电子元器件开展史其实就是一部浓缩的电子开展史。电子技术是十九世纪末、二十世纪初开端开展起来的新兴技术，二十世纪开展最疾速，应用最普遍，成为近代科学技术开展的一个重要标志。

1883年，爱迪生为了寻觅电灯泡的最佳灯丝资料，在真空灯泡内部的碳丝左近放了一节铜丝希望可以阻止碳丝蒸发。固然失败了，但他无意发现没有衔接在电路中的铜丝却由于接纳到碳丝发射的热电子产生了微小的电流。固然爱迪生没有去仔细研讨这个现象，但却为此申请了专利“爱迪生效应”。

1904年，世界上第一只电子管在英国物理学家弗莱明的手下降生了，弗莱明为此取得了这项创造的专利权。人类第一只电子管的降生，这只二极管使得“爱迪生效应”产生了适用价值，标志着世界从此进入了电子时期。

1907年，美国创造家德福雷斯特在二极管灯丝和板极之间巧妙地参加了一个栅板，成就了世界上第一只电子三极管。从此以后，这种被封在“小玻璃瓶”中的电子元器件被普遍运用于各种电子产品范畴。

电子管的问世推进了无线电子产业的开展，在60年代左右西方国度的无线电工业年产10亿只电子管，其普遍应用于通讯范畴和家庭文娱范畴，将新闻、文艺节目和音乐等广播到千家万户。

在60年代以前，电子管在电视机、收音机以及扩音机等电子产品中处于无可取代的位置，并且电子管在声响范畴不断占有统治位置，它不只仅应用于放大器，也应用于各种声响设备中。

电子管的统治时期历时40余年，其实并不算长，不可承认电子管笨重、能耗大、寿命短、噪声也很大，另外加之制造工艺也相当复杂，容易在一些设备上呈现不稳定形成高毛病率，所以人们不断在寻觅新的电子器件来取代它。

       晶体管降生，固体电子技术时期到来。

晶体管的创造，最早能够追溯到1929年，当时工程师丁.利连费尔德（julius lilienfeld）就曾经获得一种晶体管的专利。但是，限于当时的技术程度，制造这种器件的资料达不到足够的纯度，而使这种晶体管无法制造出来。

1947年12月，美国新泽西州墨累山的贝尔实验室里，3位科学家——威廉·肖克利（william shockley）、约翰·巴顿（john bardeen）和沃特·布拉顿（walter brattain）胜利地在贝尔实验室研制出一种点接触型的锗晶体管,改动了人类的历史。j.巴丁和w.h.布拉顿于1948年6月17日提出了专利申请，并在1950年10月3日取得美国第2524035号专利。

但点接触型的锗晶体管噪声较大，放大倍数有限，也不能控制较高功率，障碍了它的运用范围。到了1950年，william shockley开发出双极性接面晶体管 （bipolar junction transistor），为此，他取得了美国第2569347号专利，其他改良还包括用硅替代锗。如今的晶体管，大局部仍是这种面结型晶体管，也就是如今俗称的晶体管。

晶体管之父,威廉·肖克利,william shockley

在点接触型晶体管开发胜利的同时，结型晶体管论就曾经提出，但是直至人们可以制备超高纯度的单晶以及可以恣意控制晶体的导电类型以后，结型晶体管材真正得以呈现。1954年，结型硅晶体管降生。尔后，人们提出了场效应晶体管的设想。

第一款采用晶体管技术，并商业化安装于1953年上市，居然是一款助听器。1955年，高纯硅的工业提炼技术已成熟，用硅晶片消费的晶体管收音机也问世。

正因第一个晶体管是在圣诞节前夕创造的，而且对人们的生活发作如此宏大的影响，所以被称为“献给世界的圣诞节礼物”。因而,这3位科学家共同荣获了1956年诺贝尔物理学奖。1956年，当3位创造家荣获诺贝尔奖时，他们的科技成果正阔步走进世界亿万人民的家庭，应用在电视机、收音机、高保真声响等设备里。

从历史的角度来看晶体管创造具有反动的意义，它代表着固体电子技术时期的到来，进而推进了全球范围内的半导体电子工业。作为主要部件，它及时、普遍地首先在通讯工具方面得到应用，并产生了宏大的经济效益。

由于社会开展的需求，电子安装变的越来越复杂，这就请求了电子安装必需具有牢靠性、速度快、耗费功率小以及质量轻、小型化、本钱低等特性。由于晶体管彻底改动了电子线路的构造，集成电路以及大范围集成电路应运而生，这样制造像高速电子计算机之类的高精细安装就变成了理想。

英国雷达研讨所的科学家达默，他在1952年的一次会议上提出：能够把电子线路中的分立元器件，集中制造在一块半导体晶片上，一小块晶片就是一个完好电路，这样一来，电子线路的体积就可大大减少，牢靠性大幅进步，这就是初期集成电路的设想。

