大約71年前，被稱為“21世紀最偉大的發(fā)明”的晶體管誕生了，這項發(fā)明與科技、群體、社會有著微妙的關系。讓我們回顧一下改變計算乃至數字世界的令人驚嘆的芯片，并與它們背后的人們講述故事。 1947年12月23日，世界上第一個基于鍺半導體的具有放大功能的點接觸晶體管問世，現代半導體工業(yè)誕生，信息時代正式拉開序幕。

點接觸晶體管：兩個金電極以50m的間距壓在鍺半導體上，微小的電信號從一個金電極（發(fā)射極）進入鍺半導體（基極），被大大放大，然后發(fā)送到其他金電極（發(fā)射極）.合格。在電極（集電極）輸出處，該器件的增益在1kHz 時為4.5。資料來源：貝爾實驗室在晶體管出現之前，電子管（真空三極管）主要用于放大電信號，但其制造難度大、體積大、能耗高、壽命短，人們一直期待有替代品到電子管（真空三極管）。使用固態(tài)設備。 1945 年，貝爾實驗室開始研究幾種新材料，包括硅和鍺，以探索它們的潛在用途。一個特殊的“半導體小組”成立了，由威廉·肖克利領導，成員包括約翰·巴丁和沃爾特·布拉滕。經過多次失敗，71年前的今天，我們利用上述的鍺半導體實現了第一個具有放大功能的點接觸半導體晶體管。肖克利、巴丁和布拉頓也獲得了諾貝爾物理學獎。

巴�。ㄗ螅�、布拉滕（右）和肖克利因發(fā)明晶體管而共同獲得1956年諾貝爾物理學獎。從實用角度來看，點接觸晶體管的產量非常有限，并沒有被認為是商業(yè)上的成功，但它的發(fā)明卻具有重要意義，并獲得了1956年諾貝爾物理學獎。晶體管被譽為“20世紀最偉大的發(fā)明”，它的出現為集成電路、微處理器和計算機存儲器的制造奠定了基礎。在20 世紀50 年代和1960 年代，肖克利推動了晶體管的商業(yè)化，并建立了今天的加州硅谷地區(qū)，電子工業(yè)的發(fā)源地。晶體管的發(fā)明歷史非常復雜，涉及科學技術、群體和社會之間的微妙關系。如今，芯片已經成為我們日常生活中必不可少的一部分，從播放音樂、合成語音、存儲數據、數碼攝影、GPS定位，到在互聯(lián)網上傳輸和處理大量數據。其中一些芯片直接或間接為一些改變世界的產品提供動力，并影響整個計算世界。今天，在晶體管問世71 周年之際，讓我們一起回顧一下這些偉大的芯片，并與它們背后的人一起講述故事。以下內容來自IEEE Spectrum最新的2018年芯片名人堂。

仙童半導體A741 運算放大器(1968)

Fairchild Semiconductor A741 運算放大器該芯片已成為模擬放大器集成電路的事實上的標準。該芯片仍在生產中，并被安裝在電子產品中。

制造商：Fairchild Semiconductor 類別：放大器音頻年份：1968 運算放大器就像模擬設計世界的切片面包。您可以使用它們剪輯任何東西并獲得滿意的結果。設計人員使用它們來創(chuàng)建音頻或視頻前置放大器、電壓比較器、精密整流器以及日常電子系統(tǒng)中的許多其他重要子系統(tǒng)。 1963年，26歲的工程師Robert Widler在Fairchild Semiconductor設計了第一款單片集成運算放大器電路A702。當時售價為300 美元。 Widler 隨后改進了設計并創(chuàng)建了A709，該產品取得了巨大的商業(yè)成功。據報道，維德勒先生因此要求加薪，但沒有得到加薪，并離開了仙童半導體公司。美國國家半導體（現為德州儀器的一部分）非常興奮，很快就挖走了維德勒。 Widler 后來幫助建立了美國國家半導體的模擬IC 設計部門。 1967年，Widlar為美國國家半導體開發(fā)了更好的運算放大器LM101。該版本(LM101A-N) 至今仍在生產。仙童半導體的領導們被Widler突如其來的競爭搞得不知所措，但在仙童的研發(fā)實驗室，新聘用的David Flager仔細檢查了LM101，并為芯片的設計制定了規(guī)劃，雖然很聰明，但我發(fā)現還是有一些缺陷。最大的缺點是，由于半導體質量的變化，一些芯片對IC輸入級（即所謂的前端）的噪聲過于敏感。弗雷格隨后開始設計自己的。前端問題的解決方案很簡單：Fullagar 在芯片上添加了一對額外的晶體管。添加電路使放大更加平滑。普夫魯格將這個設計交給了一位名叫戈登摩爾的人，他是仙童半導體研發(fā)部門的?*�。摩尔将他导{杓埔平桓�了公绥R納桃擋棵擰Ｐ灤酒�被命名为A741，后來成為運算放大器的標準。該IC 以及Fairchild 競爭對手隨后創(chuàng)建的各種克隆產品的銷量達到了數百萬份。當時，A702 的第一個版本售價為300 美元，如今您可以花費大約300 美元購買2,000 個A741 芯片。

