需求也不断增长。

AI时代与未来
随着AI持续渗透到日常生活的更多方面，半导体存储器正在成为推动这项技术发展的关键。SK海力士研发的高带宽存储器（HBM）⁹等高性能存储器，已经针对AI应用进行了优化，其处理和访问海量数据的能力得到极大提升。随着AI时代的到来以及未来数据使用速度的持续攀升，可以预见半导体存储器势必在AI和其他先进科技领域中发挥更加重要的作用。

SK海力士是何时开始制造半导体的？

SK海力士成立于1983年，前身为现代电子（Hyundai Electronics），在40余年的发展历程中，公司始终位于半导体行业创新的核心地位。1984年，SK海力士试生产了韩国首款16千比特（Kb）SRAM，由此开启了公司作为半导体制造商的旅程。仅一年后，公司就量产了首款DRAM产品——64 Kb DRAM。两个月后，SK海力士便完成了半导体封装工厂的建设，以提高产量。

随着时间推移，公司不断丰富其产品阵容，并全面确立了其在半导体行业的领先地位。公司取得了一些关键里程碑，包括：2003年成功量产了用于手机的256兆比特（Mb）同步动态随机存取存储器（SDRAM）、2004年研发出512兆比特（Mb）NAND闪存，以及2013年推出的全球首款基于硅通孔（TSV）¹⁰技术的HBM。

时至今日，SK海力士已拥有众多高性能解决方案，包括DRAM、NAND闪存、固态硬盘（SSD）及CMOS图像传感器（CIS）¹¹等。公司不断挑战技术极限，成功研发出全球首款321层NAND闪存和行业领先的HBM3E等开创性产品。以最新的12层36GB HBM3E为例，这款面向AI系统的开创性DRAM，其数据存储量相比1985年的64Kb DRAM，实现了约450万倍¹²的跨越式增长。经过多年发展，SK海力士致力于凭借下一代产品，在半导体领域树立新标准。

自创立初期以来，SK海力士的半导体存储器产品不断实现跨越式发展

 

SK海力士是何时进军全球市场的？

通过不断升级产品线，SK海力士与全球战略合作伙伴建立了牢固的合作关系。在运营合作中，公司从未停下创新的步伐，已成为半导体存储器行业的领军企业。纵观SK海力士的旗舰产品，在2023年第四季度，其DRAM市场份额达到31.8%，NAND闪存市场份额达到21.6%。此外，公司同样是HBM市场的领军者，凭借其业界领先的产品，在该领域占据绝对优势。

SK海力士在全球DRAM 和NAND闪存市场中占据重要份额

 

虽没有确切时间节点标志着SK海力士进军全球市场，但多年来，公司已在全球留下了多个重要印记：

1983—成立美国当地法人现代电子美国公司（后更名为SK海力士美国公司），扩展海外市场

1989—在全球半导体行业中排名第20位

1995—在美国成立非存储器当地法人SYMBIOS，并在美国俄勒冈州建造了一座半导体工厂

1996—开始进行首次公开募股（IPO）

2004—转让非存储器业务，以专注于半导体存储器业务

2006—完成中国无锡DRAM芯片工厂的建设

2010—被列入道琼斯可持续发展世界指数（Dow Jones’ Sustainability World Index），开始与惠普（Hewlett-Packard）联合开发下一代存储器产品。同年，完成了中国第二座存储器芯片工厂的建设，该工厂每月可生产1亿个1GB DRAM芯片

2012—加入SK集团，正式更名为SK海力士

2018—创下营业利润新高

2020—投资位于硅谷的人工智能公司，高斯实验室公司（Gauss Labs）

2021—完成收购英特尔NAND闪存业务的第一阶段，以增强人工智能存储器实力

2023—研发并量产具备全球最佳性能的HBM3E，并应用于人工智能系统和应用

2024—宣布计划在美国印第安纳州建设先进芯片封装工厂和研发设施

 

¹半导体二极管：一种简易并可实现在单一方向上导电的电子元件。

²晶体管：一种可以调节电流或电压，并作为电子信号开关或逻辑门的半导体器件。

³集成电路（IC，Integrated Circuit）：一种由半导体材料上的晶体管、电阻器和电容器等元件组成的小型电子器件。

⁴金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET, Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）：一种通过在两个电极间区域表面上的一个绝缘电极处施加电压，以在该区域制造导电通道的有源半导体器件。

⁵动态随机存取存储器 (DRAM, Dynamic Random Access Memory）：一种需要定期刷新以维持数据存储的易失性存储器。与SRAM一样，当电源断开时存储的数据会丢失。

⁶静态随机存取存储器 (SRAM, Static Random Access Memory）：）：一种只要通电就能永久保存数据的易失性存储器。与DRAM不同，它不需要定期刷新以维持数据存储。

⁷电子数值积分计算机 (ENIAC, Electronic Numerical Integrator and Computer）：1946年生产的ENIAC是世界上第一台通用电子计算机。

⁸随机存取存储器 (RAM, Random Access Memory）：计算机的主存储器，不论存储顺序如何 ，CPU都可直接并快速地访问其中的数据。

⁹高带宽存储器 (HBM, High Bandwidth Memory）：一种高附加值、高性能存储器，通过硅通孔技术(TSV)垂直互联多个DRAM芯片。与现有的DRAM产品相比，数据处理速度显著提高。

¹⁰硅通孔 (TSV, Through-Silicon Via）：一种可完全穿过硅裸片或晶圆实现硅片堆叠的垂直互连通道。

¹¹CMOS图像传感器 (CIS, CMOS Image Sensor）：作为电子设备的“眼睛”，CIS可将光转换成电信号以生成图片。

¹²以十进制为基准计算

 

在回顾了半导体技术和SK海力士在全球的发展历程后，下一篇文章将探讨半导体发展方向的更多相关内容。

 

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