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　　《张江科技评论》是由上海科学技术出版社与上海市张江高科技园区管理委员联合创办的一本科技评论类杂志ღ★。该刊报道评价国内外创新性科学技术的发展趋势及其商业价值ღ★，介绍上海在建设全球领先科创中心进程中的制度成果ღ★、技术成果ღ★、创业成果ღ★，推动产学研密切协作ღ★，促进科技成果转化凯发k8官网下载ღ★，服务经济转型发展ღ★。

　　“中兴事件”不仅把人们的目光聚焦在高端芯片上ღ★，而且把人们带回到电子学及其技术创新的历史长河中ღ★。电子管ღ★、晶体管ღ★、半导体材料ღ★、集成电路ღ★、大规模或超大规模集成电路等一系列的技术发明和创新构成了无线电电子学的发展之旅ღ★，推动着电子信息产业的不断转型升级ღ★。如今ღ★，人类社会正进入以互联网ღ★、大数据ღ★、人工智能为主要特征的新的发展阶段ღ★，而推动这一发展的主要原动力仍是60年前电子学最为伟大的发明——集成电路ღ★。

　　电子学是关于电在真空ღ★、气体或半导体中传导的科学和技术ღ★，是20世纪的关键性学科ღ★，决定着整个技术的发展动向ღ★。电子器件ღ★、元件和电路作为各种电子设备ღ★、电子系统的基础单元ღ★，始终发挥着技术创新的先导作用ღ★。从某种意义上讲ღ★，无线电电子学的发展史就是电子器件的演变史ღ★。

　　19世纪80年代ღ★，爱迪生效应的发现和电磁波存在的证实标志着电子学的诞生ღ★。1883年ღ★，美国著名发明家爱迪生(Thomas Edison)发现在通电加热的灯丝和钢丝之间有微弱的电流通过ღ★，这一现象也被称为爱迪生效应ღ★。1884年ღ★，英国科学家弗莱明(John A. Fleming)重复了类似的实验ღ★。1895年ღ★，意大利工程师马可尼(Guglielmo Marconi)在赫兹实验的基础上成功地进行了距离为2.5千米的无线电报传送实验ღ★。此后ღ★，无线电报传送距离不断延伸并取得巨大成功ღ★，马可尼成为无线年ღ★，马可尼电报公司成立ღ★，弗莱明受聘为该公司的顾问ღ★，并从事电报接收机关键电子器件粉末检波器的改进工作ღ★。粉末检波器是1891年由法国物理学家布朗利(édouard Branly)发明的ღ★，复杂的结构和较差的功率严重影响着电报通信的效率ღ★。1904年凯发k8官网下载ღ★，弗莱明根据爱迪生效应ღ★，用真空二极管作为无线电波检波装置ღ★，大大改善了电报检波装置的性能ღ★。真空二极管除检波外ღ★，还有变交流电为直流电的整流作用ღ★。真空二极管是人类历史上第一只电子器件ღ★，它的成功点燃了电子管的火炬ღ★，照亮了一代又一代电子器件的发展道路ღ★。

　　与粉末检波器相比ღ★，二极管的性能的确好很多ღ★，但它的检波效率还很低ღ★，输出信号还很弱ღ★。1906年ღ★，美国从事无线电信号检波工作的德福雷斯特(Lee de Forest)发现ღ★，在二极管的负极和正极之间加入一个栅极后ღ★，电信号显著增强ღ★，于是第一只三极管诞生了ღ★。最初几年ღ★，人们只是把它作为灵敏的探测器和检波器ღ★，并不了解它还具有放大作用ღ★。事实上ღ★，三极管就是一个放大器ღ★。1919年ღ★，德国人朔特基(Walter H. Schottky)提出在栅极和正极之间加一个帘栅极的思想ღ★。1926年ღ★，英国人朗德(Henry J. Round)实现了朔特基的想法ღ★，发明了四极管ღ★。同年ღ★，荷兰的霍尔斯特(Gilles Holst)和泰勒根(Bernard D. H. Tellegen)发明了五极管ღ★。这些多极真空管统称电子管ღ★。

