微电子发展史课件

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1、微电子发展史1微电子发展史2参考书：参考书：微电子学概论微电子学概论张兴张兴/黄如黄如/刘晓彦刘晓彦北京大学出版社北京大学出版社2000年年1月月微电子发展史3本课程的目的本课程的目的微电子发展史4主主 要要 内内 容容微电子发展史5绪绪 论论微电子发展史6微电子学：微电子学：Microelectronics?微电子学微电子学微型电子学微型电子学?核心核心集成电路集成电路微电子发展史7集成电路：集成电路：Integrated Circuit，缩写，缩写IC?通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源二极管等有源器件和电阻、电容等无

2、源器件，按照一定的电路互连，器件，按照一定的电路互连，“集成集成”在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能或系统功能微电子发展史8封装好的集成电路封装好的集成电路微电子发展史9集成电路的内部电路集成电路的内部电路VddABOut微电子发展史10实现社会信息化的网络及其关键部实现社会信息化的网络及其关键部件不管是各种计算机和件不管是各种计算机和/或通讯机，或通讯机，它们的基础都是它们的基础都是微电子微电子?1946年第一台计算机：年第一台计算机：ENIAC微电子发展史11第一台通用电第一台通

3、用电子计算机：子计算机：ENIAC Electronic Numerical Integrator and Calculator1946年年2月月14日日Moore School，Univ.of Pennsylvania18,000个电子个电子管组成管组成大小：长大小：长24m，宽，宽6m，高，高2.5m速度：速度：5000次次/sec；重量：；重量：30吨；吨；功率：功率：140KW；平均无故障运行时间：；平均无故障运行时间：7min微电子发展史12微电子科学技术的微电子科学技术的发展历史发展历史晶体管的发明晶体管的发明微电子发展史13 沃尔特沃尔特布拉顿布拉顿也是美国人，1902年 2月1

4、0日出生在中国南方美丽的城市厦门，当时他父亲受聘在中国任教。布拉顿是实验专家，1929年获得明尼苏达大学的博士学位后，进入贝尔研究所从事真空管研究工作。温文儒雅的美国人约翰约翰巴丁巴丁是一个大学教授的儿子，1908年在美国威斯康星州的麦迪逊出生，相继于1928年和1929年在威斯康星大学获得两个学位。后来又转入普林斯顿大学攻读固体物理，1936年获得博士学位。1945年来到贝尔实验室工作。美国人威廉威廉肖克利肖克利，1910年 2月13日生于伦敦，曾在美国麻省理工学院学习量子物理，1936年得到该校博士学位后，进入久负盛名的贝尔实验室工作。微电子发展史14 开始，布拉顿和巴丁在研究晶体管时，采

5、用的是肖克利提出的场效应概念。场效应设想是人们提出的第一个固体放大器的具体方案。根据这一方案，他们仿照真空三极管的原理，试图用外电场控制半导体内的电子运动。但是事与愿违，实验屡屡失败。人们得到的效应比预期的要小得多。经过多少个不眠之夜的苦苦思索，巴丁又提出了一种新的理论表面态理论。这一理论认为表面现象可以引起信号放大效应。表面态概念的引入，使人们对半导体的结构和性质的认识前进了一大步。但是也没有得到非常理想的确结果.1945年秋天，贝尔实验室成立了以肖克莱为首的半导体研究小组，成员有布拉顿、巴丁等人。微电子发展史15 1947年12月23日，人们终于得到了盼望已久的“宝贝”。这一天，巴丁和布拉

6、顿把两根触丝放在锗半导体晶片的表面上，当两根触丝十分靠近时，放大作用发生了。世界第一只固体放大器晶体管也随之诞生了。在这值得庆祝的时刻，布拉顿按捺住内心的激动，仍然一丝不苟地在实验笔记中写道：“电压增益100，功率增益40，电流损失1/2.5亲眼目睹并亲耳听闻音频的人有吉布尼、摩尔、巴丁、皮尔逊、肖克利、弗莱彻和包文。”在布拉顿的笔记上，皮尔逊、摩尔和肖克利等人分别签上了日期和他们的名字表示认同。巴丁和布拉顿实验成功的这种晶体管，是金属触丝和半导体的某一点接触，故称点接触晶体管。这种晶体管对电流、电压都有放大作用。微电子发展史16布拉顿早在1929年就开始在这个实验室工作，长期从事半导体的研究

