晶体管的诞生
半导体材料发展的历程
半导体材料发展的历程一、早期阶段半导体材料的发展始于20世纪初。
早期的半导体材料主要是以硒和碲等元素为基础的化合物。
这些化合物在电导率方面介于导体和绝缘体之间，因此被称为半导体。
然而，由于制备方法的限制以及材料本身的不稳定性，早期的半导体材料在实际应用中并不常见。
二、晶体管的发明20世纪40年代，晶体管的发明引领了半导体材料的发展。
晶体管是一种利用半导体材料的特性进行信号放大和开关控制的设备。
最早的晶体管是用硅和锗等材料制成的。
这些材料具有稳定的晶格结构和较高的电导率，使得晶体管能够稳定地工作在高频率下，为电子技术的发展提供了基础。
三、集成电路的诞生20世纪60年代，集成电路的诞生推动了半导体材料的进一步发展。
集成电路是将多个晶体管和其他电子元件集成在一块半导体芯片上的技术。
为了实现集成电路的制造，半导体材料的质量和稳定性提出了更高的要求。
这促使科学家不断改进制备方法，探索新的半导体材料，如硅和化合物半导体。
四、化合物半导体的崛起化合物半导体在半导体材料发展中扮演着重要的角色。
与硅相比，化合物半导体具有更高的电子迁移率，更适合高频和高速应用。
此外，化合物半导体还具有较宽的能带隙，使其在光电器件领域具有广阔的应用前景。
例如，氮化镓材料被广泛应用于发光二极管和激光器等光电器件中，其高效的发光性能为光通信和显示技术的发展做出了重要贡献。
五、新型材料的涌现近年来，随着科技的不断进步，一些新型半导体材料开始涌现。
例如，石墨烯作为一种二维材料，具有优异的电子输运性能和独特的光学特性，被认为是下一代半导体材料的候选者之一。
另外，钙钛矿材料由于其优异的光电性能，也引起了广泛的关注和研究。
这些新型材料的涌现为半导体技术的进一步发展提供了新的机遇。
六、应用领域的拓展随着半导体材料的不断发展，其应用领域也得到了广泛的拓展。
除了传统的电子器件领域，如计算机、手机和电视等，半导体材料还在能源、医疗和环境等领域发挥着重要作用。
电子元件的发展历史
电子元件的发展历史第一阶段：早期电子元件（18世纪-19世纪）在18世纪末和19世纪初，随着电学的诞生，早期电子元件开始出现。
最早的电子元件是电子管，它是由一个或多个电子真空管构成的。
电子管的发明推动了无线电通信和电子技术的发展。
此后，电阻器、电和电感器等简单的元件也被开发出来，用于控制和调节电流和电压。
第二阶段：晶体管时代（20世纪40年代-50年代）20世纪40年代，晶体管的发明改变了电子元件的面貌。
与电子管相比，晶体管更小、更节能，且寿命更长。
它还比电子管更容易制造和操作。
这些特性使晶体管成为计算机和通信系统等领域的关键元件。
这一时期的电子元件技术成为信息时代的基石。
第三阶段：集成电路的出现（20世纪60年代-70年代）20世纪60年代，集成电路的出现引领了电子元件的又一次飞跃。
集成电路是一种将许多晶体管、电和电阻器等元件集成在一小块半导体芯片上的技术。
它使得电子元件的集成度提高，功耗降低，速度提高，体积更小。
集成电路的问世加速了电子产品的革命，推动了计算机、通信、娱乐等领域的发展。
第四阶段：微纳电子元件（21世纪至今）21世纪以来，随着纳米技术的发展，微纳电子元件开始崭露头角。
微纳电子元件以纳米技术为基础，能够在纳米尺度上实现更高的性能和更小的尺寸。
纳米级材料、纳米电路和纳米加工技术的应用使得电子元件的功能更加多样化和高效化。
微纳电子元件的出现为可穿戴设备、人工智能、物联网等领域带来了新的机遇和挑战。
结论电子元件的发展历史见证了科技的进步和人类智慧的结晶。
从早期的电子管到现代的微纳电子元件，每一次技术的突破都推动了电子产品的发展和人类社会的进步。
随着科技的不断创新，我们可以期待未来电子元件技术的更大突破和应用。
芯片制造工艺发展史
芯片制造工艺发展史1947年：贝尔实验室肖特莱等人发明了晶体管，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和肖特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）；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1802；1976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；1981年：256kb DRAM和64kb CMOS SRAM问世；1984年：日本宣布推出1Mb DRAM和256kb SRAM；1985年：80386微处理器问世，20MHz；1988年：16M DRAM问世，1平方厘米大小的硅片上集成有3500万个晶体管，标志着进入超大规模集成电路（ULSI）阶段；1989年：1Mb DRAM进入市场；1989年：486微处理器推出，25MHz，1μm工艺，后来50MHz芯片采用0.8μm工艺；1992年：64M位随机存储器问世；1993年：66MHz奔腾处理器推出,采用0.6μｍ工艺；1995年:Pentium Pro, 133MHz，采用0.6-0.35μｍ工艺；1997年：300MHz奔腾Ⅱ问世,采用0.25μｍ工艺；1999年：奔腾Ⅲ问世，450MHz，采用0.25μｍ工艺，后采用0.18μm工艺；2000年: 1Gb RAM投放市场；2000年：奔腾4问世，1.5GHz，采用0.18μｍ工艺；2001年：Intel宣布2001年下半年采用0.13μｍ工艺。
