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电子科学与技术导论PPT



1998年已经退休的摩尔从美国前总统布什

的手中接过了美国技术奖。今天律”一样,响彻在

半导体行业每个人的心中。摩尔定律就像

一股不可抗拒的自然力量,统治了硅谷乃

至全球计算机业整整三十多年。
安迪 格罗夫(Andy Grove) 微处理器之王狂妄的匈牙利

“Only the paranoid
而全的设计生产方式,带来了高成本,高门槛的弊端,
放慢了整个集成电路行业的步伐。


看到这一商业机会的张忠谋,大胆成为第一家“纯”晶 圆代工公司,不与客户竞争,不设计或生产自有集成电

路,只帮助半导体公司生产已经设计成型的集成电路。 正是这种模式为台积电带来巨大财富的同时也创造了两

个新的行业-晶圆代工厂,Fabless(无生产线集成电



1947年发明的点接触型晶体管
杰克•基尔比(Jack Kilby ):集成电路鼻祖
大学毕业后,基尔比选择了一家电子器件供应商 制造收音机、电视机和助听器的部件,在工作之余, 基尔比还在在威斯康星大学上电子工程学硕士班夜校 。
和 集
1958年,34岁的基尔比加入德州仪器公司。也正 是德州仪器这一温室,孕育了基尔比的成就。当时公 司的工程师们因为受到晶体管发明的鼓舞,开始尝试

摩尔定律的伟大不仅仅是促成了英特尔巨 大的商业成功,半导体行业的工程师们遵
循着这一定律,不仅每18个月将晶体管

的数量翻一翻,更是意味着同样性能的芯

片每18个月体积就可以缩小一半,成本减
成 发 展
少一半。也可以说是因为摩尔定律让我们
生活中的电子产品性能越来越强大,体积 越来越轻薄小巧,价格越来越低廉。

括运算器、控制器在内的可编程序运算芯片,也

就是我们现在所说的中央处理单元(CPU),又 称微处理器,这也是世界上第一款微处理器——

4004。开始了英特尔(Intel)飞速发展,从 1968

年的收入为零直到今天超过三百五十亿美金营业 额。


一个人同时置身科学界和企业界,最终还能功德 圆满,实属罕见,而诺伊斯却做到了,他已经成
半 导 体 器 件
1947年12月23日,贝尔实验室在助听器中展示了人类第 一块晶体管,William Shockley被誉为晶体管之父。在随 后的10年中,晶体管技术不断进步,包括随后发明的单 锗晶硅、生长结型晶体管、接触型硅晶体管和固态晶体 管开关等,德州仪器和贝尔实验室分别在1954年推出晶 体管收音机和全晶体管计算机,并且,1957年美国第一 个轨道卫星“探测者”也首次使用了晶体管技术。
成 发
设计高速计算机,但是晶体管的发明虽然意义重大, 但是问题还没有完全解决,应用晶体管组装的电子设 备还是太笨重了,工程师设计的电路需要几英里长的
展 有
线路和上百万个的焊点,没有人能建造它们。显然, 个人拥有计算机,仍然是一个遥不可及的梦想。
针对这一情况,基尔比提出了一个大胆的设想:

“可以在一个半导体单片上安置以下电子元器件:电

活的电子发明领域,他一生中有六十多项发明。

迄今为止,正全面改造人类的个人电脑、移动电话等3C产品, 皆源于他的发明。
2005年6月20日,杰克·基尔比在与癌症作了艰难的搏斗 之后,在德州达拉斯市的家中与世长辞,享年81岁。
罗伯特 诺伊斯(Robert Noyce): 科学、商业双料巨人
他在基尔比的基础上发明了可商业
晶体管的问世,是20世纪的一项重大发明,是微电子革 命的先声。晶体管出现后,人们就能用一个小巧的、消 耗功率低的电子器件,来代替体积大、功率消耗大的电 子管了。
晶体管的发明又为后来集成电路作好了基础。也正是因 为有了集成电路才把晶体管的优点充分地、全方位地展 现出来。两项发明可谓姊妹华章,晶体管的产业化过程 为集成电路的发明作了准备,集成电路的技术进步又推 动了晶体管的进展。
2006年,在90nm产品逐渐增多的同时,基于65nm技术的

