⑴ 集成電路發展史
個人閑來無事是寫的,現粘貼如下:
首先有集成電路這一想法的是英國科學家Dummer,那是在1952年,在皇家信號和雷達機構的一個電子元器件會議上他說:「隨著晶體管的出現和對半導體的全面研究,現在似乎可以想像,未來電子設備是一種沒有連接線的固體組件。」當然,那時還沒有「集成電路」這一名詞。然而,集成電路的真正發明卻是在美國,是在6年之後的1958年(也有人認為是1959年,具體原因接下來解釋)。
1958年9月12日,TI的Kilby發明了世界首塊集成電路,這是一個相移振盪器,集成了2個晶體管、2個電容和8個電阻——共12個元器件,該發明與1959年2月6日申請專利,1964年6月26日被批准。而到了1959年,Fairchild的Noyce發明了基於硅平面工藝的集成電路,1959年7月30日,Noyce為自己的發明申請了專利,1961年4月26日被批准。雖然Noyce比Kilby發明集成電路和申請專利在後,但批准在前,而且Noyce發明的集成電路更適合於大批量生產,所以會有一些人在關於誰先發明了集成電路的問題上產生了分歧。其實Kilby和Noyce被認為是集成電路共同的發明人,問題在於1958和1959不能被認為是共同的發明時間,而必須是其中的一個,我習慣於把它說成是1958年。
而到了1968年,Noyce和Moore以及Fairchild的其他一些雇員成立了Intel,1971年便生產出了世界首枚CPU——集成了2300個晶體管的4004,緊接著,次年8008,再次年8080……盡管CPU誕生於1971年,然而它被推向市場,換句話說就是普通平民可以買到是1981年的事。那是1981年的8月12日,IBM推出型號為IBM5150的計算機,這是最早的PC,CPU採用Intel的8088(1979年發明),系統採用Microsoft的DOS,內存16K,再配一個5.25英寸的軟碟機,售價1565美元。但你知道,當時的1565美元跟現在的1565美元不一樣,那時錢實啊,按照今天的物價指數,大約相當於現在的4000美元,在2011年8月13日這樣的日子,匯率是6.3902,那就是25560.8元人民幣。
早期的IC未形成獨立的產業,電子系統廠商把自己生產的IC用於自己的產品,只把一小部分銷往市場,而同時也會從市場購進一些。Intel和AMD開創了IC業的新紀元,他們只向市場供應通用的IC,而不使用IC去生產產品,當然也不會從市場購進IC。這種自行設計、用自己的生產線製造、自己封裝和測試、最後出售IC成品的廠商被稱為IDM(Integrated Device Manufacture,集成器件製造商)。盡管如此,IDM還是有嚴格定義的:IC的對外銷售額超過IC總產值25%的企業就可以稱作是IDM了(如Motorola、TI、Sony),而沒有超過的叫做系統廠商(如IBM、HP)。根據這一定義,IDM並不意味著不生產系統產品,系統廠商也並不意味著不生產IC。區別僅在於它們生產的IC(或者乾脆沒生產)有多少用於自己的系統產品,有多少用於直接出售。
再後來,出現了一些這樣的公司,它們只設計IC,並不生產,我們稱之為Fabless,叫做無生產線設計公司。它們設計完成後,製造這一環節仍交給IDM完成,IDM的生產線除了生產自己設計的IC以外,還幫Fabless進行生產。1987年,TSMC(台台灣積體電路製造股份有限公司,台積電)成立,2000年,SMIC(中芯國際集成電路製造有限公司,中芯國際)成立,這些公司開創了一種新的模式,它沒有自己的產品,不設計也不使用,只是單純地提供製造服務,我們稱之為Foundry。這類公司的出現,不僅Fabless的設計成果有了天經地義的歸宿,而且就連IDM也把自己製造環節的一部分讓給Foundry來做,就Foundry而言,有時它接到來自IDM的生產任務比Fabless的還要多。再後來呢?連封裝測試也自成一家,形成獨立的產業。