　　电子管的相继问世ღ★，促进了电子工业的兴起ღ★。1920年ღ★，美国威斯汀豪斯公司在匹兹堡开设了世界上第一座无线年ღ★，美国无线电股份有限公司成立ღ★，将分属于马可尼ღ★、贝尔电话ღ★、通用电气男人狂抽女人洞ღ★、西屋和阿姆斯特等公司的有关专利汇集起来ღ★，生产电子管的大工厂在世界各地相继建立ღ★，电子管进入大规模工业生产的新阶段ღ★。1925年ღ★，随着无线电广播的发展ღ★，收音机开始上市ღ★。同年ღ★，英国人贝尔德(John L. Baird)制造出第一台能传输图像的机械式电视机ღ★。到20世纪30年代末ღ★，电子管已经渗透到各个应用领域ღ★，成为无线电技术的“天之骄子”ღ★，一种无可替代的产品ღ★。直到40年代和50年代前期ღ★，电子管仍处于蓬勃发展的发展状态ღ★，全世界每年生产的各种电子管达到数亿只ღ★。

　　真空电子器件的发展带动了各种电子设备的发展ღ★，使无线电通信ღ★、电话ღ★、广播ღ★、电视等电子信息产业成为当时世界工业体系中最为庞大的产业之一ღ★。20世纪30年代ღ★，电子管小型化催生出的一种新型半导体电子器件登上了电子技术的历史舞台ღ★。

　　电子管小型化能够缩小体积K8凯发VIP入口ღ★，天生赢家·一触即发ღ★！ღ★、减轻重量ღ★、提高性能和降低电耗ღ★，符合市场的基本需求ღ★。随着第一台电子计算机ENIAC的出现ღ★，电子管的缺点更加明显ღ★。这台电子计算机共用电子管约1.8万只ღ★，体积有90立方米ღ★，质量达30吨ღ★，占地面积为167平方米ღ★，耗电量高达150千瓦时ღ★。另外ღ★，随着电子设备功能的扩大和要求的提高ღ★，电子管的使用寿命和可靠等缺点也成为亟待解决的问题ღ★。

　　电子管小型化技术的探索使“半导体”晶体终于从泯没无闻的状态浮现出来ღ★。与导体ღ★、绝缘体相比ღ★，半导体材料的发现较晚ღ★。1833年ღ★，英国物理学家法拉第(Michael Faraday)最早发现硫化银的电阻随着温度的升高而下降ღ★。1839年ღ★，法国物理学家贝克莱尔(Henri Becquerel)发现了半导体光伏效应ღ★。1873年ღ★，英国工程师史密斯(Willoughby Smith)发现了半导体的光电效应男人狂抽女人洞ღ★。1874年ღ★，德国物理学家布劳恩(Karl F. Braun)发现了半导体的整流效应ღ★。1879年ღ★，美国物理学家霍尔(Edwin Hall)发现了半导体的霍尔效应ღ★，即垂直于磁场放置的通有电流的半导体会出现横向电压ღ★。1911年ღ★，半导体概念被德国物理学家贝德克尔(Karl Baedeker)首次命名使用ღ★。从1910年到1930年ღ★，人们对各种被认为是半导体的物质进行了大量研究凯发k8娱乐官网app下载ღ★，ღ★，虽然并没有取得突破性进展男人狂抽女人洞ღ★，但是半导体的技术应用引起了人们的强烈兴趣凯发国际官网首页ღ★，ღ★。1906年ღ★，人们用金刚砂晶体做成了一个简单的矿石检波器ღ★，因一度被用在收音机上而风行一时ღ★，但很快让位给线年代初ღ★，半导体的理论研究出现了突破ღ★。1928年ღ★，瑞士裔美国物理学家布洛赫(Felix Bloch)首开能带理论之先河ღ★。1929年ღ★，德裔英国物理学家派尔斯(Rudolf Peierls)提出微扰理论ღ★。1931年ღ★，英国物理学家威尔逊(Harold A. Wilson)在能带理论的基础上ღ★，提出半导体的物理模型ღ★，并利用能带理论给出半导体的明确定义ღ★，奠定了半导体物理的理论基础ღ★。1939年ღ★，朔特基提出有关整流理论的许多重要论断ღ★，认为金属与半导体间存在能障ღ★，并提出著名的扩散理论ღ★。随着无线电应用波段延伸到短波ღ★、超短波ღ★，真空二极管的检波性能呈现出严重不足ღ★。科学家认识到在“电子管”框架下的研发不能从根本上解决问题ღ★，必须从基础研究入手进行颠覆式创新ღ★，因此人们开始把视野投向了当时新兴的半导体ღ★。

