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伊斯等人的设计获得了成功,于1959年7月申请了专利。后来,得克萨斯公
司和仙童公司为集成电路的发明权发生过争执。但人们公认,基尔比和诺伊
斯对集成电路的发展都做出了重大贡献。
集成电路的诞生,标志着电子技术进入了微电子技术的新阶段。1960
年,得克萨斯仪器公司和仙童公司等都研制出电阻—晶体管逻辑电路。这是
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一种数字集成电路系列产品。1962年,西格尼蒂克斯公司发明了性能更佳的
二极管——晶体管逻辑电路,摩托罗拉公司开发出高速双极逻辑电路——发
射极耦合电路。1963年,塞尔凡尼亚公司研制成更为先进的晶体管—晶体管
逻辑电路。这种双极电路后来取得很大进展。
1962年,美国无线电公司的霍夫斯坦和海曼研制出金属氧化物半导体场
效应管。它的集成度高,功耗低,可靠性好,工艺简单,但存在工作速度较
慢、要求不同工作电压、易氧化等缺点。60年代后期。制造MOS电路的技术
更加成熟,一些障碍被突破,MOS电路才获得巨大发展。1967年,仙童公司
生产出世界上第一个只读存贮器。它是一个64位MOS器件。1969年,美国
的英特尔公司制成了4位的4004微处理机,采用了P沟道MOS工艺。1972
年,该公司开发了计算机上使用的MOS结构1024位动态随机存贮器。1975
年,他们又推出了4096位动态随机存贮器。这时,使用几片集成电路片子已
能组装成一台微型计算机。
集成电路自问世以来,发展异常迅猛。60年代初期,生产的是在一块芯
片上包含几十个晶体管的小规模集成电路。60年代中期发展到几百甚至上千
个元器件的中规模集成电路。同时,微电子学也成为一门独立的学科。进入
70年代,集成电路技术发展更快,形成了1000个以上晶体管的大规模集成
电路,后期甚至出现了20多万个晶体管的芯片,进入了超大规模集成电路的
时代。而且集成的对象也发生了根本变化,有复杂的功能部件,也有成台整
机 (单片计算机)。80年代,集成电路又有长足发展,芯片上的集成元器件
最多已达几百万个。预计90年代集成度将达到上千万,本世纪末可达数十
亿。集成电路的这种发展速度是无与伦比的。
在集成度不断提高的同时,集成电路的功能也不断完善,形成了数字集
成电路、模拟集成电路和接口集成电路等几大类。接口集成电路出现于 70
年代。它可以在各种不同的电子系统之间起到连接和匹配作用。
集成电路的迅猛发展,与大规模集成技术密不可分。这一技术包括电路
设备分析技术和手段、微细加工技术、半导体材料提纯和加工技术、检测技
术、超纯和超净技术5个方面。用电子束制作集成电路光刻工序中使用的掩
膜,取代了庞大昂贵的红宝石刻蚀设备,使集成电路生产过程发生了根本性
变化。离子注入技术的出现,则使半导体掺杂方法得到重大改进。超纯、超
净技术大大提高了半导体器件的质量。到80年代初,超纯硅的纯度已达12
个9。此外,在电路设计中引进了计算机辅助设计,检测技术实现了高精度
化、自动化和计算机化。80年代末,工业发达国家在超精细加工技术方面已
大量采用了1微米技术,代表品种是1兆位动态存贮器。采用0。8微米技术
的4兆位动态存贮器也已投入生产。90年代,超精细加工技术将从亚微米(0。5
—1)微米)向深亚微米(0。1—0。5微米)发展。1990年6月,日本宣布研
制出0。3微米技术的64兆位动态存贮器原型样品。估计到2000年256兆位
动态存贮器将投入生产。
微电子技术作为新技术革命的前导技术,在各高新技术领域中大显神
通,以其无以匹敌的巨大威力,带动了计算机技术、通信技术、生物技术、
空间技术等的飞速进展。由于中央处理器的集成化,微型计算机在70—80
年代迅速普及,并进入了办公室和家庭。微电子技术对人类社会发展的影响