Intersil ICL8038 波形發(fā)生器(1983)

Intersil ICL8038 波形發(fā)生器Intersil 的ICL8038 波形發(fā)生器為消費電子產品帶來復雜的聲音。

制造商：Intersil 類別：放大器音頻年份：Circa 1983 良好的基本波形—— 隨時間變化的電壓—— 是構建更復雜操作的原材料。 Intersil 的ICL8038 集成電路專為輕松采集精確波形而設計，只需很少的外部元件即可同時生成正弦波、方波和鋸齒波等周期信號。最初，ICL8038因其有限的性能和不穩(wěn)定的性能而受到嘲笑。不可否認，這個芯片有點不靠譜。然而，Symbiosis 很快就學會了如何可靠地使用它，8038 取得了巨大成功，最終銷量數百萬臺，并取代了20 世紀80 年代使用的“藍盒子”“免費汽車”應用程序。它被用于無數的應用程序，包括： Intersil 于2002 年停產了8083，但愛好者們仍然收集ICL8038 用于自制函數發(fā)生器和模塊化模擬合成器。

威凱半導體MAS3507 MP3 解碼器(1997)

Micronas Semiconductor MAS3507 MP3 解碼器，開啟數字音樂革命的芯片

制造商：Micronas Semiconductor 類別：放大器音頻年份：1997 在iPod 之前，就有Diamond Rio PMP300。 PMP300于1998年推出，很快就引起了轟動，但熱潮很快就平息下來。不過，這款播放器的一個重要特點是它支持MAS3507 MP3 解碼芯片——，這是一款基于RISC 的數字信號處理器，具有針對音頻壓縮和解壓縮優(yōu)化的指令集。 Rio 由Micronas（現為TDK-Micronas）開發(fā)，能夠將十幾首歌曲壓縮到閃存中。以今天的標準來看，這可能有點可笑，但在當時，它與便攜式CD 播放器相當有競爭力。 Rio 及其后繼者為iPod 鋪平了道路，現在您可以在口袋里攜帶數千首歌曲。

Micronas 正如這份Micronas 設計文檔所示，MAS3507 的設計目的是做一件事，而且只做一件事。它涉及正確解碼MPEG 音頻層III (MP3) 數據。

德州儀器(TI) TMC0281 語音合成器(1978)

德州儀器TMC0281 語音合成器這是世界上第一款語音合成芯片

制造商：Texas Instruments 類別：放大器音頻年份：1978 如果沒有TMC0281，E.T. 可能無法“打電話回家”。畢竟，全球首款單芯片語音合成器TMC0281 是德州儀器Speak & Spell 學**玩具的“心臟”（或者應該說“嘴”）嗎？在1982 年的電影《E.T.外星人》 中，外星人E.T. 侵入玩具來建造星際通信設備。如今，我們越來越**慣于與消費電子產品交談，TMC0281 是我們邁入無處不在的合成語音世界的第一步。

