集成电路历史回眸

时间:2007-04-29

1946年1月,Bell实验室正式成立半导体研究小组, W. Schokley肖克莱,J. Bardeen巴丁、W. H. Brattain布拉顿。Bardeen提出了表面态理论, Schokley给出了实现放大器的基本设想,Brattain设计了实验。1947年12月23日,次观测到了具有放大作用的晶体管

1956年诺贝尔物理学奖授予美国加利福尼亚州景山(Mountain View)贝克曼仪器公司半导体实验室的肖克莱(William Shockley,1910—1989)、美国伊利诺斯州乌尔班那伊利诺斯大学的巴丁(John Bardeen,1908—1991)和美国纽约州缪勒海尔(Murray Hill)贝尔电话实验室的布拉顿(Walter Brattain,1902—1987),以表彰他们在1947年12月23日 发明个对半导体的研究和NPN点接触式Ge晶体管效应的发现。
世界上个Ge点接触型PNP晶体管
2. 集成电路的发明
1952年5月,英国科学家G. W. A. Dummer达默 次提出了集成电路的设想。1958年以德克萨斯仪器公司的科学家基尔比(Clair Kilby)为首的研究小组研制出了世界上块集成电路,并于1959年公布了该结果

1958年发明块简单IC的美国TI公司Jack S.Kilby 杰克·基尔比、美国加利福尼亚大学的赫伯特·克勒默和俄罗斯圣彼得堡约飞物理技术学院的泽罗斯·阿尔费罗夫一起获得2000年Nobel物理奖,以表彰他们为现代信息技术的所作出的基础性贡献,特别是他们发明的IC、激光二极管和异质晶体管 。

3.集成电路发明不是偶然的事件,相反地,它是对客观存在问题的一系列解决方案研究的结果,是技术发展的客观必然。
4. Kilby 和Noyce 所在的两个公司TI和Fairchild公司都是年轻、成长中的公司,这里的管理者都营造了良好的有利于创新的氛围。而Dummer 认为这正是当时的英国所缺乏的。

90年代 ASIC、ULSI和巨大规模集成GSI等代表更高技术水平的IC不断涌现,并成为IC应用的主流产品。1 G DRAM (集成度2.2∙109,芯片面积700mm2,特征尺寸0.18μm,晶片直径200mm) ,2000年开始商业化生产,2004年达到生产顶峰。集成电路的规模不断提高,CPU(P4)己超过4000万晶体管,DRAM已达Gb规模。集成电路的速度不断提高,采用0.13μm CMOS工艺实现的CPU主时钟已超过2GHz,实现的超高速数字电路速率已超过10Gb/s,射频电路的工作频率已超过6GHz。

由于集成电路器件制造能力按每3年翻两番,即每年58%的速度提升,而电路设计能力每年只以21%的速度提升,电路设计能力明显落后于器件制造能力,且其鸿沟(gap)呈现越来越变宽的趋势。
工艺线建设投资费用越来越高。目前一条8英寸0.35μm工艺线的投资约20亿美元,但在几年内一条12英寸0.09μm工艺线的投资将超过100亿美元。如此巨额投资已非单独一个公司,甚至一个发展中国家所能单独负担的。

21世纪 集成电路复杂度不断增加,系统芯片或称芯片系统SoC (System-on-Chip)成为开发目标、纳米器件与电路等领域的研究已展开。英特尔曾于2003年11月底展示了能工作的65纳米制程的硅片,Intel2004 年8月宣布,他们已经采用65纳米,生产出了70Mbit的SRAM。并计划于2005年正式进入商业化生产阶段。使用65纳米制程生产的芯片中门电路的数目是90纳米制程的1/3。SRAM(静态存储器)将用于高速的存储设备,处理器中非常重要的缓存就是采用SRAM。

Intel表示,通过采用第二代应变硅技术( 应变硅技术是一种对晶体管沟道部分的硅施加应力使其变形,以此提高载流子迁移率的技术。借由加大硅原子间彼此的距离,电子便能够更加迅速地运行。而电子的运行速度越快,处理器的性能就越好。 )可以将晶体管的性能提升了10%~15%,与90纳米工艺制造的晶体管相比,65纳米制程晶体管可以在同样的性能下减少4倍的漏电电流。未来将会有越来越多的产品采用65纳米工艺 Intel公司2004年底宣布首次成功开发出15纳米的晶体管。Intel的15纳米晶体管基于CMOS工艺,工作电压为0.8伏,每秒可进行2.63万亿次开关转换。Intel计划在2009年开发出基于15纳米晶体管的芯片,到时该公司开发出的处理器将达到20GHz甚至更高。



  
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