[精品]信概论文

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1、微电子的发展引言在进入北大之前，我对于微电子，电子，人工智能等方面基本没有了解，在上完信息科学技术概论课并自己查找了一些资料后，我知道了微电子主要致力于研究半导体，集成电路等，并了解了一些基本知识。摘要微电子学自1947年起源，经历了曲折的发展，到今天这个摩尔定律即将失效的年代，应尽快做出新的在量子计算机，生物计算机等方面的突破。起源1945年秋天，贝尔实验室成立了以肖克莱为首的半导体研究小组，成员有布拉顿、巴丁等人。开始，布拉顿和巴丁在研究晶体管时，采用的是肖克利提岀的场效应概念。场效应设想是人们提出的第一个固体放大器的具体方案。但是事与愿违，实验屡屡失败

2、。人们得到的效应比预期的要小得多。巴丁又提出了一种新的理论——表面态理论。这一理论认为表面现象可以引起信号放大效应。表面态概念的引入，使人们对半导体的结构和性质的认识前进了一大步。但是也没有得到非常理想的确结果.1947年12月230,人们终于得到了盼望已久的“宝贝”。这一天，巴丁和布拉顿把两根触丝放在错半导体晶片的表面上，当两根触丝十分靠近时，放大作用发生了。世界第一只固体放大器——晶体管也随之诞生了。在这值得庆祝的时刻，布拉顿按捺住内心的激动，仍然一丝不苟地在实验笔记中写道：“电压增益100,功率增益40,电流损失1/2.5......亲眼目睹并亲耳听闻

3、音频的人有吉布尼、摩尔、巴丁、皮尔逊、肖克利、弗莱彻和包文。”在布拉顿的笔记上，皮尔逊、摩尔和肖克利等人分别签上了口期和他们的名字表示认同。巴丁和布拉顿实验成功的这种晶体管，是金属触丝和半导体的某一点接触，故称点接触晶体管。这种晶体管对电流、电压都有放大作用。自此，微电子学走上了艰辛的发展之路。发展集成电路的发明基尔比在伊利诺斯大学和威斯康星大学所学专业都是电子工程学，他从英国科学家达默的思想里获得了启发。达默(Dummer)早在1952年就指出，由半导体构成的品体管，可以把它们组装在一块平板上而去掉之间的连线。基尔比原来设想用硅材料制作电路，但TI公司没有

4、这种合适的硅片，他只得改用诸材料进行实验。终于，他成功地在一块错片上形成了若干个晶体管、电阻和电容，并用热焊的方法用极细的导线互连起来。世界上第一块“集成"的固体电路就诞生在这块微小的平板上，在不超过4平方毫米的面积上，基尔比大约集成了12个元件，是一种用于无线电设备的“移相振荡器”。1959年2月6日，基尔比向美国专利局申报专利，这种由元件组合的微型固体被叫做“半导体集成电路,，第一块集成电路诞生。第三代电脑在基尔比发明集成电路不久后的1961年，德州仪器公司研制出第一台用集成电路组装的计算机，标志着电脑从此进入它的第三代历史。该机共有587块集成电路，重

5、不过300克，体积不到100立方厘米，功率只有16瓦。摩尔定律1965年，有一天摩尔离开硅晶体车间坐下来，拿了一把尺子和一张纸，画了个草图。纵轴代表不断发展的芯片，横轴为时间，结果是很有规律的儿何增氏。他发现集成电路上能被集成的晶体管数目，以每年翻一番的速度稳定增长。第一款CPU1969年末，在风景如画的塔希提岛上，Intel的设计师霍夫突发奇想，能不能将此前一直分离的负责数据处理的核心存储器与负责存储的逻辑存储器结合起来，做在一块芯片上？他找到上司诺伊斯，诺伊斯的回答只有一个字：“干覽两年后，世界上第一款CPU——Intel4004诞生了。这一芯片有108

6、千赫，在它3亳米X4毫米的掩模上，有2250个晶体管，每个晶体管的距离是10微米——也就是说每个晶体管线条宽度只有一根头发的千分2—，每秒运算6万次。回想起来，这在当时的确是非常了不起的成就：一粒米大小的芯片内核，其功能居然与世界上第一台计算机一一占地170平方米的、拥有1.8万个晶体管的“爱尼亚克"相等，这在当时是闻所未闻！现况在摩尔定律即将失效的今天，致力于如何将缩小电子器件的尺寸已经变得不现实，因为现在的电子元件已经处于纳米级，所以元件已经尽可能的小，现在所能做得只是对现有处理问题的方法做出改进，并不能提出新的理念。现在更好的方向在于量子计算机和生物计

7、算机。量子计算机量子计算机，顾名思义，就是实现量子计算的机器。要说清楚量子计算，首先看经典计算。经典计算机从物理上可以被描述为对输入信号序列按一定算法进行变换的机器，其算法由计算机的内部逻辑电路來实现。量子计算机，早先由理查德•费曼提出，一开始是从物理现彖的模拟而來的。可他发现当模拟量子现象时，因为庞大的希尔伯特空间使资料量也变得庞大，一个完好的模拟所需的运算时间变得相当可观，甚至是不切实际的天文数字。理查德•费曼当时就想到，如果用量子系统构成的计算机来模拟量子现象，则运算吋间可大幅度减少。量子计算机的概念从此诞生。1994年，贝尔实验室的专家彼得•秀尔(P

8、eterShor)证明量子计算机能完成对数运算，而且