縱觀今天的IC業,設計業、製造業、封測業三足鼎立,當然也不乏IDM這樣的一條龍式的企業,但是系統廠商在IC市場上的份額越來越低,(注意!我說的是在IC市場上),瀕臨滅絕!(注意!我說的是市場份額瀕臨滅絕。公司並沒有滅絕,而是他們意識到這種自己生產晶元僅供自己使用的模式不劃算,轉型了。)
⑵ 最早開始使用集成電路的計算機
電路發展初期最重要的應用領域是計算機技術領域。第三代計算機的發展是建立在集成電路技術基礎上的,其硬體的各個組成部分,從微處理器、存儲器到輸入、輸出設備,都是集成電路技術的結晶。
1964年4月7日,IBM公司研製成功世界上第一個採用集成電路的通用計算機IBM 360系統,它兼顧了科學計算和事務處理兩方面的應用。IBM 360系列計算機是最早使用集成電路的通用計算機系列,它開創了民用計算機使用集成電路的先例,計算機從此進入了集成電路時代。與第二代計算機(晶體管計算機)相比,它體積更小、價格更低、可靠性更高、計算速度更快。IBM 360成為第三代計算機(集成電路計算機)的里程碑。
此後,集成電路的發展為微型計算機的出現和發展奠定了基礎。1971年,Intel公司研製成功世界上第一款微處理器4004,基於微處理器的微型計算機時代從此開始。1975年1月,美國MITS公司推出了首台通用型Altair 8800計算機,它採用了Intel 8080微處理器,是世界上第一台微型計算機。
進入80年代,集成電路設計及加工技術的飛躍發展使得微型計算機機躍上新的台階。1981年8月12日,IBM正式推出IBM 5150,採用Intel的8088 CPU,主頻為4.77MHz, 存儲容量為16KB,操作系統為微軟的DOS
1.0。IBM將其稱為Personal Computer(個人計算機)。不久,「個人計算機」(PC)成為所有個人計算機及微型計算機的代名詞。
此後,隨著集成電路技術的發展,計算機的體積繼續縮小,各方面的性能飛速提高,而價格卻不斷下跌,計算機走進人們生產生活的各個領域。1993年Intel公司推出了第五代微處理器Pentium(中文名「奔騰」),它的集成度已經達到310萬個晶體管,主頻已達66MHz,計算機從此進入「奔騰」時代。目前,計算機中CPU的主頻已經達數GHz,內存也已達數Gb。可以毫不誇張地說,沒有集成電路就沒有現在的微型計算機。
⑶ 世界第一個電子晶元是誰發明的
傑克·基爾比。
集成電路對於離散晶體管有兩個主要優勢:成本和性能。成本低是由於晶元把所有的組件通過照相平版技術,作為一個單位印刷,而不是在一個時間只製作一個晶體管。
性能高是由於組件快速開關,消耗更低能量,因為組件很小且彼此靠近。2006年,晶元面積從幾平方毫米到350 mm²,每mm²可以達到一百萬個晶體管。
第一個集成電路雛形是由傑克·基爾比於1958年完成的,其中包括一個雙極性晶體管,三個電阻和一個電容器。
(3)集成電路最早擴展閱讀:
最先進的集成電路是微處理器或多核處理器的核心,可以控制計算機到手機到數字微波爐的一切。雖然設計開發一個復雜集成電路的成本非常高,但是當分散到通常以百萬計的產品上,每個集成電路的成本最小化。集成電路的性能很高,因為小尺寸帶來短路徑,使得低功率邏輯電路可以在快速開關速度應用。
這些年來,集成電路持續向更小的外型尺寸發展,使得每個晶元可以封裝更多的電路。這樣增加了每單位面積容量,可以降低成本和增加功能,見摩爾定律,集成電路中的晶體管數量,每1.5年增加一倍。
總之,隨著外形尺寸縮小,幾乎所有的指標改善了,單位成本和開關功率消耗下降,速度提高。但是,集成納米級別設備的IC也存在問題,主要是泄漏電流。因此,對於最終用戶的速度和功率消耗增加非常明顯,製造商面臨使用更好幾何學的尖銳挑戰。
⑷ 集成電路是怎樣發展起來的
現在人們公認抄,世界上最早襲的集成電路,是1958年美國物理學家基爾比和諾伊斯兩人各自獨立研究發明的。他們兩人同時被推崇為微電子學的創始人。
