世界半导体极简编年史

世界半导体极简编年史

回顾一下推动全球半导体发展的技术和事件。 1833 年：第一个有记录的半导体效应迈克尔·法拉第 ( ) 发现了硫化银晶体中电导率随温度升高而增加的“特例”。 这与在铜和其他金属中观察到的情况相反。

图片：法拉第

1874年：发现半导体点接触整流效应

费迪南德·布劳恩 ( Braun) 对半导体二极管的第一个书面描述指出，当金属点与方铅矿晶体接触时，电流仅沿一个方向自由流动。

1901：半导体整流器“CAT'S”检测器获得专利

博斯是无线电先驱、印度加尔各答总统学院的物理学教授，他申请了一项用于检测无线电波的半导体晶体整流器的专利。

图片：Bose

1926：场效应半导体器件专利申请

已提交一项专利，描述了一种基于硫化铜半导体特性的三电极放大装置。 直到 20 世纪 30 年代，人们才尝试制造这样的装置。

图：E.

1931年：《电子半导体理论》出版

艾伦·威尔逊 (Alan ) 使用量子力学来解释半导体的基本特性。 七年后，鲍里斯·达维多夫（苏联）、内维尔·莫特（英国）和沃尔特·肖特基（德国）都提供了半导体的理论解释。

图为：艾伦在剑桥

1940 年：PN 结的发现

Ohl发现了硅中的PN结和光伏效应，从而促进了结型晶体管和太阳能电池的发展。

图为：贝尔实验室的 Ohl

1941年，二战中使用半导体二极管整流器

开发了生产用于战时雷达微波探测器的高纯度锗和硅晶体的技术。

图为：Karl Lark （右）和 （右），普渡大学，摄于 1942 年左右

1947 年：发明点接触晶体管

1947 年 12 月，约翰·巴丁 (John ) 和沃尔特·布拉顿 ( ) 在锗点接触器件中实现了晶体管功能。

1948年：欧洲发明晶体管

马塔雷在法国发明了锗点接触晶体管。

照片：马塔雷

1948：结型晶体管的概念

() 基于对 PN 结效应的理论理解，构思了一种改进的晶体管结构。

图： ( ) 描述晶体管理理论

1951年：发明区熔炼

Pfann 和 Henry 开发了用于生产超纯半导体材料的区域熔化技术。

图为：Pfann 和 Jack Scaff 使用早期区域熔化精炼设备

1951 年：制造出第一个生长结晶体管

Teal 生长了大型锗单晶，并与 合作创建了 NPN 结晶体管。

图为：1951 年贝尔实验室的戈登·蒂尔 (K. Teal)（左）和摩根·史密斯 ( Smith) ( )

