半导体工业的诞生

在本节中，我们将逐一阐述半导体发展的历史性产品和世界主流半导体制程的代际演进过程。从半导体主要制造阶段所需主要材料的准备开始，到最终的产品封装阶段，我们将沿着主流的半导体产品类型，半导体晶体管的制造结构以及不同的集成度水平来进行相关的介绍和阐述。除此之外，我们还将对实际应用到的工业产品和制程演进的趋势进行进一步的介绍。

随着半导体工业从最初的小作坊式实验室成品到后来的大规模自动化工厂制造模式，半导体行业的内在驱动因素和经济制约因素也发生了相当重大的变化。越来越多的大型特种材料和专业化、定制化、智能化装备行业的全面发展也有力推动了芯片制造走向了更加规模化的生产方向。估计半导体行业是一个巨大的市场，市场规模可达几百亿美金，并且养活了价值1.2万亿美元的全球电子系统行业。展望未来，在半导体行业中的先进技术，以及纳米技术和全球消费市场爆炸式增长正在塑造半导体的未来，并且持续处于极速夸张当中，远远没有达到其扩张潜力。晶圆制造催生了一个年销售额约为600亿美元的设备行业（通常占芯片的15-20%）。

半导体工业的诞生

半导体工业的最起源头可以追溯到1906年德弗雷斯特在世界上首次发明了真空三极管。这项发现迅速的被后续的工程师们找到了相应的应用场景，比如说，它促成了收音机、电视还有类似相关功能的消费级电子产品的出生。我们现在几乎每天都在使用的电脑、手机，最初的原型机-世界上第一台通用计算机“ENIAC”于1946年2月14日在美国宾夕法尼亚大学诞生。发明人是美国人莫克利（JohnW.Mauchly）和艾克特（J.PresperEckert）。美国国防部用它来进行弹道计算。它是一个庞然大物，用了18000个电子管，占地170平方米，重达30吨，耗电功率约150千瓦，每秒钟可进行5000次运算，这在现在看来微不足道，但在当时却是破天荒的。ENIAC以电子管作为元器件，所以又被称为电子管计算机，是计算机的第一代。电子管计算机由于使用的电子管体积很大，耗电量大，易发热，因而工作的时间不能太长。虽然说在现代人看来非常不灵便的电脑，但在当时来看，依然具有划时代的意义，标志着人类逐渐向信息化时代迈进了。

一个真空管有三个简单的元素构成：在玻璃罩外壳中，是两个被金属网隔开的电极，外壳内部被设计成真空，为什要设计为真空？主要是为了避免电极材料被烧蚀氧化造成耗损，并且也保证了电子转移路径的通畅。

电子管执行两个重要的电气功能：开关和放大。开关是指电气设备打开或关闭电流的能力。放大有点复杂。它是设备接收小信号（或电流）并放大它，同时保持其点穴性质，比如说频率等。

真空管有许多缺点。它们体积庞大，容易连接松动和真空泄漏；它们在结构上较为脆弱;它们需要相对较大的驱动功率;它们的电极材料损耗得相当快。由于管子极易烧坏而导致的设备正常运行时间非常有限，这是ENIAC和其他基于真空管的计算机的主要缺点，因此在最开始时，世界上大多数工程师并不承认计算机早期的潜力。IBM董事长托马斯·沃森（Thomas Watson）于1943年曾断言：我认为可能有五台计算机的全球市场。

审核编辑：汤梓红