半導(dǎo)體發(fā)展史簡(jiǎn)述

書接上回。我們提到了真空管的誕生催生了集成電路行業(yè)的發(fā)展，但是最初的真空管由于其體積較大、壽命較短、功耗較等缺點(diǎn)，所以將許多商業(yè)巨擘將其推向更廣泛市場(chǎng)的想法胎死腹中。但是，對(duì)于眾多的科學(xué)家以及工程師而言，他們習(xí)慣于接受各種技術(shù)挑戰(zhàn)并為之付出大量努力。真空管的這些問題反而作為一個(gè)不竭的動(dòng)力，吸引著世界各地的實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)尋求替代真空管的方法。這不懈的努力最終在1947年12月23日結(jié)出了絢麗的果實(shí)，貝爾實(shí)驗(yàn)室的研究人員首次在鍺半導(dǎo)體材料上面設(shè)計(jì)加工成功了電子放大器，這是一個(gè)巨大的進(jìn)步。

這種器件具有真空管所有的電氣學(xué)功能，但是卻有了固體態(tài)的優(yōu)點(diǎn)，這一點(diǎn)就比真空管的真空態(tài)更加的實(shí)用和穩(wěn)定了，并且這種器件的重量更輕，尺寸更小，并且需要的功耗更小了，壽命也大大提升了。這種全新的器件最初的名字是叫“跨阻器”，這個(gè)名字一看就是理工男取得名字，非常直接的顯示了它具有放大功能。但是后來，它迅速被更名為“晶體管”，這個(gè)名字聽起來更加高大上，并為后續(xù)的人們所熟知。

為了表彰他們?cè)诎雽?dǎo)體領(lǐng)域所作出的突出貢獻(xiàn)，威廉·肖克利、約翰·巴丁和沃爾特·布拉滕這三位晶體管發(fā)明人在1956年被授予諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

固體電路時(shí)代：

雖說晶體管相對(duì)于真空管是一次巨大的飛躍，但是最初的晶體管和我們今天所使用的高集成度半導(dǎo)體電路還有十萬八千里的距離。但正是這種元件催生了固態(tài)電路時(shí)代及其所有著名的后代。除了晶體管，固態(tài)電路技術(shù)還用于制造二極管、電阻器和電容器。二極管是在電路中起開/關(guān)開關(guān)作用的雙元件器件。電阻器是用于限制電流流動(dòng)的單元件器件。電容器是在電路中儲(chǔ)存電荷的雙元件裝置。在一些集成電路中，該技術(shù)被用于制造熔斷器、電阻絲等電路。具體的內(nèi)容我們?cè)诤罄m(xù)章節(jié)中將對(duì)這些概念和這些元器件的工作原理進(jìn)行深入的解釋。

這些器件，只包含一個(gè)器件的芯片被稱為分立器件。與集成電路相比，大多數(shù)分立器件的操作和制造要求較低。一般來說，分立器件不被認(rèn)為是前沿產(chǎn)品。然而，它們?cè)诖蠖鄶?shù)復(fù)雜的電子系統(tǒng)中是必需的。1998年，它們占所有半導(dǎo)體設(shè)備銷售額的12%。到20世紀(jì)50年代初，半導(dǎo)體工業(yè)正處于全盛時(shí)期，為晶體管收音機(jī)和基于晶體管的計(jì)算機(jī)提供器件。

集成電路：

1959年，分立器件在固態(tài)電路中的主導(dǎo)地位宣告終結(jié)。那一年，德克薩斯州達(dá)拉斯市德州儀器公司的一位新工程師杰克·基爾比在一塊半導(dǎo)體材料鍺上形成了一個(gè)完整的電路。他的發(fā)明結(jié)合了幾個(gè)晶體管、二極管和電容器(共五個(gè)元件)，并利用鍺芯片(被德州儀器稱為條)的自然電阻作為電路電阻。這項(xiàng)發(fā)明是集成電路，第一次成功地將一個(gè)完整的電路集成在同一塊半導(dǎo)體襯底上。

至于這款電路性能如何，以及它將經(jīng)歷哪些坎坷命運(yùn)，我們下節(jié)繼續(xù)講解。

審核編輯：湯梓紅