半導(dǎo)體的發(fā)展與歷史

半導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)實(shí)際上能夠追溯到很久往常，

1833年，英國巴拉迪最先發(fā)現(xiàn)硫化銀的電阻隨著溫度的變化情況不一致于通常金屬，

通常情況下，金屬的電阻隨溫度升高而增加，但巴拉迪發(fā)現(xiàn)硫化銀材料的電阻是隨著溫度的

上升而降低。這是半導(dǎo)表達(dá)象的首次發(fā)現(xiàn)。

不久，1839年法國的貝克萊爾發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體與電解質(zhì)接觸形成的結(jié)，在光照下會(huì)產(chǎn)生一

個(gè)電壓，這就是后來人們熟知的光生伏特效應(yīng)，這是被發(fā)現(xiàn)的半導(dǎo)體的第二個(gè)特征。

在1874年，德國的布勞恩觀察到某些硫化物的電導(dǎo)與所加電場的方向有關(guān)，即它的導(dǎo)

電方方向性，在它兩端加一個(gè)正向電壓，它是導(dǎo)通的；假如把電壓極性反過來，它就不導(dǎo)電，

這就是半導(dǎo)體的整流效應(yīng)，也是半導(dǎo)體所特有的第三種特性。同年，舒斯特又發(fā)現(xiàn)了銅與氧

化銅的整流效應(yīng)。

1873年，英國的史密斯發(fā)現(xiàn)硒晶體材料在光照下電導(dǎo)增加的光電導(dǎo)效應(yīng)，這是半導(dǎo)體

又一個(gè)特有的性質(zhì)。半導(dǎo)體的這四個(gè)效應(yīng)，（jianxia霍爾效應(yīng)的余績一四個(gè)伴生效應(yīng)的

發(fā)現(xiàn)）雖在1880年往常就先后被發(fā)現(xiàn)了，但半導(dǎo)體這個(gè)名詞大概到1911年才被考尼白格與

維斯苜次使用。而總結(jié)出半導(dǎo)體的這四個(gè)特性一直到1947年12月才由貝爾實(shí)驗(yàn)室完成。

很多人會(huì)疑問，為什么半導(dǎo)體被認(rèn)可需要這么多年呢？要緊原因是當(dāng)時(shí)的材料不純。沒

有好的材料，很多與材料有關(guān)的問題就難以說清晰。

半導(dǎo)體于室溫時(shí)電導(dǎo)率約在10—10?10000/。?cm之間，純凈的半導(dǎo)體溫度升高時(shí)電

導(dǎo)率按指數(shù)上升。半導(dǎo)體材料有很多種，按化學(xué)成分可分為元素半導(dǎo)體與化合物半導(dǎo)體兩大

類。除上述晶態(tài)半導(dǎo)體外，還有非晶態(tài)的有機(jī)物半導(dǎo)體等與本征半導(dǎo)體。

1947年12月23日第?塊晶體管在貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生，從此人類步入了飛速進(jìn)展的電子

時(shí)代。在晶體管技術(shù)日新月異的60年里，有太多的技術(shù)發(fā)明與突破，也有太多為之作出重

要奉獻(xiàn)的人，更有半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分分合合、聚聚散散的恩怨情仇，當(dāng)然其中還記載了眾多半導(dǎo)

體公司的浮浮沉沉。

JohnBardeen（左），WilliamShockley（坐）與WalterBrattain共同發(fā)明了晶體管

1959年首次將集成電路技術(shù)推向商用化的飛兆半導(dǎo)體公司，也是曾經(jīng)孵化出包含英特爾、

AMD、美國國家半導(dǎo)體、LSILogic、VLSITechnology^IntersiKAltera與Xilinx等等業(yè)界

眾多巨擘的飛兆半導(dǎo)體，現(xiàn)在已成為專注于功率與能效的公司；曾經(jīng)在上世紀(jì)80年代中連

續(xù)多年位居半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)榜苜的NEC,在90年代中跌出前10后，再也沒有東山再起；更有

與發(fā)明第?塊晶體管的貝爾實(shí)驗(yàn)室有著直系血緣的杰爾(Agere),通過多次變賣，被“四分五

裂”找不到蹤跡。

世上沒有常勝的將軍。曾經(jīng)的呼風(fēng)喚雨，并不代表能成為永久的解主。當(dāng)我們用歷史的眼觀

來看今天的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，我們有什么啟示呢？全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在東移，以臺積電為首的晶

圓代工將成為全球半導(dǎo)體工藝與產(chǎn)能雙雙領(lǐng)先的公司；傳統(tǒng)的IDM廠商都向輕資廠轉(zhuǎn)變，

65nm已鮮有IDM跟蹤，至45nm時(shí)除了memory廠商外，僅剩英特爾一家了；AMD在2008

年將芯片制造部分剝離出來也說明了這?點(diǎn)。私募基金正在加速半導(dǎo)體業(yè)的整合，未來每個(gè)

產(chǎn)業(yè)僅有前五名是能夠生存的；PC在主導(dǎo)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)10多年后，正讓位于消費(fèi)電子，英