在晶体管创造十年后的1958年，9月12日，基尔比研制出世界上第一块锗集成电路，胜利地完成了把电子器件集成在一块半导体资料上的设想，并经过了德州仪器公司高层管理人员的检查。

这一天，集成电路取代了晶体管，为开发电子产品的各种功用铺平了道路，并且大幅度降低了本钱，创始了电子技术历史的新纪元。2000年已77岁高龄的基尔比由于创造集成电路而取得当年的诺贝尔物理学奖。　　

杰克 基尔比(jack s. kilby) 集成电路之父

1958年，34岁的杰克·基尔比（jack kilby）参加德州仪器公司。说起当初为何选择德州仪器，基尔比轻描淡写道：“由于它是唯一允许我差不多把全部时间用于研讨电子器件微型化的公司，给我提供了大量的时间和不错的实验条件。”也正是德州仪器这一温室，孕育了基尔比不相上下的成就。

1959年7月，另一位科学界和商业界的奇才罗伯特·诺伊斯（robert noyce）研讨出一种二氧化硅的扩散技术和pn结的隔离技术，并发明性地在氧化膜上制造出铝条连线，使元件和导线合成一体，从而为半导体集成电路的平面制造工艺、为工业大批量消费奠定了坚实的根底。

与基尔比在锗晶片上研制集成电路不同，诺伊斯把目光直接盯住硅-地球上含量最丰厚之一的元素，商业化价值更大，本钱更低。自此大量的半导体器件被制造并商用，风险投资开端呈现，半导体初创公司涌现，更多功用更强、构造更复杂的集成电路被创造，半导体产业由“创造时期”进入了“商用时期”。

罗伯特 诺伊斯(robert noyce)：

科学、商业双料伟人

当然在这个“商用时期”还降生了诺伊斯最大的成就：1968年诺伊斯分开了曾经有半导体行业“黄埔军校”之称的-仙童(fairchild)公司(孕育出包括英特尔、amd、美国国度半导体等当今半导体行业著名公司)与戈登-摩尔、安迪-格罗夫同创立了英特尔(intel)。

图：2011.12.12 ,google更改了首页

以留念罗伯特?诺伊斯诞辰84周年

1960年，h h loor和e castellani创造了光刻工艺。光刻消费的目的是依据电路设计的请求，生成尺寸准确的特征图形，并且在晶圆外表的位置正确且与其它部件（parts）的关联正确。光刻肯定了器件的关键尺寸。

        小范围集成电路于1960年呈现，在一块硅片上包含10-100个元件或1-10个逻辑门。

1962年，美国rca公司研制出mos场效应晶体管。与双极集成电路相比，mos集成电路的功耗低、构造简单、集成度和废品率高， 亿配芯城 但工作速度较慢。由于它们各具优优势，且各自有合适的应用场所，双极集成工艺和mos集成工艺便齐头平行开展。

1964年，英特尔（intel）开创人之一戈登·摩尔（gordon moore）“摩尔定律”——当价钱不变时，集成电路上可包容的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。这种趋向曾经持续了超越半个世纪，2013年底开端放缓。

图：晶体管数目的增长曲线契合摩尔定律

1966年：美国无线电公司（radio corporation of america）研制出cmos集成电路，并研制出第一块门阵列（50门），成为中范围集成电路（medium scale integration：msi），为现往常的大范围集成电路开展奠定了坚实根底，具有里程碑意义。

 随着集成电路的集成度进步，功耗问题日益突出，普通mos工艺已不能满足大范围和超大范围集成系统制造的需求，1963年，f.m.wanlass和c.t.sah初次提出cmos技术。固然cmos工艺比nmos工艺复杂，早期的cmos器件性能也较差，但cmos器件的功耗极低，集成度也高。今天，95%以上的集成电路芯片都是基于cmos工艺。

在半导体开展史上，集成电路的呈现具有划时期的意义：它的降生和开展推进了铜芯技术和计算机的进步，使科学研讨的各个范畴以及工业社会的构造发作了历史性革新。

凭仗杰出的科学技术所创造的集成电路使研讨者有了更先进的工具，进而产生了许多更为先进的技术，这些先进的技术又进一步促使更高性能、更低价的集成电路的呈现。

集成电路从小范围集成电路疾速开展到大范围集成电路和超大范围集成电路，从而使电子产品向着高效能低耗费、高精度、高稳定、智能化的方向开展。

        大范围集成电路和超大范围集成电路

1971年，intel推出1kb动态随机存储器（dram），标志着大范围集成电路呈现。

1971年，诺伊斯所在的intel采用mos工艺胜利地在一块12平方毫米的芯片上集成了2300个晶体管，制成了一款包括运算器、控制器在内的可编程序运算芯片，也就是我们如今所说的中央处置单元(cpu)，又称微处置器，这也是世界上第一款微处置器——4004。