专题报告-半导体器件的发展历程及其展望
半导体器件的发展历程及其展望摘要：1947年12月23日第一块晶体管在贝尔实验室诞生，从此人类步入了飞速发展的电子时代。
在晶体管技术日新月异的60年里，有太多的技术发明与突破，也有太多为之作出重要贡献的人，更有半导体产业分分合合、聚聚散散的恩怨情仇，当然其中还记载了众多半导体公司的浮浮沉沉。
半导体器件发明之后，人类的历史正式进入了一个新的时代，也就是硅的时代。
硅所代表的正是半导体元件，包括记忆元件、微处理机、逻辑元件、光电元件与侦测器等等在内，举凡电视、电话、电脑、电冰箱、汽车，这些半导体元件无时无刻都在为我们服务。
纵观半导体器件的发展历程,半导体器件对人类社会发展所产生了深刻影响。
探讨了半导体器件所取得的最新研究成果以及它今天面临的挑战及未来发展趋势。
最后阐述了世界半导体产业重心的转移及其给中国半导体产业发展带来的机遇与挑战。
关键词：半导体晶体管微电子技术积体电路半导体产业一、半导体概述半导体（semiconductor），指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料，例如：锗、硅、砷化镓等。
半导体材料具有三大特性∶掺杂性，热敏性，光敏性。
具体解释如下：①掺杂性在纯净的半导体物质中适当地掺入微量杂质，其导电能力将会成百万倍地增加，如半导体二极管、三极管等。
②热敏性在一些情况下温度变化20倍，电阻率变化可达百万倍以上。
利用这一特性可制成自动控制用的热敏元件，如热敏电阻等。
③光敏性在光的照射下，电路中产生电流或电流变化。
半导体光电效应分为两类，一种光照改变电阻值，称为内光电效应，一种光照下产生一定的电动势，称为阻挡层光电效应。
利用半导体材料的光敏特性可制成自动控制用的光敏元件，如光电池、光电管和光敏电阻等。
另外，半导体还具有负电阻率温度特性（半导体材料在受热后电阻率随温度升高而迅速减小，这与金属材料相反），压阻效应（半导体在受到压力后除发生相应的形变外，能带结构发生相应变化，从而电阻发生变化），磁敏感特性（半导体在磁场中会产生霍尔效应、磁阻效应等，热电效应(是指把热能转变为电能的过程，其中最重要的是温差电现象），导电特性（半导体的导电，同时具有两种载流子，即电子和空穴）等其他特性。
微电子
电压放大倍数用KV表示，定义为KV=VSC/VSR 电流放大倍数用KI表示，定义为KI=ISC/ISR 功率放大倍数用KP，定义为KP=PSC/PSR 式中VSC、VSR、ISC、ISR都是正弦信号的有效值。PSC、 PSR是 指正弦信号的平均功率。
MPU/ASIC半节距
MPU版图栅长 MPU物理栅长
95
45 32
85
40 28
75
35 25
67
32 22
60
28 20
54
25 18
42
20 14
38
18 13
30
14 10
27
13 9
21
10 7
微电子发展趋势之一（续）
• 2006年7月18日，英特尔®安腾®2双核处理器发布，采用英 特尔90纳米制程技术生产含有17.2亿个晶体管 • 2006年7月27日，英特尔®酷睿™2双核处理器诞生，含有 2.9亿多个晶体管，采用英特尔65纳米制程 • 2007年1月，英特尔内部就研制出了世界第一款45纳米 CPU——“Penryn”处理器，有8.2亿个晶体管
• 实际应用中常用对数表示放大倍数，单位是分贝（dB）
GV（电压放大倍数）=20lg(VSC/VSR)dB GI（电流放大倍数）=20lg(ISC/ISR)dB GV（功率放大倍数）=20lg(PSC/PSR)dB
放大电路的主要性能指标（续）
• 输人电阻：当输入信号电压Vsr加到放大电路的输人端时， 总要产生一定的输入电流。根据欧姆定律，输人信号电压 Vsr, 与相应的输人电流Isr之比相当于一个电阻，称为放大 电路的输人电阻Rsr ，即RSR=VSR/ISR • 输出电阻：放大电路的输出端总是要带负载的，对负载来 说，放大电路相当于一个信号源，负载电流变化时，输出 电压也随之变动，表明放大电路相当于一个有内阻的信号 源，这个内阻叫放大电路的输出电阻RSC
晶体管的发展历史
晶体管的发展历史自20世纪初期发现半导体特性以来，晶体管已经被广泛应用于计算机、通信、电力电子等领域，成为现代电子技术中不可缺少的一部分。
下面就让我们来简要了解一下晶体管的发展历史吧。
晶体管的诞生：1947年12月16日，贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿3位研究员成功地制造出第一只晶体管，从而开启了半导体器件时代的大门。
这项发明将射极和基极（或称为控制极）之间的阻挡区域，用一块半导体来代替了之前使用的金属结构，将信号转化为比之前更小的电磁波，从而出现了晶体管的三极管原理，也就是由n型半导体和p型半导体构成的pn结。
第一代晶体管：1948年，美国特拉华大学研制出了第一只由单面铝电极、氧化层等组成的金属氧化物场效应管，即MOSFET管（金属氧化物半导体场效应管），这种管子的特点是用金属门与半导体之间的氧化层作为门电介质，通过改变门极电位来控制漏电流大小。
这种技术极大地推动了半导体器件的发展，由此走向了大规模的集成电路时代。