　　半导体的理论研究和技术应用的进展为新型电子器件的诞生奠定了理论和技术条件ღ★。1925年ღ★，贝尔实验室的建立标志着美国工业实验进入基础研究和技术发展相结合的成熟阶段ღ★，为新型电子器件的诞生提供了新型的研究范式ღ★。1945年ღ★，贝尔实验室成立了以肖克利(William Shockley)和摩根(Stanley Morgan)领导的固体物理研究小组ღ★，其中肖克利还成立以布拉顿(Walter Brattain)ღ★、皮尔逊(Gerald Pearson)ღ★、吉布尼(Robert Gibney)和巴丁(John Bardeen)为核心成员的固体物理半导体研究分组ღ★。根据分工ღ★，皮尔逊研究硅晶体和锗晶体的特性ღ★，布拉顿研究半导体的表面现象凯发k8·[中国]官方网站ღ★！ღ★，肖克利和巴丁负责实验的理论解释ღ★。根据肖克利的安排ღ★，巴丁着手研究“场效应”检验ღ★。实验中ღ★，当用锗晶体代替硅晶体时ღ★，出现了肖克利预测的场效应现象ღ★。1947年11月21日ღ★，在测量晶体上电位分布时巴丁向布拉顿偶然建议ღ★，用一根金属的尖端刺到硅片上ღ★，通过改变周围电解质的电压来改变点触下方的硅晶体的电阻ღ★，由此控制流入到接触点上的电流ღ★。此后ღ★，他们用锗晶体代替硅晶体ღ★，用各种方法不断缩小两个接触点之间的距离ღ★，终于在12月16日出现了功放系数高达450%的奇迹ღ★，一种新型的电子器件诞生了ღ★。1948年6月30日ღ★，这种新型电子器件被正式命名为晶体管(transistor)ღ★。

　　肖克利因在关键实验中没有在场而错失点接触晶体管的发明ღ★。1949年ღ★，肖克利提出PN结和面结型晶体管理论ღ★，并在实验室研制出结型晶体管ღ★。结型晶体管因优势明显ღ★，很快取代了点接触晶体管ღ★，获得了广泛应用ღ★。此后ღ★，相继出现PNP合金管ღ★、合金扩散管和台面晶体管等ღ★。1952年ღ★，肖克利发明结型场效应晶体管及其基本理论ღ★。1953年ღ★，肖克利研制出硅结型场效应晶体管ღ★。1956年ღ★，因肖克利对三种晶体管及其制作工艺都做出了重大贡献ღ★，与巴丁ღ★、布拉顿一起获得了诺贝尔物理学奖ღ★。同年ღ★，我国第一只点接触锗合金晶体管在林守武ღ★、林兰英的领导下研制成功ღ★。1957年ღ★，受雇于索尼公司的江崎玲于奈(Leo Esaki)制成了隧道二极管ღ★。同年ღ★，美国仙童半导体公司利用硅晶片上热生长二氧化硅工艺制造出世界上第一只硅平面晶体管ღ★。1960年美国埃及裔科学家阿塔拉(Martin Atalla)和韩裔科学家江大原(Dawon Kahng)发明了硅金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)ღ★。

　　晶体管虽然从技术意义上完成了革命ღ★，但是在实际应用中要代替电子管还不得不面临市场的考验ღ★。1951年ღ★，用合金方法制造的锗晶体管已经问世ღ★，有了比较稳定的放大性能ღ★，但实际应用上还远远不如电子管ღ★，存在着频率特性差ღ★、噪声大ღ★、功率低ღ★、寿命短等缺点ღ★。

