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最近发生的重大新闻超新万博体育网址大规模集成电路的汗青

日期: 2019-11-08
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  在1920年代,一些发明家试图掌握控制固态二极管中电流的方法,他们的构想在后来的双极性晶体管中得以实现。然而,他们的设想直到第二次世界大战结束之后才得以实现。在战争时期,人们把精力集中在制造雷达这样的军工产品,因此电子工业的发展并不如之后那样迅猛,不过人们对于半导体物理学的了解逐渐增加,制造工艺水平也逐渐提升。战后,许多科学家重新开始从事固态电子器件的研究。1947年,著名的贝尔实验室成功地研制了晶体管。自此,电子学的研究方向从真空管转向到了固态电子器件。

  晶体管在当时看来具有小型、新万博体育网址高效的特点。1950年代,一些电子工程师希望以晶体管为基础,研制比以前更高级、复杂的电路充满了期待。然而,随着电路复杂程度的提升,技术问题对器件性能的影响逐渐引起了人们的注意。

  像计算机主板这样复杂的电路,往往对于响应速度有较高的要求。如果计算机的元件过于庞大,或者不同元件之间的导线太长,电信号就不能够在电路中以足够快的速度传播,这样会造成计算机工作缓慢,效率低下,甚至引起逻辑错误。

  1958年,德州仪器的杰克·基尔比找到了上述问题的解决方案。他提出,可以把电路中的所有元件和芯片用同一半导体材料块制成。当时他的同事们正在度假,他们结束度假后,基尔比立即展示了他的新设计。随后,他研制了一个这种新型电路的测试版本。1958年9月,第一个集成电路研制成功。尽管这个集成电路在现在看来还非常粗糙,而且存在一些问题,但集成电路在电子学史上确实是个创新的概念。通过在同一材料块上集成所有元件,并通过上方的金属化层连接各个部分,就不再需要分立的独立元件了,这样,就避免了手工组装元件、导线的步骤。此外,电路的特征尺寸大大降低。随着电子设计自动化的逐步发展,制造工艺中的许多流程可以实现自动化控制。自此,把所有元件集成到单一硅片上的想法得以实现,小规模集成电路(Small Scale Integration, SSI)时代始于1960年代早期,后来历经中规模集成电路(Medium Scale Integration, MSI,1960年晚期)、大规模集成电路和超大规模集成电路(1980年早期)。超大规模集成电路的晶体管数量可以达到10,000个。

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