1952 年：晶体管消费产品出现

半导体开始出现在电池供电的助听器和袖珍收音机中，消费者愿意为便携性和低功耗支付溢价。

图：1010助听器采用一个晶体管和两个电子管

1952 年：贝尔实验室获得晶体管技术许可

贝尔实验室的技术研讨会和晶体管专利授权极大地促进了半导体的发展。

图为：贝尔实验室的 Jack A. （左）和 JR ，摄于 1948 年左右

1953 年：推出晶体管计算机

晶体管计算机原型证明了半导体与真空管相比具有体积小、功耗低的优点。

图为：SEAC 计算机操作站

1954 年：开发晶体管扩散工艺

在使用高温扩散方法生产太阳能电池后，Lee 和同事将该技术应用于制造高速晶体管。

图为：贝尔实验室首批扩散基极硅晶体管之一

1954 年：硅晶体管展现出卓越的工作特性

莫里斯·塔南鲍姆 ( ) 在贝尔实验室制造了第一个硅晶体管，但制造和销售第一个商业器件的是德州仪器 (TI) 的工程师。

图为：贝尔实验室（左）和李（右）

1955 年：光刻技术被用来制造硅器件

朱尔斯·安德鲁斯（Jules ）和沃尔特·邦德（ Bond）在印刷技术中使用光刻技术，在硅晶片上精确蚀刻扩散“窗口”。

1955 年：开发氧化物掩膜

Carl 和 在晶圆上生长了一层二氧化硅薄膜，以保护其表面并允许受控扩散到下面的硅层。

图：卡尔和早期扩散炉

1956 年：硅谷诞生

肖克利半导体实验室培养年轻的工程师和科学家——未来硅谷的支柱——同时开发北加州的第一个原型硅器件。

图为：在加利福尼亚州帕洛阿尔托的酒店为肖克利的诺贝尔奖举杯。

1958年：半导体集成电路演示

Jack Kilby 使用半导体材料构建了带有有源和无源元件的集成电路。

1958 年：硅台面晶体管进入商业化生产

生产双扩散硅台面晶体管，以满足苛刻的航空航天应用的需求。

1958 年：隧道二极管有望实现高速半导体开关

隧道二极管是由江崎丽于1958年8月在东京电讯工业株式会社（现索尼公司）工作时发明的。 1973年， Esaki和Brian 因发现半导体中的量子隧道效应而获得诺贝尔物理学奖。 罗伯特·诺伊斯（ Noyce）在为威廉·肖克利（ ）工作时也有过隧道二极管的想法，但并没有付诸实施。

1959：实用单片集成电路概念专利

罗伯特·诺伊斯申请了单片集成电路结构的专利，该结构可以基于约翰·拉尔斯的平面工艺进行批量生产。

图为：罗伯特·诺伊斯 ( Noyce) 1962 年担任仙童半导体公司 ( ) 总经理

1959年：发明“扁平”制造工艺

Jean 通过开发平面工艺来解决台面晶体管的可靠性问题，彻底改变了半导体制造。

图片：让

1960 年：外延沉积工艺提高了晶体管性能

薄膜晶体生长工艺的发展使得晶体管具有高开关速度。

图为：伊恩·罗斯担任贝尔实验室总裁的铅笔素描

1960 年：金属氧化物半导体 (MOS) 晶体管的演示

John 和 Dawon Kahng 构建了工作晶体管并展示了第一个成功的 MOS 场效应放大器。

图：Dawon的MOS专利图

1960年：第一块平面集成电路建成

Jay Last 设计并论证了基于平面工艺生产集成电路的可行性。

图为：杰·拉斯特和戈登·摩尔

1961 年：专用半导体测试设备进入商业市场

半导体和一些专业供应商为高通量制造制造专用测试设备。

图为：联合创始人 Vic 主导 IC 测试仪的开发

1961 年：硅晶体管超过了锗晶体管

计算机架构师 Cray 资助开发了第一批硅器件，以满足世界上最快机器的性能需求。

图：Jean 在实验室工作

1962 年：航空航天系统计算机首次使用集成电路

与分立晶体管设计相比，集成电路的尺寸、重量和功耗更小，因此尽管成本较高，但非常适合军事和航空航天系统。

1963年：推出标准逻辑IC系列

二极管-晶体管逻辑 (DTL) 系统为数字集成电路创造了大容量市场，但速度、成本和密度优势使晶体管-晶体管逻辑 (TTL) 成为 20 世纪 60 年代末最流行的标准逻辑配置。