Alien E.T. 有一款1978 年發(fā)布的Speak & Spell 玩具TMC0281。該玩具使用一種稱為線性預測編碼(LPC) 的技術來生成音頻，從而產生嗡嗡聲、嘶嘶聲和爆裂聲等聲音的組合。這是一個令人驚奇的解決方案，解決了以前被認為用集成電路不可能實現的問題：語音生成。 TMC0281 的變體用于Atari 的街機游戲和克萊斯勒的K 型汽車。 2001年，德州儀器將其語音合成芯片生產線出售給Sensory，Sensory于2007年底停止生產該芯片。不過，您可以在eBay 上以50 美元左右的價格購買狀況相當好的Speak & Spell 玩具。

Tripath Technology 的TA2020 音頻放大器(1998)

Tripath Technology TA2020 音頻放大器這是一款固態(tài)高功率放大器，可為廉價設備帶來宏亮的聲音。

制造商：Tripath Technology 類別：放大器和音頻年份：1998 一些發(fā)燒友聲稱電子管放大器可以產生最好的聲音，并且永遠如此。因此，當音響界出現一種聲音，聲稱僅依靠半導體的放大器就能發(fā)出與電子管放大器一樣圓潤、動感的聲音時，引起了不小的轟動。該放大器是由硅谷Tripath Technology公司設計的D類放大器。 D 類放大器不是直接放大輸入模擬音頻信號，而是首先將模擬音頻轉換為可用于打開和關閉功率晶體管的數字脈沖串。所得信號被轉換為幅度更高的模擬信號。 Tripath 的技巧是使用50 MHz 采樣系統(tǒng)來驅動放大器。該公司表示TA2020 的性能優(yōu)于類似的固態(tài)放大器，而且成本低得多。為了在展會上介紹該芯片，他們播放了電影《泰坦尼克號》中著名的主題曲。與大多數D 類放大器一樣，TA2020 具有高能效、無需散熱器且采用緊湊封裝。 Tripath 的低端15 瓦型號TA3 零售價為2020 美元，包括內置揚聲器和麥克風。另一種型號—— 用于家庭影院、高端音響系統(tǒng)以及索尼、夏普、東芝等公司的電視。最強大的功率輸出為1000W。隨后其他主要半導體公司也趕上并開發(fā)了類似的芯片，而Tripath 則被遺忘了。 Sure Electronics 和Audiophonics 等公司仍然提供基于TA2020 及其姐妹芯片的音頻放大器套件和產品。

Amati Communications 的Overture ADSL 芯片組(1994)

Amati Communications Overture ADSL芯片組這款通信芯片開啟寬帶上網時代

制造商：Amati Communications 類別：接口年份：1994 還記得ADL（數字用戶線）問世并廢棄了只有56.6k/秒的調制解調器嗎？好吧，幾年后，隨著基于光纖的寬帶網絡的出現，ADL調制解調器再次被扔進垃圾桶。但對于許多消費者來說，DSL 是他們第一次嘗試高速互聯(lián)網的功能，尤其是作為音樂和電影分發(fā)系統(tǒng)。這是一項偉大的遷移技術。只要用戶距離交換機不遠，DSL 就可以將現有的常規(guī)語音電話線路轉換為高速數字連接。斯坦福大學初創(chuàng)公司Amati Communications 處于這場寬帶革命的中心。 20世紀90年代，該公司提出了一種稱為離散多音（DMT）的DSL調制方法。這種方法本質上是一種讓電話線看起來像數百個子通道并使用反向Robinhood 策略來提高傳輸的方法。阿瑪蒂聯(lián)合創(chuàng)始人、現任斯坦福大學工程學教授約翰·喬菲(John M. Cioffi) 表示：“最貧窮的渠道正在被奪走流量，轉而提供給最富有的人�！� DSL 的世界標準。在20 世紀90 年代中期，Amati 的DSL 芯片組（一個模擬，兩個數字）銷量很少，但到2000 年，銷量已達到每年數百萬個。 21世紀初，年銷量突破1億臺。德州儀器(TI) 于1997 年收購了Amati。

Western Digital 的WD1402A UART (1971)

