集成电路发展简史
集成电路发展历史和未来趋势
集成电路发展历史和未来趋势集成电路（Integrated Circuit，简称IC）是一种在单个芯片上集成了多个电子元件（例如晶体管、电阻、电容等）的电路。
集成电路的发展历史可以追溯到20世纪50年代末至60年代初，随着技术的进步和需求的增长，集成电路在电子领域中得到了广泛应用。
本文将介绍集成电路发展的历史，并展望未来的趋势。
集成电路的发展历史：1. 创世纪（1958-1962）：美国史景迁（Jack Kilby）和法国的尤·赖希特（Jean Hoerni）几乎同时独立发明了集成电路。
他们分别在半导体材料上制备出来离散元件，并将它们集成到单个芯片上。
这一时期的集成电路规模较小，仅有几个晶体管和少量的电子元件。
2. 第一代（1962-1969）：美国的弗吉尼亚公司（Fairchild）和德国的西门子公司率先推出了第一代集成电路，包括了数百个晶体管和其他元件。
这使得集成电路在通信、航空航天和计算机领域得到了广泛应用。
3. 第二代（1970-1979）：集成电路的规模和性能进一步提高，由数千个晶体管和其他元件组成。
大型集成电路纳入了多个功能模块，使电子设备更加紧凑和高效。
4. 第三代（1980-1989）：CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）技术的引入，使得集成电路在功耗和成本上有了显著改善。
CMOS技术还带来了更高的集成度和更快的开关速度，使集成电路能够应用于更广泛的领域。
5. 第四代（1990-1999）：集成电路的规模进一步增加，上千万个晶体管集成在一个芯片上。
这一时期也见证了数字信号处理器（DSP）、可编程逻辑器件（PLD）和ASIC等特定用途集成电路的快速发展。
6. 第五代（2000至今）：随着纳米技术的推进，集成电路规模进一步增加。
先进的制造工艺使得晶体管的结构更小，电路速度更快，功耗更低。
同时，集成电路的应用领域也更加多样化，包括通信、计算机、医疗、汽车等。
集成电路技术发展简史
集成电路技术发展简史•1940s - 起步阶段- 原创性的发明使得集成电路技术成为可能•1950s - 集成电路雏形- 集成电路出现•1960s - 改进的产品和技术- MOS, CMOS 和BiCMOS, Moore's 定律•1970s - 驱动市场的新产品和技术- EPROM, DSP, DRAMs 和微处理器（Microprocessors）, MOS比例特性（scaling）.•1980s - 先进的技术和产品- EEPROM 和Flash•1990s - 持续改进的技术- 技术进一步深化•2000s - 千禧年后的新世纪有什么变化? - 请继续和我们一同关注.1940s 起步阶段•1940 - PN结（junction）虽然早在1833年法拉第就已经发现化合物半导体的特性，1873年W.Smith使用硒制造出工业整理器和早期的光电器件，1874年德国物理学教授Feidinand Braun观察到金属丝-硫化铅的整流特性并在其后用作检测二极管。
但是直到20世纪40年代，贝尔实验室（Bell Labs）的Russel Ohl才开发了第一个对集成电路来讲具有严格意义上的PN结（junction）：当该PN结暴露在光源下的时候，PN结两端产生0.5V 的电压。
顺便提一句，那个时代Bell实验室在材料研究上具有很强大的力量，正是这个领导力量开创了半导体技术的纪元。
•1945 - 三极管（Transistor）发明1945年，Bell Labs建立了一个研究小组探索半导体替代真空管。
该小组由William Shockley领导，成员包括John Bardeen、Walter Brattain等人。
1947年Bardeen和Brattain成功使用一个电接触型的“可变电阻”-即今天被称为三极管“Transistor”的器件得到放大倍数为100的放大电路，稍候还演示了振荡器。
