半導體工業的誕生

在本節中，我們將逐一闡述半導體發展的歷史性產品和世界主流半導體制程的代際演進過程。從半導體主要制造階段所需主要材料的準備開始，到最終的產品封裝階段，我們將沿著主流的半導體產品類型，半導體晶體管的制造結構以及不同的集成度水平來進行相關的介紹和闡述。除此之外，我們還將對實際應用到的工業產品和制程演進的趨勢進行進一步的介紹。

隨著半導體工業從最初的小作坊式實驗室成品到后來的大規模自動化工廠制造模式，半導體行業的內在驅動因素和經濟制約因素也發生了相當重大的變化。越來越多的大型特種材料和專業化、定制化、智能化裝備行業的全面發展也有力推動了芯片制造走向了更加規?；纳a方向。估計半導體行業是一個巨大的市場，市場規?？蛇_幾百億美金，并且養活了價值1.2萬億美元的全球電子系統行業。展望未來，在半導體行業中的先進技術，以及納米技術和全球消費市場爆炸式增長正在塑造半導體的未來，并且持續處于極速夸張當中，遠遠沒有達到其擴張潛力。晶圓制造催生了一個年銷售額約為600億美元的設備行業（通常占芯片的15-20%）。

半導體工業的誕生

半導體工業的最起源頭可以追溯到1906年德弗雷斯特在世界上首次發明了真空三極管。這項發現迅速的被后續的工程師們找到了相應的應用場景，比如說，它促成了收音機、電視還有類似相關功能的消費級電子產品的出生。我們現在幾乎每天都在使用的電腦、手機，最初的原型機-世界上第一臺通用計算機“ENIAC”于1946年2月14日在美國賓夕法尼亞大學誕生。發明人是美國人莫克利（JohnW.Mauchly）和艾克特（J.PresperEckert）。美國國防部用它來進行彈道計算。它是一個龐然大物，用了18000個電子管，占地170平方米，重達30噸，耗電功率約150千瓦，每秒鐘可進行5000次運算，這在現在看來微不足道，但在當時卻是破天荒的。ENIAC以電子管作為元器件，所以又被稱為電子管計算機，是計算機的第一代。電子管計算機由于使用的電子管體積很大，耗電量大，易發熱，因而工作的時間不能太長。雖然說在現代人看來非常不靈便的電腦，但在當時來看，依然具有劃時代的意義，標志著人類逐漸向信息化時代邁進了。

一個真空管有三個簡單的元素構成：在玻璃罩外殼中，是兩個被金屬網隔開的電極，外殼內部被設計成真空，為什要設計為真空？主要是為了避免電極材料被燒蝕氧化造成耗損，并且也保證了電子轉移路徑的通暢。

電子管執行兩個重要的電氣功能：開關和放大。開關是指電氣設備打開或關閉電流的能力。放大有點復雜。它是設備接收小信號（或電流）并放大它，同時保持其點穴性質，比如說頻率等。

真空管有許多缺點。它們體積龐大，容易連接松動和真空泄漏；它們在結構上較為脆弱;它們需要相對較大的驅動功率;它們的電極材料損耗得相當快。由于管子極易燒壞而導致的設備正常運行時間非常有限，這是ENIAC和其他基于真空管的計算機的主要缺點，因此在最開始時，世界上大多數工程師并不承認計算機早期的潛力。IBM董事長托馬斯·沃森（Thomas Watson）于1943年曾斷言：我認為可能有五臺計算機的全球市場。

審核編輯：湯梓紅