　　随着工艺结构的不断改进ღ★，锗ღ★、硅等半导体材料的纯度逐渐提高ღ★，晶体管的优势日渐显现ღ★，晶体管和晶体二极管开始进入大规模生产阶段ღ★。1953年ღ★，晶体管助听器上市ღ★。1954年ღ★，美国印第安纳波利斯市工业发展工程师协会研制的世界上第一台超小型晶体管收音机上市ღ★，售价仅49.95美元ღ★。1955年ღ★，晶体管助听器和收音机开始走向国际市场ღ★。1956年男人狂抽女人洞ღ★，用扩散方法制作晶体管获得成功ღ★，晶体管的频率性能和功率容量大大提高ღ★，晶体管技术步入成熟阶段ღ★，各种高频晶体管陆续问世ღ★。电子设备的晶体管化ღ★，使电阻器ღ★、电容器ღ★、线圈ღ★、继电器ღ★、电路插件等电子元件日益变小ღ★，可靠性和寿命大幅度提高ღ★。晶体管的出现使人们对半导体材料有了更深入的研究ღ★，发现了更多的“神奇”功能ღ★，制造出五花八门的各种半导体器件ღ★，如自动化设备中的光敏电阻ღ★、太阳能电池ღ★、应力测量装置ღ★、气敏报警器等ღ★，半导体器件成为电子学的宠儿ღ★。

　　晶体管的不断小型化带动了制造工艺的创新凯发k8官网下载ღ★，而从合金工艺制作到平面工艺制作的创新使晶体管小型化迈出更大的一步ღ★。平面工艺不仅把半导体器件的生产推进到大批量生产的新阶段ღ★，而且为集成电路的诞生奠定了工业技术基础ღ★。

　　晶体管的小型化虽然把电子设备的小型化提高到一个新境界ღ★，但是随着计算机ღ★、人造卫星ღ★、航空航天等技术的突飞猛进ღ★，晶体管的小型化仍远远不能满足社会的需求ღ★，特别是军方的需求ღ★。为减少电子设备的重量和体积ღ★，不仅晶体管要更小化ღ★，电阻ღ★、电容器ღ★、继电器等电子元件也要更小化ღ★。于是ღ★，人们开始在电子设备的高密度上进行各种尝试和努力ღ★，出现了“微模组件”式的电子设备ღ★，即先把各种电子元件设法密集地装配在一起ღ★，再叠成立体结构ღ★。但是ღ★，这样的努力离航空航天等精密电子设备的要求仍存在很大的距离ღ★。能否按照电子线路的要求ღ★，把晶体管ღ★、晶体二极管及其他必要的元件统统集合在一块半导体晶片上?这似乎是一个自然的问题ღ★。

　　1952年ღ★，英国皇家雷达站工程师达默(Geoffrey Dummer)提出了这种集成化电路的设想ღ★。1958年5月ღ★，受雇于美国德州仪器公司的基尔比(Jack Kilby)立刻开始了晶体管电路的小型化研究ღ★。9月12日ღ★，基尔比终于用锗块制成电阻器ღ★，用PN结锗晶体做成电容器ღ★，并将锗晶体管等装在玻璃板上的锗晶片上ღ★。然后ღ★，他用蚀刻法在几个器件间刻出沟道ღ★，用金导线将它们连接ღ★，形成一个完整的电路ღ★，成为有史以来第一个制成的集成电路(有时也称微电子或者芯片)ღ★。1958年底ღ★，基尔比和他的同事用带氧化物层的硅块制成电容器ღ★，用扩散法制成扩散层电阻器ღ★，用硅结晶体管制做出集成相移振荡器电路ღ★，并申请了专利ღ★。基尔比也因此荣获2000年诺贝尔物理学奖ღ★。

　　1959年ღ★，美国仙童半导体公司的诺伊斯(Robert Noyce)用平面工艺制做出硅集成电路ღ★，真正实现了单片集成电路ღ★，成为后来集成电路发展的原型ღ★。1960年ღ★，第一块MOS集成电路诞生ღ★。1962年ღ★，世界上出现了第一块仅有12个晶体管和电阻的集成电路正式商品ღ★，标志着第三代电子器件正式登上历史的舞台ღ★。1965年ღ★，美国英特尔公司的创始人摩尔(Gordon Moore)提出著名的摩尔定律ღ★，认为芯片上可容纳的元件每隔18～24个月便会增加1倍ღ★，性能也将提升1倍ღ★。集成电路的发明为微电子学ღ★、微电子技术的发展开辟了道路ღ★，并按照摩尔定律预测的速度不断发展ღ★，对现代工业的影响日益深远ღ★。

