集成电路(IC)科技简史及在中国的发展

讲师风采
马佐平
美国耶鲁大学教授,中国科学院外籍院士,美国国家工程院院士
讲师简介:
马佐平,微纳电子科学家。原籍浙江东阳,1945年11月生于甘肃省兰州市。1974年获得美国耶鲁大学博士学位,现任美国耶鲁大学教授。2003年当选为美国工程院院士。
视频简介:
集成电路是一种微型电子器件或部件,采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。
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段落信息
马佐平:今天感到非常荣幸也非常高兴,能够在成功科学这么盛大的场合跟各位简单的介绍一下集成电路及在中国的发展,我尤其高兴能够回到天津来跟各位讨论,因为我在1995年的时候回到天津,因为是我一个年轻朋友那时候他正好在耶鲁大学做访问学者,现在新博士他在做,也是当天津大学海外校友会会长,所以他说你一定要到天津大学看看,所以那一次就获聘为天津大学名誉教授,当时那一年我正好也是获聘中国科学院的名誉教授,所以从那一年以后,对天津深深有了感情,几乎有空就回天津,所以这次非常非常高兴能够再来天津这边。 我跟各位想共享一个我的观点,就是我们现在是在硅器时代,从历史上来看,我们哪一种器件对我们生活方式影响最大的,我们就把它归纳成那个时代,比如说石器时代,铜器时代,铁器时代,用这种衡量标准来说,我认为我们现在是在硅器时代,因为硅器对我们的生活的影响肯定超过至少跟以前石器、铜器、铁器对我们的当时的生活方式的影响力是很相当的,如果用这个观点来看的话,我们硅器时代从20世纪初才开始,你看以前的各个时代都超过1000年,所以我们硅器时代应该现在才算是幼稚园时期,所以如果各位从事科技的,年轻的,或者是学生、在问说,将来要进入什么领域,我认为进入有关硅器的领域电子是非常好的。 在多数发达国家电子是最大的产业,并且最迅速发展的产业,刚刚说了信息产业主要的基础就是电子,现在我们看看这些数据,在过去不久以前汽车工业是所有产业里面最大的,但是电子工业已经在十多年以前已经超过汽车工业了,以前钢铁工业是汽车工业的基础,也是最大的,但是集成电路IC已经在几年前也是超过钢铁工业了,而且它的成长率更快,另外这个可以看出来,IC产业是电子工业的基础,电子工业如果IC产业,这个是在推从四年以后,4000亿IC,电子工业大概十几倍,12倍,信息产业有关的大概是电子工业的4倍,世界的GDP你看看电子产业几乎是占了世界的GDP超过一半,所以电子信息产业是非常非常重要的产业,电子产业,电子信息产业的基础就是半导体科技,很早以前电子计算器你把它打开里面就是一块芯片,这个芯片就从一个金元里面来的微分,现在是300厘米的微分,也就是12寸的微分,大家说8寸长,12寸解决讲微分的大小,这个在拿了金元,经过很多很多制成以后,有几百步,几百步的制成以后就一片一片的芯片出来了,用一个显微镜看的话,慢慢可以看出芯片里面电路的结构,这个看不太清楚,就比较高倍数的普通的光学显微镜,大概可以看出一些里面的连线,隐隐约约下面的器件可以稍微想象中好像有,但是真正要看到这个器件,还是要用电子显微镜,高倍数的电子显微镜,这个就可以看到它上面的连线,是铜的连线,但是还是看不到器件,器件会变小,所以更高倍数的电子显微镜在这个下面器件,就是电子的晶体管在这个下面,非常非常小,最高倍数的电子显微镜,扫描显微镜都很难看到,但是你要用更高倍数的,穿透性的可以看到这是一个晶体管,这个里面最重要的叫沟道,沟道长度大概30纳米现在,现在比较先进的在中国还没有制造这个45纳米的,但是因特尔已经进入到32纳米了,所以晶体管结构大概可以看到,回想起来在1950年代的时候,第一部真空管的电子计算机,这是一个很大的突破,因为在这个所谓的完全是电子的,以前真的很多是机械的,用手摇的机械的,但这个电子是一个大突破,电子计算机,它里面有3000多个闸门,都是用真空管做出来的,当时美国的国防部主要是为了要计算弹道的精确性,把它的精确性算出弹道壳委托研究部门来发展的,这一个这个房子里面要非常好的冷气,设备,并不是为了这些工作人员,主要要维护这个机器,这个机器发热非常多,那个时候是非常快的计算算起来,但是平均每10分钟这个就要停机一次,因为大概有一个真空管要坏掉,这些工作人员到处拼命去找,到底什么地方坏了,如果现在以现在的它的可靠性是像以前的,现在都是几十亿的晶体管在里面了,所以这个是不可能的,如果没有好好的一直往前改进的话,这个就是一个闸门,我说有3000多个像这样的闸门那个时候,一个闸门耗电大概是几十瓦,如果要像现在你们所用的上面所用的几十亿个这种各大报都来了,电台,相对它就坐在实验发明的前面,他们两个人站在后面,这一张照片就非常非常有名了,他们发明了晶体管,后来诺贝尔奖发给三个人,不过只有这两张,不过这个有一点夸张了,这个人他本身是有很大的贡献的,他是值得得诺贝尔奖的,因为他真的把理论,怎么工作的讲出来了,他们那两个人有一定误解,所以三个人得到了诺贝尔奖,这张照片是历史性的,看起来他是主要的发明人。

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