集成电路五十年变迁芯片制造商达到空前水平2022进口芯片金额激增影响物品生产成本

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  • 2024年12月17日
  • 编者语:回顾过去,1958年是集成电路时代的起点。当时,美国德州仪器公司展示了全球第一块集成电路板,这一里程碑性的发明为后续半个世纪的技术进步奠定了基础。自基尔比研制出第一个可用的集成电路以来,诺伊斯提出了半导体设备与铅结构模型,为大规模生产提供了实用技术。 五十年的发展见证了集成电路在工业、军事、通讯和遥控等领域的广泛应用。它们不仅提高了电子设备的密度和稳定性,还极大地降低了成本

集成电路五十年变迁芯片制造商达到空前水平2022进口芯片金额激增影响物品生产成本

编者语:回顾过去,1958年是集成电路时代的起点。当时,美国德州仪器公司展示了全球第一块集成电路板,这一里程碑性的发明为后续半个世纪的技术进步奠定了基础。自基尔比研制出第一个可用的集成电路以来,诺伊斯提出了半导体设备与铅结构模型,为大规模生产提供了实用技术。

五十年的发展见证了集成电路在工业、军事、通讯和遥控等领域的广泛应用。它们不仅提高了电子设备的密度和稳定性,还极大地降低了成本,使得大规模生产成为可能。

以下是对这一历史变迁的简要概述:

第一个集成电路板

在那个年代,一些零乱的线缆将五个电子元件连接起来,就形成了历史上第一个集成电路。尽管它看起来并不精致,但其效率远超离散元件组装。在杰克·基尔比之后,不久就有人提出使用晶体管弥补电子管不足的问题。但很快又出现新的难题——如何制作和使用这些电子电路?工程师不得不亲手组装各种分立元件,如晶体管、二极管、电容器等。这显然是不切实际的,因此基尔比提出了集成电路设计方案。

半导体设备与铅结构模型

在50年代末期,有许多工程师意识到了这种概念,而罗伯特·诺伊斯更是在基尔比成功研制出第一块可用于计算机的小型化整合单片芯片之后,将半导体设备与铅结构结合起来。他在仙童公司制造了一块可以实际使用的小型化整合单片芯片,这种方案最终成了现代大规模生产中不可或缺的一部分。因此,在这方面,他被授予“美国国家科学奖章”。

分子电子计算机

虽然这些优点很吸引人,但直到1961年,它们才真正被运用到实际应用中。那一年,德州仪器为美国空军开发并制造出基于集成技术的大型计算机,即所谓“分子级”计算机。这类似于微观生物学中的“分子生物学”,指的是通过小而精确的手段来操纵材料,以达到高效率、高性能目标。

集成技术应用于导弹制导系统

1962年,德州仪器为民兵-I型及民兵-II型导弹系统设计22套小巧整合单片芯片。这标志着这是首次将这种新兴技术用于军事领域,并且首次运用到某种类型的地面—空防御武器系统中。此外,当时,“阿波罗航天飞行任务”以及其他宇宙探测项目也开始采用这些创新方法以提升性能和减少重量。

戈登-摩尔提出摩尔定律

英特尔公司创始人的戈登-摩尔对于未来预测非常准确,他曾经推算到了1975年每一块晶圆上的元素数量将达到65000多个。而现今,每过12个月晶圆上元素数量就会翻倍,这就是我们现在所知的“摩尔定律”。

“Busicom 141-PF”个人电脑设计案例

早在60年代初期,那些庞大的主frames(框架)通常占据整个房间空间。但随着时间推移,对于便携式、小巧、高性能数字工具需求日益增长。在1969年英特尔公司为了日本Busicom 141-PF个人电脑设计12款IC,但是他们因为细节上的不同意而选择另一种更好的解决方案,从而诞生了世界上第一款商业微处理器——4004微处理器。

英特尔回忆4004微处理器

随着时间推移,我们从原先巨大的ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer, 电子数字积分计算机)转向更加小巧但功能相同或甚至超过其能力的小尺寸模拟或数码装置,如英特尔回忆中的那台具有18000根真空管的大型ENIAC。

“普拉萨”的数字腕表

当便携式计算机构造完成并进入市场后,再接下来,其下一步应该是带有显示屏幕的手表。Microma液态显示屏表最初采用的是一种名为System-On-A-Chip (SoC) 的复杂包容所有必要功能的事物,而汉米顿则以普拉萨作为全球第一款拥有液态显示屏表头部名称发布产品。

集成了更多功能与工艺突飞猛进

如今,由英特尔回想起当时那些只不过几毫米大小却包含3000万颗45纳米晶体管大小的一个针尖顶端区域;同样的,如果你把今天任何普通CPU上的每颗晶体管价格相较于1968年的成本进行比较,你会发现差异惊人:从最初20美元/1000条长条二极管至今日几乎无价价值 ——即使你只能买10^(-18)亿颗这样的二极放置在你的钱币之上!

10.总结

经过五十年的发展,我们已经能够看到如何去实现一些前所未有的梦想,比如说能让用户轻易访问信息或者让我们的生活变得更加简单且安全。此外,我们还了解到了当时研究人员对于改变世界观念思考方式,以及他们对未来的展望,他们希望创造出一种能够控制数据流动路径,同时保持数据完整性,而且尽可能高效利用资源。

通过这个过程,我们可以了解到当我们谈论关于智能手机、平板电脑以及其他类似科技产品的时候,是不是也可以追溯它们背后的故事,它们怎么影响我们的生活,也许给我们带来了什么好处,或许给我们的社会产生了一些变化?

最后,可以这样说,因为存在这样的变革,让我觉得人们对于记住自己之前做的事情感到有些困惑,因为现在的人们都需要不断适应环境,不断学习新的技能才能适应快速变化的情境。如果没有那么多以前不认识到的东西,我认为人类可能不会像现在这样快速发展,也许人类社会会有不同的未来。

所以,在讨论那些事情的时候,我真的很感激那些早期发明家,他们开启了一扇门,让我们走向智慧时代。