摩尔定律本质在于揭示晶体管技术推动了集成电路发展

HOTKING2019-10-25 12:00:00二极管集成电路

晶体管(transistor)可以说是近代人类最伟大的发明之一,为通信技术和电子技术的发展奠定了基础。一般来说,基于半导体材料的分立器件都是晶体管,例如二极管、三极管、场效应晶体管(FET)、可控硅等。

晶体管(transistor)可以说是近代人类最伟大的发明之一,为通信技术和电子技术的发展奠定了基础。一般来说,基于半导体材料的分立器件都是晶体管,例如二极管、三极管、场效应晶体管(FET)、可控硅等。


作为最重要的基础元器件门类,晶体管技术一直以来都在高速发展中,这主要表现在新材料的开发、应用,以及工艺制程的不断精进上。在最近得到2016年,劳伦斯伯克利国家实验室的一个团队打破了物理极限,将目前最领先的晶体管制程工艺从14nm精进到了1nm,完成了计算技术界的一大突破。

从通孔安装(THT)到贴片封装(chip),从14nm精进到了1nm,以及SiC等新材料的应用,技术上的一小步,往往都带来应用中的一些重大发展。以下是晶体管行业近来出现的一些重大发展:

1965年:戈登·摩尔(Gordon Moore)预测“未来一个芯片上的晶体管数量大约每18个月翻一倍”,这后来被称作“摩尔定律(moore's law)”。虽然今天有人开始质疑该定律的价值,但是总体上还是适用的,并且已经在其他地方找到了用武之地。

1968年7月:罗伯特·诺伊斯和戈登·摩尔从世界最早的半导体公司--美国仙童(Fairchild)半导体公司辞职,创立了英特尔公司(Intel)。2016年9月19日,仙童被安森美半导体以24亿美元收购。

1969年:Intel成功开发出第一个PMOS硅栅晶体管技术。这些晶体管继续使用传统的二氧化硅栅介质,但是引入了新的多晶硅栅电极。

1971年:Intel发布了第一个微处理器4004,该芯片包含2000多个晶体管,采用Intel 10nm PMOS技术生产。

1972年,Intel发布了第一个8位处理器8008。

1978年,Intel发布了第一款16位处理器8086,含有2.9万个晶体管。

1982年:Intel开发了286微处理器,并提出了指令集概念,即现在的x86指令集,可运行为英特尔前一代产品所编写的所有软件。之后,电脑CPU市场一直被Intel控制垄断,唯一能在Intel面前抬头的只有AMD。


到了2000年,美国高通(qualcomm)以CDMA技术起步,逐渐主导全球移动通信基带处理器行业的发展,并控制了全球2G/3G/4G核心芯片市场。

到了5G时代,基带芯片市场开始分化,华为、三星、紫光展锐、台湾联发科技都是基带市场的竞争者和参与者,高通的垄断地位渐渐被动摇。


如今,晶体管技术的演进已经完全体现在集成电路的工艺精进、CPU芯片性能。在2019年英特尔投资者大会上,Intel表示其10nm CPU将于今年6月出货,7nm产品将于2021年上市。可见,英特尔一直基于摩尔定律微缩制程技术,通过工艺节点及多次优化有效提升性能,实现更低功率和更强的网络计算性能。