集成電路的發(fā)展歷史

集成電路的出現(xiàn)是人類社會的里程碑，邁出電子產(chǎn)品小型化關(guān)鍵性的一步，奠定了電子技術(shù)向人類活動多領(lǐng)域延伸的重要技術(shù)基礎(chǔ)。集成電路的發(fā)明為人類社會帶來了深遠(yuǎn)的影響。

1947年，美國貝爾實驗室肖克利等3人發(fā)明了晶體管，通常這被視為集成電路歷史的開端;1958年，美國德州儀器公司的基爾比發(fā)明了世界上第一個能工作的集成電路;1959年，仙童半導(dǎo)體公司的諾伊斯開發(fā)出了具有交互連接的集成電路。

1963年，美國的工業(yè)界科學(xué)家發(fā)明了電路結(jié)構(gòu)，具有交互連接的集成電路和電路結(jié)構(gòu)奠定了今天集成電路的基礎(chǔ)。1965年，戈登·摩爾就預(yù)測，在未來的一段時間之內(nèi)，集成電路上可以容納的晶體管數(shù)目在大約每經(jīng)過18個月便會增加一倍。換言之，處理器的性能每隔兩年翻一倍。這就是大名鼎鼎的摩爾定律，到今天為止，集成電路的發(fā)展依然遵循這一預(yù)測。

王志華表示，作為集成電路的載體，芯片被大量地復(fù)制才能使成本降低，正是由于成本降了，我們普通大眾才得以享受到信息社會各種各樣的信息服務(wù)。

1967年，登納德發(fā)明了動態(tài)隨機存取存儲器，這項發(fā)明奠定了計算機時代的基礎(chǔ)。而后，曾在貝爾實驗室工作的微電子專家施敏和姜大元，發(fā)明了非揮發(fā)性存儲器，使得存儲器所存儲的信息在電源關(guān)掉之后依然能長時間存在，不易丟失。

1971年，人們對計算機的需求越來越迫切。微電子學(xué)家霍夫發(fā)明了首枚微處理器芯片。而后，微電子學(xué)家胡正明提出了一種用平面工藝實現(xiàn)的立體三維晶體管結(jié)構(gòu)，可以說今天主流的28納米以下的數(shù)字工藝都是胡正明的發(fā)明所引領(lǐng)的。

第四族特質(zhì)的半導(dǎo)體

半導(dǎo)體是制造集成電路的材料，芯片是半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱，是集成電路的載體，由晶圓分割而成。芯片（chip）的英文單詞和薯片是一樣的。不同的是，芯片是物理上不存在的。為什么說芯片在物理上不存在呢？

王志華解釋，通常我們制造集成電路所需要的材料是硅材料，硅材料在元素周期表里處于第四族，比硅偏左的是絕緣體，比硅偏右的是導(dǎo)體，中間材料叫半導(dǎo)體。半導(dǎo)體是制造集成電路的材料，本質(zhì)上和集成電路有密切相關(guān)性。常見的主流半導(dǎo)體是鍺和硅，使用比較多的是硅材料，當(dāng)然硅材料有優(yōu)點也有缺點。所以，人們試圖用它左邊的第三族和右邊的第五族以制造化合物的方式做成具有第四族特質(zhì)的半導(dǎo)體。

集成電路是信息產(chǎn)業(yè)的支撐

集成電路是工業(yè)社會的“糧食”，是信息產(chǎn)業(yè)的支撐，是國家安全的保障，是知識產(chǎn)權(quán)的有效載體。

集成電路為什么是工業(yè)社會生產(chǎn)的“糧食”？集成電路具有滲透率強的特性，可以說如同水銀潑地般無孔不入。在科學(xué)技術(shù)史上，和集成電路直接競爭的技術(shù)無一例外，都是失敗者。比如我們之前存聲音用的磁帶、存圖像用的錄像帶、傳遞數(shù)據(jù)用的磁盤，今天都被電子存儲盤所替代。

正是由于這樣的特征，使得集成電路滲透到我們工業(yè)界的各個方面，而且?guī)缀跏遣豢扇鄙俚摹?021年，很多汽車制造商都宣布停產(chǎn)，其中最重要的原因是芯片供應(yīng)不足。因此對工業(yè)產(chǎn)品來說，芯片就是糧食。

眾所周知，糧食生產(chǎn)要符合自然規(guī)律。俗語也說“人誤地一時，地誤人一年”，其實，芯片的生產(chǎn)也要符合一定的生產(chǎn)周期。芯片從設(shè)計到制造研磨版上工藝線，如果說我們用28納米的工藝來測算，大約需要600多道工序，經(jīng)過約100天的時間才能制造完成。

高技術(shù)建立在現(xiàn)代自然科學(xué)理論和最新工藝技術(shù)基礎(chǔ)上

王志華提到，集成電路是人類社會發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，它在人類社會將會永遠(yuǎn)存在。為什么這么說呢？人類社會發(fā)展過程產(chǎn)生了很多重要技術(shù)，第一類是種植、養(yǎng)殖業(yè)。人類以前是逐草而生，當(dāng)有了種植業(yè)，人們開始定居，才逐漸發(fā)展成后來的文明;有了養(yǎng)殖業(yè)，才滿足了人們對蛋白質(zhì)的需求。

種植和養(yǎng)殖技術(shù)都是人類發(fā)展的重大技術(shù)，它不是新技術(shù)，也不全是高技術(shù)。什么叫高技術(shù)？高技術(shù)的概念來源于美國，它是一個歷史的、動態(tài)的、發(fā)展的概念。國際上對高技術(shù)比較權(quán)威的定義是：高技術(shù)是建立在現(xiàn)代自然科學(xué)理論和最新的工藝技術(shù)基礎(chǔ)上，處于當(dāng)代科學(xué)技術(shù)前沿，能夠為當(dāng)代社會帶來巨大經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益的知識密集、技術(shù)密集技術(shù)。王志華提到，如果能在北緯50度的冬天種出黃瓜來吃，那就是高技術(shù)。但是能在夏天的北京種出黃瓜，就一定不是高技術(shù)，也不是新技術(shù)。

第二類技術(shù)就是人類對材料的加工技術(shù)。加工技術(shù)使得人類能夠造出蒸汽機、造出內(nèi)燃機、造出飛機、造出火箭。像車銑刨磨柱這樣的加工工藝不會隨著人類文明的進(jìn)展而消失，不會因為信息技術(shù)的出現(xiàn)而被淘汰，它會伴隨著人類永久存在。

第三類是能源傳輸，也就是我們常說的電力。能源輸送能把能源從內(nèi)蒙古的坑口電站傳輸?shù)饺A北電網(wǎng)，這種技術(shù)雖然有幾百年的歷史了，但是它會永遠(yuǎn)存在，因為它一直在演變。

王志華表示，集成電路和集成電路支撐的信息產(chǎn)業(yè)值得我們和我們的后輩去努力，先解決有沒有的問題，有了以后就解決好不好的問題，這是一個長期的過程。

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