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微电子技术的基础集成电路

时间:2022-02-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:50年前,杰克·基尔比发明了集成电路,这一发明奠定了现代微电子技术的基础。这块集成电路只有一枚回形针一半大,却“安置”了许多电子元器件,成为1971年问世的计算机微处理器的雏形。如今,基尔比发明的集成电路几乎成为每个电子产品的必备部件,从手机、电子计算器到调制解调器,这个小小的芯片改变了整个世界。2000年,在集成电路问世42年以后,人们终于了解到这一发明的价值,于是77岁高龄的基尔比被授予了诺贝尔物理学奖。

历史上,总有伟人改变了世界及人们的生活方式。在这为数不多的伟人中,集成电路的发明者杰克·基尔比就是其中之一。如今,这小小的芯片已经影响了整个人类社会,并渗透到我们生活的方方面面。

50年前,杰克·基尔比发明了集成电路,这一发明奠定了现代电子技术的基础。如果没有他的发明,就不会有计算机的存在,信息化时代也只能成为空谈。

1947年,就在肖克利等三人发明了晶体管的这一年,基尔比大学毕业。他怀着对电子技术的浓厚兴趣,在威斯康星州的密尔瓦基找了份工作,为一个电子器件供应商制造收音机、电视机和助听器的部件。业余时间,他在威斯康星大学上电子工程学硕士班夜校。后来,他取得了硕士学位,便前往德克萨斯州的达拉斯市,供职于德州仪器公司,因为这是唯一允许他差不多把全部时间用于研究电子器件微型化的公司。在这里,公司为他提供了大量的时间和精密的实验仪器。基尔比生性温和,寡言少语,加上他身材高大,被助手和朋友称做“温和的巨人”。正是这个不善于表达的巨人酝酿出了一个巨人式的构思。

基尔比

虽然那个时代的工程师们因为晶体管发明而备受鼓舞,开始尝试设计高速计算机,但是问题还没有完全解决:由晶体管组装的电子设备还是太笨重了,工程师们设计的电路需要几千米长的线路还有上百万个的焊点组成,建造它的难度可想而知。至于个人拥有计算机,更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:“能不能将电阻、电容、晶体管等电子元器件都安置在一个半导体单片上?”这样整个电路的体积将会大大缩小,于是,他开始尝试一个叫做相位转换振荡器的简易集成电路。

加以颜色标示的集成电路内部单元构成实例,四层铜平面作电路连接,之下是多晶硅(粉红)、阱(灰)、与基片(绿)。

基尔比首先选用了半导体硅,接下来画图,接通实验电路……就这样,1958年9月12日,世界上第一块集成电路(又称微型电脑芯片)在德州仪器公司的一间实验室研制成功了!这块集成电路只有一枚回形针一半大,却“安置”了许多电子元器件,成为1971年问世的计算机微处理器的雏形。基尔比也因这项发明获得了诺贝尔奖。

如今,基尔比发明的集成电路几乎成为每个电子产品的必备部件,从手机、电子计算器到调制解调器,这个小小的芯片改变了整个世界。

而集成电路取代了晶体管,也为开发电子产品的各种功能铺平了道路,它不但大幅度降低了成本,还具有体积小、重量轻、引出线和焊接点少、寿命长、可靠性高等许多特点。它的诞生,使微处理器的出现成为可能,也使计算机变成普通人可以亲近的日常工具。集成技术的应用,催生了大量方便快捷的电子产品。直到今天,硅材料仍然是我们电子器件的主要材料。

如今,集成电路不仅在工业、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面都得了到广泛的应用,同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。

学海拾贝

2000年,在集成电路问世42年以后,人们终于了解到这一发明的价值,于是77岁高龄的基尔比被授予了诺贝尔物理学奖。诺贝尔奖评审委员会评价基尔比说:“为现代信息技术奠定了基础。”

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