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1904
1904年,二极管真空管的发明
托马斯·阿尔瓦·爱迪生/约翰·安布罗斯·弗莱明
TA发明灯泡的爱迪生在研究当时使用直流电的白炽灯泡时,观察到“爱迪生效应”,即只有在另一个电极上施加正电压时,电流才会从内部加热的金属中流出。 JA弗莱明将这一原理应用于真空管的实际应用。这导致了二极管真空管的发明,该管后来在电子电路中发挥了重要作用。
*照片仅供参考。
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1946
1946年,世界上第一台通用计算机“ENIAC”问世
ENIAC
总重约30吨。 ENIAC是历史上最大的电子机器,使用约18,000个真空管,长约160m2的房间里。ENI AC电路素数总数约为110,000。另一方面,当今的微处理器拥有数千万个晶体管,而且它们足够小,可以放在手掌中。这就是电子电路用半导体代替真空管的效果。

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1948
1948年结型晶体管的发明
晶体管/威廉·布拉德福德·肖克利
1947年底,AT&T贝尔实验室的J Bardeen和W Bratten发现了第一个晶体管,即点接触晶体管。W肖克利和他的同事继续他们的研究,并于 1948 年 6 月宣布发明了机械稳定的结型晶体管。后来随着集成电路(IC)的发明,晶体管演变成大规模集成电路(LSI),将许多元件组合成一个,并集成了1,000到100,000个元件。
*照片仅供参考。
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1955
1955 年,日本第一台晶体管收音机发布
晶体管收音机/索尼
晶体管收音机用晶体管(半导体元件)取代了以前使用真空管的无线电广播接收器,使其更小、更轻且功耗更低。 TR-55 由东京通信工业公司(现索尼)于 1955 年发布。旨在提高晶体管制造过程中产量的研究导致了“量子隧道效应”的发现。
*照片仅供参考。
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1957
1957年发明江崎二极管
江崎二极管/利昂娜(Leo)江崎
Reona Ezaki,当时正在进行旨在提高晶体管速度的研究,于1957年人工创造了一种两种半导体之间的绝缘层厚度小于10 nm的结构,并发现了半导体内电子的“隧道效应”。江崎二极管是第一个利用这种隧道效应创建的电子器件。这是后来 LSI 技术的主要种子之一。
*照片仅供参考。
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1959
1959,“Kilby 专利”申请
杰克·圣克莱尔·基尔比
“Kilby专利”是JS发明的半导体集成电路的基础专利。德州仪器公司的基尔比。它为德州仪器 (TI) 带来了可观的专利收入,直到 2001 年专利到期为止。在专利申请被延迟的日本,某些产品被征收高额许可费。
*照片仅供参考。
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1965
1965年,“摩尔定律”公布
戈登·摩尔
LSI集成密度将在15年内翻一番,在3年内翻两番,在15年内翻1000倍。这个理论被称为“摩尔定律”,是由英特尔创始人之一的G·摩尔于1965年提出的,作为一种根据计算机制造业历史长期趋势预测未来的方法,目前主要传播到半导体和计算机行业。实际历史也很大程度上遵循了这一规律。

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1970
1970年,半导体激光器的实际应用
半导体激光二极管
大约在同一时间,由贝尔实验室的Itsuo Hayashi和M B Panish以及苏联的Djores Alferov领导的团队实现了室温下的连续振荡。在那之前,激光器会在振荡后立即损坏,或者在没有冷却的情况下无法工作。在室温下成功连续工作的激光器具有H Kramer提出的双异质结构。 2000年,阿尔费罗夫和克莱默荣获诺贝尔物理学奖。据说这是因为阿尔费罗夫和他的同事比林和帕尼什更早意识到这一点。半导体激光器开始应用于光通信,现在已应用于CD-ROM和DVD的光源、汽车照明和激光笔等日常用品中。
*照片仅供参考。
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1971
1971 年,英特尔推出微处理器存储器的发明
i4004/英特尔