1948年，Bardeen和Brattain提交了一份专利申请并在1950年被授予Bell Labs - 这就是美国专利US2,524,035, "Three Electrode Circuit Element Utilizing Semiconductive Materials".1950s 集成电路雏形- 集成电路出现•1951 - 发明结型三极管（Junction Transistor）1951年，William Shockley推出了结型晶体管技术，这是一个实用的晶体管技术，从此难以加工的点接触型晶体管让位于结型晶体管，在20世纪50年代中期，点接触型晶体管基本被替代。
集成电路发展历史
世界集成电路发展历史1947年：美国贝尔实验室的约翰·巴丁、布拉顿、肖克莱三人发明了晶体管，这是微电子技术发展中第一个里程碑；1950年：结型晶体管诞生1950年：R Ohl和肖克莱发明了离子注入工艺1951年：场效应晶体管发明1956年：C S Fuller发明了扩散工艺1958年：仙童公司Robert Noyce与德仪公司基尔比间隔数月分别发明了集成电路，开创了世界微电子学的历史；1960年：H H Loor和E Castellani发明了光刻工艺1962年：美国RCA公司研制出MOS场效应晶体管1963年：F.M.Wanlass和C.T.Sah首次提出CMOS技术，今天，95%以上的集成电路芯片都是基于CMOS工艺1964年：Intel摩尔提出摩尔定律，预测晶体管集成度将会每18个月增加1倍1966年：美国RCA公司研制出CMOS集成电路，并研制出第一块门阵列（50门），为现如今的大规模集成电路发展奠定了坚实基础，具有里程碑意义1967年：应用材料公司（Applied Materials）成立，现已成为全球最大的半导体设备制造公司1971年：Intel推出1kb动态随机存储器（DRAM），标志着大规模集成电路出现1971年：全球第一个微处理器4004由Intel公司推出，采用的是MOS工艺，这是一个里程碑式的发明1974年：RCA公司推出第一个CMOS微处理器18021976年：16kb DRAM和4kb SRAM问世1978年：64kb动态随机存储器诞生，不足0.5平方厘米的硅片上集成了14万个晶体管，标志着超大规模集成电路（VLSI）时代的来临1979年：Intel推出5MHz 8088微处理器，之后，IBM基于8088推出全球第一台PC。
集成电路的发展历程和未来趋势
集成电路的发展历程和未来趋势集成电路（Integrated Circuit，简称IC）是将多个电子元件（如晶体管、电容、电阻等）集成到一块半导体芯片上的技术。
集成电路的发展历程源远流长，经历了多个重要的里程碑，同时也展现出令人期待的未来趋势。
集成电路的发展可以追溯到20世纪50、60年代，当时电子器件已经普及运用，但由于电子元件体积大、成本高、制造工艺复杂等因素的限制，使得电子设备成本昂贵且体积庞大。
此时，人们开始希望能够将多个电子元件集成到一块芯片上，以提高器件的性能和成本效益。
1959年，杰克·基尔比（Jack Kilby）在德州仪器公司（Texas Instruments）发明了第一颗集成电路，它是由几个晶体管和其他电子元件组成的。
而同年，罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce）在Fairchild Semiconductor公司也独立发明了集成电路，并且将其制造工艺不断改进，进一步推动了集成电路的发展。
自那以后，集成电路技术取得了长足的进步。
1965年，戈登·摩尔（Gordon Moore）提出了著名的摩尔定律，预言了集成电路中晶体管的数量每隔18~24个月会翻一番，而成本则会减少一半，这也推动了集成电路技术的迅速发展。
随着工艺水平的不断提高，集成电路在功能、速度、功耗和体积上都取得了显著进步。
1968年，Intel公司推出了第一款8位微处理器，极大地推动了计算机的发展。
20世纪70年代初，随着NMOS工艺的发展，集成电路进入了第二代制程时代。
但由于功耗和成本问题，对功耗要求很高的应用领域，如移动通信等并未普及集成电路。
1980年代，CMOS工艺的出现改变了这一局面，由于CMOS工艺可以在大规模集成电路上实现低功耗设计，CMOS技术成为主导。
这一改变为后来的计算机和通信领域的快速发展打下了基础。
到了21世纪，集成电路的发展呈现出越来越多的应用领域。