Western Digital WD1402A UART 減輕了處理器的低級通信任務

制造商：Western Digital 類別：接口年份：1971 Gordon Bell 因在20 世紀60 年代向Digital Equipment Corporation (DEC) 推出PDP 系列小型計算機而聞名。這開啟了網絡和交互式計算機時代，并隨著20 世紀70 年代個人計算機的出現而達到頂峰。盡管小型計算機現在已被載入史冊，但貝爾發(fā)明了一項鮮為人知但同樣重要的技術，至今仍在世界各地使用。它是一種通用異步接收器/發(fā)送器，稱為UART。 UART 用于允許兩個數字設備通過串行接口一次發(fā)送一位來進行通信，而無需向設備的主處理器提供詳細信息。我們現在可以使用更復雜的串行設置，包括無處不在的USB 標準。然而，長期以來，UART 一直是調制解調器與PC 連接等應用的主流。如今，簡單的UART 仍然是最終的連接方式，尤其是對于許多現代網絡設備而言。發(fā)明UART是因為貝爾本人需要將他的電傳打字機連接到PDP-1，并且需要將并行信號轉換為串行信號。隨后貝爾設計了一個使用大約50 個獨立元件的電路。這個想法很受歡迎。當時，西部數據（Western Digital）是一家生產計算機芯片的小公司，設計了單芯片版本的UART。西部數據創(chuàng)始人Al Phillips 仍然記得公司工程副總裁向他展示Rubylith 的建設計劃時的情景。 “看了一會兒，發(fā)現電路壞了，副總快瘋了。” 1971年左右，西部數據發(fā)布了WD1402A，其他版本也隨之而來。

IBM 深藍2 國際象棋芯片(1997)

IBM深藍2國際象棋芯片深藍邏輯芯片讓AI首次戰(zhàn)勝人類

制造商：IBM 類別：邏輯年份：1997 1997年，當IBM的國際象棋計算機“深藍”擊敗世界冠軍加里·卡斯帕羅夫時，人類最終輸給了計算機。每個深藍芯片包含150 萬個晶體管，集成到專用塊中，例如移動生成器邏輯陣列以及一些RAM 和ROM。這些芯片的綜合計算速度為每秒2 億步棋。深藍主謀、現任微軟亞洲研究院高級研究員的徐鳳雄回憶道，這些舉動“給對手帶來了巨大的心理壓力”。自深藍獲勝以來，人工智能在原本由人類智能主導的比賽中越來越多地擊敗了人類；例如谷歌的AlphaGo分別在2016年和2017年擊敗了世界圍棋冠軍李石，他擊敗了美元先生和柯潔先生。

西涅蒂斯NE555 (1971)

Signetics NE555，一款不知名的芯片，在無數電路中成為了一把瑞士軍刀。

制造商：Signetics 類別：邏輯年份：1971 那是1970 年的夏天。芯片設計師Hans Kamenzind 當時是硅谷半導體公司Signetics 的顧問。當時經濟不景氣，他的年收入不足15000美元，家里有失業(yè)的妻子和四個孩子。他需要發(fā)明一些真正暢銷的東西。他真的做到了。而且，他的發(fā)明可以說是歷史上最偉大的芯片之一。 555定時器是一種易于使用的集成電路芯片，常用于定時器和振蕩器電路。由于其易用性、低成本和出色的可靠性，該芯片至今仍廣泛應用于數千種電子電路的設計中，包括廚房電器、玩具和航天器。 “宣傳很少，”幾年前Kamenjindo 在接受IEEE Spectrum 采訪時回憶道。龜面真堂先生于2012 年去世。當Camenzind 提出555 的想法時，他正在設計一種稱為“鎖相環(huán)”的電路。通過一些修改，您可以將該電路變成一個簡單的定時器。被觸發(fā)后，它只能運行一段特定的時間。這聽起來很簡單，而且在當時還沒有什么比這更簡單的了。起初，Signetics 的工程部門拒絕了這個想法。當時，該公司已經開始銷售可組裝成計時器的組件。 555的命運即將結束。然而，假面真堂堅持自己的想法。他咨詢了Signitics 的營銷經理Art Fury。幸運的是，弗瑞喜歡這個主意。 Camenzind 花了近一年的時間測試模擬板原型，在紙上繪制電路元件，并切割紅色薄膜覆蓋層。 “一切都是手工完成的，沒有使用計算機。最終的設計包括23 個晶體管、16 個電阻器和兩個二極管，”Camenzind 回憶道。 555 計時器于1971 年推出并引起轟動。 1975 年，Signetics 被飛利浦半導體（現為恩智浦半導體）收購，據報道555 售價數十億美元。如今，工程師們仍然使用555 來設計一些有用的電子模塊和不太有用的小玩意，例如“騎士騎士”坦克頭燈。

