在线特别报道:闪存之父 - 彭博社
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去掉任何新手机、数码相机或便携式音乐播放器的外壳,你会发现里面有一个“闪存”芯片。那块微小的晶体管片是数字时代的无名英雄。它是由当时在日本东芝担任中层工厂经理的增冈富士夫在1980年代初发明的,闪存为硅芯片的功能增添了新的维度。
在闪存出现之前,大多数内存芯片只能在电源开启时保留数据。这意味着重要的数据和程序必须存储在磁带或硬盘上。但这两种设备都不是理想选择:它们播放速度慢,且容易受到碰撞和震动的影响,这可能会损坏其精密的移动部件。
增冈的芯片技术——最初称为 EEPROM,或电可擦可编程只读存储器——提供了更好的解决方案。它不仅可以保存和擦除数据,而且比磁带和硬盘驱动器更快,能耗更低。由于它依赖电子来保存信息,并且没有机械部件,因此也更不易损坏。
即将到来的吸引力。
如今,闪存芯片市场以惊人的速度增长,东芝在全球最大的制造商中排名第二,仅次于韩国的三星电子。市场今年可能达到250亿美元,并可能在2008年翻倍。三星已经生产出全球首个闪存PC驱动器,更多此类设备肯定会随之而来,导致轻便、抗震的PC消耗更少的能源。增冈相信,内存芯片正处于另一个突破的边缘,这将有助于降低价格,同时提高存储容量。
增冈,62岁,现在是东北大学的教授,位于日本北部的仙台市。他与商业周刊东京记者健二·霍尔谈论了他想法的起源、他的工作生活以及他构建更好芯片的理论。以下是他们对话的编辑摘录:
你是如何开始开发闪存的?
简单来说,我想制造一种芯片,未来能够取代市场上所有其他存储技术。在1980年代,个人电脑的数据存储市场主要由磁带和磁盘驱动器主导。DRAM [动态随机存取存储器,用于存储个人电脑上程序的数据和指令的芯片] 后来因其快速的数据访问和低功耗而成为个人电脑的关键技术,但磁带和磁盘驱动器仍然占据更大的市场。它们的销售额大约是DRAM的五倍。
我想找到一种方法,用另一种类型的芯片来取代DRAM,并且能够以更低的成本制造。在80年代中期,硬盘和软盘的市场超过了1万亿日元(900亿美元)。现在,这个市场甚至更大。追逐这个市场对我来说是显而易见的,但我在东芝没有认识任何与我有相同信念的人。
你的想法得到了东芝高管的立即支持吗?
最初,我的上司们对此一无所知。在1980年代初,我是东芝一家工厂中一个1兆字节DRAM芯片项目的副组长。DRAM工作得很好,但我决心想出一种能够接管存储市场的芯片。
我在1980年开始在工厂的空闲时间开发这个想法,并在1981年申请了专利。我非正式地请了我的团队中的四个其他工人来帮助我。我们都有自己的工作——闪存项目对我们来说就像是一份兼职工作。
这真是一场斗争。那时,我们使用显微镜寻找瑕疵和缺陷。最困难的部分是测试实验性内存是否真的有效,以及数据是否能够按照我们设计的方式被擦除。在1984年底,我们在IEEE国际电子器件会议上公布了我们的结果,并在1985年2月向ISCC(国际固态电路会议)展示了一个原型256K闪存设备。
接下来发生了什么?
在我们公开我们的研究后,英特尔(INTC)要求一个样品。所以我们设计了一个256K闪存芯片。它的尺寸是5.7毫米乘5.8毫米[四分之一英寸乘四分之一英寸]。
那是1985年。又花了一年时间才设计出一个原型。即便如此,我们仍然只是兼职做闪存。之后,福特汽车(F)想要一个样品用于其发动机控制电子设备。就在那时,事情真的开始有了进展——东芝终于决定采取行动。但英特尔是第一个宣布将在1987-88年开始大规模生产自己的闪存芯片的公司。[东芝稍后推出了不同类型的闪存。]
你曾想过你的发明可能会引发数字音乐播放器和其他小玩意的革命吗?
当然。二十五年前,索尼(SNE)刚刚推出了其Walkman卡带播放器。我预测芯片将完全取代磁带。在1990年代初,你可以获得一个4兆字节的闪存。当时,闪存主要用于数码相机。但我认为将闪存芯片放入耳机中,制作一个耳机立体声是轻而易举的——就像iPod一样。
你为什么在1994年辞去东芝的职务?
我有一个老板,他命令我担任一个没有预算和员工的职位。我想如果我有不同的性格,我可能不会离开东芝。
你在2004年对东芝提起诉讼,声称你应该为你的发现获得赔偿。你并不是唯一一个有这种感觉的日本发明家。你为什么起诉东芝,你的诉讼现在进展如何?
我不能多说这个案件。我的律师在处理它。我没有要求版税。我要求支付10亿日元(约900万美元),我觉得这是我对这项发明价值的份额。东京地方法院尚未作出裁决。
我从未因我的发现获得过多于微薄的报酬。然而,得益于闪存芯片,东芝是日本仅存的几家繁荣的半导体制造商之一。我很高兴东芝从[闪存]中获利。但我起诉是因为我想强调一点:除非日本公司更好地对待他们的工程师,否则这个国家将没有未来。如果他们效仿美国公司对工程师的激励措施,日本科技公司可能会比现在更好,因为台湾和韩国公司已经赶上了。许多日本高管根本无法与工程师产生共鸣。
闪存由于芯片小型化的进步,已广泛应用于便携式数字音乐播放器、相机和手机。然而,分析师预测这些芯片永远不会便宜到可以制造,或能够存储与硬盘驱动器一样多的数据。你认为闪存有其限制吗?
我们可能会在五年,也许十年内看到闪存芯片接近小型化的极限。但没有人确切知道何时或是否会发生。我也不知道。即使闪存芯片达到其极限,我相信会有人提出突破性的技术来解决这个问题。在接下来的几年里,我认为我们会看到闪存市场扩展到1000亿美元。
你现在在做什么?
当前的晶体管基本上是以二维结构构建的。我的想法是,在1988年我命名为环绕栅晶体管的技术,是将它们做成三维的。这将允许你通过增加更多的晶体管来进一步小型化芯片。内存将至少增加10倍。功耗也会降低。
我的目标是在2010年前商业化一个50GB的芯片。有很多人不相信我。但没关系。在技术研究中,最新的想法从来不会立即得到认可。如果每个人都同意我的观点,我的想法就不会是新的。
你在研究之外有什么爱好或兴趣吗?
我其实没有。我无法将个人生活与研究分开。虽然我并没有真正意识到,但工作总是在我脑海的深处——有时在我散步或睡觉时,想法会浮现出来。我在脑海中构思新的模型。
所以最初,我不使用计算器、物理公式或理论。只有在我得出一些具体的东西后,我才会把它写下来,结合其他研究者的反馈进行修改,然后在实验室进行测试。
在东芝,我不断地在自己的项目上工作——在休息日或工作结束时,超出分配的工作。我在长假期间最为高效。我想这让我成为了一个工作狂。