由于點接觸型晶體管
制造工藝復(fù)雜,致使許多產(chǎn)品出現(xiàn)故障,它還存在噪聲大、在功率大時難于控制、適用范圍窄等缺點。為了克服這些缺點,肖克萊提出了用一種“整流結(jié)”來代替金屬半導(dǎo)體接點的大膽設(shè)想。半導(dǎo)體研究小組又提出了這種半導(dǎo)體器件的工作原理。
1950年,第一只“PN結(jié)型晶體管”
問世了,它的性能與肖克萊原來設(shè)想的完全一致。今天的晶體管,大部分仍是這種PN結(jié)型晶體管。(所謂PN結(jié)就是P型和N型的結(jié)合處。P型多空穴。N型多電子。)
晶體管的發(fā)展
1)真空三極管
1939年2月,Bell實驗室有一個偉大的發(fā)現(xiàn),硅p_n結(jié)的誕生。1942年,普渡大學(xué)Lark_Horovitz領(lǐng)導(dǎo)的課題組中一個名叫Seymour Benzer的學(xué)生,發(fā)現(xiàn)鍺單晶具有其它半導(dǎo)體所不具有的優(yōu)異的整流性能。這兩個發(fā)現(xiàn)滿足了美國政府的要求,也為隨后晶體管的發(fā)明打下了伏筆[2]
。
2)點接觸晶體管
1945年二戰(zhàn)結(jié)束,Shockley等發(fā)明的點接觸晶體管成為人類微電子革命的先聲。為此,Shockley為Bell遞交了第一個晶體管的專利申請。最終還是獲得了第一個晶體管專利的授權(quán)[2]
。
3)雙極型與單極型晶體管
Shockley在雙極型晶體管的基礎(chǔ)上,于1952年進(jìn)一步提出了單極結(jié)型晶體管的概念,即今天所說的結(jié)型晶體管。其結(jié)構(gòu)與pnp或npn雙極型晶體管類似,但在p_n材料的界面存在一個耗盡層,以使柵極與源漏導(dǎo)電溝道之間形成一個整流接觸。同時兩端的半導(dǎo)體作為柵極。通過柵極調(diào)節(jié)源漏之間電流的大小[2]
。
4)硅晶體管
仙童半導(dǎo)體由一個幾人的公司成長為一個擁有12000個職工的大企業(yè)[2]
。
5)集成電路
在1954年硅晶體管發(fā)明之后,晶體管的巨大應(yīng)用前景已經(jīng)越來越明顯?茖W(xué)家的下一個目標(biāo)便是如何進(jìn)一步把晶體管、導(dǎo)線及其它器件高效地連接起來[2]
。
6)場效應(yīng)晶體管與MOS管
1961年,MOS管的誕生。1962年,在RCA器件集成研究組工作的Stanley, Heiman和Hofstein等發(fā)現(xiàn),可以通過擴散與熱氧化在Si基板上形成的導(dǎo)電帶、高阻溝道區(qū)以及氧化層絕緣層來構(gòu)筑晶體管,即MOS管[2]
。
7)微處理器(CPU)
英特爾公司在創(chuàng)立之初,目光仍然集中在內(nèi)存條上。Hoff把中央處理器的全部功能集成在一塊芯片上,再加上存儲器;這就是世界上的第一片微處理器—4004(1971年)。4004的誕生標(biāo)志著一個時代的開始,隨后英特爾在微處理器的研究中一發(fā)不可收拾,獨領(lǐng)風(fēng)騷[2]
。
1989年,英特爾推出了80486處理器。1993年,英特爾研制成功新一代處理器,本來按照慣常的命名規(guī)律是80586。1995年英特爾推出Pentium_Pro。1997年英特爾發(fā)布了PentiumII處理器。1999年英特爾發(fā)布了Pentium III處理器。2000年發(fā)布了Pentium 4處理器[2]
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里程碑
1947年12月16日:威廉·邵克雷(William Shockley)、約翰·巴頓(John Bardeen)和
