大约1940年代~ 1960年代, 计算机由独立部件组成, 叫 分立元件, 然后再用线连在一起, 想要提升性能需要不断的加 元件和电线, 变的非常非常复杂, 就是" 数字暴政 "
1950年代中期, 晶体管开始商业化, 开始用在计算机上, 比电子管更小更快更可靠,但依然是 分立元件
1960年代的计算机内部的电线经常缠绕在一起, 复杂性达到了顶点.
于是引入一层新抽象, 封装复杂性
与其用线连接多个独立部件, 不然把多个组件包在一起, 变成新的独立组件, 这个就是 集成电路(IC)
IC就像电脑工程师的乐高积木, 可以组合出无数种设计
接下来 印刷电路板PCB诞生
PCB 可以大规模生产, 无需焊接或用一大堆线, 它通过蚀刻金属线的方式, 把零件连接到一起
受限于体积大小, 塞下5个晶体管还是非常费劲的, 于是, 光刻 登场
简单讲: 就是用光把复杂图案印刷到材料上, 比如半导体
制作一个晶体管
01 从一片硅(晶圆)开始, 长的像一块饼干.
因为硅有时候导电, 有时候不导电, 于是可用用来做基础, 把复杂金属电路放在上面, 集成所有东西,
02 在硅片顶部硅片顶部, 加一层薄薄的氧化层,作为保护层
03 接着增加一层特殊化学品"光刻胶", 光刻胶, 被光照射后, 变的可溶, 可以用一种特殊化学药剂洗掉, 与 光掩膜 配合使用会非常有用
光掩膜 需要制作成 印刷电路图, 然后把光掩膜贴在光刻胶上方.
每个区域的掺杂方式不同, 这叫双极型晶体管. 这个是1962年的真实专利, 永远改变了世界.
用类似的步骤, 光刻可以制作电阻 或 电容.
预测: 每过两年, 同样大小的空间可以塞下两倍数量的晶体管, 这个叫 摩尔定律 , 就是一种趋势
集成电路 开启 计算机的 3.0 时代。
第一个微型处理器, C4004 整合了 2300个晶体管.
1980年 3W
1990年 100W
2000年 3000W
2010年 10亿个晶体管在一个芯片里
现在已经接近摩尔定律的极限, 进一步缩小遇到了问题.
在这里插入图片描述
当晶体管非常小, 电极之间可能只有几个原子的距离, 电子会跳过间隙, 这个叫 " 量子隧道贯穿 "
实验室已经制造出了 1纳米大小的晶体管.