7、，积累了丰富的经验。他们经过一系列的实验和观察，逐步认识到半导体中电流放大效应产生的原因。布拉顿发现，在锗片的底面接上电极，在另一面插上细针并通上电流，然后让另一根细针尽量靠近它，并通上微弱的电流，这样就会使原来的电流产生很大的变化。微弱电流少量的变化，会对另外的电流产生很大的影响，这就是放大作用。微电子发展史17 晶体管发明半年以后，在1948年 6月30日，贝尔实验室首次在纽约向公众展示了晶体管。这个伟大的发明使许多专家不胜惊讶。然而，对于它的实用价值，人们大都表示怀疑。当年7月1日的纽约时报只以8个句子、201个文字的短讯形式报道了本该震惊世界的这条新闻。在公众的心目中，晶体管不过是实验

8、室的珍品而已。估计只能做助听器之类的小东西，不可能派上什么大用场。微电子发展史181947年年12月月23日日第一个晶体管第一个晶体管NPN Ge晶体管晶体管 W.Schokley J.Bardeen W.Brattain微电子发展史19 的确，当时的点接触晶体管利用触须接点，很不稳定，噪声大，频率低，放大功率小，性能还赶不上电子管，制作又很困难。难怪人们对它无动于衷。然而，物理学家肖克利等人却坚信晶体管大有前途，它的巨大潜力还没有被人们所认识。于是，在点接触式晶体管发明以后，他们仍然不遗余力，继续研究。又经过一个多月的反复思索,一个念头却在心中越来越明晰了，那就是以往的研究之所以失败，根本原

9、因在于人们不顾一切地盲目模仿真空三极管。这实际上走入了研究的误区。晶体管同电子管产生于完全不同的物理现象，这就暗示晶体管效应有其独特之处。明白了这一点，肖克利当即决定暂时放弃原来追求的场效应晶体管，集中精力实现一种新型晶体管.微电子发展史20 1948年11月，肖克利构思出一种新型晶体管，其结构像“三明治”夹心面包那样，把N型半导体夹在两层P型半导体之间。这是一个多么富有想象力的设计啊！可惜的是，由于当时技术条件的限制，研究和实验都十分困难。直到1950年，人们才成功地制造出第一个PN结型晶体管。微电子发展史21微电子发展史22微电子发展史23 这是一种用以代替真空管的电子信号放大元件，是电子

10、工业的强大引擎，是计算机革命的关键，被媒体和科学界称为“20世纪最重要的发明”。也因此有人说：“没有贝尔实验室，就没有硅谷。”微电子发展史24晶体管之父肖克利 1954年，成就了“本世纪最伟大发明”的晶体管之父肖克利，离开贝尔实验室返回故乡寻求发展，他的故乡恰好就在现在的硅谷。微电子发展史25 在硅谷嘹望山，肖克利宣布成立半导体实验室。不久，因仰慕晶体管之父的大名，求职信像雪片般飞到肖克利的办公桌上。1956年，以罗伯特罗伯特诺依斯诺依斯（N.Noyce）为首的8位年轻的科学家从美国东部陆续加盟肖克利的实验室。他们的年龄都在30岁以下，学有所成，有获得双博士学位者，有来自大公司的工程师，有著名

11、大学的研究员和教授，都处在创造能力的巅峰。集成电路的发明集成电路的发明微电子发展史261927年12月12日，诺伊斯（诺伊斯（N.Noyce）生于衣阿华州东南的登马克（Durlington）小镇。诺依斯微电子发展史27 大学就读于当地的格林纳尔学院，多才多艺的诺诺伊斯伊斯，他同时学习物理、数学两个专业。他擅长游泳，曾获衣阿华州跳水冠军。业余时间还演奏双簧管，并在当地电台表演广播连续剧。一次寝室晚会，大家要开一个有南太平洋风味的宴会。其中缺一只烤全猪。由于囊中羞涩，诺伊斯和另一名学生被委以重任：到邻近农场偷猪。两人不负重望，搞出一只25磅的猪，英雄般地凯旋，宴会获得极大成功。但第二天早晨情势大变

