芯片是哪位科學(xué)家發(fā)明的,從事芯片研究的科學(xué)家獲得過諾貝爾獎嗎?:答:芯片這個稱呼給人狹義的感覺,以為只是處理器,其實稱呼集成電路更靠譜,發(fā)明者正是2000
答:芯片這個稱呼給人狹義的感覺,以為只是處理器,其實稱呼集成電路更靠譜,發(fā)明者正是2000年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者,美國工程師——杰克·基爾比。
沒錯!不是我們一貫認(rèn)為的科學(xué)家,而是工程師,是大名鼎鼎的德州儀器的工程師,從事的正是集成電路的研究。和半導(dǎo)體相關(guān)諾貝爾獎很多,但無疑集成電路的發(fā)明,是最耀眼的。
1947年,杰克·基爾比畢業(yè)于美國伊利諾斯大學(xué),并在一家生產(chǎn)電器元件的公司上班,同時對電子技術(shù)方面產(chǎn)生了濃厚的興趣。
杰克·基爾比一邊工作,一邊繼續(xù)完成他的碩士學(xué)業(yè)。待學(xué)業(yè)完成后,杰克·基爾比轉(zhuǎn)職于德州儀器工作,在這里,他得以全身心地投入他的愛好,并產(chǎn)生天才的想法——把電子設(shè)備的所有元器件放在一塊材料上制造,并相互連接形成電路。
這就是集成電路的最初想法。
杰克·基爾比一點沒耽誤,立馬著手研究,當(dāng)天就把整個構(gòu)想勾勒出來,并選用硅作為材料。
當(dāng)他把想法告訴他的主管后,受到了高度重視;1958年,杰克·基爾比便申請了此項專利,從此,電子技術(shù)進(jìn)入集成電路時代。
而CPU,代表著集成電路設(shè)計和制造的巔峰之作,其高端芯片的核心技術(shù),掌握在少數(shù)幾個大公司手里。
四十二年后的2000年,七十七歲的杰克·基爾比,因發(fā)明集成電路被授予諾貝爾物理學(xué)獎,5年后,杰克·基爾比去世。
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前陣子中興公司被美國制裁,芯片成了熱門關(guān)鍵詞,什么是芯片?芯片是誰發(fā)明的?
簡單來說,芯片指的是內(nèi)含集成電路的硅片,比如酷睿的i9系列就是其中一種。最簡單的單個電路是晶體管,可以執(zhí)行0和1的邏輯運算,集成電路就是將許多具有簡單運算能力的單個晶體管組合在一起形成的具有強大處理能力的中樞。
現(xiàn)在的晶體管已經(jīng)在CPU中以納米大小的量級存在,比如酷睿i5-3337U中就含有14億個晶體管,那么小的芯片居然集成了那么多的處理單元,完全超乎你的想象。
芯片的發(fā)明者有兩個人,一個美國德州的儀器工程師杰克·基爾比,另一位是美國物理學(xué)博士羅伯特·諾伊斯,兩人將電路中的基本原件都組合到半導(dǎo)體硅片中,運算處理性能超群,可以大量生產(chǎn)成本低廉,因此是共同研發(fā)改良了集成電路(芯片),但由于羅伯特英年早逝,所以他沒能跟杰克基爾比共享2000年的諾貝爾物理學(xué)獎。
芯片到底有多重要?為什么芯片那么難制造?
