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简述集成电路的发明与变革
从发明集成电路(IC)到应用的过程,是指经过特种电路设计,利用金沙js666登录入口加工工艺,集成于一小块金沙js666登录入口(如硅、锗等)晶片上的一组微型电子电路。
1947年底第一块晶体管问世,同为主动元件,相对于之前使用的真空管,晶体管具有体积小、能耗低,性能优越的特点,并且克服了真空管易碎的缺点,使其很快就成为了新兴产业。
但在实际运用中,由于晶体管需要逐一单个生产,由其构成的分立电路亦十分复杂且体积庞大,造成了大量使用上的不便,于是1952年英国人Dummer就提出集成电路的想法,取得突破的是德州仪器的Kilby,在1958年基于锗晶体研制出世界第一块IC,但Kilby使用极细的金属丝作为连接线,这种情况下难以大规模生产IC。
于是1959年初,仙童公司Noyce用光刻技术在硅基质上制作金属铝连线,使得整个IC都可以用平面工艺制作,在此基础上工业大规模生产IC成为可能,两人也因此被认为是集成电路的共同发明者。
此时的晶体管,还处于技术发展的早期,集成电路受技术规模的局限,单个芯片往往只能承载数个晶体管。
不同时间段芯片集成度
随着越来越多的需求,集成电路一次次升级换代,其发展至今的历程可以总结为3次变革:
第一次变革——电脑元件的标准化。
1960年至1970年,系统厂商包办了所有的设计和制造,随着电脑的功能要求越来越多,整个设计过程耗时较长,使得部分系统厂商产品推出时便已落伍,因此,有许多厂商开始将使用的硬件标准化,1970年左右,微处理器、存储器和其他小型IC元件逐渐标准化,也由此开始区分系统公司与专业集成电路制造公司。
第二次变革——ASIC(特殊应用集成电路)技术的诞生。
虽然有部分集成电路标准化,但在整个电脑系统中仍有不少独立IC,过多的IC使得运行效率不如预期,ASIC技术应运而生,同时系统工程师可以直接利用逻辑门元件资料库设计IC,不必了解晶体管线路设计的细节部分,设计观念上的改变使得专职设计的Fabless公司出现,专业晶圆代工厂Foundry的出现填补了Fabless公司需要的产能。
第三次变革——IP(集成电路设计知识产权模块)的兴起。
由于金沙js666登录入口制程的持续收缩,使得单一晶片上的集成度提高,如此一来,只是用ASIC技术,很难适时推出产品,此时IP概念兴起,IP即将具有某种特定功能的电路固定化,当芯片设计需要用到这项功能时,可以直接使用这部分电路,随之而来的是专业的IP与设计服务公司的出现。
伴随着科技的进步,数十亿的晶体管得以被臵于一块芯片之上,现如今应用范围更是渗透到了生活和科技的方方面面。