【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 勢(shì)。 不斷的失敗他放棄了，轉(zhuǎn)向其他項(xiàng)目，巴丁和布拉頓繼續(xù)研究。在歷時(shí)兩年的研究工作中，巴丁和布拉頓偶然發(fā)現(xiàn)了一種不同卻成功的方法，最終研制出了晶體管放大器。 多年之后，肖克利回憶道：“我對(duì)小組成功的興奮之情因未能成功成為發(fā)明者之一而降低，我在這方面所做的努力至少有八年之久，我所經(jīng)歷的最大挫折就是在該項(xiàng)劃時(shí)代發(fā)明中自己所做的一切都是徒勞?！? 雖然肖克利沒(méi)能成為晶體管的發(fā)明者之一，但他的研究為日后電子學(xué)及無(wú)線電通訊研究領(lǐng)域突破性的進(jìn)展奠定了基礎(chǔ)。巴丁、布拉頓、肖克萊也因此而獲得１９５６年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 肖克利與第一個(gè)晶體管 集成電路的出現(xiàn) 晶體管的出現(xiàn)使電子設(shè)備體積縮小，耗電減少，可靠性提高。由于晶體管可形成大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，其售價(jià)便宜，使電子設(shè)備成本也大幅度降低。然而，電子元器件的這些變革，仍然滿足不了電子工業(yè)迅速發(fā)展的需求，以一臺(tái)中型電子計(jì)算機(jī)為例，它的電子元件數(shù)高達(dá)上百萬(wàn)個(gè)，單機(jī)元件增多，暴露出晶體管自身的缺陷。 為了克服晶體管的這些弱點(diǎn)，科學(xué)家想盡辦法使它的體積變小，與之配套的電阻、電容、線圈、繼電器、開(kāi)關(guān)等元件，也沿著小型化的道路被壓縮成微型電子元器件，晶體管最小的已達(dá)到只有小米粒一樣。然而，晶體管本身的小型化當(dāng)然不是無(wú)限的，它達(dá)到一定程度后就很難再縮小了。 人們又轉(zhuǎn)而著手做改革裝配技術(shù)的嘗試，專(zhuān)家們將小型晶體管和其它小型元件，緊密地排在一起裝配在薄薄的帶有槽孔的絕緣基板上，用超聲波或電子束焊接好，再把安裝好的基板一塊塊地 重疊起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)高度密集的立方體，形成高密度裝配的“微模組件”。采用這種方法，最高可以把２００多萬(wàn)個(gè)元件封裝在一立方米的體積中，這幾乎達(dá)到封裝密度的極限。 1952年，美國(guó)雷達(dá)研究所的科學(xué)家達(dá)默（ ）在一次電子元件會(huì)議上指出：“可以期待將電子設(shè)備制作在一個(gè)沒(méi)有引線的固體半導(dǎo)體板塊中，這種固體板塊由若干個(gè)絕緣的、導(dǎo)電的、整流的以及放大的材料層構(gòu)成，各層彼此分割的區(qū)域直接連接，可以實(shí)現(xiàn)某種功能。” 1956年，美國(guó)材料科學(xué)專(zhuān)家富勒和賴斯發(fā)明了半導(dǎo)體生產(chǎn)的擴(kuò)散工藝，為研制集成電路提供了具體工藝技術(shù)。 1958年，美國(guó)德克薩斯儀器公司的青年工程師基爾比，受達(dá)默思想的啟發(fā)，大膽地提出了用一塊半導(dǎo)體硅晶片制作一個(gè)完整功能電路的新方案。 他在研制微型組件的晶體管中頻放大器時(shí)，用一塊硅晶制成了包括電阻、電容在內(nèi)的分立元件實(shí)驗(yàn)電路、實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常令人滿意。到 1958年底，他們已經(jīng)解決了半導(dǎo)體阻容元件和電路制作中的許多具體工藝問(wèn)題，確定了集成電路的標(biāo)準(zhǔn)封裝尺寸，為大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)做好了各項(xiàng)準(zhǔn)備。 基爾比的新發(fā)明 1959年，美國(guó)仙童公司的諾伊斯研究出一種二氧化硅的擴(kuò)散技術(shù)和 PN結(jié)的隔離技術(shù)，從而完成了集成電路制作的全部工藝。緊接著，光刻技術(shù)和其他技術(shù)也相繼發(fā)明，以致人們可以把晶體管和其它功能的電子元件壓縮到一小塊半導(dǎo)體硅晶片上。 1961年，美國(guó)德克薩斯公司同美國(guó)空軍合作，首先利用集成電路制成第一臺(tái)試驗(yàn)性計(jì)算機(jī)，該機(jī)共有 587塊集成電路，只有 285克，體積不到 100立方厘米，功耗僅僅 16瓦，運(yùn)行可靠，工作準(zhǔn)確無(wú)誤，充分顯示了集成電路的技術(shù)先進(jìn)性和強(qiáng)大生命力。單塊晶片上能集成 100個(gè)以上門(mén)電路的集成電路稱(chēng)為大規(guī)模集成電路。