打開電視或收音機(jī)的后蓋，您會看到印刷電路板（PCB）構(gòu)建 ：有點(diǎn)像電子街道地圖，上面有小的電子組件（例如電阻器和電容器）就像微型金屬街道一樣。

電路板適用于小型家電，但是如果您嘗試使用相同的技術(shù)來制造復(fù)雜的電子機(jī)器，例如計(jì)算機(jī)，您很快就會遇到障礙。即使是最簡單的計(jì)算機(jī)，也需要八個電子開關(guān)來存儲單個字節(jié)（字符）的信息。因此，如果您要構(gòu)建一臺僅具有足夠內(nèi)存來存儲此段的計(jì)算機(jī)，則對于單個段，您需要查看大約750個字符的8倍，大約6000個開關(guān)。如果是成年拇指大小的一個真空管，您就會得到一臺非常巨大并且耗電量也巨大的機(jī)器，該機(jī)器需要一個的單獨(dú)的微型電廠才能保持運(yùn)轉(zhuǎn)。

1947年，三位美國物理學(xué)家發(fā)明了晶體管，這種情況有所改善。晶體管只是真空管和繼電器的一小部分，使用的功率少得多，可靠性更高。但是當(dāng)在復(fù)雜電路中將所有這些晶體管連接在一起的問題。

照片：集成電路可以安裝在印刷電路板（PCB）中，就像綠色的一樣。注意將兩個不同IC的“分支”（端子）鏈接在一起的細(xì)線。其他走線將IC鏈接到常規(guī)電子組件，例如電阻器和電容器。您可以將軌道視為“街道”，在完成有用的操作（組件本身）的“建筑物”之間建立路徑。集成電路中還有一個電路板的小型化版本：在硅晶片的表面上以微觀形式創(chuàng)建軌跡。

集成電路改變了這一切?；舅枷胧遣捎靡粋€完整的電路，其中包含所有的許多組件以及它們之間的連接，并在硅片的表面上以微觀微小的形式重建整個電路。這是一個非常聰明的主意，它使各種“微電子”小工具成為可能，從數(shù)字手表和袖珍計(jì)算器到帶有內(nèi)置衛(wèi)星導(dǎo)航的火箭和導(dǎo)彈。

摩爾定律

1960年代和1970年代，集成電路徹底改變了電子和計(jì)算領(lǐng)域。首先，工程師們在所謂的小規(guī)模集成（SSI）中將數(shù)十個組件放在芯片上。緊隨其后的是中等規(guī)模集成（MSI），在一個面積相同的區(qū)域中有數(shù)百個組件。大約在1970年左右，大規(guī)模集成（LSI）帶來了成千上萬個組件。

1965年，領(lǐng)先的芯片制造商英特爾公司的戈登·摩爾（Gordon Moore）注意到，芯片上的組件數(shù)量大約每隔一兩年就會翻一番?！白畛醯念A(yù)測是10年，我認(rèn)為這是一段漫長的歷程。但是這十年來，集成電路從60個組件變?yōu)?0,000個組件— 10年翻了一千倍。并且這個速度將要持續(xù)50年。”

摩爾定律的五十年：圖表顯示了從1970年到現(xiàn)在的普通微芯片晶體管數(shù)量的指數(shù)增長。

半導(dǎo)體

傳統(tǒng)上，人們認(rèn)為材料可分為兩類：一類是使電流很容易流過的材料（導(dǎo)體），另一類是不絕緣的材料（絕緣子）。 金屬占導(dǎo)體的大部分，而塑料，木材和玻璃等非金屬是絕緣體。實(shí)際上，事情要比這復(fù)雜得多，特別是當(dāng)涉及元素周期表中間的某些元素（第14和15組）時，尤其是硅和鍺。通常，在絕緣體中，如果我們在稱為摻雜的過程中向它們添加少量雜質(zhì)，則可以使這些元素的行為更像導(dǎo)體。如果將銻添加到硅中，則可以給它提供比通常多一些的電子，并具有導(dǎo)電的能力。以這種方式“摻雜”的硅稱為n型。加入硼代替銻，然后除去硅中的一些電子，留下作為“負(fù)電子”工作的“空穴”，以相反的方式攜帶正電流。。并排放置n型和p型硅區(qū)域會形成結(jié)，在結(jié)處電子會以非常有趣的方式工作-這就是我們創(chuàng)建二極管，晶體管和存儲器等基于半導(dǎo)體的電子組件的方式。

硅片

制造集成電路的過程中有一個大開始了 單晶硅的，形狀像長固體管，這是“薩拉米切片”到薄光盤（約光盤的尺寸）被稱為晶片。晶圓被標(biāo)記為許多相同的正方形或矩形區(qū)域，每個區(qū)域?qū)⒔M成一個硅芯片（有時稱為微芯片）。然后，通過摻雜表面的不同區(qū)域以將它們轉(zhuǎn)變?yōu)閚型或p型硅，在每個芯片上創(chuàng)建成千上萬個組件。摻雜是通過各種不同的過程完成的。在其中一種稱為濺射的方法中，摻雜材料的離子像槍一樣從子彈中射向硅晶片。另一個過程稱為氣相沉積 涉及將摻雜材料作為氣體引入并使其冷凝，以便雜質(zhì)原子在硅晶片的表面上形成薄膜。分子束外延 是沉積的一種更為精確的形式。