它由 Intel 的 Ted Hoff 和 Stan Maser 领导的 Federico Fagin 团队商业化。最初,Nippon Computer 的工程师 Masatoshi Shima 为 Busicom 141-PF 计算器设计了一个包含 12 个芯片的芯片组,但 Fagin 的团队用 4 个芯片实现了这一目标。 Intel获得销售权,发布4位CPU系统i4004。通过改变软件,CPU方法可以与多种计算器一起使用,并且现在可以使用软件进行定制。微处理器最初是 4 位的,但现在已是 64 位的,并且是个人计算机的核心。
*照片由计算器博物馆提供
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1977
世界第一台“个人电脑”“Apple II”发布
个人电脑/苹果
人们普遍认为世界上第一台个人计算机是 Altair 8800。然而,Altair 8800 宣传自己是“小型计算机”,并有“微型计算机”和“家用计算机”等其他名称。相比之下,苹果公司的乔布斯将其命名为“个人电脑”。这个名字伴随着 Apple II 的成功而流传下来。
*照片仅供参考。
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1978
1978年,VLSI设计教科书出现
VLSI 系统简介/卡弗·米德和林恩·康威
加州理工学院(Caltech)的Carver Mead教授和施乐帕洛阿尔托研究中心的Lynn Conway编写的VLSI设计教科书已在美国众多大学使用。学习过这本教材的学生已经进入公司并正在帮助进行半导体设计。讲解了逻辑LSI设计的基础知识,包括逻辑电路与电路图案、信号线、电源线等的对应关系,据说这本教科书是美国无晶圆厂半导体公司如此强大的原因。
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1980
1980 年闪存的发明
闪存/增冈富士夫
一种可重写、非易失性半导体存储器,即使在电源关闭时也能保留数据,其诞生的想法是通过一次全部擦除而不是逐位擦除信息,将成本降低到 1/4 以下。闪存由Fujio Masuoka(当时是东芝员工)于1980年发明,现在已成为我们周围一切事物不可或缺的一部分,包括电脑、手机、数码相机和IC卡。
*照片仅供参考。
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1983
1983 年,发布家庭电脑
家庭电脑/任天堂
半导体技术的发展也彻底改变了家庭娱乐的方式。 1983年,任天堂发布了Family Computer,这是一款配备8位CPU的家用游戏机。我们流行的内部软件“超级马里奥兄弟”已成为爆炸性热门产品。在此势头的基础上,1990年,配备16位CPU的Super Famicom也发布了。此后,随着可握在手掌上的移动游戏机的出现,家用游戏机的性能不断提高。
*照片仅供参考。
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1985
1985年,提出了量子计算机的具体方程
量子计算机
1965年诺贝尔物理学奖获得者物理学家理查德·费曼据说提出了量子计算机的基本概念作为量子力学的应用。 1985年,牛津大学的David Deutsche教授提出了量子图灵机的具体方程,被称为“量子计算之父”。此外,NEC的Yasunobu Nakamura、Zhaoshin Cai等人还创建了量子比特硬件。量子计算机的基本单位是量子位,其特点是“叠加态”,可以同时为1和0。另一个特征是“量子纠缠”的存在,其中一个量子位与另一个量子位相互作用,即使它们相距很远,据说通过利用这两个特性,计算速度可以从几年降低到几分钟。 IBM 目前正在将具有 100 多个量子位的量子计算机商业化。
*照片仅供参考。
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1991
1991,碳纳米管的发现
碳纳米管/饭岛澄夫
讨论半导体的发展就不能不提及纳米技术的进步。1991年饭岛澄夫发现碳纳米管是一个具有象征意义的事件。由于其耐电流密度高,是铜的1000倍以上,并且由于其热电性能而具有优异的散热性能,是铜的10倍,因此在半导体的进一步小型化中有望成为继硅之后的材料。
*照片仅供参考。
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1993
1993年,蓝色发光二极管商业化
GaN LED / 中村修二
发光二极管是可以用低功率驱动的光源,因此有望用于显示器。 1993年,日亚化学和中村修二将蓝色发光二极管投入实用,实现了三基色光(红、绿、蓝)的发光元件,使全彩RGB显示成为可能。对于最新的 DVD 刻录机来说这是必不可少的。