第二代晶体管：第二代晶体管是以NPN晶体管为主的系列，其主要特点是优化了电路拓扑结构，模块化操作更加便捷，并增加了硅材料的使用。
在这个阶段，许多新的结构被发明出来，如耐压晶体管、双极晶体管、场效应晶体管等。
此时，晶体管被广泛使用于放大、开关等电路领域，应用面进一步扩大。
第三代晶体管：第三代晶体管是以高电压、高频的技术为主，主要特点是在前两代晶体管的基础上进一步改进，使用更高性能的材料，例如碳化硅、硅酸铝和硅等，可以实现更高的电压和频率。
同时，第三代晶体管还采用了新型的封装和设计方式，尤其在通信和工业自动化方面，成为了不可或缺的核心组件。
总结：随着新技术和新材料的不断出现，晶体管已经成为半导体器件的主要代表，逐渐取代了易受外界干扰或电磁波的旧式管子，如真空管和氧化物小信号管。
今天，在各种行业中，晶体管已经占据着重要地位，一切数字电路都依赖于晶体管作为基本器件，而它的诞生和发展则彰显了人类智慧的伟大史诗。
世界芯片制程发展史
世界芯片制程发展史引言：芯片，作为现代电子设备的核心组成部分，扮演着至关重要的角色。
它的发展史可以追溯到上世纪50年代，经历了几代技术革新，不断推动着电子科技的进步。
本文将简要介绍世界芯片制程的发展史，以及其中的关键技术突破和影响。
第一代芯片制程：晶体管技术20世纪50年代末，晶体管技术的出现标志着芯片制程的诞生。
晶体管是一种半导体器件，可以放大和开关电信号。
早期的芯片制程采用的是小规模集成电路（SSI）制造技术，即将几个晶体管集成到一个芯片上。
这种制程技术虽然简单，但限制了芯片的功能和规模。
第二代芯片制程：大规模集成电路（LSI）技术20世纪60年代，随着集成度的提高，大规模集成电路（LSI）技术应运而生。
LSI技术采用新的制造工艺，可以在一个芯片上集成数千个晶体管。
这种技术的出现极大地提高了芯片的功能和性能，使电子设备更加小型化和高效化。
第三代芯片制程：超大规模集成电路（VLSI）技术20世纪70年代，超大规模集成电路（VLSI）技术的问世，将集成度推向了一个新的高度。
VLSI技术可以在一个芯片上集成数十万个晶体管，进一步提高了芯片的功能和性能。
这种技术的应用使得计算机产业得以快速发展，推动了信息时代的到来。
第四代芯片制程：互联集成电路（SOC）技术20世纪80年代末，随着微电子技术的不断进步，互联集成电路（SOC）技术应运而生。
SOC技术是将整个系统集成到一个芯片上，包括处理器、存储器、输入输出接口等。
这种技术的出现使得芯片的功能更加丰富多样，为移动通信、嵌入式系统等领域的快速发展提供了有力支持。
第五代芯片制程：纳米技术21世纪初，纳米技术的突破使得芯片制程迈入了一个新的阶段。
纳米技术可以在纳米尺度上进行精密加工，使得芯片的集成度进一步提高，性能更加强大。
同时，纳米技术还带来了更低的功耗和更小的尺寸，推动了移动设备和智能物联网的迅猛发展。
未来芯片制程展望随着科技的不断进步和创新，芯片制程将继续迎来新的突破。
《模拟电子技术基础》第3章 双极型晶体管及其基本放大电路
3.2 双极型晶体管
3.2.4 晶体管的共射特性曲线
2.输出特性曲线—— iC=f(uCE) IB=const
以IB为参变量的一族特性曲线
(1)当UCE=0V时，因集电极无收集
作用，IC=0；
(2)随着uCE 的增大，集电区收集电
子的能力逐渐增强，iC 随着uCE 增加而
增加；
(3)当uCE 增加到使集电结反偏电压
电压，集电结应加反向偏置电压。
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
1. 晶体管内部载流子的传输
如何保证注入的载流
子尽可能地到达集电区？
P
N
IE=IEN + IEP
IEN >> IEP
IC= ICN +ICBO
ICN= IEN – IBN
IEN>> IBN
ICN>>IBN
N
IEP
IE
3. 晶体管的电流放大系数
(1) 共基极直流电流放大系数
通常把被集电区收集的电子所形成的电流ICN 与发射极电流
IE之比称为共基电极直流电流放大系数。
ത
I CN
IE
由于IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN，且ICN>> IBN，ICN>>IEP。通常ത
的值小于1，但≈1，一般
ത
为0.9-0.99。
ത
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
3. 晶体管的电流放大系数
(2) 共射极直流电流放大系数
I C I CN I CBO I E I CBO ( I C I B ) I CBO
晶体管的发展历史
晶体管的发展历史1947年12月，由XXX、XXX和XXX组成的研究小组在XXX制造出了第一个点接触型的锗晶体管。
这一发明被认为是20世纪的一项重大发明，为微电子革命的先声。
晶体管的问世使得人们可以用一个小巧、功率消耗低的电子器件来代替体积大、功率消耗大的电子管。
晶体管的发明为后来集成电路的降生奠定了基础。
晶体管的发明可以追溯到1929年，当时工程师XXX取得了一项晶体管的专利。
然而，由于当时的技术水平限制，制造这种器件的材料无法达到足够的纯度，因此这种晶体管无法制造出来。
在为这种器件命名时，XXX想到了它的电阻变换特性，即它是靠一种从“低电阻输入”到“高电阻输出”的转移电流来工作的，于是取名为trans-resister(转换电阻)，后来缩写为transister，中文译名为晶体管。