晶體管之父,William Shockley
沃特·
布拉頓(Walter Brattain)成功地在貝爾實驗室制造出第一個晶體管。
1950年:威廉·邵克雷開發(fā)出雙極晶體管(Bipolar Junction
第一枚晶體管模型
Transistor),這是現(xiàn)在通行的標(biāo)準(zhǔn)的晶體管。
1953年:第一個采用晶體管的商業(yè)化設(shè)備投入市場,即
助聽器。
1954年10月18日:第一臺晶體管收音機Regency TR1投入市場,僅包含4只鍺晶體管。
1961年4月25日:第一個集成電路專利被授予羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce)。最初的晶體管對收音機和電話而言已經(jīng)足夠,但是新的
電子設(shè)備要求規(guī)格更小的晶體管,即集成電路。
1965年:
摩爾定律誕生。當(dāng)時,
戈登·摩爾(Gordon Moore)預(yù)測,未來一個芯片上的晶體管數(shù)量大約每18個月翻一倍(至今依然基本適用),摩爾定律在Electronics Magazine雜志一篇文章中公布。
1968年7月:羅伯特·諾伊斯和
戈登·摩爾從
仙童(Fairchild)半導(dǎo)體公司辭職,創(chuàng)立了一個新的企業(yè),即英特爾公司,英文名Intel為“集成電子設(shè)備(integrated electronics)”的縮寫。
1969年:
英特爾成功開發(fā)出第一個PMOS硅柵晶體管技術(shù)。這些晶體管繼續(xù)使用傳統(tǒng)的二氧化硅柵介質(zhì),但是引入了新的多晶硅柵電極。
1971年:英特爾發(fā)布了其第一個微處理器4004。4004規(guī)格為1/8英寸 x 1/16英寸,包含僅2000多個晶體管,采用英特爾10微米PMOS技術(shù)生產(chǎn)。
1972年,英特爾發(fā)布了第一個8位處理器8008。
1978年,英特爾發(fā)布了第一款16位處理器8086。含有2.9萬個晶體管。
1978年:英特爾標(biāo)志性地把英特爾8088微處理器銷售給IBM新的
個人電腦事業(yè)部,武裝了IBM新產(chǎn)品IBM PC的中樞大腦。16位8088處理器為8086的改進(jìn)版,含有2.9萬個晶體
發(fā)布英特爾酷睿i7處理器
管,運行頻率為5MHz、8MHz和10MHz。8088的成功推動英特爾進(jìn)入了財富(FORTUNE) 500強企業(yè)排名,《財富(FORTUNE)》雜志將英特爾公司評為“70年代商業(yè)奇跡之一(Business Triumphs of the Seventies)”。
1982年:286微處理器(全稱80286,意為“第二代8086”)推出,提出了指令集概念,即現(xiàn)在的x86指令集,可運行為英特爾前一代產(chǎn)品所編寫的所有軟件。286處理器使用了13400個晶體管,運行頻率為6MHz、8MHz、10MHz和12.5MHz。
1985年:英特爾386微處理器問世,含有27.5萬個晶體管,是最初4004晶體管數(shù)量的100多倍。386是32位芯片,具備多任務(wù)處理能力,即它可在同一時間運行多個程序。
1993年:英特爾·奔騰·處理器問世,含有3百萬個晶體管,采用英特爾0.8微米制程技術(shù)生產(chǎn)。
1999年2月:英特爾發(fā)布了奔騰·III處理器。
奔騰III是1x1正方形硅,含有950萬個晶體管,采用英特爾0.25微米制程技術(shù)生產(chǎn)。
2002年1月:英特爾奔騰4處理器推出,高性能桌面臺式電腦由此可實現(xiàn)每
含30億晶體管的GF110核心
秒鐘22億個周期運算。它采用英特爾0.13微米制程技術(shù)生產(chǎn),含有5500萬個晶體管。