集成电路,英文为IntegratedCircuit,缩写为IC;顾名思义,就是把一定数量的常用电子元件,如电阻、电容、晶体管等,以及这些元件之间的连线,通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路。
为什么会产生集成电路?我们知道任何发明创造背后都是有驱动力的,而驱动力往往来源于问题。那么集成电路产生之前的问题是什么呢?我们看一下年在美国诞生的世界上第一台电子计算机,它是一个占地平方米、重达30吨的庞然大物,里面的电路使用了只电子管、只电阻、只电容、50万条线,耗电量千瓦。
显然,占用面积大、无法移动是它最直观和突出的问题;如果能把这些电子元件和连线集成在一小块载体上该有多好!我们相信,有很多人思考过这个问题,也提出过各种想法。
典型的如英国雷达研究所的科学家达默,他在年的一次会议上提出:可以把电子线路中的分立元器件,集中制作在一块半导体晶片上,一小块晶片就是一个完整电路,这样一来,电子线路的体积就可大大缩小,可靠性大幅提高。
这就是初期集成电路的构想,晶体管的发明使这种想法成为了可能,年在美国贝尔实验室制造出来了第一个晶体管,而在此之前要实现电流放大功能只能依靠体积大、耗电量大、结构脆弱的电子管。
晶体管具有电子管的主要功能,并且克服了电子管的上述缺点,因此在晶体管发明后,很快就出现了基于半导体的集成电路的构想,也就很快发明出来了集成电路。杰克·基尔比(JackKilby)和罗伯特·诺伊斯(RobertNoyce)在~期间分别发明了锗集成电路和硅集成电路。
硅晶圆,上面都是印刷出来的集成电路集成电路的出现,使得计算机再一次更新换代,使得计算机变得更加的小,更加便宜。
年4月7日,IBM公司研制成功世界上第一个采用集成电路的通用计算机IBM系统,它兼顾了科学计算和事务处理两方面的应用。
IBM系列计算机是最早使用集成电路的通用计算机系列,它开创了民用计算机使用集成电路的先例,计算机从此进入了集成电路时代。与第二代计算机(晶体管计算机)相比,它体积更小、价格更低、可靠性更高、计算速度更快。IBM成为第三代计算机(集成电路计算机)的里程碑。
我们回顾一下电子计算机的发展史:
第1代:电子管计算机(—年)
ENIAC,世界上第一台电子计算机,占地平方米,重达30吨,耗电功率约千瓦每时,每秒钟可进行次运算,耗资高达48万美元。
第2代:晶体管计算机(—年)
贝尔实验室研制出世界上第一台全晶体管计算机TRADIC,它装有只晶体管,只有瓦功率,占地也仅有3立方英尺。主机采用晶体管等半导体器件,以磁鼓和磁盘为辅助存储器,采用算法语言(高级语言)编程,并开始出现操作系统。由于采用晶体管代替电子管,所以很轻,且运算速度比较快,达到每秒几十万次
第3代:集成电路计算机(—年)
集成电路计算机,速度更快(一般为每秒数百万次至数千万次),而且可靠性有了显著提高,价格进一步下降,产品走向了通用化、系列化和标准化等。应用领域开始进入文字处理和图形图像处理领域。
可以看出,从第一代计算机到第三代计算机的发展,计算机是往着小型化、轻量化、低价格的方向发展。计算机从占地两三个教室,到一个小箱子就能装下,这样的改变发生在不到30年的时间,我们能够想象随着计算机和科学技术的发展,计算机会变得更小,会变得更加智能化,价格会更低,我们的生活因此会变得更加精彩,也许这将是我们的未来。