1956年，XXX、巴丁、XXX三人因发明晶体管同时荣获诺贝尔物理学奖。
晶体管的发展历史及其重要里程碑如下：1947年12月16日：XXX、XXX和XXX在XXX实验室制造出第一个晶体管。
1950年：XXX开发出双极晶体管(XXX)，这是现在通行的标准的晶体管。
1953年：第一个采用晶体管的商业化设备投入市场，即助听器。
1954年10月18日：第一台晶体管收音机Regency TR1投入市场，仅包含4只锗晶体管。
1961年4月25日：第一个集成电路专利被授予XXX。
1965年：摩尔定律诞生，XXX预测未来一个芯片上的晶体管数量每年将翻一倍。
1968年7月：XXX和XXX创立了XXX，英文名XXX为“集成电子设备(integrated XXX)”的缩写。
亿个晶体管，采用XXX65纳米制程技术生产。
这个处理器的推出标志着XXX在多核处理器领域的领先地位。
2006年11月14日：XXX发布了“英特尔酷睿2四核处理器”，采用XXX65纳米制程技术生产，含有6.2亿个晶体管。
这个处理器的推出使得多核处理器成为主流。
2011年4月19日：XXX发布了“英特尔酷睿i7 2600K”处理器，采用XXX32纳米制程技术生产，含有1.16亿个晶体管。
半导体器件基础 - 1
Introduction
导论
Introduction
发明的锗片上集 成电路 和 Robert Noycy 发明 的硅片上集成电路无疑是 将半导体产业引入 “ 量 产阶段 ” 的重大里程碑。
Jack Kilby
Fundamental of Semiconductor Devices
导论
Introduction
重大事件是中星微电子在 纳斯达克成功上市。此后 风险投资对中国半导体行 业空前关注和看好。
Fundamental of Semiconductor Devices
导论
Introduction
2006
年，私募基金加入半
导体行业。这种基于大者 恒大的定论将变成一种趋
势。对中国半导体行业也 算得上是一个里程碑。
导论
年，支持速度更快和 占用内存更少的精简指令 集芯片 ( RISC ) 技术实现商 业化。 同年 16M DRAM 问世，标志 着半导体产业进入超大规 模集成电路 ( ULSI ) 阶段。
1988
Fundamental of Semiconductor Devices
Introduction
导论
导论
Introduction
年英特尔推出第一片 DRAM； 次年推出 SRAM 和 EPROM 以及第一片微处理 器 4004 。存储器芯片和微 处理器的发明，决定了半 导体工业发展的方向。
1970
Fundamental of Semiconductor Devices
导论
Introduction
于是，半导体产业常青树 德州仪器 ( Texas Introments ) 、 摩托罗拉 ( Motorola ) 、飞兆 ( Fairchild ) 和国家半导体 ( National Semiconductor ) 等诞生 硅谷开始成为半导体产业 的中心……
肖克利：晶体管之父
信息化社会的推手——“晶体管之父”肖克利晶体管的诞生，堪称是20世纪科学技术领域最具划时代意义的发明。
它的问世，以及应运而生的集成电路，乃至半导体芯片，开创了半导体与微电子工业最精彩的新世纪。
随之而来的是，运算速度越来越快的电子计算机等设备不断涌现，它们在各行各业中的普及应用，把人类带进了信息化时代。
本篇故事的主人公，美国贝尔实验室的研究员威廉姆·肖克利博士和他的两位合作者约翰·巴丁博士、瓦尔特·伯莱顿博士，各尽所长，在1947年共同完成了这项伟大的发明，并因此分享了1956年的诺贝尔物理学奖。
肖克利博士，被称为“晶体管之父”。
若是没有他，晶体管的诞生或许要推迟若干年。
肖克利被公认是上个世纪最重要的物理学家之一，二战期间他协助美国海军屡建功勋，下“海”创业却惨遭滑铁卢，硅谷又因他而燃起电子革命的圣火。
他曾经是斯坦福大学最受学生欢迎的教授，却因宣扬“优生学”而陷入政治漩涡，备受争议。
杰出的理论物理学家，智商未及天才标准1910年2月13日，肖克利生在英国伦敦，但他的父母都是美国公民。
肖克利的祖上是乘坐五月花号轮船从英国到美洲新大陆定居的那一批英国贵族。
肖克利的祖父是美国最后一代捕鲸船船长。
肖克利家族与大名鼎鼎的MIT，即麻省理工学院，结下不解之缘，其先人曾参与了MIT的兴办，他的父亲曾在MIT读书，成为采矿工程师，他本人在MIT完成了他在固体物理方面的博士学位。
肖克利的父亲酷爱旅行探险，前半生大多在世界各地漂泊，懂得8国语言。
直到52岁那年，才娶了比他小24岁的姑娘梅·伯莱孚。
成家以后，在英国找到一份差事，这期间生了肖克利。
比起父亲，母亲梅·伯莱孚对肖克利的影响要大得多。
她是个很有主见而且胆子很大的女性，自己决定离家去斯坦福大学读书，而且立志学习地质学，这是个令女孩子们视为畏途的专业。
梅果然如愿以偿，成为美国第一个女性矿物勘测师。
她擅骑马，经常单枪匹马深入矿区，去核实矿藏勘测数据。
中国第一支晶体管是何时诞生的？
中国第⼀⽀晶体管是何时诞⽣的？引⾔我们都知道世界第⼀⽀晶体管是由美国⼈发明的。
1947年12⽉，美国贝尔实验室的肖克莱、巴丁和布拉顿组成的研究⼩组，研制出⼀种点接触型的锗晶体管。