是难以估量的。
目前,微电子技术发展方兴未艾。各国政府对它极为重视。70年代,在
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日本政府扶植和资助下,日本5家公司组成“超大规模集成电路技术研究组
合”,通过共同研究取得很大成功。美国半导体制造技术联合体,进行了1987
—1993年的合作研究。西欧实施了欧洲联合亚微米硅计划,时间从1989年
到1996年。中国引进的3微米技术生产线已于1990年投产,“1微米兆位
计划”已列为国家重点发展项目。
2。电子计算机的发展
电子计算机的产生是当代科学技术最辉煌的成就之一,是科技史上最令
人注目的奇迹;它是人类智力解放的一座里程碑。自 1945年底世界上第一台
电子计算机诞生以来,它的发展已经历了四代,第五代电子计算机正在孕育
之中。电子计算机的广泛应用,对人类社会的各个方面都产生了极其深远的
影响。
(1)电子计算机的产生
电子计算机的产生是现代数学、现代物理学和现代技术相互结合的成
果。现代数学中的一个分支——数理逻辑,奠定了电子计算机逻辑设计的基
础;本世纪20年代以来电子科学技术和自动控制技术的发展为电子计算机的
产生提供了必要的物质基础;近代以来到本世纪40年代相继出现的机械计算
机、继电器计算机,为其准备了技术条件;而促使电子计算机产生的催化剂
则是第二次世界大战的军事需要。
第二次世界大战中,美国宾夕法尼亚莫尔学院电工系与马里兰州阿贝丁
弹道研究实验室合作,为陆军计算炮击火力表。每张火力表要计算几百条弹
道的数据,而一个熟练的计算员用台式计算机算一条弹道就需20小时,用大
型微分分析仪也需15分钟。他们一方面不断改进微分分析仪,同时雇用200
多名计算员。但算一张火力表仍需要两三个月,结果还不能令人满意。这种
状况远远不能适应战争的需要。当时电子管的应用日益广泛。由于二极管栅
极控制电流开关的速度比电磁继电器快1万倍,因此用电子管取代电磁断电
器就能够大大加快计算机的计算速度。1942年8月,莫尔学院的莫希利(1907
—1960)提出了电子管计算机的设想。1943年初,他的设想受到军方代表、
青年中尉戈德斯泰因的重视,并在1943年4月的方案讨论会上得到陆军的支
持。尽管当时对电子计算机的研制成败难卜,但迫于军事需要的压力,美国
陆军还是冒着风险与莫尔学院签订了研制合同,并提供巨额经费。
研制工作几经波折,先后20次修改合同,所用经费是原计划的3倍多。
到1945年底,世界上第一台电子计算机ENIAC研制成功。1946年2月5日
举行了揭幕典礼。1947年,它被运往阿贝丁用于弹道计算。
这台电子计算机重达30多吨,占地170平方米,共用18000多个电子管,
运算速度为每秒5000次,比当时已有的计算机快1000倍。电子计算机初出
茅庐就显示了卓然不凡的威力。但ENIAC的可靠性仍然较差,存贮容量小,
尤其它的程序是外插型的,不便于使用。因此,如何充分发挥电子技术提供
的巨大潜力,成为电子计算机改进的突出问题。
第一台电子计算机的问世,是计算机发展史上的一次重大突破。它开创
了信息时代的新纪元。
事实上,最早的电子计算机不是ENIAC。英国在第二次世界大战中制成
的Colossus机比它要早好几年,只是由于英国政府保密才不被人知。它是专
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门为破译密码而研制的。1975年后,英国官方才将Colossus机的秘密透露
出一些。因此,人们还是习惯把ENIAC看作最早的电子计算机。
(2)电子计算机的发展
从第一台电子计算机产生到80年代,电子计算机的发展已经历了四代:
电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路。第五