图：4004 cpu

1974年，美国无线电公司（radio corporation of america）推出第一个cmos微处置器1802，是8位微处置器。它具有16个16位的存放器文件，能够运用sep指令，可以设置任何一个存放器成为程序计数器。 

rca 1802是应用在太空中的第一款处置器，也被以为是第一块抗辐射微处置器。20世纪70年代这款处置器被应用在探测器和卫星中，其中包括了著名的viking、galileo和voyager，它的低功耗和高牢靠性，能够在超出地球大气层的苛刻条件下运转。

voyager 1中运用了3颗1802处置器，如今间隔地球102英里，是间隔地球最远的人造项目，它曾经分开我们的太阳系很久，正朝着星际空间前行。被用于“游览者1号”太空探测器中。

同年，intel也推出了第二处置器8080——世界上第一种8位的微处置器，作为替代电子逻辑电路的器件被用于各种应用电路和设备中。第二代微处置器均采用nmos工艺，集成了约9000个晶体管，均匀的指令执行时间为1祍～2祍，采用汇编言语、basic等言语编程，用于单用户操作系统。

1976年，16kb dram和4kb sram问世

1978年：64kb动态随机存储器降生，缺乏0.5平方厘米的硅片上集成了14万个晶体管，标志着超大范围集成电路（vlsi）时期的降临。

1978年intel公司消费出了第一款16位微处置器8086，它是第三代微处置器的起点。8086的最高主频速度为8mhz，具有16位数据通道，内存寻址才能为1mb。同时intel还消费出与之相配合的数学协处置器i8087，这两种芯片运用互相兼容的指令集。这些指令集统一称为x86指令集。intel公司以后消费的cpu都兼容原来的x86指令。

1979年：intel推出5mhz 8088微处置器，8086和8088在芯片内部均采用16位数据传输，所以都称为16位微处置器。8088的工作频率有6.66mhz，7.16mhz和8mhz几种，集成了大约29 000个晶体管。

1981年美国ibm公司将8088芯片用于研制的个人计算机(pc)中，推出全球第一台pc，个人计算机的概念开端在全世界范围内开展起来。从8088应用到ibm pc机上开端，个人计算机开端走进了人们的工作和生活，它也标志着一个新时期的开端。

图：16位微处置器时期的标志--“80286”

1981年：256kb dram和64kb cmos sram问世。

1984年，赛灵思创造第一块fpga（现场可编程逻辑门阵列），能够自行定义形式，改动了传统集成电路的开发和考证的形式，为ic无厂形式开发提供了根底。相比asic更快速、灵敏的开发特性，使其得到越来越多的喜爱。

1985年：intel公司曾经成为了一流的芯片研制公司，10月17日intel正式发布了划时期的产品——80386dx，该款cpu内部包含27.5万个晶体管，时钟频率为12.5mhz，后来逐渐进步到20mhz，25mhz和33mhz，最后还有少量40mhz的产品。

80386dx的内部和外部数据总线是32位的，地址总线也是32位的，这标志着cpu进入了32位微处置器时期。由于32位微处置器的强大运算才能，pc的应用扩展到很多范畴，如商业办公和计算、工程设计和计算、数据中心、个人文娱等范畴。80386使32位cpu成为了pc工业的规范。

图：32位微处置器时期的标志--“80386dx”

1993年随着集成了1000万个晶体管的16m flash和256m dram的研制胜利，进入了特大范围集成电路ulsi (ultra large-scale integration)时期。至今整个芯片依然处于ulsi阶段，并将向巨大范围集成电路glsi过度。

1999年，全球半导体市场呈现转机，从相对饱和的pc战场转向应用更宽广、更悲观的消费电子市场，半导体公司不时开拓新的红海，一批ic设计新贵同时降生，蝴蝶效应带动了汽车、医疗、便携等众多新兴范畴的开展。同时期，纳米技术逐渐走向市场，带来了更多可能。  

图：1959年，“纳米技术”初次呈现在物理学家理查德·费曼《在底部还有很大空间》的演讲中。

随着产业分工不时细化，集成电路行业可分为集成电路设计、制造、封装及测试等子行业。至今进入21世纪以来，除了传统的3c市场外，物联网、无人驾驶、智能家居、大数据、人工智能、机器人（300024）、vrar、可穿戴等新兴市场崭露头角，对集成电路催生出新的需求。

90nm、65nm、40nm、28nm、22nm、14nm、7nm……制造工艺不时打破，2016年10月，外媒报道劳伦斯伯克利国度实验室的一个团队突破了物理极限，将现有的最精尖的晶体管制程从14nm缩减到了1nm。不过，理论跟实践的差距还是很大的，1nm制程晶体管还处于处于实验室阶段。

图：2010-2020年，超大范围集成电路进入纳米时期

物理学有一句名言“视界之外（光锥之内）是命运”，浅显翻译的意义也能够延伸为“我们目视所及之外的未知只能交给命运来决议”，用这句话来形容科技将来的开展是相当适宜的。

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