从石器时代到硅器时代

Technorati Tags: 信息哲学, 历史观, 哲学观

从石器时代到硅器时代

人类的科学发展过程也可以看成是一个不停寻找新材料的过程

上帝似乎和人类开了一个玩笑，用了20万年的时间我们的材料从石头又回到了石头！

• 硅是地壳中最常见的元素，许多岩石的主要成分都是二氧化硅，然而，经过数百道工艺制成的集成电路，其价值可达上万美元；把石头变成硅片的过程是一项点石成金的成就也是近代科学的奇迹之一。 - post by yesky12

人类的物质文明归根到底是器具的制作和使用，以材料作为文明阶段的标识再简明不过了。

• 石器时代、铜器时代和铁器时代。 - post by yesky12
• 人类学家说，你我同属现代直立人，大概20万年前由智人变过来。历史学家将这20万年分为石器时代、铜器时代和铁器时代。社会学家宣称现在到了信息时代。仔细想一下，还是历史学家深沉。 - post by yesky12

信息时代的特征性材料是硅

• 以硅为原料的电子元件产值超过了以钢为原料的产值，人类的历史因而正式进入了一个新时代。 - post by yesky12

半导体工业的发展，是近代科学和技术的发展的一个缩影。

• 每 一次时代的变更都象征着人类科学和技术的一次飞跃，也正是由于科学和技术的发展才推动了人类社会的前进。从1948年第一只晶体管诞生至今，仅仅50多年 的时间，但是人类在这50年时间内创造的财富是过去几个时代的总合。因此半导体工业的发展，是近代科学和技术的发展的一个缩影。 - post by yesky12

贝尔实验室半导体研究小组里，基础理论研究、实验室装备及技术专长紧紧地结合在一起。正是这种结合导致了巴丁和布拉顿 成功的发明了晶体管。

• 半导体放大器的突然问世证明了凯利（当时的贝尔实验室主任）强调对固体物理进行基础研究的决策是十分明智的。 - post by yesky12
• 其次凯利坚持多学科交叉研究的做法也同样被证明是明智的选择。 - post by yesky12

欧洲物理学家所追求的纯理论的、服务于内在逻辑的知识及思辨式方法至少在20世纪前还未在美国生根

科学家想尽办法使它的体积变小，与之配套的电阻、电容、线圈、继电器、开关等元件，也沿着小型化的道路被压缩成微型电子元器件，晶体管最小的已达到只有小米粒一样。

• 电子工业迅速发展的需求，对导弹、火箭、人造卫星和宇宙飞船来说，迫切需要轻便、小巧、可靠的电子设备，晶体管已达不到这个要求。 - post by yesky12

品体管的小型比的道路

• 人们发现在晶体管内部结构上蕴藏着小型化的巨大潜力。实际上，晶体管中真正起作用的部分只是芯片 - post by yesky12
• 过多的焊接点往往导致晶体管报废。 - post by yesky12

初期集成电路的构想。

• 1952 年，美国雷达研究所的科学家达默（G.W.A.Dummer）在一次电子元件会议上指出：“随着晶体管的发明和半导体研究的进展，目前看来，可以期待将电 子设备制作在一个没有引线的固体半导体板块中，这种固体板块由若干个绝缘的、导电的、整流的以及放大的材料层构成，各层彼此分割的区域直接连接，可以实现 某种功能。”把电子线路所需要的整流、放大、绝缘、导电等功能元件，统统制作在一块半导体晶片上，晶片就得到充分利用，一小块晶片就变成一个完整电路，组 成电路的各种元件——晶体管、电阻、电容及引线集合成一个不可分割的密集整体，从外观上已不能分辨哪个是晶体管，哪个是电容器，哪个是电阻了。传统电路中 功能各异的分立元件界限消除了，这样一来，电子线路的体积就大大缩小，可靠性明显提高，这就是初期集成电路的构想。 - post by yesky12
• 1956年，美国材料科学专家富勒和赖斯发明了半导体生产的扩散工艺，为研制集成电路提供了具体工艺技术 - post by yesky12
• 1958年，美国德克萨斯仪器公司的青年工程师基尔比，受达默思想的启发，大胆地提出了用一块半导体硅晶片制作一个完整功能电路的新方案·他在研制微型组件的晶体管中频放大器时，用一块硅晶制成了包括电阻、电容在内的分立元件实验电路、实验结果非常令人满意。 - post by yesky12
• 到1958年底，他们已经解决了半导体阻容元件和电路制作中的许多具体工艺问题，确定了集成电路的标准封装尺寸，为大规模工业化生产做好了各项准备。 - post by yesky12
• 1959年，美国仙童公司的诺伊斯研究出一种二氧化硅的扩散技术和PN结的隔离技术，从而完成了集成电路制作的全部工艺。紧接着，光刻技术和其他技术也相继发明，以致人们可以把晶体管和其它功能的电子元件压缩到一小块半导体硅晶片上。 - post by yesky12
• 1961年，美国德克萨斯公司同美国空军合作，首先利用集成电路制成第一台试验性计算机，该机共有587块集成电路，只有285克，体积不到100立方厘米，功耗仅仅16瓦，运行可靠，工作准确无误，充分显示了集成电路的技术先进性和强大生命力。 - post by yesky12

单块晶片上能集成100个以上门电路的集成电路称为大规模集成电路。而把能在单块芯片上集成10000个门电路的集成电路称为超大规模集成电路。

随着制作工艺的进步和新技术的应用，人们把一个线路系统或一台电子设备所包含的所有晶体管和其它电子元件统统制在一块晶片上，从而大大缩小了体积并提高了可靠性。

近代科学技术的飞速发展是个学科交叉的过程

• 这 些人中任何一个人都没有独立的发明过晶体管，但是他们生活在注重多学科交叉的独特的美国研究机构里。一个特定的历史时期才使得晶体管的发明成为可能，这一 切甚至还带有一定程度的必然性。在这种多学科交叉的气氛中，任何人的短处均可以由他人的长处来补偿。在晶体管发明的同时，几乎同它处于等价地位的技术还有 晶体生长技术和晶体分区提纯技术，这些技术的问世使得人们能够制作大量超纯单晶硅和单晶锗，没有这些超纯度晶体材料，半导体工业是无法存在的。 - post by yesky12