早在第二次世界大戰期間,就有人把油墨狀的電阻材料與鍍銀金屬片設法印在陶瓷基片上,做成電阻和連接線的組合體。印刷電路工藝的發展及晶體管的發明,為集成電路的發明做了必要的技術准備。
20世紀50年代以來,宇航工業、通信產業和計算機產業的迅速發展,迫切需要各種性能穩定、能實現更加復雜功能的半導體器件,而且還希望這種器件越小巧越好。1957年,前蘇聯第一顆人造地球衛星的發射,促使美國軍方加快了實現電子器件微型化的步伐。
通信工程師們設想把一些晶體管及元件以新的形式組合成一種更復雜的線路,而不是簡單地拼湊在一起,這種線路稱為集成電路。從外形看來,它們就是小小的矽片,因此人們也稱它們為晶元。至今,在各種通信設備、計算機及各種電器設備中,處處都可以見到這種晶元。
⑸ 關於集成電路有哪些介紹
現在人們公認,世界上最早的集成電路,是1958年美國物理學家基爾比和諾伊斯兩人各自獨立研究發明的。他們兩人同時被推崇為微電子學的創始人。
早在第二次世界大戰期間,就有人把油墨狀的電阻材料與鍍銀金屬片設法印在陶瓷基片上,做成電阻和連接線的組合體。印刷電路工藝的發展及晶體管的發明,為集成電路的發明做了必要的技術准備。
20世紀50年代以來,宇航工業、通信產業和計算機產業的迅速發展,迫切需要各種性能穩定、能實現更加復雜功能的半導體器件,而且還希望這種器件越小巧越好。1957年,前蘇聯第一顆人造地球衛星的發射,促使美國軍方加快了實現電子器件微型化的步伐。
通信工程師們設想把一些晶體管及元件以新的形式組合成一種更復雜的線路,而不是簡單地拼湊在一起,這種線路稱為集成電路。從外形看來,它們就是小小的矽片,因此人們也稱它們為晶元。至今,在各種通信設備、計算機及各種電器設備中,處處都可以見到這種晶元。
⑹ 集成電路的通用計算機是什麼時候被發明的它經歷了什麼發明過程呢
集成電路的通用計算機是1964年首次被人們研製出來的,下面就讓我們一起了解一下集成電路通用計算機的發展歷程是什麼樣的。
通用計算機它引發了電路設計的先驅,而且集成電路的技術此後一直以極快的速度進行生長。集成電路是指在一個晶元上形成一個完整的電路,這個晶元和人們的手指甲蓋相比都還小一些,但是那麼小的一個晶片,它包含著上千個晶體管的原件,這些晶體管原件中包含著很多的獨立系統。
以上這個故事僅代表我個人的觀點,如果有任何錯誤,進行諒解。
⑺ 集成電路包括哪些元件
集成電路又包括SOP、SOJ、PLCC、LCCC、QFP、BGA、CSP、FC、MCM等。舉例如下:1、連接件(Interconnect):提供機械與電氣連接/斷開,由連接插頭和插座組成,將電纜、支架、機箱或其它PCB與PCB連接起來;可是與板的實際連接必須是通過表面貼裝型接觸k。2、a有源電子元件(Active):在模擬或數字電路中,可以自己控制電壓和電流,以產生增益或開關作用,即對施加信號有反應,可以改變自己的基本特性。b無源電子元件(Inactive):當施以電信號時不改變本身特性,即提供簡單的、可重復的反應。3、異型電子元件(Odd-form):其幾何形狀因素是奇特的,但不必是獨特的。因此必須用手工貼裝,其外殼(與其基本功能成對比)形狀是不標準的例如:許多變壓器、混合電路結構、風扇、機械開關塊等。
⑻ 世界第一個晶元誕生
從抄1949年到1957年,維爾納·雅襲各比、傑弗里·杜默、西德尼·達林頓、樽井康夫都開發了原型,但現代集成電路是由傑克·基爾比在1958年發明的。其因此榮獲2000年諾貝爾物理獎,但同時間也發展出近代實用的集成電路的羅伯特·諾伊斯,卻早於1990年就過世。
將電路製造在半導體晶元表面上的集成電路又稱薄膜(thin-film)集成電路。另有一種厚膜(thick-film)集成電路(hybrid integrated circuit)由獨立半導體設備和被動組件,集成到襯底或線路板所構成的小型化電路。
(8)集成電路最早擴展閱讀
晶體管發明並大量生產之後,各式固態半導體組件如二極體、晶體管等大量使用,取代了真空管在電路中的功能與角色。到了20世紀中後期半導體製造技術進步,使得集成電路成為可能。