首先是个人电子设备的普及，如智能手机、平板电脑等，这些设备都离不开高性能的处理器和存储器。
集成电路的发展历史
集成电路的发展历史
自上世纪40年代初至今，集成电路（Integrated Circuit，简称IC）经历了长足的发展。
本文将回顾集成电路的发展历程。
早期发展
20世纪40年代末期，由于二战后科技的迅速发展，人们开始
追求更小、更高效的电子元件。
1958年，Jack Kilby和Robert Noyce分别在独立的研究中发明了集成电路，为集成电路的发展奠
定了基础。
第一代集成电路
在第一代集成电路中，仅包含几个晶体管和少量的电子元件，
性能较低。
然而，第一代集成电路的问世为后续的发展奠定了基础。
第二代集成电路
第二代集成电路的问世代表了集成度的显著提高。
制造工艺的改进使得更多的电子元件可以被集成到单个芯片上，性能提高。
第三代集成电路
随着科技的不断进步，第三代集成电路的问世实现了更加复杂的功能和更高的可靠性。
此时，集成电路已经广泛应用于计算机、通信和消费电子等领域。
当今发展
目前，集成电路仍在不断发展。
随着尺寸的不断缩小和性能的不断提高，集成电路的应用范围更加广泛。
例如，物联网、人工智能和自动驾驶等领域的发展，都离不开集成电路的支持。
结论
集成电路的发展历程充满了创新和技术突破，从早期的简单芯片到如今的高级集成电路，它不仅改变了我们的生活方式，也推动
了科技的进步。
相信在未来，集成电路仍将继续发展，为我们带来更多的惊喜与便利。
集成电路发展历程
集成电路发展历程第一阶段：20世纪40年代-50年代，集成电路的诞生与初步发展在二战后的年代，电子技术得到了迅猛发展，但传统的电子元器件（如管子、电容器、电感器等）的体积庞大、重量沉重，且耗电量较高。
这使得科学家迫切需要一种更小巧、更高效的电子元器件。
于是，在1949年，美国贝尔实验室的研究人员物理学家威廉·肖克利（William Shockley）发明了晶体管，实现了对电流的控制和放大功能，从而奠定了集成电路的基础。
第二阶段：20世纪60年代，集成电路的商业化与产业化随着集成电路技术的逐渐成熟，1961年德州仪器公司的杰克·基尔比首次将集成电路商业化，并于1962年开始批量生产。
随后，其他公司也纷纷加入到集成电路产业的竞争中。
集成电路的商业化和产业化导致了产量的大幅增加，使得集成电路逐渐成为电子行业的核心技术。
第三阶段：20世纪70年代-80年代，集成电路技术的快速发展与应用拓展到了70年代，固态电子器件的集成度不断提高，集成电路中的元件数逐渐增多，集成度也逐步提升。
1971年，Intel公司推出了第一款商用微处理器，引领了个人计算机时代的到来。
80年代，集成电路的应用领域不断拓展，电视机、计算机、通信设备等各个领域都开始广泛使用集成电路。
第四阶段：90年代至今，集成电路的微型化与功能集成随着科技的不断进步，集成电路的微型化和功能集成越来越成为主流趋势。
90年代以后，集成电路技术在芯片制造工艺、集成度、功耗和性能等方面取得了巨大的突破。
微型化的集成电路使得电子设备的体积大为减小，性能大幅提升。
如今，集成电路应用于手机、平板电脑、汽车、物联网等众多领域，为人们的工作和生活带来了极大的便利。
集成电路发展历史
集成电路发展历史
集成电路是指将众多微小的电子元器件集成在同一个晶片上的电路，它是电子技术发展的重要里程碑之一。
以下是集成电路发展的几个阶段：1.1958年，第一块集成电路芯片由美国德州仪器公司发明。
这一阶段的芯片主要采用第一代技术，也称为“小规模集成电路”，通常集成10-20个晶体管。
2.1961年，集成度进一步提高，第二代集成电路出现，一般包含几百个晶体管。
3.1964年，第三代集成电路出现，集成度达到了几千个晶体管。
美国英特尔公司生产的4004微处理器就是这一时期的代表。
4.1971年，第四代集成电路出现，集成度已经上升到了数万个甚至几十万个晶体管。
这一阶段采用的工艺是互补型金属氧化物半导体（CMOS）工艺，极大地提高了集成电路的可靠性和稳定性。
5.1980年代以后，出现了大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）等技术，集成度更高，数量更多，体积更小，功耗更低，性能更强。
