半导体的发展与历史

半导体的发展与历史

半导体的发现实际上能够追溯到很久往常，

1833年，英国巴拉迪最先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不一致于通常金属，

通常情况下，金属的电阻随温度升高而增加，但巴拉迪发现硫化银材料的电阻是随着温度的

上升而降低。这是半导表达象的首次发现。

不久，1839年法国的贝克莱尔发现半导体与电解质接触形成的结，在光照下会产生一

个电压，这就是后来人们熟知的光生伏特效应，这是被发现的半导体的第二个特征。

在1874年，德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关，即它的导

电方方向性，在它两端加一个正向电压，它是导通的；假如把电压极性反过来，它就不导电，

这就是半导体的整流效应，也是半导体所特有的第三种特性。同年，舒斯特又发现了铜与氧

化铜的整流效应。

1873年，英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应，这是半导体

又一个特有的性质。半导体的这四个效应，（jianxia霍尔效应的余绩一四个伴生效应的

发现）虽在1880年往常就先后被发现了，但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格与

维斯苜次使用。而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。

很多人会疑问，为什么半导体被认可需要这么多年呢？要紧原因是当时的材料不纯。没

有好的材料，很多与材料有关的问题就难以说清晰。

半导体于室温时电导率约在10—10〜10000/。・cm之间，纯净的半导体温度升高时电

导率按指数上升。半导体材料有很多种，按化学成分可分为元素半导体与化合物半导体两大

类。除上述晶态半导体外，还有非晶态的有机物半导体等与本征半导体。

1947年12月23日第•块晶体管在贝尔实验室诞生，从此人类步入了飞速进展的电子

时代。在晶体管技术日新月异的60年里，有太多的技术发明与突破，也有太多为之作出重

要奉献的人，更有半导体产业分分合合、聚聚散散的恩怨情仇，当然其中还记载了众多半导

体公司的浮浮沉沉。

JohnBardeen（左），WilliamShockley（坐）与WalterBrattain共同发明了晶体管

1959年首次将集成电路技术推向商用化的飞兆半导体公司，也是曾经孵化出包含英特尔、

AMD、美国国家半导体、LSILogic、VLSITechnology^IntersiKAltera与Xilinx等等业界

众多巨擘的飞兆半导体，现在已成为专注于功率与能效的公司；曾经在上世纪80年代中连

续多年位居半导体产业榜苜的NEC,在90年代中跌出前10后，再也没有东山再起；更有

与发明第•块晶体管的贝尔实验室有着直系血缘的杰尔(Agere),通过多次变卖，被“四分五

裂”找不到踪迹。

世上没有常胜的将军。曾经的呼风唤雨，并不代表能成为永久的解主。当我们用历史的眼观

来看今天的半导体产业，我们有什么启示呢？全球半导体产业正在东移，以台积电为首的晶

圆代工将成为全球半导体工艺与产能双双领先的公司；传统的IDM厂商都向轻资厂转变，

65nm已鲜有IDM跟踪，至45nm时除了memory厂商外，仅剩英特尔一家了；AMD在2008

年将芯片制造部分剥离出来也说明了这•点。私募基金正在加速半导体业的整合，未来每个

产业仅有前五名是能够生存的；PC在主导半导体产业10多年后，正让位于消费电子，英

特尔还能守住霸主地位多久？以台湾联发科为代表的新一代IC公司的崛起，使得众多欧美

大厂不再轻易放弃低利润行业，未来的半导体产业会逐步成为一个成熟的产业，一个微利的

产业。

回忆过去60年，什么人是我们务必记住的？什么重大事件对业界影响最大？

重温20世纪半导体产业历史(从括体管——集或电路的发明)

重天事件备注

12月23日,贝尔实验变的*克利(William因为对半导体的研究和晶体笆效应的发

Sh<xkley,1910—1989).巴丁(JohnBardeen,1908现，三人分享了1956年的诺贝尔物理

1947—1991)和布拉坦(Halter3rattain,1902—1987)字之

发明了世界上第一个点楼触*晶体管

1948贝尔买Sfe室培育出或诸晶体电导性更一致，缺陷更少

IRdnternationalRectifier)发运第一欲商用半导ClaudeShannon被誉为信息理论和避

体鹘件辑哎计之父.1948发表了著名论文《

通匕的数学理论1(TheMathematical

1949ClaudeShannon(1916-2001)fi'lft7笠一个国际家棋

TheoryofCocnmunication)

博交机(ohess-playingmachine)

生长给型超体管(grownjunctiontrancistor)限为可预见性好和可靠性高

1950第一种应用于一系列消靖产品的落件

世界第一台商用计或机——通用自动计真机(UNIVAC)UNIVAC使用了5000个电子管.是第一

1951交付美国人口调近局代电子首计算机趋于成熟的标志

忠州仪器(TD涉足半导体也务

罗拉在菲尼克厮建立了固态电子研发实会室.以

1952利用最斫的晶体皆发明

IBM宣布推出701,这是第一台存他程序的计算机，也IBM701是计真机历史上一个的单程碑

是通常意义上的电肺

总衽罗拉申•音其第一项半导体专利，涉及为无集通讯

1953按收器和汽隼收音机的音期功率转换级开发低成本的

晶体管

由虎州仪器开发.IDEACo.销售的晶体管收音机

(Transirtorradio)成功上市

健州仪器开发了面接合型噎晶体管(silicon它的熔点高，适用于太空和军事领域

1954)unctiontransistor

贝尔实验室擢出全晶体管计算机Ql】-tran*istor

computer)

贝尔实鸵室研制出光阻材出(photoresist)该技术至今还用干大规模量产芯片

“晶体管二父”西克利离开贝尔实险室返回故乡圣克肖克利最终招募了12名年轻的科学家

拉拉建立自己的公司--尚克利半导体实脍室，这是磋研发用于晶体管的铸和联，包括后来硅

谷第一家真正的半导体公司.肖克利实验室为硅谷引谷历史上者名的“八叛逆”

来了大批优秀的技术人员，使硅谷取代美国东部,成

1955(TraitorousEight)--GordonE.

