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集成电路的发展与趋势

集成电路发展历史以及趋势的探讨

前言

历史上第一个晶体管于60年前—1947年12月16日诞生于美国新泽西州的贝

尔实验室(BellLaboratories)。发明者威廉·肖克利(WilliamShockley)、约

翰·巴丁(JohnBardeen)和沃尔特·布拉顿(WalterBrattain)为此获得了

1956年的诺贝尔物理学奖。

固态半导体(solid-state)的发明使得之后集成电路的发明成为可能。这一

杰出成就为世界半导体产业的发展奠定了基础。之后的60年里，半导体技术的发

展极大地提升了劳动生产力，促进了世界经济的发展，改善了人们的生活水平。

美国半导体协会(SIA)总裁乔治·斯卡利思(GeorgeScalise)曾经说过：

“60年前晶体管的发明为这个不断发展的世界带来了巨大的变革这一历史，性的

里程碑式的发明，意义不容小觑。晶体管是无数电子产品的关键组成部分，而这

些电子产品几乎对人类生活的各个方面都带来了革命性的变化。2007年，全世界

的微电子行业为地球上每一个男人、女人和小孩各生产出9亿个晶体管—总计达

6,000,000,000,000,000,000(六百亿亿)个,产业销售额超过2570亿美元”。

回顾晶体管的发明和集成电路产业的发展历程,我们可以看到，60年前晶体

管的发明并非一个偶然事件，它是在世界一流的专业技术人才的努力下，在鼓励

大胆创新的环境中，在政府的鼓励投资研发的政策支持下产生的。同时，我

们也可以看到集成电路产业从无到有并高速发展是整个业界相互合作和共同创

新的结果。

1.１发现半导体技术

1833年，英国物理学家迈克尔·法拉第(MichaelFaraday)在研究硫化银晶

体的导电性时，发现了硫化银晶体的电导率随温度升高而增加这一“特别的现

象”。这一特征正好与铜和其他金属的情况相反。迈克尔·法拉第(Michael

Faraday)的这一发现使人们对半导体效应开始有了认识。1874年，德国物理学

家费迪南·布劳恩(FerdinandBraun)在研究晶体和电解液的导电性质时发现电流

仅能单方向通过金属探头和方铅晶体的接触点。费迪南·布劳恩(Ferdinand

Braun)记录和描述了这一半导体二极管的“触点式整流效应”。基于这个发现，

印度加尔各答大学总统学院物理学教授博斯爵士(JagadisChandraBose)提出了

把“半导体晶体整流器”用作探测无线电波的应用并申请了专利(1901年)。波

兰出生的美国物理学家朱利叶(JuliusLilienfeld)在研究硫化铜半导体特性

时，设想了一个三极半导体器件“场效应晶体管”，并在1926年提交了一项基于

硫化铜半导体特性的三极放大器专利。在以后的几十年中，人们一直尝试着去制

作这样的器件。半导体物理现象的发现，激发了人们对其理论上的研究。1931

年，当时在德国做研究的英国剑桥大学物理学家艾伦·威尔逊(AlanWilson)发

表了用量子力学解释半导体基本特性的观点并出版了《半导体电子理论》。七年

后，鲍里斯(BorisDavydov)(苏联)，莫特(NevillMott)(英国)和沃尔特(Walter

Schottky)(德国)也独立地解释了半导体整流这一特性。

在20世纪30年代中期，美国贝尔实验室的电化学家拉塞尔(RussellOhl)

在研究用硅整流器件探测雷达信号时，发现硅整流器探测信号的能力随着硅晶体

纯度的提高而增强.并且，在1940年2月的一次实验中，拉塞尔(RussellOhl)

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