晶片的由來

(本文摘編於

這一段時間，華為手機用晶片被美國卡脖子了。晶片是一種什麼東西？

集成電路是一種晶片，我們天天都在用，比如說家庭當中用到的集成電路有三百塊之多。我們在自己家裡修一些電器的時候，你可以看見有很多黑黑的方塊，這些黑黑的方塊是什麼？就是我們說的集成電路和晶片。

這裡面有大量的集成電路的基本元件，叫電晶體，可能有幾十億支甚至上百億支。電晶體的原理非常簡單，但是真正要把這樣的電晶體發明出來，人類還是經過了非常長時間的探索。

世界上第一臺電子計算機是1945年在美國的賓夕法尼亞大學發明的，我們用的是所謂的電子管，大概直徑在兩公分左右，高度有個五、六公分，通上電以後它會發亮，像個燈泡似的。

這樣的電子計算機用了17500支電子管，很多，但這個電子管的可靠性非常差，六分多鐘就燒壞一支，一旦燒壞了怎麼辦呢？就得去換。

換的時候，計算機的機房裡的一些女士就要跑去把電關了，換一支電子管，再重新開機。這樣的一個計算機使用效率是非常低的，因此我們迫切的需要能找到一種能代替電子管的元器件。

1947年在美國貝爾實驗室，有三位科學家就發明了後來我們稱之為電晶體的這種新的元器件，這三位科學家一個叫肖克利，一個叫巴丁，還有一個叫布萊坦，這三位科學家在1956年獲得了諾貝爾物理學獎。

這個電晶體發明以後，我們看到它比起我們所熟知的電子管要小了很多，比一個黃豆還小，甚至像一個芝麻粒一樣，可靠性非常高，而且它反應速度很快。

在1954年，美國貝爾實驗室用800支電晶體組建了世界上第一臺電晶體的計算機，這臺計算機是給B—52重型轟炸機用的，它耗電量只有100瓦，最重要它的運算速度非常快，達到每秒鐘100萬次。

電晶體非常好，但是大家還在想，我是不是能把電晶體做得更小？為什麼呢？你用這麼多電晶體，它還是有焊點，焊點會虛焊，有了虛焊以後可靠性變差，那麼我們是不是可以找到可靠性更好的東西呢？所以後面我們就出現了集成電路，也就是今天我們要講的晶片。

1958年9月12日，由當時在美國德州儀器公司的一個青年工程師，他叫傑克·基爾比，發明了集成電路的理論模型。

1959年，當時在仙童公司工作的一個叫鮑勃·諾伊斯的人，也是後來英特爾公司創始人，他就發明了今天我們都在用的集成電路的製造方法——掩膜版曝光刻蝕技術。

所以我們今天講來講去，其實我們用的技術是六十年前發明的技術，只是我們今天不斷地在規模上、精度上變小而已，這兩位科學家發明的集成電路對人類的影響是非常巨大的。

在集成電路發明了42年以後， 傑克﹒基爾比獲得了2000年的諾貝爾物理學獎，非常可惜的是鮑勃﹒諾伊斯那個時候已經過世了，所以他沒有得到諾貝爾獎。

1962年，當時國際商用機器公司，也就是IBM，開始用集成電路來製造計算機，1964年在全球發布了一個系列6臺計算機，起名叫做IBM360，功能極其強大，完成科學計算、事務處理等各種各樣的內容。

又過了幾年，英特爾公司有一位年輕的科學家，這個科學家叫泰德·霍夫，他設計了世界上第一款微處理器，就叫英特爾4004。

這個微處理器剛開始出生的時候，身世沒有那麼高大上，是給計算器用的，是一家日本公司去找英特爾公司，讓英特爾公司幫忙設計一個晶片。

所以英特爾公司它們玩命去幹，最後設計給了一家叫必思康的日本公司，做計算器。

1981年的時候，也就是十年之後，IBM組織了一個團隊，跑到佛羅裡達去開發了一個到今天影響全世界、全人類的重大產品，就是個人電腦，後來我們稱為叫PC。當時用的是英特爾的8088微處理器，其實它的速度很慢，但是在當時是非常了不起的。

所以，集成電路和晶片的進步，不斷地從原來的政府應用到民間的應用，比如我們從軍事應用到一般的民用，而且從一般的、常規的市場商業應用換成老百姓家裡。

晶片領域有一個著名的摩爾定律。其大致內容為：

當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升40%。

半個多世紀以來，晶片製造工藝水平的演進不斷驗證著這一定律，持續推進的速度不斷帶動信息技術的飛速發展。（本文摘編於清華大學魏少軍先生的相關文章）