【IT168 资讯】1947年12月，美国贝尔实验室发明了半导体点接触式晶体管，开创了人类的硅文明时代。晶体管发明后的60年，世界的电子信息产业发生了翻天覆地的变化，极大地丰富了人民的物质和文化生活。集成电路的集成度已超过300亿元件，芯片制造工艺已从“微米级”、“亚微米”、“深亚微米级”进入到“纳米电子级”的系统芯片时代，晶圆的尺寸从2英寸发展到现在的12英寸，在一个芯片上，可集成包括CPU、DSP、逻辑电路、模拟电路、射频电路、存储器、总线和其它功能模块及嵌入软件等，并相互连接构成完整的系统。晶体管的发明，极大地促进了人类的文明。

1 从1到300亿

    1952年，英国人杜默 ( W.A.Dummer)提出了集成电路的构想。1958年9月12日，美国德州仪器公司(Texas Instruments)将晶体管、电阻和电容（以下简称元件）集成在一块半导体晶片上，制成一个震荡器，实现了集成电路的创新发明。1963年12月，集成电路的第一个商品—助听器正式进入市场。1964年，美国仙童半导体公司(Fairchild　Semiconductor)研发出平面工艺，为集成电路的商品化生产奠定了技术基础。英特尔前任总裁Gordon Moore在1965年4月19日的《电子学》（Electronics）技术期刊上发表了摩尔定律 ，即 半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量将每年翻一番。1975年他又提出修正说，芯片上集成的晶体管数量将每两年翻一番。当时，集成电路问世才6年。摩尔的实验室也只能将50只晶体管和电阻集成在一个芯片上 。此后也不断有技术专家认为芯片集成的速度“已经到顶”，尤其在最近15年，摩尔定律是否继续有效的争辩一直伴随着微电子技术的一次次突破，事实证明，尽管这一技术进步的周期已经从最初预测的12个月延长到如今的近18个月，但到目前为止“摩尔定律”依然有效。2006年，Xilinx 和Alter公司采用65纳米技术分别推出了非常先进的FPGA系列：Virtex-5系列和Stratix-3 系列；在2006年国际电子器件会议（IEDM）上，三星公司的32Gbit新型NAND型闪存亮相，公布了采用40nm技术，计划在2008年量产的32Gbit NAND型闪存，集成度已超过300亿。

2 从单核到多核

    1971 年，英特尔推出的第一款微处理器4004采用10微米的PMOS工艺，总线位数为4位，工作电压为12V，集成度为2300个元件，时钟频率为0.108MHz ，为无生命体和个人计算机的智能嵌入铺平了道路； 经过6微米、3微米、1.5微米、1.0微米、0.8微米、0.5微米、0.35微米、0.25微米等阶段，不断推出8008，8080，8086，8088，286，386，486，Pentium Pro ，Pentium II，Pentium III，等新型的微处理器产品。2000年推出的Pentium IIII 采用0.18微米工艺，集成密度为4200万元件，总线位数为64位，时钟频率达1.5GHz。

    2001 年 8 月，英特尔推出奔腾4 处理器――达到 2 GHz 里程碑；2002 年 11 月含超线程（HT）技术的英特尔 奔腾 4处理器发布。英特尔在全新奔腾4 处理器 3.06 GHz上推出其创新超线程（HT）技术。超线程（HT）技术支持全新级别的高性能台式机，同时快速运行多个计算应用，或为采用多线程的单独软件程序提供更多性能。超线程（HT）技术可将电脑性能提升达 25％。除了为台式机用户引入超线程（HT）技术外，英特尔在推出英特尔 奔腾4 处理器 3.06 GHZ时达到了一个电脑里程碑。这是第一款商用微处理器，运行速率为每秒 30 亿周期，并且采用当时业界非常先进的 0.13 微米工艺制作。2003年3月, 英特尔发布迅驰移动计算技术，是面向笔记本电脑推出的无线移动计算技术的品牌名称。英特尔迅驰计算技术是针对移动运算的特性而设计开发的。 2003 年 11 月，支持超线程（HT）技术的英特尔 奔腾4 处理器至尊版 3.20 GHz 闪亮登场。基于这一全新处理器的高性能电脑专为高端游戏玩家和计算爱好者而设计，现已由全球的系统制造商全面推出。英特尔奔腾4 处理器至尊版采用英特尔的 0.13 微米制程构建而成，具备 512 KB二级高速缓存、2 MB 三级高速缓存和 800 MHz 系统总线速度。 2004 年 6 月，支持超线程（HT）技术的英特尔奔腾4 处理器主频突破 3.4 GHz。