晶体管的问世，是20世纪的⼀项重⼤发明，可以说是半导体⾰命的先声。
但中国第⼀⽀晶体管诞⽣于何时，很难找到确切的资料和答案。
50年代回国献⾝中国半导体第⼀波“创业”的前辈吴锡九先⽣，在他的⾃传体《回归》⼀书中给我们揭⽰了这⼀历史性进程。
吴锡九，1953年以总成绩第⼀名毕业于美国加州⼤学伯克利分校电⼦⼯程系，继⽽获得⿇省理⼯⼤学硕⼠学位。
1956年追随钱学森回国，是中国第⼀代晶体管、晶体管计算机和微型计算机的奠基⼈。
吴锡九1965年从中科院物理所第⼋研究室调⾄156⼯程处，即后来的771研究所。
70年代后期在时任中科院院长⽅毅“礼送出国”的关照下赴美国定居，现任美中绿⾊能源促进会主席。
美国第⼀批晶体管⼯程师⾥的中国⼈吴⽼在他的回忆录中记载了他和同在MIT（⿇省理⼯学院）的其他中国留学⽣对半导体的兴趣和掌握它的信念。
50年代晶体管像⼀颗新星开始登上历史舞台。
肖克莱的《半导体中的电⼦和空⽳》这本经典著作成为他们进⼊晶体管领域的开⼭之作，考德威尔教授的“开关电路”权威课程成为他们探索晶体管世界的奠基之⽯。
在MIT的⽣活，促使这批中国留学⽣选择了半导体这⼀历史性的专业。
他们怀着满腔热情参观设在MIT的世界顶级计算机——旋风式计算机时，看到庞⼤的体积塞满了好⼏个房间，各种电缆纵横交错、杂乱⽆章，他们从⼼⾥感到半导体晶体管对于未来的重要性，要做出⾼精尖的计算机⾸先要做好晶体管，这使他们毫不犹豫地选择了半导体专业，可以说，他们是中国第⼀代半导体事业的先驱。
在这批MIT校友中，有⼏位后来成为了半导体⾏业闻名世界的⼤咖级⼈物，其中就有张忠谋。
这位和吴⽼同是上海南模中学的校友，都选择了MIT作为他们投⾝半导体事业的“黄埔军校”。
作为MIT同班同学，毕业后他们都成为了美国第⼀批晶体管⼯程师⾥的中国⼈。
晶体管的发展史
晶体管的发展史晶体管是现代电子技术的基础元件之一，其发展历程经历了几个重要的阶段。
本文将从晶体管的诞生开始，逐步介绍晶体管的发展历史。
第一阶段：晶体管的诞生与初步发展（1947-1954年）1947年12月23日，贝尔实验室的三位科学家肖克利、巴丁和布拉顿成功制造出了第一枚晶体管。
这一发现引起了轰动，被誉为电子技术史上的里程碑。
这种新型的电子元件取代了早期使用的电子管，具有体积小、功耗低、可靠性高等优势。
在接下来的几年里，科学家们不断改进晶体管的结构和性能，逐步实现了对信号的放大和开关控制。
第二阶段：晶体管的工艺发展与商业化应用（1955-1969年）在上世纪50年代，随着对晶体管的深入研究，人们逐渐发现了半导体材料的重要性。
晶体管的材料从最初的锗(Ge)发展到了硅(Si)，使得晶体管的性能得到了显著提升。
此外，人们还发现了PN结的重要作用，通过控制PN结的电场，实现了晶体管的放大与开关。
这些技术的突破使得晶体管的工艺得到了长足的发展。
随着晶体管技术的成熟，商业化应用也逐渐展开。
1956年，IBM公司发布了第一款商业化的晶体管计算机，标志着晶体管技术在计算机领域的应用。
而在通信领域，晶体管的应用也得到了广泛推广，使得电视、收音机等电子产品的性能得到了极大提升。
第三阶段：集成电路的兴起与微型化时代（1970-至今）进入上世纪70年代，集成电路(IC)的概念提出，即在单个芯片上集成多个晶体管和其他电子元件。
这一技术的出现，使得电子设备的体积进一步缩小，性能得到了更大的提升。
随着集成电路技术的不断发展，芯片上晶体管的数量也不断增加，从最初的几十个到现在的数十亿个。
晶体管的尺寸也在不断缩小。
20世纪80年代，人们实现了微米级晶体管的制造，进入微型化时代。
随着纳米技术的发展，如今已经实现了纳米级晶体管的制造，使得电子设备更加微型化、高集成化。
结语晶体管的发展史见证了人类电子技术的巨大进步。
从晶体管的诞生到集成电路的兴起，再到微型化时代的到来，晶体管不断演变和创新，为现代电子技术的发展提供了坚实的基础。
晶体管的诞生史
晶体管的诞⽣史1883年，爱迪⽣把⼀根电极密封在碳丝灯泡内靠近灯丝，当灯丝通电发热时，⾦属板接到⾼电位会有电流流通，反之，⾦属板接到低电位就没有电流流通，这个在真空管内加热灯丝，电⼦会从灯丝⽅射出，便称为『爱迪⽣效应』。
(1)爱迪⽣效应'电⼦'的发现：1895年，荷兰物理学家罗伦兹，【图1】爱迪⽣效应提出假设有独⽴电荷电⼦的存在。
1897年，由英国物理学家汤姆⽣，于实验室中证实有电⼦的存在。
真空管时代：1897年，布朗发明了世界上第⼀⽀阴极射线管，如图2所⽰，⼜称布朗管，应⽤于⽰波器、电视机和电脑显⽰器或监视器上。
图2布朗管(或称阴极射线管)1904年，佛来明设计了⼀个真空⼆极管如图3(a)所⽰，灯丝的⽬的是加热阴极板使阴极板预热，当阴极外接讯号低电位⽽阳极外接讯号⾼电位如图3(b)所⽰时，则阴极板上⼤量的⾃由电⼦会因「爱迪⽣效应」放射出来流向阳极⽽形成通路，反之若阴极外接讯号⾼电位⽽阳极外接讯号低电位如图3(c)所⽰时，则因为没有⾜够的⾃由电⼦可以放射⽽形成开路，这种阳极和阴极间只允许电流由阳极流向阴极单向导通的特性，称为整流效应。
图3 真空⼆极管a b c1906年，美国⼯程师福雷斯特在弗莱明的真空⼆极管内添加了栅栏式的⾦属⽹，形成了真空三极管如图4所⽰，⽽这第三个极称为「栅极」。
栅极上的微量的电压讯号，能控制抑制阴极放射出来的电⼦数量，所以阳极的波形与栅极的完全⼀致，却具备⽐栅极讯号更⼤的能量，具有放⼤的特性。
