20世紀最初的10年,通信系統已開始應用半導體材料。20世紀上半葉,在無線電愛好者中廣泛流行的礦石收音機,就采用礦石這種半導體材料進行檢波。半導體的電學特性也在電話系統中得到了應用。
晶體管的發明,最早可以追溯到1929年,當時工程師利蓮費爾德就已經取得壹種晶體管的專利。但是,限於當時的技術水平,制造這種器件的材料達不到足夠的純度,而使這種晶體管無法制造出來。
由於電子管處理高頻信號的效果不理想,人們就設法改進礦石收音機中所用的礦石觸須式檢波器。在這種檢波器裏,有壹根與礦石(半導體)表面相接觸的金屬絲(像頭發壹樣細且能形成檢波接點),它既能讓信號電流沿壹個方向流動,又能阻止信號電流朝相反方向流動。在第二次世界大戰爆發前夕,貝爾實驗室在尋找比早期使用的方鉛礦晶體性能更好的檢波材料時,發現摻有某種極微量雜質的鍺晶體的性能不僅優於礦石晶體,而且在某些方面比電子管整流器還要好。
在第二次世界大戰期間,不少實驗室在有關矽和鍺材料的制造和理論研究方面,也取得了不少成績,這就為晶體管的發明奠定了基礎。
為了克服電子管的局限性,第二次世界大戰結束後,貝爾實驗室加緊了對固體電子器件的基礎研究。肖克萊等人決定集中研究矽、鍺等半導體材料,探討用半導體材料制作放大器件的可能性。
1945年秋天,貝爾實驗室成立了以肖克萊為首的半導體研究小組,成員有布拉頓、巴丁等人。布拉頓早在1929年就開始在這個實驗室工作,長期從事半導體的研究,積累了豐富的經驗。他們經過壹系列的實驗和觀察,逐步認識到半導體中電流放大效應產生的原因。布拉頓發現,在鍺片的底面接上電極,在另壹面插上細針並通上電流,然後讓另壹根細針盡量靠近它,並通上微弱的電流,這樣就會使原來的電流產生很大的變化。微弱電流少量的變化,會對另外的電流產生很大的影響,這就是“放大”作用。
布拉頓等人,還想出有效的辦法,來實現這種放大效應。他們在發射極和基極之間輸入壹個弱信號,在集電極和基極之間的輸出端,就放大為壹個強信號了。在現代電子產品中,上述晶體三極管的放大效應得到廣泛的應用。
巴丁和布拉頓最初制成的固體器件的放大倍數為50左右。不久之後,他們利用兩個靠得很近(相距0.05毫米)的觸須接點,來代替金箔接點,制造了“點接觸型晶體管”。1947年12月,這個世界上最早的實用半導體器件終於問世了,在首次試驗時,它能把音頻信號放大100倍,它的外形比火柴棍短,但要粗壹些。
在為這種器件命名時,布拉頓想到它的電阻變換特性,即它是靠壹種從“低電阻輸入”到“高電阻輸出”的轉移電流來工作的,於是取名為trans-resister(轉換電阻),後來縮寫為transister,中文譯名就是晶體管。
由於點接觸型晶體管制造工藝復雜,致使許多產品出現故障,它還存在噪聲大、在功率大時難於控制、適用範圍窄等缺點。為了克服這些缺點,肖克萊提出了用壹種"整流結"來代替金屬半導體接點的大膽設想。半導體研究小組又提出了這種半導體器件的工作原理。
1950年,第壹只“面結型晶體管”問世了,它的性能與肖克萊原來設想的完全壹致。今天的晶體管,大部分仍是這種面結型晶體管。
1956年,肖克萊、巴丁、布拉頓三人,因發明晶體管同時榮獲諾貝爾物理學獎。 [編輯本段]晶體管的發展歷史及其重要裏程碑 1947年12月16日:威廉·邵克雷(William Shockley)、約翰·巴頓(John Bardeen)和沃特·布拉頓(Walter Brattain)成功地在貝爾實驗室制造出第壹個晶體管。
1950年:威廉·邵克雷開發出雙極晶體管(Bipolar Junction Transistor),這是現在通行的標準的晶體管。
1953年:第壹個采用晶體管的商業化設備投入市場,即助聽器。
1954年10月18日:第壹臺晶體管收音機Regency TR1投入市場,僅包含4只鍺晶體管。
1961年4月25日:第壹個集成電路專利被授予羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce)。最初的晶體管對收音機和電話而言已經足夠,但是新的電子設備要求規格更小的晶體管,即集成電路。