12、，在衣阿华，偷猪和盗马，在50年前是上绞刑架的罪过。微电子发展史28 诺伊斯保住了小命，也逃脱了刑事控告，却无法逃脱学校的处罚。经过一些交易，处罚不重：停学一学期，发配到纽约市公平人寿保险公司做统计工作。臭名昭著的偷猪使诺伊斯脸面丢尽，却也在纽约了解了花花世界。1949年初，回到格林纳尔，他已焕然一新。秋天，22岁的诺伊斯考取了MIT的博士研究生。博士论文是对绝缘体表面光电现象的研究。在一次音乐会上，参加演出的诺伊斯与化妆师伊丽莎白一见钟情，1953年一毕业就结了婚。微电子发展史29诺伊斯诺伊斯没有选择大公司，而是去了较小的菲尔科公司。他对物质追求很淡漠，“我唯一的梦想是能同时买两双鞋，因为我

13、是穿着哥几个的旧鞋子长大的。”这一干就是3年。1956年，在华盛顿的技术报告会上，肖克利被他的报告深深打动。“1个月后，肖克利打来电话，说他打算到西海岸开一家公司，要与我商量加入该公司的事宜。”招齐员工后，肖克利下令实验室大量生产晶体管，要把成本降到每只5分钱。然而，肖克利虽然雄心勃勃，但对管理却一窍不通，把实验室的生产指挥得一塌糊涂，全然听不进别人的善意规劝。微电子发展史30 年轻人彻底地失望了：一年之中，实验室没有任何拿得出手的产品问世。1957年，8位青年中的7人偷偷聚在一起，瞒着肖克利商量叛逃的办法。想来想去，决定自己创办一家公司。可他们也都不懂生产管理，大家一致同意策反诺依斯诺依斯，

14、他看起来是唯一有点儿领导才能的人。当8位青年联名递上辞职书的时候，肖克利不由得火冒三丈：你们简直是一群叛徒！你们简直是一群叛徒！“肖克利指着诺依斯的鼻子，怒不可遏。年轻人们面面相觑，但还是义无返顾地离开了他们的“伯乐”。这就是电脑史上人所共知的有关“8大叛徒”的趣谈，不过，肖克利本人后来也改口把他们称为“8个天才的叛逆”。肖克利实验室因主要骨干出走而一蹶不振。最后肖克利只好回到大学教书.微电子发展史31天才八叛逆 1957 年 9 月，“八叛逆”手拿华尔街日报，按纽约股票栏目挨家挨户寻找合作伙伴，最后圈定了 35 家公司。微电子发展史32 1957年10月，地处美国东部的仙童仙童照相器材和设备

15、公司，为“八叛逆”投资了3500美元种子资金，组建起一家以诺依斯诺依斯为首的仙童（仙童（Fairchild）半导体公司，仍在嘹望山租下一间小屋，着手制造一种双扩散基型晶体管，以便用硅来取代传统的锗材料。在诺依斯精心运筹下，“仙童”的业务逐渐有了较大发展，员工增加到100多人。同时，一整套制造硅晶体管的平面处理技术也日趋成熟。科学家赫尔尼赫尔尼(JAHoermi)是众仙童中的佼佼者，他像变魔术一般把硅表面的氧化层挤压到最大限度。诺依斯等人首创的晶体管制造方法也与众不同，他们先在透明材料上绘好晶体管结构，然后用拍照片的办法，把结构显影在硅片表面氧化层上，腐蚀去掉不需要的图形后，再把那些具有半导体性

16、质的微粒扩散到硅片上。微电子发展史33 这一套半导体平面处理技术仿佛为仙童们打开了一扇奇妙的大门，他们突然看到了一个广阔的空间：用这种方法既然能做一个晶体管，为什么不能在硅片上集成几十个、几百个、乃至成千上万个呢？1959年1月23日，诺依斯在日记里详细地记录了这一闪光的设想。就在仙童公司诺依斯等人还在大胆设想的时候，晶体管的集成化试验却已在德克萨斯仪器公司德克萨斯仪器公司悄悄地进行。微电子发展史34 几乎在同一时期，美国南部达拉斯市，德克萨斯仪器公司（TI）的青年研究人员基尔比（基尔比（J.kilby）也想到了类似的技术创意。读中学时，基尔比的父亲期盼他能考上麻省理工学院，成为优秀的电子工程

17、师。考试的结果，成绩一贯优秀的基尔比以3分之差落第，不得已进入伊利诺伊大学就读。基尔比基尔比在伊利诺斯大学和威斯康星大学所学专业都是电子工程学，他从英国科学家达默的思想里获得了启发。达默（达默（Dummer）早在1952年就指出，由半导体构成的晶体管，可以把它们组装在一块平板上而去掉之间的连线。微电子发展史35 达默（W.A.dummer)在英国的一次会议上讲到电子学的可靠性时说过:随着晶体管的出现和半导体工作的普遍化，现在似乎可以设想在固体板块中的电子设备无需连接的导线。板块本身就包括了绝缘的导电层、整流和放大的材料，通过切割各层面积的办法直接把电学功能连接在一起”。根据这种想法，基尔比在笔