*照片仅供参考。
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1995
1995年,夏普发布液晶电视“Window”
平板电视/夏普
爱普生于 1982 年成为世界上第一家销售带有液晶显示屏(反射式 12 英寸)电视的数字时钟的公司。1984 年,我们开始销售使用 TFT 彩色 LCD(透射式 12 英寸)的袖珍电视。不过,比较大的液晶电视是夏普的104英寸TFT(薄膜晶体管/薄膜晶体管)。
*照片仅供参考。
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2002
2002年《地球模拟器》创下3586 TFLOPS的世界最快速度
超级计算机/地球模拟器
地球模拟器,由当时的日本科学技术振兴机构领导,是一台矢量并行超级计算机,用于阐明全球气候变化以及地层和地壳变形的机制。 2002 年 6 月,LINPACK 基准测试记录了 3586 TFLOPS 的有效性能。每秒约36万亿次浮点运算的处理能力,在世界排名TOP500中位居榜首约三年,与第二名的IBM ASCI White相差五倍。当时美国称其为Computonic Shock,将其比作第一个成功发射人造卫星的苏联(现俄罗斯)的Sputnik Shock,三年后作为国家项目重回超级计算机第一的位置。
*图片来自 TOP500 网站
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2004
2004年,实验成功获得石墨烯
石墨烯/安德烈·海姆·康斯坦丁·诺沃肖洛夫
石墨烯,一种碳原子片,作为后硅技术的功能器件而受到关注。它的存在在 20 世纪 40 年代就被预测出来,但实际上它是由 A Geim 和 K Novoself 通过将石墨片粘贴到玻璃纸胶带上并将其剥离而首次发现的。有望应用于高效太阳能电池和高灵敏触摸屏。
*照片仅供参考。
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2007
2007 年,Apple 发布了 iPhone
智能手机/史蒂夫·乔布斯
2007 年 1 月 9 日,乔布斯发布了 iPhone,彻底改变了手机周围的世界。他在 iPhone 中使用了人类的手指,他称之为“世界上最好的指点设备”。 35 英寸宽屏 LCD 显示屏内置多点触控触摸屏,提供多功能性和可操作性。
*照片仅供参考。
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2010
2010 年,Apple 发布了 iPad
iPad/史蒂夫·乔布斯
继 Macintosh、iPod 和 iPhone 之后的第四种革命性设备。这是乔布斯于 2010 年 1 月 27 日发布的 iPad。据他介绍,这是一款介于笔记本电脑和智能手机之间的多点触控信息设备。这是乔布斯媒体整合战略的主角,也是他征服消费市场的王牌。
*照片仅供参考。
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2011
2011年11月,“K Computer”实现了全球最快的10 PFLOPS
超级计算机/K计算机
日本文部科学省主要开发的下一代超级计算机“K”在2011年6月的LINPACK基准测试中记录了816 PFLOPS,“地球系列”自“Mulator”以来,日本已经很长时间重新夺回TOP500排行榜第一名,并在11月达到了10 PFLOPS,凭借每秒执行 1000 亿次浮点运算的处理能力再次位居第一。截至2012年3月,它继续保持这一地位。LINPACK 是一个在计算机上执行线性代数数值运算的软件库。它用于对全球高速计算机的性能值进行TOP500排名时使用。
*图片来自 TOP500 网站
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2012
2012年,AI深度学习的发明
人工智能深度学习
当前的 AI(人工智能)热潮是由图像识别竞赛引发的。加拿大多伦多大学 Jeffrey Hinton 教授的学生使用 NVIDIA GPU 和 CUDA 软件来运行它们,通过神经网络来学习物体,并利用深度学习模型根据这种学习进行推理,从而能够显着降低图像识别中的错误识别率,从而赢得比赛,尽管他们是第一次参加比赛。杰弗里·辛顿 (Jeffrey Hinton) 荣获诺贝尔物理学奖。紧接着,微软、谷歌等公司进行了后续测试,错误识别率降至个位数。 AI热潮此时开始,NVIDIA的黄仁勋将今年称为AI大爆炸。
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2013