賽靈思XC2064 FPGA (1985)

Xilinx XC2064 FPGA證明可編程芯片具有巨大價值

制造商：Xilinx 類別：邏輯年份：1985 早在20 世紀80 年代初，芯片設計人員就試圖充分利用電路中的每個晶體管。然后羅斯·弗里曼想出了一個相當激進的想法。他設計了一種芯片，其中包含許多晶體管，這些晶體管被組織成松散的邏輯塊，其連接可以通過軟件重新配置。結果，一些晶體管可能會閑置，但弗里曼相信摩爾定律最終將使晶體管變得如此便宜，以至于沒有人會關心浪費的晶體管。我是。他是對的。他將該芯片命名為“現場可編程門陣列”（FPGA），并與他人共同創(chuàng)立了賽靈思公司以普及該芯片。當Xilinx 的第一款產品XC2064 于1985 年發(fā)布時，員工的任務是使用XC2064 的邏輯單元手繪示例電路，就像客戶所做的那樣。賽靈思前首席技術官比爾·卡特(Bill Carter) 回憶道，當他向首席執(zhí)行官伯尼·馮德施密特(Bernie Vonderschmidt) 咨詢時，他似乎“很難描繪出這幅圖畫”�？ㄌ睾芨吲d能夠幫助他的?*濉?“我們拿著紙和彩色鉛筆站在那里，幫助伯尼畫畫。”如今，FPGA 由Xilinx 和其他公司制造和銷售，都列在這里。越困難，它就越被用于各種事情。 FPGA 用于軟件定義無線電、神經網絡、數據中心路由器等。

Mostek MK4096 4Kbit DRAM (1973)

Mostek MK4096 4 Kilobit DRAM 當需要大量RAM 時，該芯片的內存架構仍然被廣泛使用。

制造商： Mostek 類別： 內存年份： 1973 計算機在運行程序時使用隨機存取存儲器(RAM) 作為工作空間。如今的RAM 芯片有兩種類型：靜態(tài)RAM 和動態(tài)RAM，簡稱SRAM 和DRAM。只要計算機開機，SRAM 就會保留其內容，而DRAM 必須不斷更新。 DRAM 相對于SRAM 的優(yōu)點是每個存儲單元都很簡單。這意味著可以將更多數據打包到給定空間中。如今大多數計算機都使用DRAM 作為主存儲器。第一個DRAM 芯片由Intel 推出。然而，Mostek 的4KB DRAM 芯片引入了一項重要的創(chuàng)新：一種稱為地址復用的電路技術，由Mostek 聯(lián)合創(chuàng)始人Bob Proebsting 發(fā)明。芯片通常使用相同的引腳來訪問存儲器的行和列。這是通過按順序發(fā)送行和列尋址信號來實現的。因此，芯片不需要那么多的引腳，并且增加的存儲密度降低了制造成本。只是存在一些兼容性問題。 Mostek的4096使用16針，而德州儀器、英特爾和摩托羅拉存儲器使用22針。莫斯特克將自己的未來押在了這款芯片上。高管們開始向客戶、合作伙伴、媒體，甚至他們自己的員工傳播這些信息。當時剛剛入職的Fred K. Beckhusen 被指派進行4096 號測試。 Beckhusen 記得有一天，Proebsting 和首席執(zhí)行官L.J. Sevin 凌晨2 點上夜班參加一場研討會。 Beckhusen 表示：“他們做出了一個大膽的預測，六個月內沒有人會對22 針DRAM 感興趣，”他們是對的。 4096 及其后繼產品成為主流DRAM，地址復用成為處理更大內存的標準方式。

東芝NAND 閃存(1989)