18、记本上画出了设计草图。微电子发展史36集成电路草图 基尔比（基尔比（J.kilby）微电子发展史371958年7月，达拉斯天气炎热，TI公司宣布放一次长假，绝大多数员工兴高采烈离开岗位。基尔比那年35岁，到TI公司任职不足两个月，无权享受休假的乐趣。人去楼空，反而给他提供了思考和试验的机会。基尔比曾在一家小型实验室干了10年，搞过晶体管助听器和其他电子工艺，积累了丰富的实践经验。TI公司目前交给他的任务是把许多单独的晶体管挤进很小的空间，为军方制作一种“微模组件”。微电子发展史38 基尔比暗自思忖，别看晶体管较大，其中真正起作用的，只是很小的晶体，尺寸不到百分之一毫米，而无用的支架、管壳却占去

19、多数体积。微电子发展史39 基尔比原来设想用硅材料制作电路，但TI公司没有这种合适的硅片，他只得改用锗材料进行实验。终于，他成功地在一块锗片上形成了若干个晶体管、电阻和电容，并用热焊的方法用极细的导线互连起来。世界上第一块“集成”的固体电路就诞生在这块微小的平板上，在不超过4平方毫米平方毫米的面积上，基尔比大约集大约集成了成了12个元件，个元件，是一种用于无线电设备的“移相振荡器”。1959年2月6日，基尔比向美国专利局申报专利，这种由元件组合的微型固体被叫做“半导体集成电路”微电子发展史40第一个集成电路微电子发展史411958年第一块集成电路：年第一块集成电路：TI公司的公司的Kilby，

20、12个器件，个器件，Ge晶片晶片微电子发展史42 当基尔比发明集成电路的消息传到硅谷，仙童半导体公司当即召集会议商议对策。诺依斯诺依斯提出：可以用蒸发沉积金属的方法代替热焊接导线，这是解决元件相互连接的最佳途径，因此，可以用平面处理技术来实现集成电路的大批量生产，仙童公司开始奋起疾追。1959年7月30日，他们采用先进的平面处理技术研制出集成电路，也申请到一项发明专利，题为“半导体器件导线结构”；时间比基尔比晚了半年。于是，两家公司为争夺集成电路的发明权打起了官司，在整个60年代里相互控告。微电子发展史431959年仙童制造的IC 微电子发展史44 最后，法庭也只好一分为二，将集成电路的发明专

21、利授予了基尔比，而将关键的内部连接技术专利授予了诺伊斯。两人也就成为集成电路的共同发明人。基尔比拥有第一个专利，但他的设计不够实用；倒是诺伊斯的平面处理设计成了后来微电子革命的基础，但他在专利申请上却是后手。1966年，基尔比和诺依斯同时被富兰克林学会授予美国科技人员最渴望获得的巴兰丁奖章。基尔比被誉为“第一块集成电路的发明家”，而诺依斯被誉为“提出了适合于工业生产的集成电路理论”的人微电子发展史45 双方似乎都皆大欢喜，倒是基尔比对“共同发明人”这个词还心有不甘：“我不那么乐意，我认为这是诺伊斯博士的说法。”1997年的一个电视节目说到了集成电路和Jack Kilby，我们可以说微芯片是历史

22、上最重大的发明之一，它为无数的其他发明铺平了道路。在过去的40年里，Kilby已经看到他的发明改变了世界。Jack Kilby是为数不多的几个人之一，他可以环顾世界并对自己说我改变了世界。微电子发展史46 在基尔比发明集成电路不久后的1961年，德州仪器公司研制出第一台用集成电路组装的计算机，标志着电脑从此进入它的第三代历史。该机共有587块集成电路，重不过300克，体积不到100立方厘米，功率只有16瓦。仙童半导体起飞了。1960 年，“八叛逆”忽然发现每人拥有 25 万美元的公司股票。对这帮科学家来说，无疑这是一笔意外之财。但是，喜悦没延续多久，公司就开始地震。人心浮动，经营失控，以往团结