2013 年开始 Google Glass 产品测试
VR(虚拟现实)/AR(增强现实)
VR/AR 是一种让人类在现实世界中感知的信息被感知为计算机创建的人工环境的技术。VR 让现实世界感知使用 CG 创建的人工环境(虚拟世界),而 AR 将图像和 CG 叠加在现实世界上,以增强现实并表达人工环境。2000年代,随着电脑和智能手机的普及,VR和AR开始应用于面向普通消费者的服务中。2013年,谷歌的增强现实工具“Google Glass”开始产品测试,其以眼镜和手表的形式在智能手机和可穿戴电脑上的应用正在扩大。
图片来源:Peppinuzzo / Shutterstockcom
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2015
2015年,坂村健荣获“国际电联150周年奖”
IoT(物联网)
将微处理器和传感器集成到各种物体中并将它们连接到互联网的想法自 20 世纪 80 年代以来就一直在讨论。计算机科学家 Ken Sakamura 将这种情况称为普适计算,并提出了开放架构 TRON。自 2014 年左右以来,人们普遍将其称为 IoT(物联网)。物联网有望显着提高行业效率并扩大业务领域。2015年,国际电信联盟(ITU)授予坂村健“国际电信联盟150周年奖”。
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2016
2016年,AlphaGo击败了职业围棋选手
AI(人工智能)
1956年,达特茅斯会议将这一研究领域定义为AI(人工智能)。商业数据库在20世纪80年代开始发展,人工智能研究的投资开始活跃。近年来,随着计算机处理能力的显着提高,使用深度学习的人工智能已经出现,可以实时识别大数据中的相关性和模式,而这在以前是人类无法处理的。2016年,DeepMind开发的人工智能“AlphaGo”击败了当时世界上最强的职业围棋棋手。
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2019
2019年台积电7nm工艺EUV商业化
EUV 光刻
台积电于2019年10月7日宣布,EUV光刻技术的首次实际应用始于台积电的N7+工艺。与据称为7nm工艺的N7工艺相比,N7+工艺的集成度提高了15%至20%,据称功耗也相应降低。EUV光刻技术是一种曝光技术,使用从熔融锡(Sn)液滴发射的强大激光束发出的波长为135nm的光。由于波长比光更接近X射线,因此我们使用反射掩模代替透射穿过物体的掩模,并通过聚焦来自凹面镜的反射光,使其到达晶圆。荷兰ASML是唯一一家制造和销售EUV光刻设备的公司,但日本企业在EUV掩模检查设备和掩模毛坯检查设备方面也表现不俗。
安装在英特尔 Fab D1X(俄勒冈州希尔斯伯勒)的高数值孔径 EUV 光刻设备图片来源:英特尔公司
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2022
2022 年,名为 ChatGPT 的生成式人工智能的发明
ChatGPT/OpenAI
OpenAI 宣布了一项名为 ChatGPT(生成式预训练变压器)的生成式 AI 技术。由于学习了各个领域的信息,生成式人工智能不仅可以回答文本中的问题,还可以生成图像、视频、音频等。可以使用大规模语言模型对大规模文本数据进行自然语言处理,以理解文本并理解整个句子的含义以及文本之间的关系。虽然自动生成的句子可能很自然,但其内容可能缺乏真实性,也可能被恶意使用或侵犯隐私,因此有必要建立道德准则并加强监控系统。
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2022
日本第一家铸造公司将于 2022 年诞生
日本第一家半导体代工厂
日本第一家全尺寸代工厂Rapidus诞生于2022年8月。我们已成功开发出使用GAA晶体管的2nm工艺。之前的16nm、7nm、5nm和3nm工艺使用称为FinFET的三维晶体管来提高集成度。日本卡在平面40nm工艺上,为了赶上世界其他地区,策略是跳过FinFET工艺,突然赶上GAA工艺。2025年4月交付了包括EUV在内的200多台设备,6月完成中试线。
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加速发展我继续半导体
TA爱迪生的灯泡、G贝尔的电报和电话、G马可尼的无线通信、F布劳恩的阴极射线管以及其他后来成为信息技术基础的技术在19世纪末出现。半导体是这些技术快速发展的驱动力。在这里,我们将从真空管的诞生、半导体的起源,通过划时代的发现和发明的历史,追溯半导体的演变,并概述未来的发展。



Carver Mead,加州理工学院名誉教授(2002 年诺曼·西夫拍摄)图片来源:诺曼·西夫,