東芝NAND閃存閃存時代開始

制造商：東芝類別：內存存儲制造年份：1989 閃存發(fā)明的傳奇始于東芝工廠經理Fujio Masuoka 決定重新發(fā)明半導體存儲器。不過，我們稍后會討論閃存。首先，讓我們回顧一下歷史。在閃存出現之前，存儲大量數據的唯一方法是使用磁帶、軟盤或硬盤。許多公司正在致力于設計固態(tài)替代品，當時可用的選擇是EPROM（可擦除、可編程只讀存儲器；需要紫外線來擦除數據）和EEPROM（額外的（E 代表“電”，不能用于擦除數據）。 （需要紫外線擦除）成本低，不能存儲大量數據。加入東芝后，菅岡于1980 年聘請了四名工程師，從事一個半秘密項目，開發(fā)可存儲大量數據的低成本存儲芯片。他們的策略很簡單。 “我們知道，只要晶體管的尺寸縮小，芯片的成本就會繼續(xù)下降，”現任Unisantis Electronics 首席技術官的Suoka 說。 Masuoka 的團隊設計了一種EEPROM 的變體，其存儲單元僅包含一個晶體管。當時，傳統(tǒng)的EEPROM 每個存儲單元需要兩個晶體管。這是一個看似很小的改變，但卻顯著降低了芯片的成本。為了尋找一個朗朗上口的名字，我們根據芯片的超快擦除能力將其命名為“Flash”。你可能認為東芝會立即將這項發(fā)明商業(yè)化并發(fā)財。錯誤。人們對這家大公司如何利用內部創(chuàng)新知之甚少。實際情況是，碩鋼的?*甯嫠咚�，算了，柄Y胝飧齜⒚髁恕５比�，藸侉訚扯矒Q嵬�记他的发闽�?1984 年，增岡在舊金山舉行的IEEE 國際電子設備會議上展示了他的閃存藍圖。這導致英特爾開始開發(fā)基于NOR 邏輯門類型的閃存。 1988 年，英特爾發(fā)布了適用于汽車、計算機和其他大眾市場設備的256KB 芯片，標志著英特爾的一個非凡的新里程碑。這最終導致東芝將菅岡的發(fā)明商業(yè)化。 Segaoka的閃存芯片基于NAND技術，可以提供更高的存儲密度，但事實證明制造工藝更為復雜。 1989年，東芝第一款NADA閃存終于發(fā)布并獲得成功。正如菅岡預測的那樣，價格繼續(xù)下跌。閃存在20 世紀90 年代末開始用于數碼攝影，導致閃存的爆炸式增長，東芝成為這個數十億美元市場的最大參與者之一。但與此同時，菅岡先生與東芝其他高管之間的關系惡化，他最終離開了東芝。 （菅岡先生隨后就知識產權糾紛起訴東芝，并獲得了8700萬日元的賠償。）如今，NAND閃存被應用于手機、相機、音樂播放器，甚至太空探測器等設備中，是重要的組成部分各種小型設備。開始取代硬盤驅動器作為筆記本電腦和臺式電腦的存儲介質。

柯達KAF-1300 圖像傳感器(1986)

柯達KAF-1300 圖像傳感器是在實驗室中實現數碼攝影的芯片。

制造商：Kodak 類別：MEM 和傳感器年份：1986 如今的圖像傳感器非常小且便宜，以至于很少有手機沒有內置攝像頭。這在1991 年柯達推出柯達DCS 100 數碼相機時可能是不可想象的。 DCS 100 的售價高達25,000 美元，并且僅需要用戶攜帶5 公斤的外部數據存儲。尼康F3 機身內的相機電子設備包括令人印象深刻的硬件：拇指大小的芯片，可以捕捉分辨率為130 萬像素的圖像，足以產生5 x 7 英寸的圖像。

該芯片的首席設計師埃里克·史蒂文斯(Eric Stevens) 表示：“100 萬像素在當時已經是一個夢想�！痹撔酒�是真正的兩相電荷耦合器件，將構成未來CCD 傳感器的基礎，也是數字技術的開端。這是一場攝影革命。順便問一下，您用KAF-1300 拍攝的第一張照片是什么？ “是的，”史蒂文斯說。 “我們將傳感器指向實驗室的墻壁�！�

德州儀器(TI) 數字微鏡器件(