半导体产业的到来,产品的电路的诞生开启了电子工业时代

电子发烧友网工程师 发表于 2018-07-12 11:11:00 收藏 已收藏
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半导体产业的到来,产品的电路的诞生开启了电子工业时代

电子发烧友网工程师 发表于 2018-07-12 11:11:00

随着产业从小规模实验室生产到巨型自动化工厂转变,产业驱动和经济改变了。大量的特种材料和设备业已经开发出来以支撑芯片制造。全球半导体是一个3000亿美元的产业,并且它已回馈1.2万亿美元到全球电子系统产业。进一步讲,纳米技术和世界范围消费市场的爆发正在以伸展的方式塑造半导体产业的未来。晶圆制造已经产生年销售约600亿美元的设备产业(代表性的销售每个晶圆的15%-20%)。

01三极管的诞生

1906年,Lee Deforest发现了真空三极管,从此,电子工业时代开始了!

半导体产业的到来,产品的电路的诞生开启了电子工业时代

真空三极使得收音机、电视机和其他消费类电子产品得以存在。但是,真空管有一系列的缺点,如体积大、易碎、耗能多、老化快等,所以固体的真空管呼之欲出。

终于,1947年12月23日,世界上第一个晶体管在美国贝尔实验室诞生。发明三极管的三位科学家:John Bardeen、Walter Brattin和William Shockley获得了1956年的诺贝尔物理奖。

可以这么说,晶体管正式打开了我们现在集成电路生产之门,其意义是非常巨大的!

02集成电路时代的到来

由于之前的分立器件电路在功能和制造上越来越力不从心,所以它的统治地位在1959年走到了尽头。

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也正是在这一年,供职于德州仪器公司的青年工程师Jack Kilby首次在一块锗半导体材料上制成了一个完整的电路。他的发明由几个晶体管、二极管、电容器和利用锗芯片天然电阻的电阻器组成。这以发明便是集成电路,这也是世界上首次成功地在一块半导体基材上做出了完整地电路。

03工艺和产品

从1947年开始,半导体产业就已经呈现出在新工艺和工艺提高上的持续发展。工艺的提高导致了具有更高集成度和可靠性的集成电路的产生,从而推动了电子工业的革命。

工艺的改进分为两大类:

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工艺和结构。工艺的改进是指以更小的尺寸来制造器件和电路,并使之具有更高密度、更多数量和更高的可靠性。结构的改进是指新器件设计上的发明使电路的性能更好,实现更佳的能耗控制和更高的可靠性。

集成电路中器件的尺寸和数量是集成电路发展的两个共同标志。器件的尺寸是以设计中的最小尺寸来表示的,称为特征图形尺寸,通常用微米和纳米来表示。1um约为人头发直径的1/100。1nm是1um的1/1000。半导体器件一个更为专业的标志是珊条宽度。目前,产业界正推向5nm的珊条宽度。

04摩尔定律

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Intel公司的创始人之一Gordon Moore于1956年预言在芯片的晶体管数量会每年翻一番,这个预言被称为摩尔定律。此后,他更新该定律为每两年翻一番。业界观察家们已经使用这个定律来预测未来芯片的密度。根据多年来的实践证明,它是非常准确的一个预言,一定程度上,它推动了技术的进步。

有人猜测,芯片密度可能超过摩尔定律的预测,这其实也是有依据的,毕竟原子尺寸就那么大,而且到了量子尺寸的时候,原子之间的相互作用并不遵从牛顿的理论,也不遵从爱因斯坦的相对论。


在一个芯片中元器件的密度确实遵循摩尔定律持续增加。半导体行业已经适应摩尔定律作为未来芯片的密度和性能提高的推动者。这些目标被加入到半导体国际技术路线图最新的版本中。

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