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光学大杂烩

半导体简史

时间:2021/6/14 21:58:36   作者:郑士利   来源:正势利   阅读:60   评论:0
内容摘要:半导体的导电性介于导体(如金属)及绝缘体(如木头)之间,故称半导体。直至1948年,半导体只是科学家知道的名词。1948年,美国AT&T(美国电话电报公司)BellLabs的Shockley、Bardeen、Brattain发明基于半导体的电晶体(Transistor),AT&T开始试验生产电晶体。19...

半导体的导电性介于导体(如金属)及绝缘体(如木头)之间,故称半导体。

直至1948年,半导体只是科学家知道的名词。

1948年,美国AT&T (美国电话电报公司)

Bell Labs的Shockley、Bardeen、Brattain

发明基于半导体的电晶体(Transistor),

AT&T开始试验生产电晶体。

1952年,AT&T授权电晶体,多家公司

(包括IBM、德州仪器)开始生产,电脑

与半导体开始平行发展。

1958年,Jack Kilby( Texas Instruments德

州仪器)、Robert  Noyce(Fairchild仙童

半导体)发明积体电路(集成电路),也

基础于电晶体(晶体管)及半导体。

 

1787年,拉瓦锡首次发现硅存在于岩石中,硅是一种地壳中第二丰富的元素,占地壳总质量的26.4%,非金属材料。作为半导体材料制作晶体管则起源于1959年开工设厂的美国孟山都电子材料公司(MEMC),对,就这那家发明草甘膦除草剂和转基因作物的公司,但孟山都公司(Monsanto Company)成立于1901年,1959年孟山都与St. Regis Paper合开的电子材料公司,并于1964年收购了全部股份。

食品添加剂:多氯联苯(PCBs)(日本)

杀虫剂: DDT(美国安妮斯顿镇)

除草剂: 橘剂(越南战争)

草甘膦、转基因(草甘膦大豆等)


地壳元素分布:
氧49.10%
硅26%
铝7.45%
铁4.2%
钙3.25%
钠2.40%
钾2.35%
镁2.35%
其他2.87%

硅元素并不能直接做半导体,需要对其提纯,将其中的杂质排除,使其纯度达到99.9999%至99.9999999%,并将电子按照一定的结构重新排列。孟山都电子材料公司(MEMC)主要生产晶体管材料“超纯硅”,采用化学机械法解决表面划痕问题,并是第一个使用臭氧对硅片进行清洗的公司。MEMC对硅晶圆的技术发展做出了巨大贡献。至1979年,使用悬浮区域熔炼法(FloatZone,缩写FZ)制备的单晶硅,已占美国的80%。

1975年,孟山都圣彼得斯商业化生产4英寸晶圆; 1979年,商业化生产125毫米晶圆; 150毫米晶圆最早生产于1981年,当时一家领先的集成电路制造商预测当从100毫米晶片切换到150毫米晶片时,芯片产量将会增加五倍。此外,150毫米晶片的平面度规格在20毫米视场内变化,并小于2微米。 1984年,MEMC与国际商用机器公司合作生产了200毫米晶圆;

1952年,索尼创始人盛田昭夫到美国,从贝尔实验室以2.5万美元的价格买到了晶体管技术带回日本,随后日本开始大批引入晶圆生产技术,1926年成立的信越化学工业株式会社于1973年设立的“信越半导体”、1921年成立的小松制作所等企业相继引进美国技术,但由于技术管制等原因,技术上要落后美国2代左右。随着日系半导体厂商的用户数量增多,日本硅晶圆行业获得了良好的发展窗口期,随后,不断的技术积累和持续低价高质而引发的生产量、出口量的提高,挤压出更大的市场空间。日系产品凭借低廉的价格抢占市场,“成功”引起美国厂商的注意。

1971年,日本政府提出超越美国的计划,随后日立、NEC、富士通、三菱和东芝五家公司,整合日本的半导体行业的人才、技术、资源,互相协作,提高了日本半导体芯片的水平。4年后,日本在半导体上的专利超过1000件,5年后,全球市场占有率超过50%。现今知名的如Intel、AMD等半导体大厂当时被日系厂商吊打,1985年,Intel直接宣布退出存储业务,AMD净利润下跌60%以上。
1986年,日本半导体超越美国成为全球第一大半导体大国。迫于行业压力,美国政府认定日本半导体储存器倾销,并对日本出口的3亿美元芯片征收100%惩罚关税。

之后,日本通产省与美国商业部签订了以限制日本半导体的对美出口和扩大美国半导体在日本市场的份额为目的的《日美第一次半导体协议》,导致日本半导体行业滑入深渊。随后,日本半导体行业在信越化学等企业的开拓下,1999年投资兴建300mm晶圆产线,产能达到每月10万片, 迅速占领市场。2003年,又将白河工厂的产能提高到每月30万片。至2005年,信越占领全球300mm晶圆市场的50%份额,日系厂商合计占领全球65%份额。

1958 年,那一年我刚刚到德仪。我的一个新同事,他也和我一样,刚刚加入德仪,他叫杰克・基尔比(Jack Kilby),他比我大八岁,但是我们是同代人。
Jack Kilby 学历不高,只有 Master,没有 PhD(学术研究生博士学位),你跟他讲理论物理,他不太懂,他坚持自己是工程师而不是科学家。有人说他是科学家,他马上否认说:“我是工程师”,他后来发明了集成电路。
因为当时半导体圈子非常小,有次我与 Robert Noyce(仙童半导体和英特尔的联合创办人),以及英特尔的 Gordon Moore 一起开会,大家很绅士。
开完会,我和两个人一起去和啤酒,那个时候我只有 27 岁,Noyce 才 31 岁、Moore 才 29 岁,都非常兴奋,认为自己是天之骄子,很幸运地加入了前途无量的半导体领域。喝完酒后,三个人在雪花飘摇中,唱着歌回到旅馆。
他们两个人 Jack Kilby 和 Noyce 几乎同时发明了集成电路,Kilby 早一些,但是如果没有 Noyce 的发明,集成电路也不会真正研发成功。
后来经过一些争执,两个人同意是共同发明了集成电路,后来 2000 年杰克基尔比因此拿到了诺贝物理尔奖,Noyce 却很不幸在 1990 年就过世了,只有 63 岁。



标签:半导体 导体 简史 











 




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