集成电路(IC),通常被称为硅芯片、计算机芯片或微芯片,是一种在半导体材料(通常是硅,但有时是蓝宝石)上渲染的微型电子电路。由于其微小的尺寸和令人难以置信的处理能力——现代集成电路在5毫米(约0.2英寸)见方、1毫米(0.04英寸)厚的电路板上承载着数百万个晶体管——它们几乎存在于从信用卡、计算机到计算机的每一种现代设备和装置中,卫星导航系统、交通灯和飞机的移动电话。
从本质上讲,集成电路是各种电子元件的组合,即晶体管、电阻器、二极管和电容器,它们以产生特定效果的方式组织和连接。电子元件“团队”中的每个单元在集成电路中都具有独特的功能。晶体管就像一个开关,决定电路的“开”或“关”状态;电阻器控制电流;二极管仅在满足电路的某些条件时才允许电流流动;最后,电容器在持续放电之前储存电能。
1958年,德克萨斯仪器公司的员工杰克·基尔比演示了第一个集成电路。这个原型的尺寸约为11.1×1.6毫米,由一条锗带和一个晶体管组成。硅的出现,再加上集成电路尺寸的不断缩小和每毫米晶体管数量的迅速增加,意味着集成电路经历了大规模的扩散,并催生了现代计算时代。
从20世纪50年代开始至今,集成电路技术已经经历了各种“世代”,现在通常被称为小规模集成(SSI)、中规模集成(MSI)、大规模集成(LSI)和超大规模集成(VSLI)。这些进步的技术世代描述了集成电路设计进程中的一道弧线,这道弧线说明了英特尔公司负责人乔治·摩尔(George Moore)的先见之明,他在20世纪60年代创造了“摩尔定律”,声称集成电路的复杂性每两年翻一番。
这种复杂性的倍增是由技术的代际运动所证实的,即SSI的数十个晶体管增加到MSI的数百个,然后增加到LSI的数万个,最后增加到VSLI的数百万个。集成电路有望突破的下一个前沿领域是ULSI,即超大规模集成,它需要部署数十亿个微型晶体管,而代号为Tukwila的英特尔项目已经预示了这一点,据悉该项目使用了超过20亿个晶体管。
如果需要更多的证据来证明摩尔格言的持续准确性,我们只需看看现代集成电路,它比以往任何时候都更快、更小、更普遍。截至2008年,半导体行业每年生产2670多亿片芯片,预计到2012年这一数字将上升到3300亿片。
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