为美国半导体产业的中心.白克利因此帔誉为“登省Moore,C.SheIdonRoberts,

的摩邑”EugeneKleiner,RobertN.Noyce,

VictorH.Grinich,JuliusBlank,

JeanA.Hourni和JayT.Last

19S6GeneralElectric推出第一个国布嗫开关

美国第一个轨道卫星"探削者”(Explorer)使用晶体飞光为联谷培乔了成千上万的技术和管

音技术理人才，是硅谷的“人才摇篮”，AMT

10月1日，RobertNoyce率领“八叛逆”离开肖克利号数十家公司就是飞兆的直接或间接后

安睡室，借助FairchiIdCameraandInstrument公裔•其中再一次先后离开的“八折逆”

创办的公司包括英特尔、Inters1U

1957司的投负，创立飞兆半导体(Fairchild

Semiconductor).这又是硅谷历史上的一个里程碑Xicor、Teledyn?以及曾经轩化出，

Amazon,com.康怕、Sun和Tandem等

效百家公司的著名风险投资公司

KleinerPerkinsCaufield&Byers

单导体产业的辅传收入第一次超过1亿美元

克雷(Cray,1925—1996)次计了全晶体管超级计翼机克备被皆为“超级计算机之父”

8月28日，德州仪器的JackKilby(1923-2005)展示这是一个7/16x1/16英寸的葡电设

了第一歙集成电路各，在一个钳片上只有一个晶体管以及

其它一些部件.这个被称为集成电路的

1958发明，给电子产业带来了一场革命，

Kilby因此也获霄了280年诺贝尔物理

学奖

美国空军在Minuteaen导漳会计中使用半导体美国国防部、美国国不觥交和宇宙航行

局迅速成为半身体产业的两个大客户

5月27日，美国国家半导体在康州Danbury宣布成立

1959飞兆华异体的创始人之一RobertNoyce(1927-1990)因为发明了可制市性更强的集成电路.

发明了平面工艺技术，使集成电路可量产.从此，平Noyce成为集成电路的共冏发明人

导体产业由“发明时代”进入“尚用时代”

1947年，美国贝尔实验室发明了半导体点接触式晶体管，从而开创了人类的硅文明时代。

1956年，我国提出“向科学进军”，根据国外进展电子器件的进程，提出了中国也要研究半导体科学，

把半导体技术列为国家四大紧急措施之一。中国科学院应用物理所首先举办了半导体器件短期培训班。请

回国的半导体专家黄昆、吴锡九、黄敞、林兰英、王守武、成众志等讲授半导体理论、晶体管制造技术与

半导体线路。在五所大学一一北京大学、复旦大学、吉林大学、原门大学与南京大学联合在北京大学开办

了半导体物理专业，共同培养第一批半导体人才。培养出了第一批著名的教授：北京大学的黄昆、复旦大

学的谢希德、吉林大学的高鼎三。1957年毕业的第一批研究生中行中国科学院院士王阳元（北京大学微电

子所所长）、工程院院士许居衍（华晶集团中央研究院院长）与电子工业部总工程师俞忠铉（北方华虹设

计公司董事长）。

1957年，北京电子管厂通过还原氧化错，拉出了错单晶。中国科学院应用物理研究所与二机部十届第

十一所开发铭晶体管。当年，中国相继研制出错点接触二极管与三极管（即晶体管）。

1958年，美国德州仪器公司与仙童公司各自研制发明了半导体集成电路（IC）之后，进展极为迅猛，

从SSI（小规模集成电路）起步，通过MSI（中规模集成电路），进展到LSI（大规模集成电路），然后进

展到现在的VLSI（超大规模集成电路）及最近的ULSI（特大规模集成电路），甚至进展到将来的GSI（甚

大规模集成电路），届时单片集成电路集成度将超过10亿个元件。

1959年，天津拉制出硅（Si）单晶。

I960年，中科院在北京建立半导体研究所，同年在河北建立工业性专业化研究所一一第十三所（河北

半导体研究所）。

1962年，天津拉制出神化线单晶（GaAs）,为研究制备其他化合物半导体打下了基础。

1962年，我国研究制成猫外延工艺，并开始研究使用照相制版，光刻工艺。

1963年，河北省半导体研究所制成硅平面型晶体管。

1964年，河北省半导体研究所研制出硅外延平面型晶体管。

1965年12月，河北半导体研究所召开鉴定会，鉴定了第•批半导体管，并在国内首先鉴定了DTL型

（二极管一一晶体管逻辑）数字逻辑电路。1966年底，在工厂范围内上海元件五厂鉴定了T