集成电路产品相继出现。

2007年,各类60nm~65nm水平的DRAM、FLASH、ASIC 、FPGA等电路产品已经大批量生产,45nm工艺技术的

成熟程度也在不断提高,多类产品开发成功,商品化产 品开始进入市场。

作为45nm之后的32nm技术,近期也取得了进展。

理器成了世界上80%计算机的心脏,“Intel Inside” 一度成为本产业的黄金标准响彻全球也在改变着

世界。

张忠谋: 新行业机构的缔造者
和 集 成
一个人定义了一个 产业,一个人开创了 一个新的代工时代,
一个人让整个集成电

路行业更有活力,这

个人就是张忠谋。

关 的
27岁的张忠谋效力于德州仪器公司,并且一干就 是25年。1985年,受台湾方面邀请,张忠谋辞去 在美国的高薪职位返回台湾,出任台湾工业技术

阻、电容、晶体管等。” 这个新来的工程师开始试制 一个叫做相位转换振荡器的简易集成电路。

1958年9月12日,基尔比成功地实现了把电子器件
和 事
集成在一块半导体材料上的构想,研制出了世界上第 一块集成电路,并通过了德州仪器公司高层管理人员 的检查,这一天,被视为集成电路的诞生日,而就是
这枚小小的芯片,开创了电子技术历史的新纪元。

域。同时传统芯片公司NXP和德州仪器公司也宣布,将

停止开发一些芯片生产技术,转而与台积电等亚洲晶圆 代工企业制造芯片,集成电路细分工时代全面到来,一
美国TI 公司(德州仪器 Texas Instruments)的Jack Kilby发明了的IC ( Integrated Circuit );

差不多在此同时, 美国仙童公司( Fairchild )的 Robert Noyce 宣布了他发明的IC,法院最终裁决为同时

发明,各有知识产权。对簿公堂并没有影响IC 的发展, 从此,一个崭新而又伟大的时代开启了。

有安迪·格罗夫,也就没有今天最成功的半导体公 司英特尔。
进入20世纪80年代,随着美国经济的衰退与日本 人咄咄逼人的攻势,英特尔公司最终储存业务陷 入了重重困境,财务周转失灵,库存积压成山。

1986年格罗夫提出的新的口号“英特尔,微处理器 公司”,毅然舍弃储存业务把英特尔的主营业务转

到微处理器上去。正是这个决策让英特尔顺利地
从此,集成电路取代了晶体管。
伟大的发明总是需要经过时间的
考验 才能证 明它的价值。从
1958年发明集成电路,到2000
年获得诺贝尔奖,这是一个迟来

四十二年的诺贝尔物理学奖。 也就愈突显出基尔比的成就。

诺贝尔奖评审委员会曾经这样

评价基尔比:“为现代信息技

术奠定了基础”。 基尔比对人类社会的贡献无法
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2020年5月26日星期二
1.电子科学与技术发展历史
2.电子科学与技术研究基础和内容
物理基础和数学基础; 基本半导体器件;

电子系统工程分析方法和EDA工具;

3.基本应用技术

4.集成电路

5.在系统可编程技术和SOC技术

6.中国集成电路(芯片)展望 7.应用示例
50 年前,注重视知识产权的美国上演了这样一场争议,

场霸主Intel公司的创始人之一的戈登·摩尔。

1929年1月3日,戈登·摩尔出生在距离旧金山南部的一个

小镇,1954年获物理化学博士学位,1956年同诺伊斯一 起创办了传奇般的仙童 (Fairchild)公司,主要负责技术

研发。1968年在诺伊斯辞职后,戈登·摩尔跟随而去一起 创办了Intel, 1975年成为公司总裁兼CEO。

息技术由实验室进入无数个普通家庭,因特网.多媒体视 听设备丰富着每个人的生活,IC 已经成就了年产值3000

亿美元的巨型产业。 这个时代不断的给我们带来惊喜,越来越小的设计线宽

和越来越高的集成度一直完美的演绎着“摩尔定律”。 2005年,90nm设计线宽的集成电路产品开始上市,集成

电路技术的总体水平自此跨入了全新的纳米时代。

研究院院长,致力于台湾半导体业的崛起和产业
和 事
升级,1987创建了全球第一家专业代工公司—— 台湾积体电路制造股份有限公司(台积电)开创 了半导体代工时代。
在台积电之前集成电路行业的模式都是一样的:所有的
集成电路都是自己设计自己做,Intel、三星等公司集
芯片设计和生产于一体,全能但庞大臃肿。正是这种大
生产的集成电路,使半导体产业由

“发明时代”进入了“商用时 代”。同时,还共同创办了两家

硅谷最伟大的公司:一个是曾经

有半导体行业“黄埔军校”之称 的-仙童(Fairchild)公司,一个

是当今世界上最大设计和生产半导体的科技巨擎英特尔公司。
展 有
1959年7月,诺伊斯研究出一种二氧化硅的扩散技术和PN结 的隔离技术,并创造性地在氧化膜上制作出铝条连线,使 元件和导线合成一体,从而为半导体集成电路的平面制作

路设计公司)。由于省去了费用高昂的晶圆制造环节, 集成电路行业整体门槛降低,诞生了一大批新生的具有

活力的集成电路设计公司,为整个集成电路行业带来了 新活力与创意。


2007年,英特尔宣布与台积电同时生产45纳米工艺的芯 片。这标志着台积电在技术提高方面如此可靠,以至于
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