集成电路发展史

作为一个文科生,物理概念对我来说非常晦涩,但是投资领域那么广泛,我们总会碰到各行各业的项目标的,尤其是目前社会发展中信息技术产业的比重那么大,目前全球市值最高的前十大公司中,信息科技企业占七个,苹果、微软、谷歌、亚马逊、Facebook、阿里以及腾讯,其中微软(1.4万亿)苹果(1.39万亿)一直霸占科技企业市值冠亚军。这两家企业的核心竞争力是什么,毋庸置疑是软件:Microsoft与OS。那这两种系统的载体是什么集成电路,是芯片,也就是我想要讲的集成电路

我们最近看到很多关于集成电路的新闻报告,我们总在聊芯片,总在说IC,但其实认真想象也只是在说集成电路这四个字,关于集成电路的知识太过专业,可越是专业,越需要我们下功夫去研究,因为只有我们变得专业,才能发现那些潜在的投资机会不是?

那接下来几篇文章我就想普及下集成电路(Integrated Circuit)相关的一些知识梳理,这篇文章来说集成电路的发展历史。

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电子管阶段(19世纪初——19世纪60年代)

电子管:电子管是一种最早期的电信号放大器件。被封闭在玻璃容器(一般为玻璃管)中的阴极电子发射部分、控制栅极、加速栅极、阳极引线被焊在管基上。利用电场对真空中的控制栅极注入电子调制信号,并在阳极获得对信号放大或反馈震荡后的不同参数信号数据。早期应用于电视机、收音机扩音机等电子产品中。1904年英国物理学家弗莱明(John Ambrose Fleming)在横越大西洋无线电通信发报机中首次发明了弗莱明管(二极检波管)。其理论基础来自于“爱迪生效应”(当灯丝被加热,在灯丝的周围将形成电子云集成电路,通过热电子发射而获得自由,这些自由电子在真空管中将被正极吸引而移动,形成连续的电流)。

弗莱明及电子二极管1907年美国发明家弗雷斯特(Lee de Forest)在二极管的灯丝和板机之间加入一个栅板,发明了第一支真空三极管。三极管的发明是电子管反应更加灵敏、能够发出音乐或声音的震动,且集检波、放大和震荡三种功能为一体,也使其成为了现代电子工业真正的诞生起点。

弗雷斯特及电子三极管到1960年左右,西方国家的无线电工业年产10亿只无线电电子管,不仅应用于电话、海陆通讯,还广泛渗透到家庭娱乐领域,同时推动了飞机、雷达、火箭的发明和进一步发展。1946年世界上第一台电子计算机ENIAC就是由18000多个电子管构成,其体积十分庞大,重30多吨,占地面积170多平方米,内部有电路的焊接点50万个,耗电量超过174千瓦小时,电子管平均每隔15分钟烧坏一个。

第一台电子计算机ENIAC晶体管体积大、能耗高、寿命短、噪声大等缺点已经不能满足近代信息工业的发展,急需寻找新的固态器件代替电子管。

集成运放电路_集成运算放大器实现的运算电路_集成电路

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晶体管阶段(19世纪50年代—70年代)1947年12月,美国贝尔实验室正式成功演示了第一个基于锗半导体的具有放大功能的点接触式晶体管,这标志着现代半导体产业的诞生和信息时代的开启。1950年锗基NPN结式晶体管被压发出来,使得现代半导体工艺成为可能。1954年,贝尔实验室制备了第一个硅晶体管,同一年德州仪器实现了硅晶体管的商业化。1956年,启和科技发明了晶闸管。在这个时期,晶体管化的电子线路是通过导线把单个半导体元件连在一起的,已经初步展示了半导体器件的威力。这里再次提及第一台电子计算机ENIAC,ENIAC于1946年投入使用,1956年退役,计算能力每秒钟进行5000次加减法,耗能150千瓦时1954年,贝尔实验室开发了第一台晶体管化的计算机TRADIC,使用了大约700个晶体管和1万个锗二极管,每秒钟可以执行1百万次逻辑操作,功率仅为100瓦时,1955年,IBM公司开发了包含2000个晶体管的商用计算机。


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