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半导体芯片集成电路的影响力及发展历史

SHNI4年前 (2020-11-23)资源分享2310

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半导体产业中,集成电路(IC)占比超过80%,所以集成电路基本上等同于半导体产业。所以经常说到的芯片,集成电路,IC,半导体产业都是同一个意思,都是是指将一定数量的元器件及其连线,通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路,可细分为逻辑电路、存储器、微处理器、模拟电路。

半导体技术从19世纪开始诞生,发展至今扮演着越来越重要的角色,我们日常所熟知的手机(移动终端)、宽带(网络通信)、摄像头(安防监控)等都跟IC有关,就连美国硅谷的诞生也跟IC有关。

1、半导体技术发展的基础

半导体导电能力随着温度、光照条件、输入电压(电流)和掺入杂质的不同而发生很大变化,这四大特性的发现顺序分别如下:

1833年:法拉第发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次发现;

1839年:法国贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结,在光照下会产生一个电压,这就是半导体的第二个特性:光生伏特效应;

1873年:英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应,这是半导体的第三种特性;

1874年:德国布劳恩观察到某些硫化物的导电有方向性,也就是半导体的整流效应,也是半导体所特有的第四种特性。

半导体的这四个特性,虽在1880年以前就先后被发现了,但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。

直到1947年12月,人类历史上的第一个半导体点接触式晶体管才诞生于美国贝尔实验室,从此开创了人类的硅文明时代。

半导体的这四个特性,虽在1880年以前就先后被发现了,但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。

直到1947年12月,人类历史上的第一个半导体点接触式晶体管才诞生于美国贝尔实验室,从此开创了人类的硅文明时代。

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2、半导体技术发展历程

常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等。世界上最早的电子产品是由电子真空管组成的,具有体积大、易碎、密封性差等一系列 缺点,以硅晶圆材料为衬底制作的晶体管具有固态、体积小、质量轻、耗电低且寿命长的优点,被人们发现成为替代真空管的最佳材料,得到广泛应用。

从晶体管到集成电路再到高度集成。晶体管的出现开启了半导体工业的 篇章,接着将分立器件集成化、缩小结构尺寸、提升数量、降低功耗, 成为技术发展的迫切需求,集成电路应运而生。所谓集成电路,是指在 单个半导体晶片上,将晶体管、电阻、电容及连接线等有机结合的电路 结构,其本质上是晶体管制造工艺的延续。集成电路、分立器件、被动 元件以及各类模组器件通过 PCB 板连接,又构成了智能手机、PC 等各 类电子产品的核心部件。集成电路的出现,在一定程度上预示着半导体 工业走向规模产业化和技术上的成熟,也预示着半导体技术向微电子技 术方向上的演变。随着工艺水平和封装技术的提升,集成电路又逐步由 小规模(SSI)、中规模(MSI),逐步发展至大规模(LSI)、特大规模 (VLSI)乃至巨大规模(GSI)。当前,半导体产业经过半个多世纪的发 展,不仅带来了世界经济与技术的飞速发展,也带来了整个社会的深刻 变革,从日常使用的电子产品到航空航天,处处都有半导体的身影。可 以毫不夸张的说,半导体技术是现代电子信息技术发展的原动力和重要基础。

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三、硅谷的诞生及仙童半导体的传奇

业内都说“先有仙童后有硅谷”要了解美国硅谷的发展史,那就绕不过早期的仙童半导体公司。

1955年,“本世纪最伟大发明”的“晶体管之父”的肖克利(W.Shockley)博士离开贝尔实验室, 肖克利回到了自己的家乡圣克拉拉(Santa Clara)谷,并创建“肖克利半导体实验室”。

世界英才慕名而来,最后肖克利在各领域的天才与精英中,确定了公司创立之初的八位成员,而这八位初创成员也是后来对硅谷乃至世界范围产生深远影响的“八叛将”(The Traitorous Eight):罗伯特·诺伊斯(Robert Noyce)、戈登·摩尔(Gordon Moore)、谢尔顿·罗伯茨(Sheldon Roberts)、朱利亚斯·布兰克(Julius Blank)、尤金·克莱纳(Eugene Kleiner)、金·赫尔尼(Jean Hoerni)、杰·拉斯特(Jay Lsat)、维克多·格里尼克(Victor Grinnich)。


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1960s“八叛徒”离开肖克利成立了仙童半导体公司。到了1969年,“八叛将”的叛变精神再次燃烧,随着布兰克的出走,当初创立仙童的 “八叛将”也尽数离开了仙童半导体公司。一时间,仙童迎来了大量的离职潮,也由此孕育了更多的半导体公司的诞生。

(1)1961年,赫尔尼、拉斯特和罗伯特出走,三人创办了Amelco,就是后来的Teledyne(泰瑞达),从事半导体测试业务。

(2)1962年,克莱纳离开,创办了Edex以及后来知名的风险投资公司凯鹏华盈(KPCB)。

(3)鲍勃.韦勒,1966年离开仙童加入美国国家半导体公司。查尔斯·斯波克,1967年离开仙童加入美国国家半导体公司,任CEO。

(4)到了1968年,诺伊斯带着戈登·摩尔与工艺开发专家安迪·格鲁夫(Andrew S·Grove)离开了仙童半导体公司,而由他们三人所创立的公司就是由仙童衍生出来的公司中最为人所熟知的IT业巨头——英特尔(Intel)。

(5)仙童销售部门主任杰里·桑德斯(Jerry Sanders)带着几名员工创立了AMD半导体公司,成为英特尔的主要竞争对手。

(6)美国国家半导体(现已被TI收购),Altera(现已被英特尔收购)等的创始人都出自仙童半导体公司。

得到仙童半导体八位联合创始人支持的公司数量超过2000家,其中包括Instagram,Palantir,Pixar,Nest,Whatsapp,Yammer,以及苹果(乔布斯的创业得到过仙童半导体创始人的潜心指导,在此就不赘述了)。

乔布斯对仙童的评价:“仙童半导体公司就像棵成熟了的蒲公英,你一吹它,这种创业精神的种子就随风四处飘扬了”

到2013年为止,由仙童公司直接或间接衍生出来的公司共达到了92家,而其中上市的30家公司的市值更是超过了2.1万亿美元,产值甚至超过了当年的一些发展中国家GDP。

可以说是仙童给旧金山湾区带来了半导体产业,因为半导体的材料是硅,所以加州这个原本拗口的“圣塔克拉拉谷”,在上世纪70年代开始被更多的人称之为——硅谷(Silicon Valley)。


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