　　集成电路离不开材料及其制造工艺的创新ღ★。晶体管是集成电路的核心器件ღ★，其性能依赖于锗或硅的纯度ღ★。1948年ღ★，肖克利在制作结型晶体管时ღ★，物理化学家蒂尔(Gordon Teal)和工程师利特尔(John B. Little)曾帮助他制成了第一台拉晶机ღ★，从熔晶中制成了PN结ღ★，并用掺入杂质的方法制成NPN结单晶体ღ★。正如后来的研究者评价所说ღ★：“肖克利无论设计出什么种类的放大器ღ★，也只能是一些供自己消遣的草图而已ღ★。”也就是说ღ★，没有半导体材料的提纯和生长单晶以及掺入杂质的技术ღ★，高性能的晶体管就不可能诞生ღ★。

　　同样ღ★，没有硅氧化物掩膜ღ★、电路图印刷ღ★、蚀刻和扩散技术ღ★，平面式晶体管和集成电路也不可能实现ღ★，微电子技术的发展更无从谈起ღ★。1957年ღ★，人们发现了硅表面的二氧化硅具有阻止杂质向硅内扩散的作用ღ★，直接导致硅平面工艺技术的出现ღ★。所谓平面工艺ღ★，就是制作平面晶体管时的每一道工序都是在半导体晶体片表面很浅的平面层内进行的ღ★，氧化ღ★、光刻ღ★、扩散ღ★、离子注入是其重要的工序环节ღ★。1960年ღ★，卢尔(H. H. Loar)和克里斯坦森(H. Christensen)发明了外延工艺ღ★。1970年ღ★，斯皮勒(E. Spiller)和卡斯泰拉尼(E. Castellani)发明了光刻工艺ღ★。光刻机是芯片制作的核心设备ღ★，原理与古老印刷业中的照相制版相同ღ★。在摩尔定律的驱动下ღ★，光刻工艺曝光方式经历了20世纪60年代的接触式光刻机/接近式光刻机ღ★、70年代的投影式光刻机ღ★、80年代的步进式光刻机/步进式扫描光刻机/浸入式光刻机及现在的EUV光刻机的变革ღ★，技术上跨越了1微米ღ★、0.5微米ღ★、0.18微米ღ★、90纳米ღ★、65纳米ღ★、45纳米等节点ღ★。光刻技术的不断创新推动着集成电路技术的发展凯发k8官网下载ღ★。

　　自集成电路问世ღ★，无线电电子设备就掀起了“集成化”运动ღ★。从电子计算机到各种电子仪器ღ★，从航空航天的复杂电子设备到工业自动化控制装备ღ★，以及如今的云计算ღ★、物联网ღ★、大数据等新兴产业ღ★，集成电路按照摩尔定律速度不断发展ღ★。

　　集成电路按照集成度的高低可分为小规模集成电路ღ★、中规模集成电路ღ★、大规模集成电路和超大规模集成电路ღ★。一般认为ღ★，单块芯片上包含数十个元件为小规模ღ★，100个以上至1000个为中规模ღ★，1000个以上为大规模ღ★，10万个以上为超大规模ღ★。集成电路的快速发展是技术ღ★、经济发展的必然结果ღ★。提高集成电路的集成度符合人们的直观想象凯发k8官网下载ღ★，整个线路系统ღ★、整个无线电设备统统放在单块芯片上不仅能大大节约劳动成本ღ★，而且大规模集成电路和少量元件的简单集成电路工艺过程并无多大的不同ღ★。另外ღ★，20世纪60年代电子计算机已日益深入到国民经济ღ★、科学研究和国防等各个部门ღ★，用小规模集成电路组装无论是成本还是技术都无法令人满意ღ★。MOS晶体管因结构简单ღ★、所占芯片面积小以及多个管子集成时无须增加“隔离”措施等优点ღ★，所以1967年美国贝尔实验室制成了第一块大规模集成电路男人狂抽女人洞ღ★，并很快被推进到工业生产和实际应用中ღ★，占据了重要地位ღ★。

