書接上回。我們提到了真空管的誕生催生了集成電路行業的發展,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,所以將許多商業巨擘將其推向更廣泛市場的想法胎死腹中。但是,對于眾多的科學家以及工程師而言,他們習慣于接受各種技術挑戰并為之付出大量努力。真空管的這些問題反而作為一個不竭的動力,吸引著世界各地的實驗室團隊尋求替代真空管的方法。這不懈的努力最終在1947年12月23日結出了絢麗的果實,貝爾實驗室的研究人員首次在鍺半導體材料上面設計加工成功了電子放大器,這是一個巨大的進步。
這種器件具有真空管所有的電氣學功能,但是卻有了固體態的優點,這一點就比真空管的真空態更加的實用和穩定了,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”,這個名字聽起來更加高大上,并為后續的人們所熟知。
為了表彰他們在半導體領域所作出的突出貢獻,威廉·肖克利、約翰·巴丁和沃爾特·布拉滕這三位晶體管發明人在1956年被授予諾貝爾物理學獎。
固體電路時代:
雖說晶體管相對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電路時代及其所有著名的后代。除了晶體管,固態電路技術還用于制造二極管、電阻器和電容器。二極管是在電路中起開/關開關作用的雙元件器件。電阻器是用于限制電流流動的單元件器件。電容器是在電路中儲存電荷的雙元件裝置。在一些集成電路中,該技術被用于制造熔斷器、電阻絲等電路。具體的內容我們在后續章節中將對這些概念和這些元器件的工作原理進行深入的解釋。
這些器件,只包含一個器件的芯片被稱為分立器件。與集成電路相比,大多數分立器件的操作和制造要求較低。一般來說,分立器件不被認為是前沿產品。然而,它們在大多數復雜的電子系統中是必需的。1998年,它們占所有半導體設備銷售額的12%。到20世紀50年代初,半導體工業正處于全盛時期,為晶體管收音機和基于晶體管的計算機提供器件。
集成電路:
1959年,分立器件在固態電路中的主導地位宣告終結。那一年,德克薩斯州達拉斯市德州儀器公司的一位新工程師杰克·基爾比在一塊半導體材料鍺上形成了一個完整的電路。他的發明結合了幾個晶體管、二極管和電容器(共五個元件),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。這項發明是集成電路,第一次成功地將一個完整的電路集成在同一塊半導體襯底上。
至于這款電路性能如何,以及它將經歷哪些坎坷命運,我們下節繼續講解。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:半導體行業(二百零七)之半導體工業(二)
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