作為一個文科生,物理概念對我來說非常晦澀,但是投資領域那么廣泛,我們總會碰到各行各業(yè)的項目標的,尤其是目前社會發(fā)展中信息技術產業(yè)的比重那么大,目前全球市值最高的前十大公司中,信息科技企業(yè)占七個,蘋果、微軟、谷歌、亞馬遜、Facebook、阿里以及騰訊,其中微軟(1.4萬億)蘋果(1.39萬億)一直霸占科技企業(yè)市值冠亞軍。這兩家企業(yè)的核心競爭力是什么,毋庸置疑是軟件:Microsoft與OS。那這兩種系統(tǒng)的載體是什么集成電路,是芯片,也就是我想要講的集成電路。
我們最近看到很多關于集成電路的新聞報告,我們總在聊芯片,總在說IC,但其實認真想象也只是在說集成電路這四個字,關于集成電路的知識太過專業(yè),可越是專業(yè),越需要我們下功夫去研究,因為只有我們變得專業(yè),才能發(fā)現那些潛在的投資機會不是?
那接下來幾篇文章我就想普及下集成電路(Integrated Circuit)相關的一些知識梳理,這篇文章來說集成電路的發(fā)展歷史。
01
電子管階段(19世紀初——19世紀60年代)
電子管:電子管是一種最早期的電信號放大器件。被封閉在玻璃容器(一般為玻璃管)中的陰極電子發(fā)射部分、控制柵極、加速柵極、陽極引線被焊在管基上。利用電場對真空中的控制柵極注入電子調制信號,并在陽極獲得對信號放大或反饋震蕩后的不同參數信號數據。早期應用于電視機、收音機擴音機等電子產品中。1904年英國物理學家弗萊明(John Ambrose Fleming)在橫越大西洋無線電通信發(fā)報機中首次發(fā)明了弗萊明管(二極檢波管)。其理論基礎來自于“愛迪生效應”(當燈絲被加熱,在燈絲的周圍將形成電子云集成電路,通過熱電子發(fā)射而獲得自由,這些自由電子在真空管中將被正極吸引而移動,形成連續(xù)的電流)。
弗萊明及電子二極管1907年美國發(fā)明家弗雷斯特(Lee de Forest)在二極管的燈絲和板機之間加入一個柵板,發(fā)明了第一支真空三極管。三極管的發(fā)明是電子管反應更加靈敏、能夠發(fā)出音樂或聲音的震動,且集檢波、放大和震蕩三種功能為一體,也使其成為了現代電子工業(yè)真正的誕生起點。
弗雷斯特及電子三極管到1960年左右,西方國家的無線電工業(yè)年產10億只無線電電子管,不僅應用于電話、海陸通訊,還廣泛滲透到家庭娛樂領域,同時推動了飛機、雷達、火箭的發(fā)明和進一步發(fā)展。1946年世界上第一臺電子計算機ENIAC就是由18000多個電子管構成,其體積十分龐大,重30多噸,占地面積170多平方米,內部有電路的焊接點50萬個,耗電量超過174千瓦小時,電子管平均每隔15分鐘燒壞一個。
第一臺電子計算機ENIAC晶體管體積大、能耗高、壽命短、噪聲大等缺點已經不能滿足近代信息工業(yè)的發(fā)展,急需尋找新的固態(tài)器件代替電子管。
02
晶體管階段(19世紀50年代—70年代)1947年12月,美國貝爾實驗室正式成功演示了第一個基于鍺半導體的具有放大功能的點接觸式晶體管,這標志著現代半導體產業(yè)的誕生和信息時代的開啟。1950年鍺基NPN結式晶體管被壓發(fā)出來,使得現代半導體工藝成為可能。1954年,貝爾實驗室制備了第一個硅晶體管,同一年德州儀器實現了硅晶體管的商業(yè)化。1956年,啟和科技發(fā)明了晶閘管。在這個時期,晶體管化的電子線路是通過導線把單個半導體元件連在一起的,已經初步展示了半導體器件的威力。這里再次提及第一臺電子計算機ENIAC,ENIAC于1946年投入使用,1956年退役,計算能力每秒鐘進行5000次加減法,耗能150千瓦時1954年,貝爾實驗室開發(fā)了第一臺晶體管化的計算機TRADIC,使用了大約700個晶體管和1萬個鍺二極管,每秒鐘可以執(zhí)行1百萬次邏輯操作,功率僅為100瓦時,1955年,IBM公司開發(fā)了包含2000個晶體管的商用計算機。