半導(dǎo)體集成電路發(fā)展史

集成電路從產(chǎn)生到成熟大致經(jīng)歷了如下過程：電子管——晶體管——集成電路——超大規(guī)模集成電路

晶體管的演變

集成電路的前奏——電子管、晶體管

電子管，是一種在氣密性封閉容器中產(chǎn)生電流傳導(dǎo)，利用電場(chǎng)對(duì)真空中的電子流的作用以獲得信號(hào)放大或振蕩的電子器件。由于電子管體積大、功耗大、發(fā)熱厲害、壽命短、電源利用效率低、結(jié)構(gòu)脆弱而且需要高壓電源的缺點(diǎn)，很快就不適合發(fā)展的需求，被淘汰的命運(yùn)就沒躲過。

晶體管，是一種固體半導(dǎo)體器件，可以用于檢波、整流、放大、開關(guān)、穩(wěn)壓、信號(hào)調(diào)制和許多其它功能。晶體管很快就成為計(jì)算機(jī)“理想的神經(jīng)細(xì)胞”，從而得到廣泛的使用。雖然晶體管的功能比電子管大了很多，但由于電子信息技術(shù)的發(fā)展，晶體管也越來越不適合科技的發(fā)展，隨之出現(xiàn)的就是能力更強(qiáng)的集成電路了。

集成電路的誕生

幾根零亂的電線將五個(gè)電子元件連接在一起，就形成了歷史上第一個(gè)集成電路。雖然它看起來并不美觀，但事實(shí)證明，其工作效能要比使用離散的部件要高得多。歷史上第一個(gè)集成電路出自杰克-基爾比之手。當(dāng)時(shí)，晶體管的發(fā)明彌補(bǔ)了電子管的不足，但工程師們很快又遇到了新的麻煩。為了制作和使用電子電路，工程師不得不親自手工組裝和連接各種分立元件，如晶體管、二極管、電容器等。

我國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)起步相對(duì)來說比較晚，在20世紀(jì)60年代中期。到現(xiàn)在已經(jīng)形成了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、芯片制造、電路封裝共同發(fā)展的態(tài)勢(shì)。我們相信，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對(duì)集成電路的重視程度的提高，我國(guó)集成電路事業(yè)也會(huì)有更大的發(fā)展。

集成電路史上最著名的10個(gè)人

1、2、3

1,2.3.肖克利、巴丁和布拉頓——晶體管的發(fā)明人

晶體管是集成電路的基本，沒有晶體管的發(fā)明，就不可能發(fā)明集成電路，因此我們把肖克萊、巴丁和布拉頓三人放到集成電路發(fā)展史中傳奇人物第一位。

這三個(gè)人中大家最熟悉的應(yīng)該是肖克利了，他被稱為“晶體管之父”，利用他的名聲，招募了一批杰出的年青科學(xué)家，其中有大名鼎鼎的“八叛逆”，為后續(xù)的仙童公司、英特爾公司等一大批知名半導(dǎo)體公司創(chuàng)立打下了基礎(chǔ)。

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6.瓊?赫爾尼(Jean Hoern)——奠定了硅作為電子產(chǎn)業(yè)中關(guān)鍵材料的地位

瓊?赫爾尼，“八叛逆”之一。1924年出生于瑞士，分別在劍橋大學(xué)和日內(nèi)瓦大學(xué)取得博士學(xué)位。

1952年， 移居美國(guó)在加州理工大學(xué)工作，受到威廉·肖克利賞識(shí)，幾年后加入肖克利半導(dǎo)體公司，然而受不了肖克利的家長(zhǎng)制作風(fēng)，1957年9月，包括瓊·赫爾尼在內(nèi)的八個(gè)骨干工程師從肖克利半導(dǎo)體公司辭職。肖克利在震驚之余極其憤怒，稱他們?yōu)椤鞍藗€(gè)叛逆?！边@八個(gè)叛逆后來對(duì)硅谷的發(fā)展起了極其重要的影響。他們組建了仙童公司（Fairchild），1959年，Jean Hoerni發(fā)明了平面工藝使用一種叫做光學(xué)蝕刻的處理方法，這種方法有些類似于利用底片沖洗照片的過程。開始，他用的是一片鍺或硅。然后他在上面噴灑上一層叫做光阻劑的物質(zhì)。如果你把光照在上面，光阻劑就會(huì)變得堅(jiān)硬，然后你就可以用一種特殊的化學(xué)藥品清除掉沒有被光照射到的光阻劑。所以，赫爾尼就創(chuàng)造了一個(gè)光罩，它就像一張底片，上面有一簇小孔，用來過濾掉不清潔的東西，然后讓它在光線中翻動(dòng)。在化學(xué)洗滌之后，金屬板上只要是留下光阻劑的地方，雜質(zhì)就不會(huì)散落到下面。來解決平面晶體管的可靠性問題，因而使半導(dǎo)體生產(chǎn)發(fā)生了革命性的變化?？胺Q為“20世紀(jì)意義最重大的成就之一”，并稱其奠定了硅作為電子產(chǎn)業(yè)中關(guān)鍵材料的地位。