此外，当栅极的正电压⾜够⾼，栅极会吸收所有的电⼦，使得三极管的阳极及阴极间呈现断路现象，若栅极加低电位，则三极管的阳极及阴极间呈现导通的短路现象；因此，也具有开关特性。
图4福雷斯特的真空三极管晶体管时代：真空管尚有许多缺点如⼗分消耗电能、灯丝容易烧断需要更换、体积⼤、重量重，贝尔实验室于是在1945年7 ⽉，成⽴了固态物理的研究部门，经理正是萧克莱与摩根开始着⼿发展固态电⼦元件以取代真空管。
半导体材料的历史
半导体材料的历史
1．发现半导体特性：1833年，德国物理学家费利克斯·伊曼努尔·霍普夫在对半导体材料的研究中，首次发现了半导体的电学特性，即电导率介于导体和绝缘体之间。
2．光敏效应的发现：1873年，威廉·亨利·佩克雷尔发现了光照对硒的电阻率的影响，这是光敏效应的首次观察。
3．二极管的发明：1906年，美国物理学家李·德福瑞斯和乔治·西蒙斯在实验中发现了砷化镓晶体的半导体性质，首次制造出了硒鼓型二极管。
4．光电效应的研究：1921年，爱因斯坦提出光电效应理论，揭示了光照射对半导体电子能级的影响，奠定了光电子学的理论基础。
5．半导体材料的研究：20世纪上半叶，随着对半导体材料的研究不断深入，人们陆续发现了硅、锗、砷化镓等半导体材料，并探索了它们的电学性质和应用潜力。
6．晶体管的发明：1947年，美国贝尔实验室的威廉·肖克利、约翰·巴丁和沃尔特·布拉丁发明了第一台晶体管，标志着半导体技术的革命性突破。
7．集成电路的诞生：1958年，杰克·基尔比等人在美国德州仪器公司成功制造出了第一块集成电路芯片，开创了现代集成电路技术的先河。
8．微电子工艺的发展：20世纪60年代至70年代，随着微电子工艺的不断发展，人们逐渐实现了对半导体材料的精密加工和微观结构的控制，推动了半导体技术的迅速发展。
9．半导体产业的崛起：20世纪后期至21世纪初，半导体产业迅速发展，成为全球电子信息产业的核心和支柱，推动了信息技术的快速进步和社会经济的发
展。
世界集成电路发展简史
历史上第一个晶体管于60年前—1947年12月16日诞生于美国新泽西州的贝尔实验室(Bell Laboratories )。
发明者威廉 ·肖克利(William Shockley )、约翰 ·巴丁(John Bardeen )和沃尔特 ·布拉顿(Walter Brattain )为此获得了1956年的诺贝尔物理学奖。
固态半导体(solid-state )的发明使得之后集成电路的发明成为可能。
这一杰出成就为世界半导体产业的发展奠定了基础。
之后的60年里，半导体技术的发展极大地提升了劳动生产力，促进了世界经济的发展，改善了人们的生活水平。
美国半导体协会(SIA )总裁乔治·斯卡利思(George Scalise )曾经说过：“60年前晶体管的发明为这个不断发展的世界带来了巨大的变革，这一历史性的里程碑式的发明，意义不容小觑。
晶体管是无数电子产品的关键组成部分，而这些电子产品几乎对人类生活的各个方面都带来了革命性的变化。
2007年，全世界的微电子行业为地球上每一个男人、女人和小孩各生产出9亿个晶体管—总计达6,000,000,000,000,000,000(六百亿亿)个, 产业销售额超过2570亿美元”。
回顾晶体管的发明和集成电路产业的发展历程, 我们可以看到，60年前晶体管的发明并非一个偶然事件，它是在世界一流的专业技术人才的努力下，在鼓励大胆创新的环境中，在政府的鼓励投资研发的政策支持下产生的。
同时，我们也可以看到集成电路产业从无到有并高速发展是整个业界相互合作和共同创新的结果。
前言SEMICONDUCTOR INDUSTRY ASSOCIATION资料来源：美国半导体生产商协会（SIA ）发现和研究半导体效应1833年，英国物理学家迈克尔·法拉第(Michael Faraday)在研究硫化银晶体的导电性时，发现了硫化银晶体的电导率随温度升高而增加这一“特别的现象”。
1956年诺贝尔物理学奖——晶体管的发明
1956年诺贝尔物理学奖——晶体管的发明1956年诺贝尔物理学奖授予美国加利福尼亚州景山（MountainView）贝克曼仪器公司半导体实验室的肖克利（William Shockley，1910—1989）、美国伊利诺斯州乌尔班那伊利诺斯大学的巴丁（JohnBardeen，1908—1991）和美国纽约州缪勒海尔（Murray Hill）贝尔电话实验室的布拉坦（Walter Brattain，1902—1987），以表彰他们对半导体的研究和晶体管效应的发现。
晶体管的发明是20世纪中叶科学技术领域有划时代意义的一件大事。
由于晶体管比电子管有体积小、耗电省、寿命长、易固化等优点，它的诞生使电子学发生了根本性的变革，它拨快了自动化和信息化的步伐，从而对人类社会的经济和文化产生了不可估量的影响。
应该指出，晶体管效应的发现是科学家长期探索的结晶，更是基础研究引向应用开发的必然成果。
半导体的研究可以追溯到19世纪，例如，1833年法拉第曾经观察过某些化合物（例如硫化银）电阻具有负温度系数。
这是半导体效应的先声。
1874年，布劳恩（）注意到金属和硫化物接触时有整流特性，而1876年亚当斯（）等人发现光生电动势。
1883年，弗利兹（）制成第一个实用的硒整流器。
无线电报出现后，矿石作为检波器被广泛应用，主要成分是硫化铜，后来用上了硅和锗。
氧化铜整流器和硒光电池的商品化，要求科学家深入研究有关现象的实质和原理。
