微电子学导论第二章-XXXX 8

第二章集成电路的发展历史PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.comPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.comThefirstTriodeByLeeDeForest1906年第一只三极管PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com电子管及其内部结构图1、吸气剂；2、灯丝阴极和栅极的组合体；3、阳极。一般是用金属丝做成螺旋状的栅网--称为栅极—调节阀的功能。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com电子管及其内部结构图1：阳极；2：栅极，栅极里白色部分是栅极和阴极的绝缘层；3就是阴极，这是个扁型金属管，灯丝就包在里面啦PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com电子管欣赏PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com电子管欣赏PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com电子管欣赏PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.comPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com晶体管的发明和肖克莱晶体管的发明和肖克莱1947年12月23日第一个晶体管PNPGe晶体管W.SchokleyJ.BardeenW.Brattain1956年的诺贝尔物理学奖phys.Rev.1948-74-230-J.Bardeen-thetransistor,asemi-conductortriodePDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com晶体管的发明和肖克莱晶体管的发明和肖克莱晶体管的三位发明人晶体管的三位发明人(1947)(1947)：：肖克莱、巴丁、布拉顿肖克莱、巴丁、布拉顿（左到右）（左到右）PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.comPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.comDiagramfrompatentapplicationPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com图片欣赏PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.comPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.comPictureto1st-junctiontransistorPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.comPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com晶体管的发明和肖克莱晶体管的发明和肖克莱硅谷历史上著名的“八叛逆”(TraitorousEight)肖克利--“硅谷的摩西”PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com•仙童半导体公司（Fairchild）----费尔柴尔德摄影器材公司提供资金。（飞兆）•摩尔、诺宜斯、葛洛夫这三个“伙伴”离开原来的仙童公司，一起开创Intel公司。摩尔诺宜斯葛洛夫晶体管的发明和肖克莱晶体管的发明和肖克莱PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com集成电路的发明（1）•杰克·基尔比(JackS.Kilby，1923-2005)，co-recipientofthe2000Nobelprizeforphysics，diedin20/June/05•罗伯特·诺伊斯(RobertNoyce，1927-1990)PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com集成电路的发明（2）v1952年5月，英国科学家G.W.A.Dummer第一次提出了集成电路的设想；v1958年以Ti仪器公司的科学家基尔比为首的研究小组研制出了世界上第一块集成电路，并于1959年公布了该结果；v1959年1月23日，仙童半导体(FairchildSemiconductor)的诺宜斯在日记里详细地记录了这一闪光的设想，1964年使用平面工艺方法，即借着蒸镀金属、微影、蚀刻等方式，解决了集成电路中，不同组件间导线连结的问题。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com集成电路的发明（3）•1958年第一块集成电路：TI公司的KilbyPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com集成电路的发明（4）PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com集成电路的发明（5）PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com关于集成电路发明的一点逸事PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.comRCA16-transistorMOSFETIC1st-planarIC-FairchildbipolarRTLFlip-Flop集成电路的发展PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com集成电路发展史上的几个里程碑•1962年Wanlass、C.T.Sah——CMOS技术现在集成电路产业中占95%以上•1967年Kahng、S.Sze——非挥发存储器•1968年Dennard——单晶体管DRAM•1971年Intel公司微处理器——计算机的心脏–目前全世界微机总量约6亿台，在美国每年由计算机完成的工作量超过4000亿人年工作量。–Intel，这个名字是由“集成/电子（IntegratedElectronics）两个英文单词组合成的。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.comIntel公司Intel，“集成/电子(IntegratedElectronics)PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com第一个微处理器(1971年)—4004像木质工艺品的4004IC能否在外部软件的操纵下以简单的指令进行复杂的工作呢？为什么不可将这个计算机上的所有逻辑集成到一个芯片上并在上面编制简单通用的程序呢？这其实就是今天所有微处理器的原理。4004处理4位数据，但内部指令是8位的。4004拥有46条指令，内部有2300个晶体管，采用10μm工艺，双列直插式封装。数据内存和程序内存分开，1K数据内存，4K程序内存。运行时钟频率预计为1M，最终实现达到了740kHz。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com4004的内部核心电路照片PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com4004系列CPU的全家福PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com后续的CPU：4040，8008•C8008D8008-1PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.comC8008的内部核心照片PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com第一个知名的个人电脑—Altair（牵牛星）--CPU8080基于8080芯片的计算机ProcessorTechnologySol-20PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.comCPU8080PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com8086处理器--X86王朝的开始8086的内部核心照片PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com使用8088芯片的笔记本8088是8086的一个简版，其内部指令是16位的，但是外部是8位数据总线；相对于8086内部数据总线、外部数据总线均为16位，地址总线为20位，可寻址1MB内存的规格来说，是稍差了一点，但是已经足以胜任DOS系统和当时的应用程序了。IBM在PCXT选用的是8088这个型号PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com80286处理器80286集成了14.3万只晶体管、16位字长，时钟频率到20MHz。内部和外部数据总线皆为16位，地址总线24位。寻址能力达到了16MB，可使用外存储设备模拟大量存储空间，大大扩展了80286的工作范围，多任务硬件机构使处理器在各种任务间来回快速切换，以同时运行多个任务，速度比8086提高了5倍甚至更多。IBM公司将80286用在技术更为先进AT机中，比PCXT机在性能上有了重大的进步。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com80286的内部核心照片PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com使用80286芯片的电脑PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com32位80386处理器386集成了27万5千只晶体管，超过了4004芯片的一百倍。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.com80386的内部核心照片PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.comPentium（奔腾）处理器Pentium处理器集成了310万个晶体管，最初推出的初始频率是60MHz、66MHz，后来提升到200MHz以上PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.comPentium的内部核心照片TLB:TranslationLookasideBufferMP:microprocessPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.pdffactory.comPentiumProPentiumPRO是英特尔首个专门为32位服务器、工作站设计的处理器，可以应用在高速辅助设计、机械引擎、科学计算等领域。英特尔在PentiumPRO的设计与制造上又达到了新的高度，总共集成了550万个晶