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4.杰克?基爾比(Jack S. Kilby)——集成電路之父

杰克?基爾比（Jack Kilby，1923年11月8日－2005年6月20日）。1958年，34歲的基爾比加入德州儀器公司。

1958年9月12日，基爾比研制出世界上第一塊集成電路，成功地實(shí)現(xiàn)了把電子器件集成在一塊半導(dǎo)體材料上的構(gòu)想，并通過了德州儀器公司高層管理人員的檢查。請(qǐng)記住這一天，集成電路取代了晶體管，為開發(fā)電子產(chǎn)品的各種功能鋪平了道路，并且大幅度降低了成本，使微處理器的出現(xiàn)成為了可能，開創(chuàng)了電子技術(shù)歷史的新紀(jì)元，讓我們現(xiàn)在習(xí)以為常一切電子產(chǎn)品的出現(xiàn)成為可能。

偉大的發(fā)明與人物總會(huì)被歷史驗(yàn)證與牢記，2000年基爾比因?yàn)榘l(fā)明集成電路而獲得當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。這份殊榮，經(jīng)過四十二年的檢驗(yàn)顯得愈發(fā)珍貴，更是整個(gè)人類對(duì)基爾比偉大發(fā)明的充分認(rèn)可。諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)的評(píng)價(jià)很簡(jiǎn)單：“為現(xiàn)代信息技術(shù)奠定了基礎(chǔ)”。

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5.羅伯特?諾伊斯(Robert Noyce)——科學(xué)、商業(yè)雙料巨人

羅伯特?諾伊斯，“八叛逆”之一。

他是一位科學(xué)界和商業(yè)界的奇才。他在基爾比的基礎(chǔ)上發(fā)明了可商業(yè)生產(chǎn)的集成電路，使半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)由“發(fā)明時(shí)代”進(jìn)入了“商用時(shí)代”。同時(shí)，還共同創(chuàng)辦了兩家硅谷最偉大的公司：一個(gè)是曾經(jīng)有半導(dǎo)體行業(yè)“黃埔軍校”之稱的-仙童(Fairchild)公司，一個(gè)是當(dāng)今世界上最大設(shè)計(jì)和生產(chǎn)半導(dǎo)體的科技巨擎英特爾公司。

一個(gè)人同時(shí)置身科學(xué)界和企業(yè)界，最終還能功德圓滿，實(shí)屬罕見，而諾伊斯卻做到了，他已經(jīng)成為半導(dǎo)體工業(yè)的象征人物，人們尊敬的稱他為：“硅谷市長(zhǎng)”。這位“硅谷市長(zhǎng)”的成就也成為半導(dǎo)體行業(yè)工程師日夜奮斗的目標(biāo)。

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7.戈登?摩爾(Gordon Moore)—— 一個(gè)人一個(gè)行業(yè)的定律

戈登?摩爾“八叛逆”之一。1929年1月3日，戈登·摩爾出生在距離舊金山南部的一個(gè)小鎮(zhèn)。

1954年獲物理化學(xué)博士學(xué)位，1956年同諾伊斯一起創(chuàng)辦了傳奇般的仙童(Fairchild)公司，主要負(fù)責(zé)技術(shù)研發(fā)。1968年在諾伊斯辭職后，戈登·摩爾跟隨而去一起創(chuàng)辦了Intel,1975年成為公司總裁兼CEO。

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10.張忠謀——集成電路代工產(chǎn)業(yè)的締造者

一個(gè)人定義了一個(gè)產(chǎn)業(yè)，一個(gè)人開創(chuàng)了一個(gè)新的代工時(shí)代，一個(gè)人讓整個(gè)集成電路行業(yè)更有活力，這個(gè)人就是張忠謀。

27歲的張忠謀效力于德州儀器公司，并且一干就是25年。1985年，受***方面邀請(qǐng)，張忠謀辭去在美國(guó)的高薪職位返回***，出任***工業(yè)技術(shù)研究院院長(zhǎng)，致力于***半導(dǎo)體業(yè)的崛起和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，1987創(chuàng)建了全球第一家專業(yè)代工公司——***積體電路制造股份有限公司(臺(tái)積電)開創(chuàng)了半導(dǎo)體代工時(shí)代。

在臺(tái)積電之前集成電路行業(yè)的模式都是一樣的：所有的集成電路都是自己設(shè)計(jì)自己做，Intel、三星等公司集芯片設(shè)計(jì)和生產(chǎn)于一體，全能但龐大臃腫。正是這種大而全的設(shè)計(jì)生產(chǎn)方式，帶來了高成本，高門檻的弊端，放慢了整個(gè)集成電路行業(yè)的步伐。