1926年，索末菲用费米-狄拉克统计解释了金属中电子的行为。
他的学生布洛赫（）研究晶体点阵对电子运动的影响，提出在周期性势场中电子占据的能级可能形成能带。
1931年.威耳逊（）进一步对固体提出量子力学模型，用能带理论解释导体、绝缘体和半导体的行为特征，其中包括半导体电阻的负温度系数和光电导现象。
后来，他又提出杂质能级概念，对掺杂半导体的导电机理作出了说明。
能带理论的提出是固体物理学的一大飞跃，但它还不能解释半导体的整流特性和光生电动势等表面现象。
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晶体管的诞生
1936年，在号称"工程师的摇篮"的美国麻省理工学院，一位不速客悄悄推开了博士生肖克利的房门。
来者自报家门，说明他来自贝尔实验室，名叫凯利。
肖克利吃了一惊，他久闻这位著名物理学家的大名。
"小伙子，愿意来贝尔实验室工作吗？"凯利快人快语，毫不掩饰自己来麻省"挖人"的意图。
凯利的话使肖克利怦然心动。
贝尔实验室在电子学方面开展着世界上规模最大的基础研究，发明专利的注册已达近万项之多。
毕业后，肖克利毫不迟疑地打点行装，来到了新泽西。
贝尔实验室里早就有位青年人---布拉顿。
布拉顿先后取得过理学硕士和哲学博士学位，从1929年起就加盟贝尔实验室。
肖克利专攻理论物理，布拉顿则擅长实验物理，知识结构相得益彰，大有相见恨晚的感觉。
工作之余，他们也常聚在一起"侃大山"。
凡是涉及到当时电子学中的热门话题无话不谈。
直到有一天，肖克利讲到一种"矿石"时，思想碰撞的火花终于引燃了"链式反应"。
肖克利说："有一类晶体矿石被人们称为半导体，比如锗和硅等等，它们的导电性并不太好，但有一些很奇妙的特性，说不定哪天它们会影响到未来电子学的发展方向。
"布拉顿心领神会，连连点头。
如果不是第二次世界大战爆发，肖克利和布拉顿或许更早就"挖掘"到了"珍宝"，然而，战争毕竟来临了，肖克利和布拉顿先后被派往美国海军部从事军事方面的研究，刚刚开始的半导体课题遗憾地被战火中断。
1945年，战火硝烟刚刚消散，肖克利一路风尘赶回贝尔，并带来了另一位青年科学家巴丁。
巴丁是普林斯顿大学的数学物理博士，擅长固体物理学。
巴丁的到来，对肖、布的后续研究如虎添翼，他渊博的学识和固体物理学专长，恰好弥补了肖克利和布拉顿知识结构的不足。
贝尔实验室迅速批准固体物理学研究项目上马，凯利作为决策者在课题任务书上签署了大名。
由肖克利领衔，布拉顿、巴丁等人组成的半导体小组把目光盯住了那些特殊的"矿石"。
肖克利首先提出了"场效应"半导体管实验方案，然而首战失利，他们并没有发现预期的那种放大作用。
1947年的圣诞节即将来临，这天晌午时分，布拉顿和巴丁不约而同地走进实验室。
在此之前，由于有巴丁固体表面态理论的指导，他俩几乎接近了成功的边缘。
实验表明，只要将两根金属丝的接触点尽可能地靠近，就可能引起半导体放大电流的效果。
但是，如何才能在晶体表面形成这种小于0．4毫米的触点呢？布拉顿精湛的实验技艺开始大显神威。
他平稳地用刀片在三角形金箔上划了一道细痕，恰到好处地将顶角一分为二，分别接上导线，随即准确地压进锗晶体表面的选定部位。
电流表的指示清晰地显示出，他们得到了一个有放大作用的新电子器件！布拉顿和巴丁兴奋地大喊大叫起来，闻声而至的肖克利也为眼前的奇迹感到格外振奋。
布拉顿在笔记本上这样写道："电压增益100，功率增益40……实验演示日期1947年12月23日下午。
"作为见证者，肖克利在这本笔记上郑重地签了名。
1948年，美国专利局批准了贝尔实验室这种被命名为晶体管的发明专利。
然
而，专利书上的发明人只列着布拉顿和巴丁。
肖克利看后，一笑置之，表现出真正的"大将风度"。
此后，肖克利一举攻克晶体管中的另一座"堡垒"：他发明了一种"结型晶体管"，离布拉顿和巴丁发明"点接触型晶体管"的时间仅隔一年。
人们后来知道，结型晶体管才是现代晶体管的正宗始祖，它不仅预示着半导体技术的发展方向，而且是肖克利坚韧不拔的精神体现，以致有人诙谐地给它起了个绰号叫"坚持管"。
1948年7月1日，美国《纽约时报》只用了8个句子的篇幅，简短地公开了贝尔实验室发明晶体管的消息。
"一石激起千层浪"，它就像颗重磅炸弹，在全世界电子行业"引爆"出强烈的冲击波。
电子计算机终于就要大步跨进第二代的门槛！
1954年，贝尔实验室使用800支晶体管组装成功人类有史以来第一台晶体管计算机TRADIC。
1956年，肖克利、布拉顿和巴丁手挽手肩并肩，迈步登上诺贝尔奖的领奖台。
1947年的晶体管
自此人们与晶体管之间的联系日益紧密，这源于1951 年晶体管首次在LSI位于宾夕法尼
亚州Allentown联合大道(Union Boulevard) 的原西方电子厂进行常规生产。
西方电子(Western Electric) 当时是一家集办公室、实验室、工厂于一体的公司。
西方电子和贝尔实验室都是AT&T（贝尔系统）的一部分。
由于在纽约的电子管市场不够大，也不够成熟，难以满足日新月异的技术需求，西方电子决
定在1946年将公司业务扩展到宾西法尼亚州的Lehigh Valley，并于1947年的晚些时候在Allentown正式投入量产。
当第一条晶体管生产线于1951年建成后，一场从电子管技术到固态技术的再培训计划也随之开始。
1952年晶体管首次成功应用于电话网络。
IOTATRON?
