集成电路(Integrated Circuit,简称IC)的发展历史可以追溯到20世纪中叶。以下是其发展的主要历程和趋势:
早期发展阶段1.1947年贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿发明了晶体管,这是微电子技术发展中的第一个里程碑。
1950年结型晶体管诞生。
1951年场效应晶体管发明。
1956年C.S. Fuller发明了扩散工艺。
1958年仙童公司的罗伯特·诺伊斯和德州仪器的杰克·基尔比分别发明了集成电路,开创了世界微电子学的历史。
技术进步1960年H.H. Loor和E. Castellani发明了光刻工艺。
1962年美国RCA公司研制出MOS场效应晶体管。
1963年F.M. Wanlass和C.T. Sah首次提出CMOS技术,今天95%以上的集成电路芯片都是基于CMOS工艺。
1964年英特尔的摩尔提出摩尔定律,预测晶体管集成度将会每18个月增加一倍。
1966年美国RCA公司研制出CMOS集成电路,并研制出第一块门阵列(50门)。
1967年应用材料公司(Applied Materials)成立,现已成为全球最大的半导体设备制造公司。
大规模集成电路时代1971年英特尔推出1kb动态随机存储器(DRAM),标志着大规模集成电路出现。
1971年全球第一个微处理器4004由英特尔公司推出,采用的是MOS工艺,这是一个里程碑式的发明。
1974年RCA公司推出第一个CMOS微处理器1802。
1976年16kb DRAM和4kb SRAM问世。
1978年64kb动态随机存储器诞生,不足0.5平方厘米的硅片上集成了14万个晶体管,标志着超大规模集成电路(VLSI)时代的来临。
个人电脑时代1.1979年英特尔推出5MHz 8088微处理器,之后,IBM基于8088推出全球第一台PC。
1981年256kb DRAM和64kb CMOS SRAM问世。
1984年日本宣布推出1Mb DRAM和256kb SRAM。
1985年微处理器问世,20MHz。
1988年16M DRAM问世,1平方厘米大小的硅片上集成有3500万个晶体管,标志着进入超大规模集成电路(VLSI)阶段。
现代发展1989年1Mb DRAM进入市场。
1989年486微处理器推出,25MHz,1μm工艺,后来50MHz芯片采用0.8μm工艺。
1992年64M位随机存储器问世。
1993年66MHz奔腾处理器推出,采用0.6μm工艺。
1995年Pentium Pro,133MHz,采用0.6-0.35μm工艺。
1997年300MHz奔腾Ⅱ问世,采用0.25μm工艺。
1999年奔腾Ⅲ问世,450MHz,采用0.25μm工艺,后采用0.18μm工艺。
2000年1Gb RAM投放市场。
2000年奔腾4问世,1.5GHz,采用0.18μm工艺。
2001年英特尔宣布2001年下半年采用0.13μm工艺。
2003年奔腾4 E系列推出,采用90nm工艺。
2005年英特尔酷睿2系列上市,采用65nm工艺。
2007年基于全新45纳米High-K工艺的英特尔酷睿2 E7/E8/E9上市。
2009年英特尔酷睿i系列全新推出,创纪录采用了领先的32纳米工艺,并且下一代22纳米工艺正在研发。
中国的集成电路产业诞生于20世纪60年代,经历了从计算机和军工配套到消费类整机配套的转变,并在90年代通过908工程和909工程取得了新的发展。
继续遵循摩尔定律尽管面临物理极限的挑战,半导体行业仍在寻找新的技术突破,以维持摩尔定律的发展趋势。
新材料和新工艺如高介电常数材料(High-K)、金属栅极(Metal Gate)和三维晶体管结构(如FinFET)等,这些技术有助于进一步提高晶体管的性能和降低功耗。
系统级集成(System-on-Chip, SoC)将多个功能模块集成到单个芯片上,实现更高的集成度和更低的功耗。
异构集成(Heterogeneous Integration)结合不同的半导体技术和材料,实现更复杂的功能和更高的性能。
量子计算和神经形态计算探索新的计算范式,以应对传统计算架构的局限性。