今天，集成电路的应用已经渗透到了各个领域，如计算机、手机、通讯、医疗、汽车等等，推动了人类社会信息化的进程，并成为现代科技发展的重要支撑。
集成电路的发展历程
集成电路的发展历程1 微处理器的发展可编程的集成电路，又称为微处理器，由1971年最先进的Intel 4004开始，一直成为智能电子产品的必备技术。
Intel 4004有4位，包括有2300个晶体管集成在一个小正方形的芯片上，它可以完成算术和逻辑运算，可以用来控制数字设备的行为。
紧接着，8086和80286这两款微处理器的发布，成为微处理器的标志性产品。
这两款微处理器令PC变得简单，因此PC爆发式地变得普及，带动更多软硬件产品才获得了普及。
随着计算能力和芯片尺寸的不断提高，微处理器日益变得强大。
比如Intel Pentium处理器，它有更快的处理速度，并且支持多种计算机指令，能更加灵活地处理用户需求，具有更强的可编程性和模块化性，是衡量一种处理器的主流标准。
后来，Intel还发布了多款中超高性能的处理器，如Core 2 Duo，一次又一次地提高了微处理器性能。
2 个人主机的发展到了1994年，IBM发布了自己的个人电脑，可以说这是个人电脑被公认的里程碑。
个人电脑用软件控制硬件，被普遍使用，应用领域也更广泛。
主要面向的用户是可以安装各种软件进行数据处理的家庭和日常用户，把计算机硬件和软件部署在这些家庭和日常用户群体中。
这些定义了个人电脑所支持的功能和服务，如家庭办公和多媒体等。
3 智能手机的发展智能手机也是一种可编程集成电路，它把微处理器及一些其它元器件封装在一个板子上，形成一个智能系统，可以实现地图导航、语音识别等大量功能。
智能手机的发展从2000年开始，苹果(Apple)首款iPhone手机，是当时最具创新意义的无线移动终端。
此后，安卓(Android)智能手机也得以出现，彻底改变了人们使用手机的方式，使用户界面得到了极大的美化和优化，同时拥有更多的应用程序，使智能手机拥有了更多的功能性和实用性。
4 未来发展未来发展，微处理器将变得越来越强大，性能将变得不断提高，把更多的功能嵌入到可编程集成电路上，让其成为人类感知和运算的核心因素。
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集成电路发展简史学生：吴世雄学号2010013080007摘要：随着我们的社会进入数字化时代，对数据的存储与处理变得越来越重要，而这些都需要集成电路的参与。
可以说集成电路已经深入我们生活的每一个角落。
本文尝试用简短的语言介绍集成电路的诞生、发展及现状。
本文也简要介绍了集成电路的生产工艺以及将要面对的困难。
关键词：集成电路；历史；IC工业；微电子学；制造工艺；摩尔定律A Brief History Of ICAbstract：As our society into the digital age, data storage and processing is becoming increasingly important and these require the participation of the integrated circuit。
Can be said that the IC has been to every corner of the depth of our lives。
This paper attempts a brief language to introduce the birth, development and current situation of the IC。
This article also briefly describes the IC production process and the difficulties the IC production will have to face。
Key Word：Integrated circuits; history; IC industry; microelectronics; manufacturing process; Moore's Law前言众所周知，二十世纪最伟大的成就莫过于计算机的诞生。