相對於手工組裝電路使用個別的分立電子組件,集成電路可以把很大數量的微晶體管集成到一個小晶元,是一個巨大的進步。集成電路的規模生產能力,可靠性,電路設計的模塊化方法確保了快速採用標准化IC代替了設計使用離散晶體管。
⑼ 應用集成電路經歷了怎樣的發展歷程
1964年4月7日,美國IBM公司同時在14個國家、全美63個城市宣告,世界上第一個采版用集成電路的通用計算權機系列IBM360系統研製成功,該系列有大、中、小型計算機,共6個型號,它兼顧了科學計算和事務處理兩方面的應用,各種機器全都相互兼容,適用於各方面的用戶,具有全方位的特點,正如羅盤有360度刻度一樣,所以取名為360。它的研製開發經費高達50億美元,是研製第一顆原子彈的曼哈頓計劃的2.5倍。
IBM360系統是最早使用集成電路元件的通用計算機系列,它開創了民用計算機使用集成電路的先例,計算機從此進入了集成電路時代。IBM360成為第三代計算機的里程碑。
1958年,世界上第一個集成電路誕生時,只包括一個晶體管,兩個電阻和一個電阻——電容網路。
到20世紀70年代,在相當於拇指甲那樣大的約1平方厘米的晶元上,就可以集成上百萬個電子元件。因為它看起來只是一塊小小的矽片,因此人們常把它稱為晶元。與晶體管相比,集成電路體積更小,功耗更低,可靠性更高,造價更低,因此得到迅速發展。
⑽ 什麼是集成電路
集成電路的發明,是多項技術不斷發展的綜合結果。
最早提出製造半導體集成電路思想的,是從事雷達研究的英國科學家達默。他在1952年5月發表的一篇論文中提出:「由於現在晶體管的出現和半導體方面的研究成果,有可能製造單塊形狀的電子器件而省去連接線。這種器件由多層絕緣材料、通導材料、整流材料和放大材料構成,在各層中去掉某一部分就能使器件具有某種電功能。」
達默的上述設想很有意義,可惜他本人未能使之付諸實施。進入50年代以後,軍事工業和宇航工業的迅速發展,迫切需要各種功能更強、能實現更加復雜功能的半導體器件,而且還希望這種器件越小巧越好。
在社會需要的刺激下,那些早期來到矽谷開創電子工業的一批年輕的微電子工程師們,很自然地把研究方向瞄準到上述目標上。他們設想把一些晶體管及一些元件在新的形式下組合成一種更復雜的線路,而不是簡單地拼湊在一起,這種線路稱為集成電路。從外形來看,它們就是小小的矽片,因此人們也把它們稱為晶元。至今,在各種計算機、計算器及各種電器設備中處處都可以看到這種晶元。早在第二次世界大戰期間,有人就已設法把油墨狀的電阻材料和鍍銀金屬片印在陶瓷基片上,做成電阻和連接線的組合體;而印刷電路工藝的發展和晶體管的發明,都為集成電路的發明做了必要的技術准備。
現在人們認為,世界上最早的集成電路,是1958年由美國物理學家基爾比和諾伊斯兩人各自獨立地研究發明的,為了認定這項發明的專利權,他們兩人所屬的公司之間曾為此引發了一場為時不短的爭執,因此,回顧一下他們各自的發明過程,是很有意思的。
基爾比於1923年生於美國密蘇里州傑斐遜市,1947年畢業於伊利諾大學,1950年在威斯康星大學獲碩士學位。
1958年5月,基爾比進入得克薩斯儀器公司還只有3個月,他被安排去進行電子設備微型化的研究。當時電子設備應用了電子管,後來逐步使用晶體管,但體積龐大。
按照國防部的要求,基爾比的任務是研究如何通過採用較小的元件、更細密的接線,使電子設備體積縮小,更加緊湊靈巧。
在這一年夏天,當基爾比的同事都去度假時,他卻在寧靜的環境中,坐在辦公桌前苦苦思索解決微型化問題的辦法。他在想出新辦法前,屢次碰壁,後來才想到,所需用的全部電路元件包括晶體管、電阻、電容在內,可以用同一種半導體材料製成;這些電路元件必須絕緣,因此能單獨起作用,彼此沒有干擾;而全部電路元件都焊接在半導體圓片的基片或附近,從而可以利用先進的半導體技術手段使電路相互連接,不必擔心元件在連接的地方會出現短路。當時基爾比把這種電路稱為固體電路(現在有人稱為微型電路)。1958年9月,基爾比的第一個安置在半導體鍺片上的電路——「相移振盪器」取得了成功。