1965年:摩爾定律誕生。當時,戈登·摩爾(Gordon Moore)預測,未來壹個芯片上的晶體管數量大約每年翻壹倍(10年後修正為每兩年),摩爾定律在Electronics Magazine雜誌壹篇文章中公布。
1968年7月:羅伯特·諾伊斯和戈登·摩爾從仙童(Fairchild)半導體公司辭職,創立了壹個新的企業,即英特爾公司,英文名Intel為“集成電子設備(integrated electronics)”的縮寫。
1969年:英特爾成功開發出第壹個PMOS矽柵晶體管技術。這些晶體管繼續使用傳統的二氧化矽柵介質,但是引入了新的多晶矽柵電極。
1971年:英特爾發布了其第壹個微處理器4004。4004規格為1/8英寸 x 1/16英寸,包含僅2000多個晶體管,采用英特爾10微米PMOS技術生產。
1978年:英特爾標誌性地把英特爾8088微處理器銷售給IBM新的個人電腦事業部,武裝了IBM新產品IBM PC的中樞大腦。16位8088處理器含有2.9萬個晶體管,運行頻率為5MHz、8MHz和10MHz。8088的成功推動英特爾進入了財富(Forture) 500強企業排名,《財富(Forture)》雜誌將英特爾公司評為“七十大商業奇跡之壹(Business Triumphs of the Seventies)”。
1982年:286微處理器(又稱80286)推出,成為英特爾的第壹個16位處理器,可運行為英特爾前壹代產品所編寫的所有軟件。286處理器使用了13400個晶體管,運行頻率為6MHz、8MHz、10MHz和12.5MHz。
1985年:英特爾386?6?4微處理器問世,含有27.5萬個晶體管,是最初4004晶體管數量的100多倍。386是32位芯片,具備多任務處理能力,即它可在同壹時間運行多個程序。
1993年:英特爾·奔騰·處理器問世,含有3百萬個晶體管,采用英特爾0.8微米制程技術生產。
1999年2月:英特爾發布了奔騰·III處理器。奔騰III是1x1正方形矽,含有950萬個晶體管,采用英特爾0.25微米制程技術生產。
2002年1月:英特爾奔騰4處理器推出,高性能桌面臺式電腦由此可實現每秒鐘22億個周期運算。它采用英特爾0.13微米制程技術生產,含有5500萬個晶體管。
2002年8月13日:英特爾透露了90納米制程技術的若幹技術突破,包括高性能、低功耗晶體管,應變矽,高速銅質接頭和新型低-k介質材料。這是業內首次在生產中采用應變矽。
2003年3月12日:針對筆記本的英特爾·迅馳·移動技術平臺誕生,包括了英特爾最新的移動處理器“英特爾奔騰M處理器”。該處理器基於全新的移動優化微體系架構,采用英特爾0.13微米制程技術生產,包含7700萬個晶體管。
2005年5月26日:英特爾第壹個主流雙核處理器“英特爾奔騰D處理器”誕生,含有2.3億個晶體管,采用英特爾領先的90納米制程技術生產。
2006年7月18日:英特爾?安騰?2雙核處理器發布,采用世界最復雜的產品設計,含有17.2億個晶體管。該處理器采用英特爾90納米制程技術生產。
2006年7月27日:英特爾·酷睿?6?42雙核處理器誕生。該處理器含有2.9億多個晶體管,采用英特爾65納米制程技術在世界最先進的幾個實驗室生產。
2006年9月26日:英特爾宣布,超過15種45納米制程產品正在開發,面向臺式機、筆記本和企業級計算市場,研發代碼Penryn,是從英特爾?酷睿?6?4微體系架構派生而出。
2007年1月8日:為擴大四核PC向主流買家的銷售,英特爾發布了針對桌面電腦的65納米制程英特爾·酷睿?6?42四核處理器和另外兩款四核服務器處理器。英特爾·酷睿?6?42四核處理器含有5.8億多個晶體管。
2007年1月29日:英特爾公布采用突破性的晶體管材料即高-k柵介質和金屬柵極。英特爾將采用這些材料在公司下壹代處理器——英特爾?酷睿?6?42雙核、英特爾?酷睿?6?42四核處理器以及英特爾?至強?系列多核處理器的數以億計的45納米晶體管或微小開關中用來構建絕緣“墻”和開關“門”,研發代碼Penryn。采用了這些先進的晶體管,已經生產出了英特爾45納米微處理器。