计算机大大改变了我们的生活方式，提高了社会的生产力。
计算机的构造是怎样的呢？它的功能是哪些呢？计算机的两大功能——存储和处理数据——都离不开集成电路。
我们不禁会想为什么集成电路会在计算机中占有这么重要的作用呢？这一切都要从头讲起。
一、什么是集成电路？所谓集成电路，是之采用半导体（主要是硅）工艺，吧一个电路所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件连同它们之间的连线在一块或几块很小的半导体晶片或介质基片上一同制作出来，形成完整电路，然后封装在一个管壳内，成为具有特定电路功能的微型结构。
集成电路因体积小、重量轻、引出线和焊接点少、寿命长、可靠性高、性能好以及成本低、便于大规模生产等优点，一经出现便得到迅速发展。
现在人们的工作、生活、学习和娱乐都要用到集成电路芯片。
小到手机、大到航天飞机，它们的核心部件都有集成电路。
从全世界看，以集成电路为核心的电子信息产业已经发展为第一大产业，超过了以汽车、石油、钢铁为代表的传统产业，成为拉动世界经济增长的强大引擎和雄厚基石。
据资料显示，1994年全世界集成电路的年销售额达到1097亿美元，首次突破千亿大关。
2000年销售额超过2000亿美元，目前已超过3000亿美元。
二、集成电路的诞生集成电路的发展历史可以追溯到1947年美国贝尔实验室的巴丁等发明晶体管。
作为划时代的发明，他们因此获得了1956年诺贝尔物理学奖。
晶体管的发明揭开了半导体器件的神秘面纱，引发了第三次工业革命，使人类社会步入了电子时代。
个人认为晶体管和光纤是二十世纪对人类影响最大的两项发明。
1952年5月，英国科学家G. W. A. Dummer达默第一次提出了集成电路的设想。
1958年TI公司的科学家基尔比(Clair Kilby)与仙童公司的诺伊斯（Robert Noyce）先后独立地发明了集成电路（Integrated Circuit，IC）。
基尔比等人获得了2000年诺贝尔物理学奖以表彰他们为现代信息技术的所作出的基础性贡献。
(Clair Kibly发明的半导体集成电路-相片由Texas Instruments Semiconductor Asia 提供)三、集成电路的发展及分类集成电路从诞生之日起就发展迅猛。
Intel公司的创始人之一摩尔（Moore）早在1965年就预测了集成电路迅猛发展的趋势，他提出了著名的摩尔定律：即集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便翻一番，性能也将增加一倍。
这个定律延伸到现在，每个集成电路可包含惊人的100亿个组件，面积可达到10平方厘米。
根据集成规模大小的分类：1．SSI 小规模集成电路（集成度近100个元器件）；2．MSI 中规模集成电路（含有计数器和逻辑块，集成度为100-1000个元器件）；3．LSI 大规模集成电路（早期的4位微处理器，集成度为1K-100K个元器件）；4．VLSI 超大规模集成电路（64位微处理器，集成度为100K-10M个元器件）；5．ULSI 特大规模集成电路（集成度达到10M-1G个元器件以上）。
按制造的半导体材料来分类可分为硅基材料的集成电路和以三一五族化合物（如砷化镓）为主要材料的集成电路。
按主要功能来分类可分为模拟集成电路、数字集成电路和数模混合集成电路。
四、集成电路的制造1）怎样把一个电路变成集成电路大致流程为：指标要求→系统设计→逻辑设计→电路设计→版图设计→数字化→转换成PG文件→制掩模版→芯片工艺制造→分割管芯→压焊封装→总测→得到成品2）标准生产线的几大要素1.净化间。
由于芯片制造是极其精密的技术，即使是很小的污染源也有可能使产品制造失败。
因此对于每种污染源都要进行特殊的控制以满足净化室的要求。
工作人员在进入净化室前必须经过一系列处理以提高清洁程度。
2.超纯水。
超纯水可充当与杂质产生化学反应的介质，达到溶除污染物的目的。
微电子行业中，各种清洗所用的有机溶剂和酸等都不是最纯的，含有各种杂质，而超纯水的纯度最高，因此最后一道清洗工序要用超纯水来完成。
