内容简介

本书全面探讨了集成电路（IC）的起源、发展历程与技术演进，深入分析了其对社会、经济和科技领域的深远影响。从半导体材料的早期探索、晶体管的发明与应用，到集成电路的诞生与创新，每一章都详细描述了技术突破如何推动集成电路的产业化和全球化发展。特别是摩尔定律的提出，推动了集成电路在性能、处理速度和功耗方面的持续提升，催生了智能化、网络化和多元化的社会变革。 本书重点关注了硅谷的崛起与全球半导体产业的竞争格局，分析了各国在技术壁垒和合作方面的博弈。通过对全球产业格局的深入剖析，书中展示了集成电路技术的演变、制程技术的创新以及跨国公司的战略布局，揭示了全球化竞争与技术创新之间的互动关系。 本书的出版希望能够帮助读者全面理解集成电路技术的变革与创新，掌握产业发展与技术前沿的脉络，从而为科技进步与社会发展提供更深刻的见解。通过历史与技术的结合，读者将能够全面了解集成电路的技术革新、产业化进程及未来发展前景。

目录

目    录

第1章  半导体的起源与早期探索  / 001
1．1  电与磁：早期科学的基础  / 002
1．1．1  电磁现象的发现  / 003
1．1．2  法拉第与电磁感应  / 006
1．1．3  电流与磁场的关系  / 007
1．1．4  电力与电路的初步应用  / 009
1．2  半导体材料的初识  / 011
1．2．1  导体与绝缘体的对比  / 012
1．2．2  半导体的特殊性质  / 014
1．2．3  锗与硅的发现  / 017
1．2．4  材料科学的突破  / 019
1．3  热与电：物理学的新思维  / 021
1．3．1  电子的能量传递  / 022
1．3．2  热效应与电流的关系  / 024
1．3．3  电子跃迁的概念  / 026
1．3．4  量子力学的初步应用  / 029
1．4  从理论到实践：探索半导体  / 031
1．4．1  电子行为与电导  / 032
1．4．2  半导体器件的前身  / 034
1．4．3  物理实验与初步应用  / 036
1．5  小结  / 039
参考文献  / 039
第2章  晶体管的诞生与应用  / 041
2．1  半导体的发现与突破  / 042
2．1．1  早期的实验与技术瓶颈  / 043
2．1．2  肖克利的理论基础  / 045
2．1．3  晶体管的雏形  / 048
2．1．4  第一代半导体器件  / 050
2．2  晶体管的发明与发展  / 053
2．2．1  早期的晶体管实验  / 053
2．2．2  半导体材料的探索与改进  / 056
2．2．3  晶体管的商业化  / 058
2．2．4  社会与工业的反响  / 062
2．3  晶体管的革命性影响  / 064
2．3．1  微型化与电子设备  / 065
2．3．2  从真空管到晶体管  / 068
2．3．3  高效能与低功耗  / 070
2．3．4  计算机与通信技术的进一步发展  / 072
2．4  电子工业的起步与飞跃  / 075
2．4．1  在工业界的应用推广  / 075
2．4．2  半导体企业的兴起  / 077
2．4．3  各国政府与研发投资  / 079
2．5  小结  / 082
参考文献  / 083
第3章  集成电路的诞生与发展  / 085
3．1  从分立元件到集成电路  / 086
3．1．1  集成化的技术背景  / 086
3．1．2  半导体工艺的突破  / 089
3．1．3  电路集成的挑战  / 093
3．1．4  从手工制造到自动化生产  / 096
3．2  集成电路的首个突破  / 098
3．2．1  克里斯斯斯图尔特的贡献  / 099
3．2．2  第一款集成电路的问世  / 101
3．2．3  集成电路的应用前景  / 103
3．2．4  电子设备的功能革命  / 105
3．3  硅的主导地位与技术创新  / 107
3．3．1  硅的选择与优势  / 107
3．3．2  硅材料的生产技术  / 109
3．3．3  硅半导体产业的发展  / 113
3．3．4  硅集成电路的巨大潜力  / 115
3．4  集成电路的工业化与全球化  / 118
3．4．1  全球半导体产业的崛起  / 118
3．4．2  技术共享与产业链合作  / 121
3．4．3  全球化市场的形成  / 123
3．4．4  集成电路的产业化  / 125
3．5  小结  / 127
参考文献  / 128
第4章  摩尔定律与技术进步  / 131
4．1  摩尔定律的提出  / 132
4．1．1  摩尔定律的起源  / 132
4．1．2  计算能力的指数级增长  / 135
4．1．3  摩尔定律的影响力  / 138
4．1．4  电子产品的性能提升  / 141
4．2  制程技术的创新  / 143
4．2．1  光刻技术的进步  / 143
4．2．2  微米技术的突破  / 145
4．2．3  纳米技术的引入  / 147
4．2．4  高集成度与小型化  / 149
4．3  集成电路的性能与功能提升  / 151
4．3．1  多功能芯片的设计  / 151
4．3．2  高效能与低功耗设计  / 153
4．3．3  超大规模集成电路（VLSI）  / 156
4．3．4  计算速度与存储能力  / 158
4．4  摩尔定律的挑

