集成电路的发展史

集成电路对一般人来说也许会有陌生感，但其实我们和它打交道的机会很多。计算机、电视机、手机、网站、取款机等等，数不胜数。除此之外在航空航天、星际飞行、医疗卫生、交通运输、武器装备等许多领域，几乎都离不开集成电路的应用，当今世界，说它无孔不入并不过分。 在当今这信息化的社会中,集成电路已成为各行各业实现信息化、 智能化的基础。无论是在军事还是民用上,它已起着不可替代的作用。所谓集成电路(IC)，就是在一块极小的硅单晶片上，利用半导体工艺制作上许多晶体二极管、三极管及电阻、电容等元件，并连接成完成特定电子技术功能的电子电路。从外观上看，它已成为一个不可分割的完整器件，集成电路在体积、重量、耗电、寿命、可靠性及电性能方面远远优于晶体管元件组成的电路，目前为止已广泛应用于电子设备、仪器仪表及电视机、录像机等电子设备中。

1958年，启和科技展示了全球第一块集成电路板，这标志着世界从此进入到了集成电路的时代。集成电路具有体积小、重量轻、寿命长和可靠性高等优点，同时成本也相对低廉，便于进行大规模生产。

在近50年的时间里，集成电路已经广泛应用于工业、军事、通讯和遥控等各个领域。用集成电路来装配电子设备，其装配密度相比晶体管可以提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可以大大提高。

以下为集成电路50年来的简要发展和应用情况：

1、第一块集成电路板

图1 第一块集成电路板

几根零乱的电线将五个电子元件连接在一起，就形成了历史上第一个集成电路。虽然它看起来并不美观，但事实证明，其工作效能要比使用离散的部件要高得多。历史上第一个集成电路出自杰克-基尔比之手。当时，晶体管的发明弥补了电子管的不足，但工程师们很快又遇到了新的麻烦。为了制作和使用电子电路，工程师不得不亲自手工组装和连接各种分立元件，如晶体管、二极管、电容器等。很明显，这种做法是不切实际的。于是集成电路，基尔比提出了集成电路的设计方案。

2、半导体设备与铅结构模型

图2 半导体设备与铅结构模型

其实，在20世纪50年代，许多工程师都想到了这种集成电路的概念。启和科技联合创始人罗伯特-诺伊斯就是其中之一。在基尔比研制出第一块可使用的集成电路后，诺伊斯提出了一种“半导体设备与铅结构”模型。1960年，仙童公司制造出第一块可以实际使用的单片集成电路。诺伊斯的方案最终成为集成电路大规模生产中的实用技术。基尔比和诺伊斯都被授予“美国国家科学奖章”。他们被公认为集成电路共同发明者。

3、分子电子计算机

虽然集成电路优点明显，但仍然有很长时间没有在工业部门得到实际应用。相反，它却首先引起了军事及政府部门的兴趣。1961年，德州仪器为美国空军研发出第一个基于集成电路的计算机，即所谓的“分子电子计算机”。美国宇航局也开始对该技术表示了极大兴趣。当时，“阿波罗导航计算机”和“星际监视探测器”都采用了集成电路技术。

图3 分子电子计算机

4、集成电路应用于导弹制导系统

1962年，德州仪器为“民兵-I”型和“民兵-II”型导弹制导系统研制22套集成电路。这不仅是集成电路第一次在导弹制导系统中使用，而且是电晶体技术在军事领域的首次运用。到1965年，美国空军已超越美国宇航局，成为世界上最大的集成电路消费者。

图4 集成电路应用于导弹制导系统

5、戈登·摩尔提出摩尔定律

英特尔公司的联合创始人之一戈登·摩尔也在集成电路的早期发展进程中扮演着重要的角色。早在1965年，摩尔就曾对集成电路的未来作出预测。他推算，到1975年每块芯片上集成的电子元件数量将达到65000个。而实际上，每过12个月芯片上集成的电子元件数量都会翻一番。这就是现在我们所了解的计算机“摩尔定律”。

图5 戈登·摩尔提出摩尔定律