每一项新发明都需要一个名称，贝尔实验室想了好几个，什么“半导体三极真空管”、“固态
三极真空管”、“表面状态三极真空管”、“晶体三极真空管”、“Iotatron”等。
但最终John Pierce
提出并采用了“晶体管”一词。
Pierce 回忆说：“我之所以提出这个名字，着重考虑了该器件是做什么的。
那时，它本应该是电子管的复制品。
电子管有跨导，晶体管就应该有跨阻” 此外，这个器件的名称应当与变
阻器、电热调节器等其它器件名称相匹配。
于是我建议采用“晶体管”这个名字。
这一重要的周年庆典日前在加利福尼亚州和宾西法尼亚州隆重举行。
鉴于Allentown市与晶体管之间的联系，市长Ed Pawlowski发表声明，将今年的12月16日，星期天（也就是晶体管诞生60周年纪念日）命名为“Allentown市晶体管日”。
另外，LSI 将首枚晶体管的副本捐赠给坐落于加州Mountain View市的计算机历史博物馆(CHM)，在这里存放着信息时代各种具有历史意义的纪念物及名人故事。
这个博物馆是世界上与计算机历史相关的物品、软件、文档、动态及动态影像和名人故事的最大最重要的收藏地。
昨日的历史激励着今日的无限创新。
LSI的首席执行官Abhi Talwalkar说：“人们常说，我们今天之所以能够取得如此辉煌的成就，是因为我们站在前辈巨人的肩膀上。
在我们庆祝晶体管，这一20世纪无疑最重要的发明诞生之际这句话尤其适合。
幸运的是，发明晶体管的创新精神今天仍然像过去一样绽放着进取的光芒。
”
计算机历史博物馆的首席执行官John O’Toole补充说：“没有晶体管这个现代微电子技术的基本构建块，就不会有今天计算机产业的蓬勃发展。
”
晶体管的重要性起初不被理解。
贝尔实验室名誉总裁Ian M. Ross 在一篇IEEE 文章中写道晶体管的发明“使我们的社会发生了伟大变革，这场变革的深远意义不亚于钢铁的发现、蒸汽机的发明以及英国工业革命。
”
晶体管的发明工作始于新泽西的默里山，在这里科学家们正在寻找电子管的替代品。
电子管虽然能够放大音乐和语音，并使长途通话在20 世纪上半叶成为现实，但问题在于电子管功耗大，产生的热量过多，且极易烧坏。
如图所示，正在探索新的解决方案的科学家——固态物理学理论家William Shockley、实验物理学家Walter Brattain 以及理论物理学家John Bardeen。
Bardeen 和Brattain 过去一直在对半导体的性质进行研究。
结合他们的专业技术，Bardeen 和Brattain对另一种半导体材料锗进行了实验。
锗是一种具有金属光泽、金刚石型晶体结构的灰白色物质。
晶体管是在一次试验中偶然发现的，当时Brattain 正在观察与两条相距千分之二英寸的电线接触的锗晶体可以产生放大效果。
使用硅材料的技术被开发之前，锗在晶体管发展的初始几年一直被用作半导体材料。
硅的储量更为丰富，是一种更耐用的半导体材料。
同时，他们发明的晶体管继续以或微小或巨大的方式改变着整个世界。
1954 年，随着第一台晶体管无线电的售出，晶体管成为大众文化的一部分，这是为晶体管发明者们所称道的一个发展。
直到20 世纪50年代后期，晶体管成为了电子电话转接系统的一个不可分割的组成部分，也成为便携式收音机、计算机和雷达等其它重要产品和服务的关键组件。
随着半导体技术的不断发展，晶体管的运行速度更快，可靠性更高，成本也更低。
1959 年，随着能够将大量的晶体管及其它电子器件集成到一块硅片上的集成电路的发明，晶体管取得
了新的突破。
这些微芯片不仅使得晶体管的创新达到了新的高度，而且还推动了信息时代的发展。
自晶体管发明以来，其尺寸不断缩小，到现在，60亿（相当于目前全球人口数量）枚晶体管所占面积不过仅为一张信用卡的大小而已。
2007年12月16日成为Allentown市晶体管日。