    单内核处理器技术的发展遇到了瓶颈，而多内核技术则可以提升处理器的整体性能。 2005 年 5 月，带有两个处理内核的英特尔奔腾处理器推出。2006 年 5 月，英特尔酷睿 2 双核处理器品牌隆重推出， 2006 年 7 月，英特尔发布了十款全新英特尔 酷睿 2 双核处理器和英特尔 酷睿 至尊处理器。英特尔 酷睿 2 双核处理器家族，包括五款专门针对企业、家庭、工作站和玩家（如高端游戏玩家）而定制的台式机处理器，以及五款专门针对移动生活而定制的处理器，其能效比最出色的英特尔 奔腾 处理器高出 40%。英特尔 酷睿 2 双核处理器包含 2.91 亿个晶体管。2006年11月14日，英特尔先于AMD发布了酷睿2四核处理器，称性能较双核提高了80%。2006年11月17日，AMD对外发布了四核处理器架构，称总体功耗较英特尔处理器低80%。AMD计划四核处理器于2007年第二季度上市。AMD新的四核处理器名为巴塞罗那(Barcelona)，延续了双核处理器的架构，采用DDR2处理器，直连架构在处理器中集成了内存控制器，处理器中每一个核都有自己独立的传输通道。

    毫无疑问，今后将会有十内核、百内核甚至是千内核的处理器问世。到2016年，处理器将采用11纳米生产工艺，处理器晶体管数量达到1280亿个；预计到2018年，处理器将采用8纳米生产工艺，晶体管的数量达到2560亿个。

3 对国民经济的推动

    1959年到1973年，由于彩色电视及家用电子产品进入到各家庭，使得半导体的需求成长，带动第一波高成长时代，当时整个市场平均成长率约为14％ 。1973年到1995年，由于个人计算机的大量普及，其所需要的元件半导体需求比起第一个世代多上许多，同时间也造就许多大公司以及IC设计公司兴起，晶圆代工产业也在此时因应IC设计需求而崛起。成长率最为惊人的时期，平均成长率约为18％， 1995年后，开始了手机、网络通讯时代，平均成长率达到7％，并且在2000年达38％成长高峰；在2001年遭受无比的创伤，较2000年整整衰退32％，之后整个市场花费了近4年时间才恢复元气， 平均成长率约为4.4％。

    预计2006年全球半导体市场的收益将突破2500亿美元，与去年的2353亿美元相比将增加9 %以上。2005年半导体市场的增长率为7％，预计2007年的增长率将低于2006年的增长率，回到7%的增长幅度，而周期性的发展顶峰将在2008年出现。市场分析机构isuppli最近评出了2006年“全球25大半导体厂商排名，英特尔的营收额313.59亿美元 。2005年中国集成电路市场销售额为3803.7亿元，同比增长30.8%，而同期全球半导体市场增长仅为8%。

    半导体产业的发展的意义远远超过自身发展的本身，它还带来相关产业的倍增发展。半导体产业的增长，带来了几倍的信息产业的增长；而信息产业又带来了几倍的国民经济的增长。 晶体管的发明对人类文明的影响是巨大的。

注明： 本文发表于《半导体行业》杂志2007年4月刊