为什么需要集成电路看了就知道

也许上天有意要人类发明出集成电路（IC：Integrated Circuit），几乎在同时，两组人在不知晓对方发明工作的情况下，独立设计出几乎相同的集成电路。Jack Kilby，有着丰富的陶瓷基地丝网印制电路板设计经验，从1958年开始在TI公司工作，设计晶体管助听器电路。比他早一年，Robert Noyce参与创办了仙童半导体公司。这两个人，从1958年到1959年期间都在琢磨一件事情：如何用最少的器件设计更多功能的电路？

为什么需要集成电路？

在设计类似于计算机这样的电子设备，我们总是需要在电路中增加更多的元器件来推动技术的进步。单晶体集成电路（从单个晶圆形成的集成电路）可以将原来属于分离器件的晶体管、电阻、电容以及引线都集成在单一半导体晶圆（芯片）上。最初Kilby 使用半导体锗材料， Noyce使用了硅半导体材料制作集成芯片。

全球第一款基于锗半导体集成芯片

集成芯片专利

在1959年，两组研究人员都申请了集成电路专利。Jack Kilby 连同TI公司以 微型电子线路申请到美国专利（专利号#3，138，743）。Robert Noyce 和仙童半导体公司以基于硅材料的集成芯片获得美国专利（专利号#2，981，877）。这两家公司在经过几年关于专利所有权的法律争斗之后，握手言和，决定将他们的专利合并成交叉许可，最终形成了当今每年万亿美元的全球集成芯片市场。

商业发布

在1961年仙童半导体公司发布了第一款商用集成电路。此后，所有计算机都使用集成芯片来替代分离晶体管电路。TI公司则在1962年将芯片应用于美国空军机载计算机中，以及民兵导弹中。后来他们使用芯片制作了第一台便携式计算器。最初的集成芯片只包含一个晶体管、三个电阻以及一个电阻。大小相当于人的小手指。现在一个硬币大小的集成电路就会集成有1.25亿个晶体管。下图是TI第一款开发的商用芯片TI 502。芯片的内部构造如下图所示：

第一款商用芯片Ti 502，连线为金属线下图为它的原理图，可以看出，这个芯片的构造非常简单，包含两个晶体管、四个二极管、六个电阻和两个电容。

第一款集成芯片对应的原理图

不要看这个Ti 502的电路如此简单，它当时的售价比现在主流旗舰处理器的售价都要高。在刚发布的时候售价高达450美元，但是在一年之后真正交付的时候价格却还远高于这个价格。这是因为当时集成电路是给军方、航天领域用的，一般小公司都买不起，如果能让电路板上少一个电子元器件，那么将会有一定几率降低事故的发生，还有就是在那个年代很少有竞争的对手，因为这个东西太先进（仙童算一个竞争对手）。

Jack Kilby总共申请超过六十个发明专利，并被公认为便携式计算器的发明者（1967年发明计算器）。1970年被授予美国科学奖章。Robert Noyce，拥有超过16项发明专利，创建了Intel半导体公司，后来制造了第一个微处理器。他们所发明的集成芯片是人类历史上最为重要的发明。现在产品中几乎无不包含着集成芯片。看完这些，你能体会到半导体与电路集成的伟大了吗？
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