特爾還能守住霸主地位多久？以臺灣聯(lián)發(fā)科為代表的新一代IC公司的崛起，使得眾多歐美

大廠不再輕易放棄低利潤行業(yè)，未來的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)會(huì)逐步成為一個(gè)成熟的產(chǎn)業(yè)，一個(gè)微利的

產(chǎn)業(yè)。

回憶過去60年，什么人是我們務(wù)必記住的？什么重大事件對業(yè)界影響最大？

重溫20世紀(jì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)歷史(從括體管——集或電路的發(fā)明)

重天事件備注

12月23日,貝爾實(shí)驗(yàn)變的*克利(William因?yàn)閷Π雽?dǎo)體的研究和晶體笆效應(yīng)的發(fā)

Sh<xkley,1910—1989).巴丁(JohnBardeen,1908現(xiàn)，三人分享了1956年的諾貝爾物理

1947—1991)和布拉坦(Halter3rattain,1902—1987)字之

發(fā)明了世界上第一個(gè)點(diǎn)樓觸*晶體管

1948貝爾買Sfe室培育出或諸晶體電導(dǎo)性更一致，缺陷更少

IRdnternationalRectifier)發(fā)運(yùn)第一欲商用半導(dǎo)ClaudeShannon被譽(yù)為信息理論和避

體鶻件輯哎計(jì)之父.1948發(fā)表了著名論文《

通匕的數(shù)學(xué)理論1(TheMathematical

1949ClaudeShannon(1916-2001)fi'lft7笠一個(gè)國際家棋

TheoryofCocnmunication)

博交機(jī)(ohess-playingmachine)

生長給型超體管(grownjunctiontrancistor)限為可預(yù)見性好和可靠性高

1950第一種應(yīng)用于一系列消靖產(chǎn)品的落件

世界第一臺商用計(jì)或機(jī)——通用自動(dòng)計(jì)真機(jī)(UNIVAC)UNIVAC使用了5000個(gè)電子管.是第一

1951交付美國人口調(diào)近局代電子首計(jì)算機(jī)趨于成熟的標(biāo)志

忠州儀器(TD涉足半導(dǎo)體也務(wù)

羅拉在菲尼克廝建立了固態(tài)電子研發(fā)實(shí)會(huì)室.以

1952利用最斫的晶體皆發(fā)明

IBM宣布推出701,這是第一臺存他程序的計(jì)算機(jī)，也IBM701是計(jì)真機(jī)歷史上一個(gè)的單程碑

是通常意義上的電肺

總衽羅拉申?音其第一項(xiàng)半導(dǎo)體專利，涉及為無集通訊

1953按收器和汽隼收音機(jī)的音期功率轉(zhuǎn)換級開發(fā)低成本的

晶體管

由虎州儀器開發(fā).IDEACo.銷售的晶體管收音機(jī)

(Transirtorradio)成功上市

健州儀器開發(fā)了面接合型噎晶體管(silicon它的熔點(diǎn)高，適用于太空和軍事領(lǐng)域

1954)unctiontransistor

貝爾實(shí)驗(yàn)室擢出全晶體管計(jì)算機(jī)Ql】-tran*istor

computer)

貝爾實(shí)鴕室研制出光阻材出(photoresist)該技術(shù)至今還用干大規(guī)模量產(chǎn)芯片

“晶體管二父”西克利離開貝爾實(shí)險(xiǎn)室返回故鄉(xiāng)圣克肖克利最終招募了12名年輕的科學(xué)家

拉拉建立自己的公司--尚克利半導(dǎo)體實(shí)膾室，這是磋研發(fā)用于晶體管的鑄和聯(lián)，包括后來硅

谷第一家真正的半導(dǎo)體公司.肖克利實(shí)驗(yàn)室為硅谷引谷歷史上者名的“八叛逆”

來了大批優(yōu)秀的技術(shù)人員，使硅谷取代美國東部,成

1955(TraitorousEight)--GordonE.

為美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的中心.白克利因此帔譽(yù)為“登省Moore,C.SheIdonRoberts,

的摩邑”EugeneKleiner,RobertN.Noyce,

VictorH.Grinich,JuliusBlank,

JeanA.Hourni和JayT.Last

19S6GeneralElectric推出第一個(gè)國布囁開關(guān)

美國第一個(gè)軌道衛(wèi)星"探削者”(Explorer)使用晶體飛光為聯(lián)谷培喬了成千上萬的技術(shù)和管

音技術(shù)理人才，是硅谷的“人才搖籃”，AMT

10月1日，RobertNoyce率領(lǐng)“八叛逆”離開肖克利號數(shù)十家公司就是飛兆的直接或間接后

安睡室，借助FairchiIdCameraandInstrument公裔?其中再一次先后離開的“八折逆”