　　半导体存储器一直被看作集成度增长的代表性产品ღ★，从存储容量的字节数1千位扩大到4千位ღ★、16千位ღ★、64千位ღ★、256千位和1兆位ღ★。20世纪70年代末ღ★，美国英特尔公司提出随机逻辑大规模集成电路ღ★，发明计算机中央处理单元(CPU)集成电路ღ★，为计算机的微型化创造了条件ღ★。1977年ღ★，一个芯片上约有15万个管子的超大规模集成电路面世ღ★。1988年ღ★，16MB的动态随机存取存储器(DRAM)问世ღ★，一个芯片上集成了3500万个管子ღ★，标志着集成电路进入特大规模集成时代ღ★。

　　集成电路产业的发展源于人们对信息数量和质量的需求以及集成电路技术的进步ღ★，已渗透到国计民生的每个角落ღ★，成为社会发展的重要支撑男人狂抽女人洞ღ★。集成电路产业结构经历了三次大的变革ღ★。20世纪70年代是以加工制造为主导的集成电路产业的形成期ღ★，其主要产品是微处理器ღ★、存储器以及标准通用逻辑电路ღ★，集成电路设计只是一个附属部门ღ★。80年代是以集成电路设计主导的集成电路产业的成长期ღ★，其主要产品是微处理器ღ★、微控制器及专用集成电路ღ★。在这个时期ღ★，无晶圆集成电路设计公司或设计部门纷纷成立ღ★，代工工厂开始崛起ღ★。90年代ღ★，随着互联网的兴起男人狂抽女人洞ღ★，集成电路产业结构形成了设计ღ★、制造ღ★、封装和测试独立成行的专业化格局ღ★，设计业成为产业的“龙头”ღ★。

　　集成电路产业主要分布在美国ღ★、日本ღ★、欧洲ღ★、韩国和中国台湾ღ★，形成了各具特色的集成电路产业ღ★。美国是集成电路技术的发源地ღ★，拥有英特尔ღ★、德州仪器ღ★、美光以及高通ღ★、博通无晶圆设计公司等大型企业ღ★，居世界领先地位AG凯发k8真人娱乐ღ★，ღ★。日本在1964年研制集成电路ღ★，成为世界上第二个拥有集成电路技术的国家ღ★。韩国的集成电路产业始于20世纪70年代ღ★，以存储器为主ღ★，在全球市场占据了多数份额ღ★，形成垄断局面ღ★。中国台湾地区则起步于80年代ღ★，形成了完备的产业结构ღ★。我国集成电路产业在1956—1978年间取得了不小的成就ღ★。例如ღ★，1956年有了第一只晶体管ღ★，1965年制成了DTL型逻辑电路ღ★，1972年研制出第一块PMOS型LSI电路ღ★，1976年自主研制了1000万次的大型电子计算机芯片设计ღ★，ღ★。在1979—2000年间ღ★，从技术引进到重点支持ღ★，我国集成电路企业技术上有了积累ღ★，产业上有了发展ღ★，但不顺利ღ★。2000年以后ღ★，在中央和地方各项政策的支持和鼓舞下ღ★，中国集成电路产业迅速发展ღ★，并取得了一批具有自主知识产权的“中国芯”ღ★，但与国际先进水平相比核心技术还存在着较大差距ღ★。

　　从第一块集成电路诞生到现在ღ★，正好一甲子ღ★。重温这段“芯”路历程ღ★，对当今中国的创新不无裨益ღ★。社会需求是重大创新的源泉ღ★，电子器件的小型化ღ★、集成化为电子技术的创新指明了方向ღ★。重大的原始创新离不开深入的理论研究ღ★，没有固体物理理论的突破ღ★，难以想象晶体管ღ★、集成电路的出现ღ★。“中兴”被美国禁“芯”ღ★，突显引进人才比引进技术更重要ღ★，硅谷是世界高科技创新的中心ღ★，更是世界人才聚集的高地ღ★。新技术转化为新产品离不开好的创新环境ღ★，贝尔实验室所营造的公平竞争的创新环境成就了一个互补协作的攻坚团队ღ★。