看到這一商業(yè)機(jī)會(huì)的張忠謀，大膽成為第一家“純”晶圓代工公司，不與客戶競(jìng)爭(zhēng)，不設(shè)計(jì)或生產(chǎn)自有集成電路，只幫助半導(dǎo)體公司生產(chǎn)已經(jīng)設(shè)計(jì)成型的集成電路。正是這種模式為臺(tái)積電帶來巨大財(cái)富的同時(shí)也創(chuàng)造了兩個(gè)新的行業(yè)-晶圓代工廠，F(xiàn)abless(無生產(chǎn)線集成電路設(shè)計(jì)公司)。由于省去了費(fèi)用高昂的晶圓制造環(huán)節(jié)，集成電路行業(yè)整體門檻降低，誕生了一大批新生的具有活力的集成電路設(shè)計(jì)公司，為整個(gè)集成電路行業(yè)帶來了新活力與創(chuàng)意。

2007年，英特爾宣布與臺(tái)積電同時(shí)生產(chǎn)45納米工藝的芯片。這標(biāo)志著臺(tái)積電在技術(shù)提高方面如此可靠，以至于像英特爾這樣的國(guó)際性大芯片公司都決定停止或放緩自己生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展步伐，把更多的精力放在技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域。同時(shí)傳統(tǒng)芯片公司NXP和德州儀器公司也宣布，將停止開發(fā)一些芯片生產(chǎn)技術(shù)，轉(zhuǎn)而與臺(tái)積電等亞洲晶圓代工企業(yè)制造芯片，集成電路細(xì)分工時(shí)代全面到來，一個(gè)嶄新的更具活力的集成電路行業(yè)展現(xiàn)在我們面前。

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8.安迪?格羅夫(Andy Grove)——微處理器之王狂妄的匈牙利人

“Only the paranoid survive.”只有偏執(zhí)狂才能生存。說這句話正是安迪·格羅夫。

還記得沒有電腦之前的生活嗎?可以這樣說，沒有英特爾的微處理器，就算一萬(wàn)個(gè)年少輕狂才華橫溢的比爾·蓋茨也無濟(jì)于事。從1987年接過英特爾的CEO接力棒之后，他不斷以打破傳統(tǒng)、挑戰(zhàn)現(xiàn)有邏輯的戰(zhàn)略思維，使微處理器這顆數(shù)字革命的心臟強(qiáng)勁跳動(dòng)，為數(shù)字時(shí)代

提供源源不斷的動(dòng)力。同樣地，沒有安 迪·格羅夫，也就沒有今天最成功的半導(dǎo)體公司英特爾。

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9.胡正明——FinFET等多種新結(jié)構(gòu)器件的發(fā)明人

1947年出生于北京豆芽菜胡同，學(xué)術(shù)生涯始于加州大學(xué)伯克利分校。1973年在伯克利獲得博士學(xué)位，并一直從事半導(dǎo)體器件的開發(fā)及微型化研究。

胡正明教授是微電子微型化物理及可靠性物理研究的一位重要開拓者，對(duì)半導(dǎo)體器件的開發(fā)及未來的微型化做出了重大貢獻(xiàn)。主要科技成就為：領(lǐng)導(dǎo)研究出BSIM，從實(shí)際MOSFET晶體管的復(fù)雜物理推演出數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型于1997年被國(guó)際上38家大公司參與的晶體管模型理事會(huì)選為設(shè)計(jì)芯片的第一個(gè)且唯一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；發(fā)明了在國(guó)際上極受注目的FinFET等多種新結(jié)構(gòu)器件；對(duì)微電子器件可靠性物理研究貢獻(xiàn)突出：首先提出熱電子失效的物理機(jī)制，開發(fā)出用碰撞電離電流快速預(yù)測(cè)器件壽命的方法，并且提出薄氧化層失效的物理機(jī)制和用高電壓快速預(yù)測(cè)薄氧化層壽命的方法。首創(chuàng)了在器件可靠性物理的基礎(chǔ)上的IC可靠性的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬工具。

作為頂級(jí)半導(dǎo)體專家，胡正明教授貢獻(xiàn)卓著，他是IEEE Fellow、美國(guó)工程院院士、中國(guó)工程院外籍院士。在臺(tái)積電擔(dān)任CTO時(shí)獲得“***第一CTO”的雅號(hào)。但胡正明是一位真正的隱世高人，淡泊名利，一生都奉獻(xiàn)給了最熱愛的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，并且無怨無悔，用他自己的話說“如果我今天要重新再選一行的話，我還是會(huì)選半導(dǎo)體這一行”。2010年后，持續(xù)數(shù)十年的Bulk CMOS工藝技術(shù)在20nm走到盡頭，胡教授在20年前開始探索并發(fā)明的FinFET和FD-SOI工藝，成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)僅有的兩個(gè)重要選擇。因?yàn)樗膬蓚€(gè)重要發(fā)明，摩爾定律在今天得以再續(xù)傳奇。

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