23、一致的整体开始涣散。微电子发展史47 诺依斯诺依斯为人过于正真，甚至在公司危机时也没有能力解雇或将人降职。他将仙童维持了将近10年，最终因他失去了对公司的控制而使公司陷入危机。因此，在硅谷里演出了又一出“大叛逃”的喜剧。以技术骨干赫尔尼赫尔尼为首的4人首先出走，创办阿内尔科公司，据说，赫尔尼后来手创的新公司达12家之多；其他人也先后出走，创办过多家半导体公司。销售主管杰瑞桑德斯则创立了AMD公司，也以研发和生产微处理器著称，至今仍然是intel强有力竞争对手。微电子发展史48AMD的创始人、公司前任CEO杰瑞桑德斯 桑德斯个性放荡不羁。开卡迪拉克，住幢豪华别墅，留长发，用最好的男性古龙水，甚至

24、还穿出一条很女性化的粉红色裤子。据说，他就是穿着这条裤子去IBM洽谈生意。“粉红裤总裁”的称呼不胫而走。微电子发展史49 1967年2月，仙童的总经理斯波克带领4名手下离开公司，投奔国民半导体，主攻存储器市场。尤其在1981年，国民半导体成为美国第一家年收入超过10亿美元的半导体厂商，在全球名列第三。这也是硅谷继HP之后第二家销售额达到10亿美元的公司，但只用了HP达到这一规模的一半时间。这荣耀自然归于公司的灵魂人物查尔斯E斯波克。他是第一位离去的总经理，是他的离去加速了仙童公司的破产。从此，仙童的人心开始瓦解，人才外流无法抑制。一份又一份的个人简历从仙童飞出。微电子发展史50 从此，叛逆成了

25、硅谷的基本特性和发展的重要途径。生蛋孵鸡式的裂变在“硅谷”已成家常便饭。以仙童公司为例，60年代末，由它前雇员办的公司有38家，到了70年代初，竟达41家。到了1984年，直接或间接分出来的公司达到70多家。仙童公司当之无愧是硅谷的“西点军校”，硅谷里的半导体公司，半数以上是仙童公司的直接或间接后裔。1969年在森纳瓦举行过一次半导体产业头面人物的会议，有好事者作了计算，发现与会的400人中，只有24人没有在仙童公司干过。对于斯波克的离去,最受震惊的莫过于诺伊斯，毕竟斯波克是他的左膀右臂，公司的创建者之一，也是他准备托付公司的人。“我觉得一切都完了。坦率地说，我感到了巨大的个人损失。同自己喜爱

26、的人一同工作，然后他们离开了你，这对我来说是最痛苦不过的。”微电子发展史51 1968年，肖克利的八叛逆们大都出走自立门户。诺依斯想起了激励自己奋发图新的一句箴言：任何一次革新都必须保持乐观，没有乐观精神，就难以离开安稳，去寻求变化和冒险。他毅然决定脱离已经无法大显身手的仙童，在不惑之年又重新回到创业的起点。诺依斯早就在仙童公司里物色了两位创业伙伴，其中之一是名列“八叛逆”的摩尔。他早年毕业于加州理工学院，获得化学及物理学双博士学位,是仙童公司受人尊敬的发明家，才华出众。另一位是在仙童公司从事经营管理的葛洛夫，原籍匈牙利，初来美国时连纽约时报上的大标题都读不全，他全凭着毅力，在三年内读完大学，

27、接着又拿下加州大学化工博士学位。1963年，格罗夫进入仙童担任摩尔的助理，其管理才能很快就被发觉.微电子发展史52格罗夫，诺伊斯与摩尔微电子发展史53摩尔（摩尔（G.Moore）微电子发展史541929 年 1 月 3 日，戈登摩尔出生在加州旧金山的 Pescadero，距离旧金山以南 50 英里，是一个邻海的小镇。父亲 17 岁时因祖父早逝而退学养家，担任该县司法长官的帮办。母亲则中学毕业，家庭环境并没有给他的成长带来多少熏陶。十一、二岁时，他忽然对化学产生兴趣，立志要当名化学家。当时邻居的孩子有一个独特的圣诞礼物：一个化学装置。里面有许多真正的化学试剂，可制造炸药等许多东西。摩尔经常去找邻