諾伊斯於1927年出生於美國衣阿華州的一個小鎮。他對現實世界充滿了好奇心,在十二三歲時就同二哥先後製造過一架碩大的滑翔機,裝配出一輛汽車。他在大學同時學習物理、數學兩個專業,對晶體管及其應用也很感興趣,在晶體管方面奠定了堅實的理論基礎。在1949年考取博士研究生後,仍選修一些有助於晶體管基礎研究的課程,而在學術活動中,又有機會見到晶體管領域著名的專家肖克萊等人。
諾伊斯在1953年取得博士學位後,寧願到待遇低的小公司任職。他認為:「越是小地方,就越能得到多方面的鍛煉,有利於發揮作用。這樣既便於選擇合適的課題進行研究,又能成為企業家。」
當1955年肖克萊在矽谷創建「肖克萊半導體公司」時,諾伊斯就是其中被聘請來的優秀科技人才之一。在肖克萊半導體實驗室成立的第一年內,諾伊斯和他的同事們竭力鼓動肖克萊把研究重點轉向硅晶體管,但肖克萊執意要搞四層二極體的研究。由於認識上的分歧,1957年,諾伊斯和公司的另外7名年輕人一起離開了肖克萊公司,自己成立了「仙童半導體公司」,成為矽谷的第一家專門研製硅晶體管的公司。從這個意義上來說,諾伊斯早年想當企業家的願望果真實現了。
當時,仙童公司在生產晶體管中首先使用一種「平面工藝」。主持技術工作的是赫爾尼,他是當時矽谷最有才乾的科學家之一。他提出的平面工藝法,是通過各種措施把硅表面的氧化層盡量擠壓,直到壓成一張扁平的薄片為止,使器件的各電極在同一個平面上。因此,只要預先設計出晶體管的電極結構圖,通過照相製版的方法,把它精縮成掩模板,就可使立體形狀的晶體管製作成平面形狀的晶體管。於是,結構無論怎樣復雜和精密的晶體管,都可以用這種平面工藝壓縮在一片小小的半導體矽片上。
平面工藝法的提出,使仙童公司科學家的思路豁然開朗,他們一下子看到了令人振奮的應用前景,他們意識到,不只是幾個晶體管可以放置在一塊矽片上,幾十個、幾百個甚至幾百萬個晶體管都可以放到一塊矽片上。
平面工藝後來很快就應用到集成電路的製造上。仙童公司的科學家發現,運用照相平板印刷技術,可以在硅的表面上,把同樣的晶體管按照一定的規律重復地排列,同時又使這些晶體管彼此相連。仙童公司的副經理諾伊斯與他人共同提出了製造集成電路的平面工藝法,並主持製造出世界上第一塊用半導體硅製成的集成電路。
得克薩斯儀器公司的基爾比當然也認識到平面工藝法的重大價值。在諾伊斯之前半年就在製造「相移振盪器」時成功地實現了把電子線路安放在鍺片上的設想。但諾伊斯製成的硅集成電路比基爾比的鍺集成電路更實用,更容易生產。
當後來回憶自己在32歲發明集成電路的情況時,諾伊斯風趣地說:「我發明集成電路,那是因為我是一個『懶漢』。當時曾考慮,用導線連接電子元件太費事,我希望越簡單越好。」
而基爾比在得克薩斯儀器公司發明了後來稱為集成電路的「固體電路」後,立即得到該公司負責人的重視,他們意識到這種新電子器件的重要性,並預計它將會得到廣泛的應用,因此必須大力推廣。
1959年2月,基爾比為他本人的「固體電路」申請了專利。不久之後,得克薩斯儀器公司宣布,他們已生產出一種比火柴頭還小的半導體固體電路。而仙童公司的諾伊斯,雖然在此之前已使用平面工藝製造出半導體矽片集成電路,但並沒有及時申請專利,直到1959年7月,諾伊斯才想到要去辦專利申請手續,但時間已比基爾比晚了半年。
此後上述兩家公司為集成電路的發明權長期爭執不休,就是因為基爾比比諾伊斯申請專利的時間要早一些。基爾比先取得專利,但他的設計思想未能實現;而諾伊斯的平面工藝技術後來成為微電子革命的基礎,但他卻是在基爾比之後才申請專利的,更何況這一項技術在仙童公司並不是由他一人獨自發現並加以完善的。
最後經法庭裁決,集成電路的發明專利權屬於基爾比,而關鍵的有關集成電路的內部連接技術專利權屬於諾伊斯。從1961年起,兩人的專利使各自所在的公司都得到很大的經濟效益,而他們兩人也都因此成為國內外知名的發明家及微電子學的創始人,兩人還一起獲得美國科技人員最渴望得到的「巴倫坦獎章」。