图：SE124 DTL 触发器推出 2 年后，930 系列 DTL（右）更小、更便宜、更快

1963年：发明互补MOS结构

Frank 发明了最低功耗逻辑器件，但性能限制使其未能成为当时的流行技术。

图：Frank专利图中的CMOS器件结构

1964年：第一块商用MOS集成电路发布

通用微电子公司使用金属氧化物半导体 (MOS) 工艺在单个芯片上封装比双极集成电路更多的晶体管，并构建了第一个使用该技术的计算机芯片组。

图为：1966 年，Andy Grove、Bruce Deal 和 Ed Snow 在帕洛阿尔托研发实验室讨论 MOS 技术

1964 年：推出第一个广泛使用的模拟集成电路

David 和 为模拟 IC 创建了成功的商业模式，并推出了一个主要的行业细分市场。

图为：1977 年 ( ) 检查 LM10 掩模的布局

1964 年：混合微电路生产达到顶峰

为IBM/360计算机系列开发的多芯片SLT封装技术进入量产阶段。

图为：1964 年 IBM 360 手册的封面包含 SLT 模块

1965年：半导体只读存储芯片出现

半导体只读存储器（ROM）具有密度高、每比特成本低的优点。

1965 年：第一个专为整个系统设计的包装产品

双列直插式封装（DIP）模式极大地简化了印刷电路板布局并降低了计算机组装成本。

1965年：大型计算机使用集成电路

大型计算机制造商宣布推出专用集成电路计算机。

1965年：“摩尔定律”预测了集成电路的未来

飞兆半导体的研发总监预测了集成电路中晶体管密度的增长速度，并建立了技术进步的标准。

1966 年：为 IC 开发计算机辅助设计工具

IBM 工程师率先使用计算机辅助电子设计自动化工具来减少错误并加快设计时间。

图：1967年在互联网上使用IBM 360/67大型机驱动的CAD系统

1966年：半导体RAM满足高速存储需求

双极 RAM 进入计算机市场，用于高性能暂存器和缓存应用。

图：16 位双极 TTL RAM 的金属掩模图 - 1967 年电视纪录片的屏幕图像

1967：专用集成电路的计算机辅助设计

自动化设计工具减少了开发工程设计和交付复杂的定制集成电路所需的时间。

图：4500-1967 DTL 32 门定制阵列，使用 CAD 工具设计

1967年：一站式解决方案设备提供商改变行业格局

第三方供应商为半导体制造提供专用设备，成为中间技术和一站式制造设备的供应商。 应用材料公司成立于 1967 年。

图：Hezai, Inc. 率先开发了外延沉积设备。

1968 年：为 IC 开发硅栅技术

Fagg () 和 Tom Klein 利用硅栅结构提高了 MOS IC 的可靠性、封装密度和速度。 Fagor 设计了第一款商用硅栅极 IC – 3708。

图片：由 的 Fagin ( ) 和 Tom Klein ( ) 于 1967 年开发

1968 年：专用电流源 IC 集成数据转换功能

Erdi 设计了 ​​µA722 10 位电流源，这是首批专用于数据转换应用的 IC 之一。

图：用于数模转换器的 µA722 10 位电流源

1969 年：肖特基势垒二极管使 TTL 存储器的速度提高了一倍

设计方法的创新提高了行业标准 64 位 TTL RAM 架构的速度并降低了功耗。 快速实施新的双极逻辑和存储器设计。

图：i3101肖特基TTL 64位RAM是Intel的首款产品

1970年：MOS动态RAM和磁芯存储器之间的价格竞争

英特尔 i1103 DRAM 向磁芯内存提出了半导体挑战。

图：使用16个64位PMOS静态RAM芯片的1024位SAM多芯片存储平面（1968年）

1971 年：微处理器将 CPU 功能集成到单个芯片上

为了减少算术单元设计所需的芯片数量，英特尔工程师创建了第一个单芯片微处理器（CPU）i4004。

图：英特尔 MPU 4004

1971 年：可重复使用的可编程 ROM 引入了迭代设计灵活性

以色列工程师 Dov 发明的紫外可擦除 ROM 设计为基于微处理器的系统的快速开发提供了一种重要的设计工具，称为可擦除可编程只读存储器（EPROM）。

图片：EPROM发明者Dov

1974年：量化了IC工艺设计规则的数量

IBM 研究人员关于 MOS 内存工艺扩展的论文加速了缩小物理尺寸和制造日益复杂的集成电路的全球竞赛。

图片：IBM研究员

1974 年：发布通用微控制器系列

TMS 1000 微控制器单元/MCU 提供了一种单芯片计算机设计，可用于要求较低的任务，例如控制器或微波炉。

图：TMS 1000 微控制器的早期版本

1974 年：电子表是第一个片上系统集成电路

液晶显示 (LCD) 数字手表是首款将完整电子系统集成到称为片上系统 (SOC) 的单个硅芯片上的产品。

图：汉密尔顿数字表电子模块

1978 年：用户可编程逻辑器件诞生

的 John 和 HT Chua 开发了易于使用的可编程阵列逻辑 (PAL) 器件和工具，用于自定义逻辑功能的快速原型设计。

图为：20 世纪 80 年代中期的 HT Chua 和 John

1979 年：推出单芯片数字信号处理器

贝尔实验室的单芯片 DSP-1 数字信号处理器器件架构针对电子交换系统进行了优化。

图：贝尔实验室的DSP-1设备版本