28、居的孩子，私下里想玩玩那些试剂。这项爱好成全了他日后的远大梦想 成为一名科学家。微电子发展史55 在学校，摩尔的聪颖很快显露出来。但他并不是书呆子，比起做作业，他更愿意在运动上多花时间。“这种情形一直持续到高中，所以对我的今天，很多同学多少有点奇怪，那时我并不是班里最好的学生。”中学毕业后，摩尔如愿以偿考入计算机重镇 加州伯克利大学，学习他向往以久的化学专业。1950 年，摩尔获学士学位，继续在加利福尼亚理工学院深造，1954 年获物理化学博士学位。作为家中的第一个大学生，这无疑是摩尔家族始料不及的荣誉。微电子发展史56 摩尔曾想在家乡附近的西海岸，过平静的学院研究生活。他进了约翰霍普金斯大学

29、应用物理实验室，两年漫无目的的研究工作，改变了他的思想。当时他的方向是观察红外吸收线性状和火焰分光分析。不久研究小组因两个上司的离去而名存实亡。“我开始计算自己发表的文章，结果是每个单词 5 美元，对基础研究来说这相当不错。但我不知道谁会读这些文章，政府能否从中获得相应的价值”。摩尔还拥有多项重要专利。摩尔准备放弃不着边际的基础研究，十分凑巧的是，晶体管发明人肖克利正在招兵买马，想在加州建一个半导体公司，正需一个化学家。对摩尔来说，肖克利更是如雷贯耳。微电子发展史57 在仙童公司摩尔开始是技术部经理，后执掌研发部，从事的是肖克利实验室搞过的 2N692 双扩散晶体管项目。摩尔和赫尔尼负责扩散工

30、艺。当时刚租赁的房屋还未最后竣工，甚至没有通电。大伙只好与农民一般，日出而作，日落而息.公司设立两个小组，探索最佳结构，最后摩尔领导的小组因生产率高而获胜。摩尔直接向诺伊斯报告工作，进一步促成了未来共同创业的志向。摩尔的长相和个性与诺伊斯完全不同。诺伊斯身高 1.77 米，头发乌黑，而摩尔身高超过 1.8 米，头顶光秃。在每次晚会上，诺伊斯都是热情奔放，全身心投入 饮酒、唱歌、耍弄花招，施展谋略，而且从不认输，敢于迎接任何挑战。而摩尔总是同几个最亲近的朋友围坐桌旁，轻声细语地闲聊。摩尔的性情相当沉着、平静。他有两大爱好：一是在岸边执杆垂钓；一是在湖上滑船游憩。微电子发展史581965 年，有一

31、天摩尔离开硅晶体车间坐下来，拿了一把尺子和一张纸，画了个草图。纵轴代表不断发展的芯片，横轴为时间，结果是很有规律的几何增长。他发现集成电路上能被集成的晶体管数目，以每年翻一番的速度稳定增长。这一发现发表在当年第 35 期电子学杂志上，并预言在今后数十年内保持着这种势头。微电子发展史59微电子发展史60微电子发展史61 当时，集成电路问世才年。摩尔的实验室也只能将只晶体管和电阻集成在一个芯片上。摩尔当时的预测听起来好像是科幻小说；此后也不断有技术专家认为芯片集成的速度“已经到顶”。但事实证明，摩尔的预言是准确的。尽管这一技术进步的周期已经从最初预测的个月延长到如今的近个月，但“摩尔定律”依然有效

32、。目前最先进的集成电路已含有亿个晶体管。摩尔定律神奇地灵验了三十多年，连摩尔自己也惊讶不已。摩尔的这个预言，是他一生中最为重要的文章。这篇不经意之作也是迄今为止微电子产业历史上最具意义的论文。它给了微电子技术人员和投资商以极大的信心。微电子发展史62摩尔定律证明了他无与伦比的天才预感。摩尔的这个预言，因集成电路芯片后来的发展曲线得以证实，并在较长时期保持着有效性，被人誉为“摩尔定律”。至此而后，集成电路迅速把电脑推上高速成长的快车道。微电子发展史63 凭借诺依斯的名誉，要筹集创办新企业的款项是轻而易举的。他曾经说道，他只需花半小时就能筹到资金。那一天，诺依斯来到硅谷著名风险资本家阿瑟罗克的办公

33、室，提出准备新办公司的设想。罗克随即拿起了电话，连续拨通了几个号码，然后回过头说道：“250万，够了吧？”诺依斯低头看看表，时间也就是30分来钟。微电子发展史64硅谷的人们一致公认：诺依斯-葛洛夫-摩尔，是创业班子的最佳搭档。诺依斯是公司的脸面，他最能吸引和团结人才，组织推动商业行销。葛洛夫果断干练，具有铁石心肠，做事雷厉风行，擅长于管理和鞭策下属。摩尔天生一个科学家的头脑，又善于运筹帷幄，公司的技术核心非他莫属。Intelligence Moore-Noyce 公司 三位创业者精心商议，最后决定采纳摩尔的建议，把新公司取名为英特尔，五个英文字母INTEL的寓意为集成电子。公司Intel 公司