而把能在單塊芯片上集成 10000個(gè)門(mén)電路的集成電路稱(chēng)為超大規(guī)模集成電路。隨著制作工藝的進(jìn)步和新技術(shù)的應(yīng)用，人們把一個(gè)線路系統(tǒng)或一臺(tái)電子設(shè)備所包含的所有晶體管和其它電子元件統(tǒng)統(tǒng)制在一塊晶片上，從而大大縮小了體積并提高了可靠性。 1969年出現(xiàn)了第一塊大規(guī)模集成電路，之后隨著大直徑硅單晶材料性能的提高及離于束和新隔離技術(shù)的應(yīng)用，特別是光刻工藝精度的不斷提高，使制作在晶片上的電子元件的幾何尺寸越來(lái)越小，于是在70年代中期，超大規(guī)模集成電路問(wèn)世了。 平面工藝的發(fā)明 集成電路的第一個(gè)商品 助聽(tīng)器 : 發(fā)表于 1963年 12月，當(dāng)時(shí)用的仍是雙極型晶體管。 1970年，通用微電子 (General Microelectronics)與通用儀器公司 (General Instruments)，解決了矽與二氧化硅界面間大量表面態(tài)的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出 MOS晶體管 (metaloxidesemiconductor， MOS)；因?yàn)镸OS晶體管比起雙極型晶體管，功率較低、集積度高，制作也比較簡(jiǎn)單，因而成為后來(lái)大型集成電路的基本元件。 60年代發(fā)展出來(lái)的平面工藝，可以把越來(lái)越多的 MOS元件放在一塊硅晶片上，從 1960年的不到十個(gè)元件，倍數(shù)成長(zhǎng)到 1980年的十萬(wàn)個(gè)，以及 1990年約一千萬(wàn)個(gè)，這個(gè)每年加倍的現(xiàn)象稱(chēng)為摩爾定律 (Moore’s law)，是摩爾 (Gordon Moore)在 1964年的一次演講中提出的，后來(lái)竟成了事實(shí)。 在微處理機(jī)方面， 1968年，諾宜斯和莫爾成立了英特爾 (Intel) 公司，不久，葛洛夫 (Andrew Grove) 也加入了， 1969年，一個(gè)日本計(jì)算機(jī)公司比吉康 (Busi) 和英特爾接觸，希望英特爾生產(chǎn)一系列計(jì)算機(jī)晶片，但當(dāng)時(shí)任職于英特爾的霍夫 (Macian E. Hoff) 卻設(shè)計(jì)出一個(gè)單一可程式化晶片， 1971年 11月 15日，世界上第一個(gè)微處理器 4004誕生了，它包括一個(gè)四位元的平行加法器、十六個(gè)四位元的暫存器、一個(gè)儲(chǔ)存器 (accumulator) 與一個(gè)下推堆疊 (pushdown stack)，共計(jì)約二千三百個(gè)晶體管； 4004與其他唯讀存儲(chǔ)器、移位暫存器與隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，結(jié)合成 MCS4微電腦系統(tǒng)； 在 1970年代，決定半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)展方向的，有兩個(gè)最重要的因素： 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 (semiconductor memory) 與微處理機(jī) (micro processor)。 4004 8008 8085 8088 CPU的發(fā)展初期 80186 80386 80286 80486 CPU的發(fā)展中期 Pentium PentiumIII Pentium Pro Pentium II PentiumIV CPU的發(fā)展后期 毫無(wú)疑問(wèn)的， 存儲(chǔ)器與微處理器同等的重要 ， 1965年，快捷公司的施密特 (J. D. Schmidt) 使用 MOS技術(shù)做成實(shí)驗(yàn)性的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。 1969年，英代爾公司推出第一個(gè)商業(yè)性產(chǎn)品，這是一個(gè)使用硅 閘極、 p型通道的 256位元隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器發(fā)展過(guò)程中最重要的一步，就是 1969年， IBM的迪納 (R. H. Dennard) 發(fā)明了只需一個(gè)晶體管和一個(gè)電容器，就可以儲(chǔ)存一個(gè)位元的記憶單元；由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密度又高，現(xiàn)今半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展常以動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的容量為指標(biāo)。 