3.高纯气体。
从制备多晶硅到最终的退火工艺，集成电路的制造过程需要用到的气体大约有30多种。
随着集成电路规模的扩大，气体中微量杂质造成的影响更加明显，往往会使成品率显著下降。
因此非常有必要使用高纯气体。
4.超净高纯试剂。
超净高纯试剂主要用于硅单晶片的清洗、光刻、腐蚀工序中，其纯度和洁净度对集成电路的成品率、电性能、可靠性都有着重要的影响。
5.人才。
随着IC产业的蓬勃发展，IC人才需求及培养已成为业界人士共同关注的话题。
然而IC行业对专业人才的专业技能要求非常高，通常要有扎实的理论基础和多年的工作经验积累，才能独当一面。
3）主要制造工艺I、硅片的制备。
首先将硅从沙中提炼出来并纯化，然后经过单晶生长、单晶硅锭、单晶去头、径向研磨及定位研磨，得到硅锭。
接着将硅锭切割成用于制造芯片的薄硅片。
II、芯片的加工。
裸露的薄硅片被送到芯片制造厂。
制造厂根据电路版图，将需要集成的电路永久性地刻蚀在硅片上，这一过程成为芯片加工，这个阶段也是集成电路制造过程中的核心阶段。
III、芯片的测试与拣选。
芯片制造完成后，芯片被送到拣选区，在那里进行单个芯片的探测和电学检测后选出合格与不合格的芯片。
IV、装配与封装。
首先利用带金刚石尖的锯刃将每个硅片上的芯片分开。
测试合格的芯片经减薄后，粘在一个厚的塑料膜上，送到装配厂被压焊、抽真空形成装配包。
最终的封装形式随芯片类型及其应用场合而定。
V、终测。
为确保芯片的功能，要对每一个被封装的集成电路进行成品测试，以满足客户的电学环境特性参数要求。
筛选后，满足要求的成品被发送给客户使用。
五、未来的挑战任何新技术都会经历诞生、发展到成熟的过程。
集成电路目前正在高速发展。
摩尔定律能否一直适用？特征尺寸是否会有极限？随着特征尺寸进入纳米范围，进一步所需尺寸会遇到更大的困难和挑战。
这些困难和挑战主要来自三个方面。
第一方面是物理极限的挑战。
数据需要由某种工艺制造的基本器件去存储和处理。
这些器件局域一定的物理尺寸，进行操作需要一定的时间和能量。
数据处理的这种物理性质就提出来一些基本的物理限制。
如量子隧穿效应限制了最小绝缘层厚度和耗尽层宽度。
统计物理学和热力学归路也对最小器件尺寸提出来限制。
不过随着对理论问题的深入研究和工艺的不断完善，人们正在突破一个个所谓的“极限”。
在20世纪70年代有人提出1微米是极限，80年代又认为0.1微米是尺寸缩小的极限，90年代认为0.05微米是最终的极限，不过这些极限却被我们一一突破。
第二方面是工艺技术面临的挑战。
摩尔定律能持续多久很大程度上取决于工艺技术上能把特征尺寸缩小到什么程度。
这对光刻技术和其他微电子加工技术提出了挑战。
要实现100nm以下的特征尺寸必须发展新的光刻技术，离子束、甚远红外线和X光都是今后光刻的候选技术。
为了使纵向尺寸等比例缩小，必须发展新的超浅结工艺，实现原子层控制的精度。
由于芯片面积不断扩大，要求硅片面积也不断增大。
这些都将给工艺技术、加工方式和生产设备带来新的变化。
第三方面是经济因素的制约。
尽管缩小尺寸、提高集成度可以使单位功能电路的成本下降，微电子产品按照单位功能电路成本逐年减少25%的规律发展。
但是研发成本大约每代产品增大1.5倍；增加工艺步骤使每代产品成本增大1.3倍；设备更新费用大概是每年10%~15%的速度增加。
这些费用的增加使建立集成电路生产线的投资越来越高。
尽管摩尔定律不可能长久奏效，但是通过人们的努力，可以使摩尔定律持续的时间尽可能延长。
经过一段时间的发展，微电子工业进入成熟期，增长的速度会有所放缓。
但在一二十年，微电子工业仍将保持稳定的增长率。
毋庸置疑以集成电路为代表的微电子技术将继续发展，用创新的解决方案迎接各种挑战！参考书目：【1】甘学温，赵宝瑛：《集成电路原理与设计》，北京大学出版社，2006年2月。
【2】罗萍，张为：《集成电路设计导论》，清华大学出版社，2010年5月。
【3】王树永，李秀琼等：《集成电路—基础知识、产业发展与法律保护》，中外法律出版社，2006年。
【4】John F.Wakerly：《Digital Design Principles and Practices》(Third Edition),机械工业出版社，2005年。