34、公司微电子发展史65摩尔与诺伊斯 微电子发展史66 1969年末，在风景如画的塔希提岛上，Intel的设计师霍夫突发奇想，能不能将此前一直分离的负责数据处理的核心存储器与负责存储的逻辑存储器结合起来，做在一块芯片上？他找到上司诺伊斯，诺伊斯的回答只有一个字：“干”。两年后，世界上第一款CPUIntel4004诞生了。这一芯片有108千赫，在它3毫米4毫米的掩模上，有2250个晶体管，每个晶体管的距离是10微米也就是说每个晶体管线条宽度只有一根头发的千分之一，每秒运算6万次。回想起来，这在当时的确是非常了不起的成就：一粒米大小的芯片内核，其功能居然与世界上第一台计算机占地170平方米的、拥有1.

35、8万个晶体管的“爱尼亚克”相等，这在当时是闻所未闻！微电子发展史67Intel 4004，小芯片征服大世界微电子发展史68第一个第一个CPU：4004微电子发展史69自从Intel公司在1971年11月15日推出了世界上首颗微处理器4004后，随后Intel又推出了8位的8008/8085，其中79年推出的8088首次被IBM的PC机所采用，在8088之后，Intel又相继发布了16位的8086/80286，32位的80386/80486(也称i486)，直到后来被大家所熟悉的Pentium(80586)、Pentium MMX、Pentium II，直到今天的Pentium III、Pent

36、ium 4，64位的Itanium，以及尚未发布的Northwood，不知不觉中微处理器已经走过了30年的历程。微电子发展史70 诺伊斯诺伊斯虽然没能受到诺贝尔奖的青睐，但他当之虽然没能受到诺贝尔奖的青睐，但他当之无愧是微电子产业的教父，因为不仅是集成电路的发无愧是微电子产业的教父，因为不仅是集成电路的发明人之一，也是现代微电子学的重要奠基人，他更直明人之一，也是现代微电子学的重要奠基人，他更直接推动了集成电路产业化的发展，他所创建的仙童半接推动了集成电路产业化的发展，他所创建的仙童半导体公司造就了一大批微电子公司的领头人，是硅谷导体公司造就了一大批微电子公司的领头人，是硅谷最重要的奠基人之一

37、，并且他还亲手创立了至今在世最重要的奠基人之一，并且他还亲手创立了至今在世界微电子领域独步天下的界微电子领域独步天下的Intel帝国，他对微电子产业帝国，他对微电子产业的贡献无人能比，即使基尔比也只能望其项背。的贡献无人能比，即使基尔比也只能望其项背。1990年，诺伊斯在一次游泳时，突发心胀病去世。年，诺伊斯在一次游泳时，突发心胀病去世。微电子产业的教父微电子产业的教父微电子发展史71 2001 年 10 月 28 日，摩尔摩尔向母校加利福尼亚理工学院捐款 6 亿美元，创造了美国单一学校获得的最大笔捐款记录（此前最高记录是 2000 年 2 月 28 日，IDG 创始人麦戈文宣布向其母校 MI

38、T 捐赠 3.5 亿美元，2001 年 5 月，HP 共同创始人威廉休利特向斯坦福大学捐献 4 亿美元。）。这项捐款，将用于该校未特指的项目，捐款将在 10 年内付清。72 岁的摩尔说：“加利福尼亚理工学院历史上曾创造过巨大科学贡献。我的捐款最好不要用于盖楼房，而应该用它干一番新事业。”诺伊斯去世后，诺伊斯去世后，摩尔和格罗夫摩尔和格罗夫先后担任过先后担任过INTEL总裁。总裁。微电子发展史72 加利福尼亚理工学院，是一个仅有 2000 名本科生和研究生的小型大学，但它拥有 28 位诺贝尔奖金获得者。该学院的科学家们，发现了喷气飞机的原理、解释了化学粘合剂的特性、奠定了分子生物学和最先进的地震