存儲(chǔ)器的發(fā)展 中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史 1947年，美國(guó)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(kāi)創(chuàng)了人類(lèi)的硅文明時(shí)代。 1956年中國(guó)提出“向科學(xué)進(jìn)軍”，國(guó)家制訂了發(fā)展各門(mén)尖端科學(xué)的“十二年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃”，明確了目標(biāo)。根據(jù)國(guó)外發(fā)展電子器件的進(jìn)程，提出了中國(guó)也要研究發(fā)展半導(dǎo)體科學(xué)，把半導(dǎo)體技術(shù)列為國(guó)家四大緊急措施之一。 中國(guó)半導(dǎo)體材料從鍺 (Ge)開(kāi)始。通過(guò)提煉煤灰制備了鍺材料。1957年北京電子管廠通過(guò)還原氧化鍺，拉出了鍺單晶。 在鍺之后，很快也研究出其他半導(dǎo)體材料。 1959年天津拉制了硅(Si)單晶。 1962年又接制了砷化鎵 (GaAs)單晶，后來(lái)也研究開(kāi)發(fā)了其它化合物半導(dǎo)體。 1957我國(guó)依靠自己的技術(shù)開(kāi)發(fā)，相繼研制出鍺點(diǎn)接觸二極管和三極管(即晶體管 )。 為了加強(qiáng)半導(dǎo)體的研究，中國(guó)科學(xué)院于 1960年在北京建立了半導(dǎo)體研究所，同年在河北省石家莊建立了工業(yè)性專(zhuān)業(yè)研究所 第十三研究所。 硅器件開(kāi)始搞的是合金管。 1962年研究成外延工藝，并開(kāi)始研究采用照相制版、光刻工藝，河北半導(dǎo)體研究所在 1963年搞出了硅平面型晶體管，1964年搞出了硅外延平面型晶體管。 在平面管之前不久，也搞過(guò)錯(cuò)和硅的臺(tái)面擴(kuò)散管，但一旦平面管研制出來(lái)后，絕大部分器件采用平面結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗m合于批量生產(chǎn)。 半導(dǎo)體所屬工廠后改建為微電子中心所生產(chǎn)的開(kāi)關(guān)管，供中國(guó)科學(xué)院計(jì)算研究所研制成第二代計(jì)算機(jī)。 隨后在北京有線電廠等工廠批量生產(chǎn)了 DJS121型鍺晶體管計(jì)算機(jī)，速度達(dá)到 1萬(wàn)次以上。后來(lái)還研制出速度更快的 108機(jī)，以及速度達(dá) 28萬(wàn)次、容量更大的 DJS320型中型計(jì)算機(jī)，該機(jī)采用硅開(kāi)關(guān)管。 半導(dǎo)體器件 在有了硅平面工藝之后，中國(guó)半導(dǎo)體界也跟隨世界半導(dǎo)體開(kāi)始研究半導(dǎo)體集成電路。 中國(guó)第一塊半導(dǎo)體集成電路究竟是由哪一個(gè)單位首先研制成功的 ？ 在相差不遠(yuǎn)的時(shí)間里，有中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所，河北半導(dǎo)體研究所，它在 1965年 12月份召開(kāi)的產(chǎn)品鑒定會(huì)上鑒定了一批半導(dǎo)體管，并在國(guó)內(nèi)首先鑒定了 DTL型 (二極管 晶體管邏輯 )數(shù)字邏輯電路。當(dāng)時(shí)采用的還不是國(guó)外普遍使用的 PN結(jié)隔離，而是僅在國(guó)外文獻(xiàn)中有所報(bào)導(dǎo)的 Sio2介質(zhì)隔離，通過(guò)反外延方法制備基片。 在研究單位之后，工廠在生產(chǎn)平面管的基礎(chǔ)上也開(kāi)始研制集成電路。北方為北京電子管廠，也采用介質(zhì)隔離研制成 DTL數(shù)字電路，南方為上海元件五廠，在華東計(jì)算機(jī)所的合作下，研制出采用 PN結(jié)隔離的 TTL型 (晶體管 晶體管邏輯 )數(shù)字電路，并在 1966年底，在工廠范圍內(nèi)首家召開(kāi)了產(chǎn)品鑒定會(huì)鑒定了 TTL電路。 半導(dǎo)體集成電路 我國(guó)大陸半導(dǎo)體工業(yè) 我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)起步于 1950年代。 1965年，我國(guó)已自主研制成第一塊硅數(shù)字集成電路，僅比美國(guó)日本晚了幾年，而且勢(shì)頭不亞于同處于半導(dǎo)體發(fā)展初期的美國(guó)。在外部封鎖條件下，我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，按照軍工主導(dǎo)、科研創(chuàng)新帶動(dòng)模式，形成了自己的一套產(chǎn)業(yè)體系。