集成电路50年变迁芯片设计师能干一辈子吗物品背后的技术进步

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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,这一技术突破改变了电子设备的面貌。随着基尔比研制出第一块可使用的集成电路和诺伊斯提出半导体设备与铅结构模型,集成电路技术迅速发展。 在接下来的50年里,集成电路不仅改变了计算机行业,还广泛应用于工业、军事、通讯和遥控等领域。它们使得电子设备更加紧凑、高效且成本低廉。

集成电路50年变迁芯片设计师能干一辈子吗物品背后的技术进步

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,这一技术突破改变了电子设备的面貌。随着基尔比研制出第一块可使用的集成电路和诺伊斯提出半导体设备与铅结构模型,集成电路技术迅速发展。

在接下来的50年里,集成电路不仅改变了计算机行业,还广泛应用于工业、军事、通讯和遥控等领域。它们使得电子设备更加紧凑、高效且成本低廉。

以下是对这段时间内集成电路发展和应用情况的一次简要回顾:

第一块集成电路板

1958年,一些零乱的线条连接五个元件,就形成了历史上第一个集成电路。这款最初的产品虽然看起来并不精致,但它比单独使用晶体管或其他分离部件更有效率。杰克·基尔比发明了一种将多个元件组合到一个小芯片上的方法,这项工作为后续所有设计奠定了基础。

半导体设备与铅结构模型

在20世纪50年代末期,一些工程师开始思考如何将晶体管整合到一个小型化平台上。罗伯特·诺伊斯提出了“半导体设备与铅结构”模型,并在1960年制造出了可以实际使用的单片集成电路。这一方案成为大规模生产中实用的关键技术。在这一过程中,基尔比和诺伊斯共同被授予美国国家科学奖章,被公认为是集成电路共同发明者。

分子电子计算机

集成了这些先进技术后,不久之后便有可能实现真正的大规模生产。1961年,为美国空军研发出基于集成电料的一个计算机,即所谓“分子电子计算机”。这个项目吸引了宇航局对此类新兴科技极大的兴趣,并用于阿波罗任务中的导航系统,以及星际监视探测器中。

集成了导弹制导系统

美国空军首次在民兵-I及民兵-II型导弹制导系统中采用22套这样的微缩组件,从而开启了一场革命性的变化。此举标志着这种晶体材料在国防领域第一次得到运用。而到了1965年,当时空军已超越宇航局成为最大的消费者之一,对这些创新进行大量采购。

戈登-摩尔提出的摩尔定律

英特尔公司联合创始人戈登-摩尔预言,在1975年的某个时候,每块芯片上能容纳65000个元件。他也正确地预见到了每隔12个月芯片就能容纳更多元件的情况,这就是我们今天所知的摩尔定律——每18至24个月处理器性能至少翻倍一次的事情发生。

“Busicom 141-PF”电脑及其微处理器4004

在60年代末期,当人们还需要巨大的主框架来支撑他们的小型个人电脑时,“Busicom 141-PF”推动英特尔为日本客户开发新的设计方案,最终诞生了世界上第一个微处理器——4004。

微处理器时代

随着历史前进,我们从专注于整合大量独立部分向专注于利用少量高效率部件转变。一台早期ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)占据整个房间,而同样功能但尺寸却小得多的是英特尔4004,它以其能够执行复杂操作并存储数据而闻名。

数字手表

最初作为便携式计算器和数字手表应用程序,再度证明自身价值的是当初命名为Microma液晶数字表的一款产品,它代表了一种新的“系统芯片”的概念;汉米顿公司推出的普拉萨则是全球首款数字手表,以2100美元售价问世于1970年代。

集成工艺飞速发展

如今,我们看到由英特尔回忆那些曾经先锋步伐现在已经走向未来的日常生活。在这段旅程里,由AMD等企业生产的人造细胞数量达到史无前例水平,同时每颗细胞变得如此之小,以至于现在只需几十亿美元即可购买相同大小晶体管数量足够装满地球两圈的事物。而从往昔直到如今,每颗晶体管价格降低达到了百万分之一级别,是一种不可思议的人类智慧产物。