什麼是半導體？
半導體是導電性介於導體和絕緣體中間的一類物質。與導體和絕緣體相比，半導體材料的發現是最晚的，直到20世紀30年代，當材料的提純技術改進以後，半導體的存在才真正被學術界認可。
半導體主要由四個組成部分組成：集成電路，光電器件，分立器件，傳感器，由於集成電路又佔了器件80%以上的份額，因此通常將半導體和集成電路等價，我們生活中又通常稱為晶片。集成電路按照產品種類又主要分為四大類：微處理器，存儲器，邏輯器件，模擬器件。
提起晶片，很多人可能見過，就是一塊黑色類似於小盒子的東西，它是由電晶體組成的。
什麼是電晶體呢？
嚴格意義上講，電晶體泛指一切以半導體材料為基礎的單一元件，包括各種半導體材料製成的二極體、三極體、場效應管、可控矽等。電晶體有時多指晶體三極體。
所以我們可以知道：由半導體材料製造出了電晶體，由電晶體組成了晶片。
電晶體的誕生
電晶體的發明，最早可以追溯到1929年，當時工程師利蓮費爾德就已經取得一種電晶體的專利。但是，限於當時的技術水平，製造電晶體的材料達不到足夠的純度，而使其無法製造出來。
1947年12月，美國貝爾實驗室的肖克利、巴丁和布拉頓組成的研究小組，研製出一種點接觸型的鍺電晶體。1956年，肖克利、巴丁、布拉頓三人，因發明電晶體同時榮獲諾貝爾物理學獎。肖克利也被譽為電晶體之父。
晶片有如此強大的功能，為什麼電晶體可以勝任呢？
我們知道，對於數字電路來講，邏輯是其精髓所在，所有的功能歸根結底，都可以說是邏輯功能。而邏輯的基本構成元素是邏輯0和邏輯1.
而電晶體恰好具備這種功能--通過電信號來控制自身開合，以開關的斷開和閉合來代表0和1.
歷史中的八卦
當然，一味的講原理或者講歷史就沒意思了，我們來挖掘半導體發展過程中的八卦。
前面有提到過，被譽為「電晶體之父」的肖克利，出生於倫敦，三歲時隨父母漂洋過海來到加州。受父母對他科學思想的灌輸，考入MIT,隨後獲得固體物理學博士，留校任教。後來，被位於新澤西州的貝爾實驗室副主任凱利來麻省「挖牆角」，將肖克利挖走了。當電晶體發明成功後，肖克利並不滿足，他依然進行著不斷地嘗試，希望發明性能更好的電晶體，並將其商品化。
與此同時，高純矽的工業提煉技術已成熟，用矽晶片生產的電晶體收音機也問世。在貝爾實驗室工作的肖克利坐不住了，他看到了未來的商機，而現在只能看著貝爾實驗室拿他的發明賺錢，並且電晶體的性能不穩定，有損個人聲譽。
最後，矛盾爆發了！當然最終還是因為利益。
矽谷誕生
1955年，肖克利回到了自己的家鄉聖克拉拉（Santa Clara）谷，並得到了貝克曼的支持，創辦了自己的公司。
聖克拉拉位於舊金山灣區南部，與聖何塞（San Jose）[4] 、森尼韋爾（Sunnyvale）。地理位置優越環境優美，氣候清新宜人，交通便利。從此，這一片狹長的山谷舉世聞名。
肖克利在創辦了自己的公司後，依靠自身的威望，很快招到了一批學識淵博，技術過硬的人才。此時，我們仿佛看到一家半導體商業巨頭正要崛起，屹立於世界之巔，但是，總有意外發生。
矽谷八叛將
肖克利雖然是一個聰明絕頂的天才，但卻不是一個好的管理者。在公司發展方向上，幾乎由他一人掌控，專橫獨裁，而且他不知道自身的缺陷，也不接受同事的合理化建議，最終導致公司在很長一段時間裡都沒有產品做出來。在同事關係上，他忽略了最重要的兩點--尊重與信任，肖克利通過各種辦法，牢牢的將技術專利掌握在自己的手中，這種自私自利的管理方式，終將會讓公司走向沒落。
1957年9月18日，以諾伊斯為首的八位年輕人憤然提出離職，肖克利得知後勃然大怒，罵其曰「八叛逆」（Traitorous Eight）。
矽谷八叛將分別為：諾依斯（N. Noyce）、摩爾（R.Moore）、布蘭克（J.Blank）、克萊爾（E.Kliner）、赫爾尼（J.Hoerni）、拉斯特（J.Last）、羅伯茨（S.Boberts）和格裡尼克（V.Grinich）。
傳奇的仙童
很快，這八個人就拿到了一筆風險投資，投資人是具有遠見卓識的謝爾曼·菲爾柴爾德，成立了仙童半導體（Fairchild），公司便是以投資人命名。
公司由謝爾曼·菲爾柴爾德控股，管理人為諾伊斯。在新型的管理模式下，仙童半導體快速發展，不到半年的時間裡就已經開始盈利。
