晶体管:电子工业的奠基石

2015-04-27 11:39
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关键词:摩尔定律微电子栅极

现在一个小型芯片上就包括了70亿个晶体管。而使得晶体管变得如此重要的关键一步是由罗伯特·诺伊斯在1959年迈出的。

现今地球上的晶体管,要比银河系里星星的数量还要多,而这个数量的增长还从来没有停止过。不难想象,如果没有晶体管,现在占据我们日常生活的任何电子产品都不会成为可能。晶体管是电子电路最重要的部分:在数字电路中,每个比特正是由一个晶体管的状态表示的。

1925年,朱利亚斯·埃德加·利林菲尔德申请了首个晶体管应用的专利,而它的首个模型在20年后才做好。从1950年起,晶体管开始逐渐流行起来,原因是它被应用在了便携无线电接收器上。这个事件打响了微型晶体管急速发展的发令枪。1959年,物理学家罗伯特·诺伊斯提出用一块薄薄的硅芯片来制作含有多个晶体管的整个电路的想法,正是这个集成电路的想法,奠定了整个微电子工业的基础。罗伯特·诺伊斯第一个将所有的电子元器件和它们之间的连线全部装载在一块基片上,这时他的同事们(包括杰克·科尔比)还在用电线连接不同的元器件。罗伯特·诺伊斯后来被人们称为“硅谷市长”,是因为现在还在广泛使用的场效应晶体管需要的一种半导体材料,这种材料通常是硅。

电路中电子从“源极”流到“漏极”,中间需要经过承载电压的“栅极”。栅极的电压越低,电流中的电子就会越多,所以栅极的电压可以控制流过晶体管的电流。1968年,诺伊斯和高登·E·摩尔联合成立了英特尔。“摩尔定律”预测了因为晶体管的体积不断减小,集成电路上的晶体管数量每两年就会翻一番。摩尔认为摩尔定律在2025年左右会失效,因为晶体管的体积将达到理论最小值。现在的证据都表明,他的预言将会成真,但这并不代表科技发展会减速,毕竟只要再增加面积,计算能力还会继续提升。

诺伊斯因为他的贡献获得了一些奖项,但即使杰克·科尔比在2000年拿到了诺贝尔物理学奖,罗伯特·诺伊斯还是没有染指诺贝尔奖,他在1990年以62岁的年龄去世,而诺贝尔奖只颁给在世的人。不过,IEEE(电气电子工程师学会)自2000年起每年颁发以他命名的罗伯特·N·诺伊斯奖章,来表彰在微电子领域做出杰出贡献的科学家和工程师。

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