創(chuàng)辦的公司包括英特爾、Inters1U

1957司的投負(fù)，創(chuàng)立飛兆半導(dǎo)體(Fairchild

Semiconductor).這又是硅谷歷史上的一個(gè)里程碑Xicor、Teledyn?以及曾經(jīng)軒化出，

Amazon,com.康怕、Sun和Tandem等

效百家公司的著名風(fēng)險(xiǎn)投資公司

KleinerPerkinsCaufield&Byers

單導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的輔傳收入第一次超過1億美元

克雷(Cray,1925—1996)次計(jì)了全晶體管超級計(jì)翼機(jī)克備被皆為“超級計(jì)算機(jī)之父”

8月28日，德州儀器的JackKilby(1923-2005)展示這是一個(gè)7/16x1/16英寸的葡電設(shè)

了第一歙集成電路各，在一個(gè)鉗片上只有一個(gè)晶體管以及

其它一些部件.這個(gè)被稱為集成電路的

1958發(fā)明，給電子產(chǎn)業(yè)帶來了一場革命，

Kilby因此也獲霄了280年諾貝爾物理

學(xué)獎(jiǎng)

美國空軍在Minuteaen導(dǎo)漳會(huì)計(jì)中使用半導(dǎo)體美國國防部、美國國不觥交和宇宙航行

局迅速成為半身體產(chǎn)業(yè)的兩個(gè)大客戶

5月27日，美國國家半導(dǎo)體在康州Danbury宣布成立

1959飛兆華異體的創(chuàng)始人之一RobertNoyce(1927-1990)因?yàn)榘l(fā)明了可制市性更強(qiáng)的集成電路.

發(fā)明了平面工藝技術(shù)，使集成電路可量產(chǎn).從此，平Noyce成為集成電路的共冏發(fā)明人

導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)由“發(fā)明時(shí)代”進(jìn)入“尚用時(shí)代”

1947年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了半導(dǎo)體點(diǎn)接觸式晶體管，從而開創(chuàng)了人類的硅文明時(shí)代。

1956年，我國提出“向科學(xué)進(jìn)軍”，根據(jù)國外進(jìn)展電子器件的進(jìn)程，提出了中國也要研究半導(dǎo)體科學(xué)，

把半導(dǎo)體技術(shù)列為國家四大緊急措施之一。中國科學(xué)院應(yīng)用物理所首先舉辦了半導(dǎo)體器件短期培訓(xùn)班。請

回國的半導(dǎo)體專家黃昆、吳錫九、黃敞、林蘭英、王守武、成眾志等講授半導(dǎo)體理論、晶體管制造技術(shù)與

半導(dǎo)體線路。在五所大學(xué)一一北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、吉林大學(xué)、原門大學(xué)與南京大學(xué)聯(lián)合在北京大學(xué)開辦

了半導(dǎo)體物理專業(yè)，共同培養(yǎng)第一批半導(dǎo)體人才。培養(yǎng)出了第一批著名的教授：北京大學(xué)的黃昆、復(fù)旦大

學(xué)的謝希德、吉林大學(xué)的高鼎三。1957年畢業(yè)的第一批研究生中行中國科學(xué)院院士王陽元（北京大學(xué)微電

子所所長）、工程院院士許居衍（華晶集團(tuán)中央研究院院長）與電子工業(yè)部總工程師俞忠鉉（北方華虹設(shè)

計(jì)公司董事長）。

1957年，北京電子管廠通過還原氧化錯(cuò)，拉出了錯(cuò)單晶。中國科學(xué)院應(yīng)用物理研究所與二機(jī)部十屆第

十一所開發(fā)銘晶體管。當(dāng)年，中國相繼研制出錯(cuò)點(diǎn)接觸二極管與三極管（即晶體管）。

1958年，美國德州儀器公司與仙童公司各自研制發(fā)明了半導(dǎo)體集成電路（IC）之后，進(jìn)展極為迅猛，

從SSI（小規(guī)模集成電路）起步，通過MSI（中規(guī)模集成電路），進(jìn)展到LSI（大規(guī)模集成電路），然后進(jìn)

展到現(xiàn)在的VLSI（超大規(guī)模集成電路）及最近的ULSI（特大規(guī)模集成電路），甚至進(jìn)展到將來的GSI（甚

大規(guī)模集成電路），屆時(shí)單片集成電路集成度將超過10億個(gè)元件。

1959年，天津拉制出硅（Si）單晶。

I960年，中科院在北京建立半導(dǎo)體研究所，同年在河北建立工業(yè)性專業(yè)化研究所一一第十三所（河北

半導(dǎo)體研究所）。

1962年，天津拉制出神化線單晶（GaAs）,為研究制備其他化合物半導(dǎo)體打下了基礎(chǔ)。

1962年，我國研究制成貓外延工藝，并開始研究使用照相制版，光刻工藝。

1963年，河北省半導(dǎo)體研究所制成硅平面型晶體管。

1964年，河北省半導(dǎo)體研究所研制出硅外延平面型晶體管。

1965年12月，河北半導(dǎo)體研究所召開鑒定會(huì)，鑒定了第?批半導(dǎo)體管，并在國內(nèi)首先鑒定了DTL型

（二極管一一晶體管邏輯）數(shù)字邏輯電路。1966年底，在工廠范圍內(nèi)上海元件五廠鑒定了T