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1947年，美国贝尔实验室发明了世界上第一只三极管。当时并未有多少人想到，这会成为信息工业革命皇冠上的一颗明珠。

这只三极管，今天我们有个更为熟悉的名字——半导体。

半导体到底是什么？

仅回答这个问题的话可以很简单，半导体就是指“常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料”，这种材料和可以有很多，自然界里的硅、锗、砷化镓等金属都是，其中硅是各种半导体材料应用中最具有影响力的一种。

但比起是“是什么”，正重要的问题是“能做什么”，这才是解决半导体何以为明珠的答案。要回答这个问题，得先来看一下半导体的发展历史。

时间回到1947年，12月。美国贝尔实验室里，肖克利、巴丁和布拉顿组成了一个研究小组，研制出一种点接触型的锗晶体管（即三极管，在后来的1956年，三人，因发明晶体管同时荣获诺贝尔物理学奖，肖克利也被誉为晶体管之父）。这种晶体管的奥妙之处在于，它能通过的一部分的微量电流，控制另一部分流过的大得多的电流，就相当于自己有了一个“开关”。

后来，肖克利凭借着自己的发现，招揽了一批人才，开创了一家半导体企业。但第一个实现半导体的科学家，并不意味着也能创立第一个半导体帝国，因为自身糟糕的管理，公司的八位核心科学家集体出走，当中就有包括后来创立英特尔和摩尔定律的摩尔（R.Moore）。

很快，这八位科学家拿到了一笔投资，创立了著名的仙童半导体（Fairchild），其60年代的两项发名专利，更使其立于世界的半导体之巅。其一是平面工艺，一种制造半导体电路的工艺方法，发明人为约翰霍尔尼（Jean Hoerni）；另一个发明专利便是半导体的第二个里程碑——集成电路（IC）。

（仙童半导体公司的logo）

集成电路的崛起

简单来说，集成电路就是用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，今天对于我们来说已经见怪不怪了。无论是拆开各种家电里的“电路板”，还是计算机里的核心芯片，某种程度上来说都是集成电路的后代。

1968年，诺依斯（N. Noyce）和摩尔（R.Moore）从仙童离职后创办了人们所熟知的英特尔（Intel），摩尔还提出了一个世界著名的摩尔定律：

“当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。”

摩尔定律的提出也代表着半导体行业也开启了高速发展的历程，迈入了第三个里程碑：微处理器，英特尔，TI，三星等巨头开始在世界的舞台大放异彩。

为什么是半导体？

我们知道，对于信息来讲，逻辑是其精髓所在，所有的信息表达、传递功能归根结底都可以说是逻辑的演绎，而逻辑的基本构成元素是逻辑0和逻辑1；恰好，晶体管具备这种功能——通过电信号来控制自身开合，以开关的断开和闭合来代表0和1。

1971年，英特尔推出了它的第一款处理器：4004，这是一款4位的处理器，仅包含2300个晶体管，1978年，英特尔推出了一款16位的处理器:i8086。1982到1989年，期间又陆续推出了80286，80386，80486微处理器。1993年奔腾处理器横空出世，2005年酷睿走进大众的视野，酷睿i3，i5，i7成为PC的主流。

（4004，第一款4位处理器）

“nm”代表的含义

纵观过去的半个世纪，半导体的迅猛发展为我们的科技爆炸提供了基础。因为工艺的发展，晶体管早就已经进化成为了“电晶体”，正如摩尔定律所言，一块芯片的功能大小，取决于我们能在固定的面积上放上多少电晶体。而我们今天耳熟能详的多少“nm”，代表的就是这种蚀刻工艺。

最简答的说法，就是我们能把“一个单位的电晶体刻在多大尺寸的一块芯片上”，这个单位越小，意味着我们在同样一块大小的芯片上能够搭载越多的电晶体。

1970到1985年代，这个数字是1.2um–0.5um，这时是日本家电崛起的年代；1985到2010年代，这个数字进化到了40nm，个人计算机开始急速扩张，东亚半导体工厂也开始崛起；到了今天，最新的蚀刻技术已经发展到了制程发展到了惊人的5nm甚至3nm，而且依然还在进化……

今天半导体在生活中的应用之广泛已经不言而喻。从传感器，到集成电路，再到微处理器、储存器，这类工具在消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有及其重要的作用。

2018年以来，半导体的“超级周期”就已经开始了。半导体中的硅含量在历史上第四次提升，让整个半导体产业的效率再一次得到了发展——人工智能、汽车电子、物联网、工业控制等创新应用场景不断落地。

虽然摩尔定律似乎已经开始走向终点，但对于发展中的中国来说却不是个坏消息：一方面放缓的摩尔定律有望让中国的半导体产业追上世界的脚步，另一方面，国内的相关产业和上市企业正不断崛起，半导体在今天的中国，仍在发出它那明珠一样的光芒。

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