前言/序言

前    言

集成电路（IC）作为现代科技的核心基础，其发展历程对人类社会的各个方面产生了深远影响。从早期的电子学发现，到如今超高效能、低功耗的集成电路，科技的进步不断推动着计算、通信、人工智能等行业的飞速发展。

集成电路不仅是电子设备的心脏，还支撑着现代计算机、移动设备、医疗设备、自动化系统等多种技术。其演变与发展，实际上也代表了半导体技术、电子学、计算机科学以及全球经济变革的缩影。

在半导体技术的推动下，现代社会发生了翻天覆地的变化。从最初的科学探索，到如今集成电路的广泛应用，半导体材料和技术的突破已深刻改变了我们的生活方式和社会结构。无论是我们手中每天使用的智能手机，还是支撑全球计算与通信网络的庞大系统，背后都离不开半导体器件的支撑。而集成电路技术的进步，更是催生了信息化、智能化时代的到来。

本书全面回顾集成电路的发展历程，追溯从半导体材料的初步发现，到晶体管、集成电路的诞生与应用，再到摩尔定律的提出与挑战，最后探索半导体技术在人工智能和量子计算等新兴领域的融合与创新。通过这一系列历史节点，读者能够深刻理解集成电路及半导体技术如何推动着人类社会的发展，并展望这一技术未来可能带来的革命性变革。

第1～3章关注集成电路的起源、晶体管的发明与发展，以及集成电路的诞生与工艺创新，展示了电子工业早期的技术瓶颈及其突破过程。摩尔定律的提出标志着半导体技术进入了一个全新的发展阶段，摩尔定律不仅为集成电路的性能提升提供了理论支持，也成为全球半导体产业发展的指导原则。第4章深刻分析了摩尔定律对集成电路发展的推动作用，并探讨了制程技术、光刻技术的创新及其带来的技术飞跃。

第5～8章通过分析硅谷的崛起、计算机与芯片革命的关系，以及全球化竞争对半导体产业格局的影响，展示了半导体技术从初期的实验室研究到全球产业化的过程。在这一过程中，不仅有技术创新的引领，还有跨国公司的竞争与合作，集成电路产业在全球范围内形成产业链、技术壁垒和市场竞争格局。随着全球半导体产业逐渐走向成熟，技术研发、制造与市场化逐步成为行业成功的关键。

集成电路不仅是现代科技发展的根本，它的发展历程也映射了全球科技产业和经济的进化轨迹。从硅谷到中国，从美国到日本，半导体产业背后的技术创新与国家政策密切相关，且每一项突破性技术都代表新的社会需求与全球科技竞争的兴起。因此，本书通过梳理集成电路的历史与现状，旨在为读者提供一个全面的视角，了解半导体产业如何从初期的理论探索发展到今天的全球竞争格局，及其在未来发展中的潜力与挑战。

在此过程中，本书不仅讲述了一个技术故事，更展示了全球产业链中各国企业如何共同推动技术进步与产业革命。集成电路是全球科技竞争的主战场，每一个芯片的创新背后，都是国家战略、企业决策和科技突破的交织。本书将为读者深入了解半导体产业的内在逻辑、技术演进和全球竞争格局提供全方位视角。

本书是一部全面介绍集成电路发展历程的著作，帮助读者更好地理解半导体技术如何塑造现代科技的基础，并推动全球产业的变革。我们期望读者通过本书，能够深入探讨集成电路从最初的科学发现到如今在人工智能、量子计算等新兴领域的广泛应用，了解这一技术如何推动各行业的进步以及它在全球经济和科技竞争中的重要作用。无论是对集成电路技术感兴趣的科技爱好者，还是希望深入了解半导体产业的学者与从业者，本书都将为其提供宝贵的知识与视角，使其能够全面把握集成电路产业的发展脉络，洞察未来技术的创新与挑战。