cnBeta全文版 10月06日 15:14
晶体管问世75周年:半导体革命的基石
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75年前,约翰·巴丁、沃尔特·布拉顿和威廉·肖克利成功获得了“一种采用半导体材料的三电极电路元件”——晶体管的专利。这一发明取代了笨重的电子管,成为集成电路和计算芯片的基础,催生了第三次工业革命,开启了芯片与软件时代。尽管“摩尔定律”的未来备受讨论,但半导体行业仍在蓬勃发展,芯片上的晶体管数量持续增长,AI浪潮更是推动了行业的进步。然而,电子管在特定领域如音响和军事应用中,因其独特的声音特质和抗干扰能力,依然占有一席之地。

💡 晶体管的发明及其专利的获得是信息技术史上的里程碑。1950年10月3日,贝尔实验室的三位科学家获得了晶体管的专利,这一看似微小的半导体元件,彻底改变了电子行业,为后续的技术飞跃奠定了基础。

🚀 晶体管取代电子管,开启了计算和软件的新时代。晶体管的出现,使得电子设备能够实现前所未有的微型化、高效率和高可靠性,极大地推动了计算机的普及和性能提升,是第三次工业革命的核心驱动力。

📈 摩尔定律的持续影响与半导体行业的未来展望。虽然“摩尔定律”的有效性受到质疑,但集成电路上晶体管数量的增长趋势仍在继续,预示着未来芯片性能的巨大潜力,尤其是在AI领域,半导体行业正经历着蓬勃的发展。

🔌 电子管的独特价值与应用场景。尽管晶体管占据主导地位,但电子管在吉他放大器、发烧级音响以及军事、科研等特定领域,因其独特的声音表现和抗干扰能力,仍然具有不可替代的价值。

75年前,发明晶体管的三位贝尔实验室科学家,终于将美国专利握在手中。其实早在1947年,第一个可以正常工作的晶体管就完成了演示。但是直到1950年10月3日,约翰·巴丁(John Bardeen)、沃尔特·布拉顿(Walter Brattain)、威廉·肖克利(William Shockley)才成功拿到相关专利,描述为“一种采用半导体材料的三电极电路元件”。

然后又过了几年,晶体管对于技术和社会的重大意义才逐渐显现。

晶体管取代了体积庞大、脆弱易碎、耗电严重的电子管,成为大规模集成电路、计算芯片的根基,从而大大缩小了计算机的体积,提高了计算速度、能效与可靠性。

这种看似不起眼、带有三个电极的半导体元件,点燃了第三次工业革命的火种,还开创了芯片与软件的时代,直至今日。

1965年,Intel联合创始人戈登·摩尔(Gordon Moore)提出了著名的“摩尔定律”,核心内容为:集成电路上可以容纳的晶体管数量每过18-24个月就会翻一番,处理器性能随之翻倍,而价格下降可一半。

当然,摩尔定律并非自然规律,只是经验之谈。

虽然多年来很多人都说“摩尔定律已死”,但是部分半导体企业、工程师、评论人士坚持认为,摩尔定律依然健在且状态良好。

如今的一颗芯片可能包含几十乃至上百亿个晶体管。而按照Intel的路线图,预计到2030年,单颗芯片包含的晶体管数量将突破1万亿个。

无论如何,有一点毋庸置疑:自晶体管诞生并获得专利以来,我们见证了计算与软件领域实现了惊人的微型化突破与技术进步,从而极大地拓展了人类思维与机器能力的可能性。如今随着AI的新一波浪潮,整个半导体行业还在蓬勃发展中。

不过有趣的是,在部分吉他放大器、发烧级音响系统、录音棚设备中,电子管仍然备受宠爱,有时候人们更青睐电子管呈现出的“富有生命力”的声音特质。

在一些军事、科研、微波和射频应用场景中,也能见到电子管的身影,因为它相比晶体管更不容易受到辐射或其他干扰的影响。

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