39、学的基础等。摩尔的捐款，达到了加利福尼亚理工学院 12 亿美元资助的一半。该学院院长说：“我们遇到了来自许多其他大学的竞争，摩尔的这笔捐款将保持我们的竞争能力。”这位身价超过 260 亿美元的 70 多岁老人表示，在退出公司董事会后，他将继续担任公司的顾问。当然，更重要的是，他要在余生，将自己的财富发挥最大的作用，这个意义不亚于他在英特尔的贡献，当然，也同样具有挑战性。微电子发展史73 2000年10月10日，瑞典皇家科学院宣布，基尔基尔比比与另外两位科学家共同分享诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖，以表彰他们为信息技术所作出的基础性贡献。基尔比分享了近百万美元的一半。除了集成电路，他还是袖珍计算器

40、的发明者之一，拥有60多项美国专利，1982年，TI成功地推出了业界第一枚商业化可编程DSP元件；今天，TI已成为全球DSP的领导厂商，其市场占有率超过47.1。微电子发展史74集成电路技术是近集成电路技术是近50年来发展最快的技术年来发展最快的技术微电子技术的进步微电子技术的进步 年年份份特特征征参参数数19591970-19712000比比率率设设计计规规则则 m2580.18140电电源源电电压压VDD(伏伏）551.53硅硅片片直直径径尺尺寸寸（mm）53030060集集成成度度62 1032 1093 108DRAM密密度度（bit)1K1G106微微处处理理器器时时钟钟频频率率(H

41、z)750K1G103平平均均晶晶体体管管价价格格$100.310-6107微电子发展史75微电子科学技微电子科学技术的战略地位术的战略地位微电子发展史76我国台湾地区我国台湾地区60年代后期人均年代后期人均GDP200-300美元美元（1967年为年为267美元）美元）70-80年代大力发展集成电路产业年代大力发展集成电路产业90年代年代IT业高速发展业高速发展97年人均年人均GDP=13559美元美元微电子发展史77 销销售售额额 利利润润 利利润润率率 Intel公公司司 294亿亿美美元元 73亿亿 美美元元 24.8%我我国国中中关关村村一一家家很很著著名名的的以以计计算算机机销销售

42、售生生产产为为主主的的IT企企业业 200亿亿人人民民币币 5亿亿 人人民民币币 2.5%我我国国的的VCD产产业业 2%我国我国IT企业与企业与Intel公司利润的比较公司利润的比较微电子发展史78如果我们不发展集成电路产业如果我们不发展集成电路产业ITIT行业停留在装配业水平上，挣的行业停留在装配业水平上，挣的“辛苦钱辛苦钱”。在国际分工中我们将只能处于低附加值的低端上。在国际分工中我们将只能处于低附加值的低端上。所以有人戏称说：所以有人戏称说：“你们说中关村是硅谷，但是一你们说中关村是硅谷，但是一个无个无“芯芯”的硅谷，产品不可能有竞争力。的硅谷，产品不可能有竞争力。”在没在没有自己集成

43、电路产业的情况下，我们的高新技术的有自己集成电路产业的情况下，我们的高新技术的发展命脉掌握在他人手中。发展命脉掌握在他人手中。当前，微电子产业的发展规模和科学技术水平已成当前，微电子产业的发展规模和科学技术水平已成为衡量一个国家综合实力的重要标志。为衡量一个国家综合实力的重要标志。微电子发展史790 0500500100010001500150020002000钢铁钢铁汽车汽车彩电彩电计算机计算机集成电路集成电路对国民经济的贡对国民经济的贡献率献率没有微电子的电子工业只能是劳动密集型的没有微电子的电子工业只能是劳动密集型的组装业，不能形成高附加值的知识经济，中组装业，不能形成高附加值的知识经济

44、，中国的硅谷将是无芯的硅谷国的硅谷将是无芯的硅谷微电子发展史80集成电路产业集成电路产业设计、制造、封装设计、制造、封装 现在每年全国大约需要现在每年全国大约需要180亿片集成电路，亿片集成电路，但我们自己制造，特别是封装的不到但我们自己制造，特别是封装的不到20%先进封装技术的发展使得日本在电子系统、先进封装技术的发展使得日本在电子系统、特别是日用家电消费品的小型化方面一度走在了特别是日用家电消费品的小型化方面一度走在了世界之前世界之前1:100:10资金投入比例资金投入比例微电子发展史81集成电路的内部电路集成电路的内部电路VddABOut微电子发展史82双列直插式封装（双列直插式封装（DIP）的裸芯片面积与封装面积之比为）的裸芯片面积与封装面积之比为1:80,表面贴装技术表面贴装技术SMT中的中的QFP为为1:7，