國(guó)家曾組織三次全國(guó)規(guī)模的大規(guī)模集成電路（ LSI）大會(huì)戰(zhàn)，以邏輯電路、數(shù)字電路為主，主要為計(jì)算機(jī)配套，開(kāi)發(fā)出了自己的 10 1 2 370計(jì)算機(jī)系列。而且自主開(kāi)發(fā)出配套的設(shè)備、儀器、原料，形成了生產(chǎn)能力。 隨后的“文化大革命”耽誤了 10年。我們搞“文革”的 10年，正是美國(guó)在半導(dǎo)體制造技術(shù)獲得全面突破和進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)階段，日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)崛起的時(shí)期。 3 改革開(kāi)放以來(lái)，面對(duì)國(guó)外巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，我國(guó)半導(dǎo)體發(fā)展模式經(jīng)歷了重大轉(zhuǎn)型。 1978年，無(wú)錫 742廠（今華晶廠）投資 ，從日本東芝引進(jìn)全套彩電用線性集成電路生產(chǎn)線（ 5微米技術(shù)）， 1982年起投產(chǎn)， 1985年國(guó)家驗(yàn)收通過(guò)。華晶的全套引進(jìn)在當(dāng)時(shí)是比較成功的項(xiàng)目。 分散引進(jìn)， 33條生產(chǎn)線不見(jiàn)成效 “文革”結(jié)束后的 1980年代初，努力追趕國(guó)際水平。中國(guó)科學(xué)院北京、上海兩個(gè)半導(dǎo)體研究所，于 79年試制成功 4K存儲(chǔ)器， 1980年就做出 16K， 1985年做出了 64K存儲(chǔ)器。但是，在巨大的進(jìn)口潮沖擊下，1980年代后期停止了在通用電路方面的追趕（ 256K存儲(chǔ)器的研發(fā)計(jì)劃被擱置），轉(zhuǎn)而走技術(shù)引進(jìn)的路子。 1984年是我國(guó)的“引進(jìn)年”。在大量進(jìn)口汽車(chē)、大量引進(jìn)彩電、冰箱生產(chǎn)線的同時(shí)，各科研、制造單位和大專(zhuān)院校，大量引進(jìn)半導(dǎo)體器件生產(chǎn)線。從 1984年到“七五”末期，先后共引進(jìn) 33條集成電路生產(chǎn)線（按每條線花費(fèi) 300600萬(wàn)美元，推算共用匯 ）。 但是，由于當(dāng)時(shí)“巴統(tǒng)”的禁運(yùn)政策，引進(jìn)設(shè)備基本上都是已經(jīng)淘汰的，有的不配套，達(dá)不到設(shè)計(jì)能力，只有 1/3可以開(kāi)動(dòng)。而且，企業(yè)急功近利，只講生產(chǎn)不重消化，少有明確的消化吸收方案，也缺乏資金保障。這 33條線絕大多數(shù)沒(méi)有發(fā)揮作用。 “908”項(xiàng)目：從決策到投產(chǎn)用了 7年 1990年 8月，國(guó)家決定投資 20億人民幣，上馬“ 908工程”。包括一條 6英寸生產(chǎn)線（最后定在華晶廠），一個(gè)后封裝企業(yè)， 10個(gè)設(shè)計(jì)公司，還有 6個(gè)設(shè)備項(xiàng)目。 “ 908工程” 吸取了“ 33條線”教訓(xùn)，強(qiáng)調(diào)了集中投資。但是，在實(shí)際上馬過(guò)程中，僅僅立項(xiàng)就用了 4年（ 1994年立項(xiàng)才獲批準(zhǔn)），突出暴露了我國(guó)決策機(jī)制之遲緩，不能適應(yīng)高科技產(chǎn)業(yè)快節(jié)奏發(fā)展的弊病，最后還是引進(jìn)一條二手的 6英寸生產(chǎn)線。直到 1997年左右才建成。 新加坡的 CHATER公司也是 1990年開(kāi)始引進(jìn)生產(chǎn)線，兩年建成，三年投產(chǎn)，到今天已經(jīng)成為國(guó)際著名半導(dǎo)體公司。 我們從立項(xiàng)到建成投產(chǎn)，用了幾乎 7年時(shí)間，投產(chǎn)之日即是技術(shù)落后之時(shí)。技術(shù)已經(jīng)前進(jìn)了幾代。 “ 909”的成功，增強(qiáng)了我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)界的自信 20多年來(lái)，我國(guó)半導(dǎo)體領(lǐng)域從爭(zhēng)相引進(jìn)、無(wú)所建樹(shù)到“人財(cái)兩空”，“ 909”項(xiàng)目，可以說(shuō)是到目前為止，我國(guó)由國(guó)家主導(dǎo)的半導(dǎo)體制造項(xiàng)目中最成功的一個(gè)。 該項(xiàng)目 1995年立項(xiàng)，共投資 100