與此同時，仙童的兩項發名專利，更使其立於世界的半導體之巔。其一是平面工藝——一種製造半導體電路的工藝方法，發明人為約翰·霍爾尼（Jean Hoerni）。
另一個發明專利便是集成電路。顧名思義，集成電路就是用一定的工藝，把一個電路中所需的電晶體、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，製作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上。
1958-1959年，來自仙童的羅伯特·諾伊斯（Robert Noyce）發明了矽集成電路。事實上，在早些時候，來自德州儀器的傑克·基爾比（Jack Kilby）發明了鍺集成電路。由於兩人在同一年獨立且不知情的情況下分別發明了集成電路，所以兩人共享集成電路發明者的榮譽。
現在，在我們眼裡看來，把多個電路集成到一起而減少面積是個自然而然的事情，然後這個簡單的想法，卻改變了我們的世界。很多偉大的發明，往往源自一個很簡單的想法。也許，即使沒有這兩位，依然有人會想到這個點子，但是歷史只會記住最先吃螃蟹的人。
此時的仙童半導體公司風光無限，而半導體行業在那時宛若一個巨大的金礦，任憑仙童肆意挖掘。而仙童的股權大部分都在投資人謝爾曼 菲爾柴爾德的手裡，與此同時，仙童半導體公司的利潤被不斷轉移到東海岸，去支持Fairchild攝影器材公司，此時仙童的員工開始坐不住了，開始了新一輪的離職創業潮。
花開遍地
1968年，諾依斯（N. Noyce）和摩爾（R.Moore）從仙童離職後創辦了我們所熟知的英特爾（Intel），這裡的摩爾就是我們所熟知的摩爾定律的提出者。
1969年，傑裡·桑德斯（J. Sanders）當時在仙童擔任銷售部的主任，帶著7位仙童員工創辦AMD.
還有許多我們所熟知的公司，比如美國國家半導體（現已被TI收購），Altera（現已被英特爾收購）等的創始人都出自仙童半導體公司。
正如江湖流傳的蘋果公司賈伯斯形象比喻的那樣：「仙童半導體公司就像個成熟了的蒲公英，你一吹它，這種創業精神的種子就隨風四處飄揚了。」
隨後，英特爾， TI,三星等巨頭開始在世界的舞臺大放異彩！
在處理器（CPU）領域，英特爾的發展史代表了處理器的發展史。1971年，英特爾推出了它的第一款處理器——4004，這是一款4位的處理器，僅包含2300個電晶體，現在來看，這款處理器簡直就是個小弱，但它的誕生意義重大，實現了從0到1的突破。1978年，英特爾推出了一款16位的處理器——i8086.1979年，英特爾又推出了8088，這是第一個成功應用於個人電腦的CPU.1982到1989年，期間又陸續推出了80286，80386，80486微處理器。1993年，奔騰處理器橫空出世，2005年酷睿走進大眾的視野，酷睿i3，i5，i7成為PC的主流。
英特爾，AMD主要做PC、伺服器的晶片。對於現在炙手可熱的智慧型手機，處理器的競爭則更為激烈。蘋果，三星，高通一直佔領著高端機的市場，國內近幾年半導體業強勢崛起，海思，展訊可謂國內的代表。
展望未來
縱觀過去的半個世紀，半導體的迅猛發展為我們的科技爆炸提供了基礎。當7nm的晶片已經商用，5nm、3nm製程已經接近極限的情況下，摩爾定律似乎已經開始走向終點，半導體下一個轉折點在哪裡，我們還不能確定，但目前量子技術的發展似乎給我們指明了方向。
隨著量子通信，量子糾纏等新鮮詞語開始出現在我們的視野中，量子晶片也橫空出世，與傳統晶片用0和1進行運算處理不同，量子晶片具備多個量子位，而不是再只有0和1兩種邏輯狀態，這樣使得晶片的運算能力成指數增長，從而突破摩爾定律的限制。
回顧半導體發展的輝煌歷史，也在一定程度上代表了人類的文明史。如果說機械的發展解放了人類的勞動力，那么半導體的發展則解放了人類的計算力。而且半導體的發展勢頭絕不會就此停歇，必將隨著科技的發展大放異彩，對我們每個人來講，未來的半導體，未來的世界，值得我們期待。
注：摩爾定律：集成電路晶片上所集成的電路的數目，每隔18個月就翻一倍。
來源：電子工程專輯，本文作者為AMD 高級數字晶片設計工程師，僅代表原作者觀點
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