芯片的重要程度超乎大家的想象,軍事領(lǐng)域中的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)和導(dǎo)彈還有雷達(dá)中都運用到了芯片,芯片能夠提高雷達(dá)掃描精度識別敵方戰(zhàn)機,還能夠提高導(dǎo)彈準(zhǔn)心實現(xiàn)精準(zhǔn)打擊,這一切都是在小小的芯片中進(jìn)行運算的,芯片可以關(guān)乎到一個國家的命脈。
芯片之所以難制造是因為它集成了人類科學(xué)和科技水平的精華,芯片要提高運算處理能力就需要集成更多的處理單元,現(xiàn)在一塊芯片中基本都有10億個以上納米級的晶體管,人類用肉眼都無法直接看到,美國貝爾實驗室的物理學(xué)家最近研究出一粒沙的100萬分之1大小的納米晶體管,工藝的精度可以說是匪夷所思。不僅如此,芯片對于材料純度的要求也高到恐怖,大多數(shù)都是在99.99999%以上,精度越高的芯片運算能力強因此也就會產(chǎn)生更多的熱能,高純度的硅材料可以避免材料因過熱而膨脹導(dǎo)致芯片損壞。
芯片在光學(xué)和機械處理上也是非?植赖,目前已經(jīng)發(fā)展到了6納米的精度,芯片內(nèi)部的線路導(dǎo)向明確無毛糙雜邊,對于光學(xué)儀器和制造設(shè)備的要求非常高。可見制造芯片已經(jīng)不僅僅是芯片本身那么簡單了,制造芯片的設(shè)備也是技術(shù)上的門檻。再加上國外對于芯片重要性的超前的認(rèn)識,每年都投入大量的資金研究,已經(jīng)把芯片做到了極致。
這里的“芯片”說的不對,準(zhǔn)確的說法應(yīng)該是“集成電路”——而所謂的集成電路的意思就是把好多個簡單的電路集成在一個很小的地方,從而讓一塊小小的芯片獲得可怕的計算能力。
一,最簡單的電路——晶體管。
有人可能實在不能理解晶體管是什么,其實很簡單——利用半導(dǎo)體材料的一些性質(zhì)把開關(guān)做的很小——這就是晶體管。而對于那些對計算機稍微了解一點兒的人也很容易知道,開關(guān)實際上就表示0和1,所以晶體管就是計算機的基礎(chǔ)。
發(fā)明晶體管的人叫威廉·肖克利,這個人大概可以說是芯片業(yè)的祖師爺,于1956年因為發(fā)明了晶體管而獲得諾貝爾物理獎。
我們經(jīng)?吹降木w管
二,把晶體管變小、集成到一起。
第一臺晶體管計算機(800個晶體管)
但是光有晶體管還不行,因為晶體管的體積還是太大了,那么如何把晶體管的體積做小成為了科學(xué)家需要面對的主要問題。這個時候有兩個科學(xué)家站了出來,提出了把晶體管縮小、變成集成電路的看法,這兩個人就是杰克·基爾比和羅伯特·諾伊斯。
把無數(shù)個晶體管縮小的集成電路
其中杰克·基爾比是美國德州儀器的工程師,而羅伯特·諾伊斯則比較傳奇,他曾經(jīng)于晶體管之父威廉·肖克利創(chuàng)辦的公司任職,但是因為不滿于肖克利對公司的經(jīng)營水平,最終與其他七個小伙伴跳槽、成立了大名鼎鼎的仙童半導(dǎo)體公司——而諾伊斯本人就是“八叛逆”中的其中一個。
三,集成電路中的那些破事兒。
杰克·基爾比和羅伯特·諾伊斯兩個人和集成電路之間的事情真的是很有意思的。首先,杰克·基爾比這個人提出集成電路的概念更早一些,但是他首先提出的制造方案不是很現(xiàn)實;諾伊斯雖然提出集成電路的時間比較晚,但是因為路子對了,所以他獲得集成電路專利的時間要更加早一些。
這還不算完,因為諾伊斯早在1990年就因為心臟病去世了,所以在2000年諾貝爾獎委員會決定給集成電路的發(fā)明者頒發(fā)諾貝爾物理獎的時候,只有更長壽的基爾比獲得了這項無上的榮譽。
三位芯片發(fā)明者
所以,威廉·肖克利、杰克·基爾比和羅伯特·諾伊斯都可以算作是芯片的發(fā)明者,除了諾伊斯因為英年早逝沒有獲得諾貝爾獎之外,剩下的兩人都曾經(jīng)獲得過諾貝爾獎。也算是歷史上的趣話了。
杰克 基爾比—— 集成電路之父,(集成電路和芯片只是兩種稱呼而已,一回事,別去糾結(jié))。
并且杰克 基爾比于2000年獲得諾貝爾物理學(xué)獎,獎勵他對電子產(chǎn)業(yè)做出的巨大貢獻(xiàn)和影響。雖然這距離他發(fā)明集成電路已經(jīng)過去42年之久。
杰克 基爾比因為對電子技術(shù)非常感興趣,所以大學(xué)時候選修了電子管方面的課程,不過比較悲催,在他畢業(yè)的后一年,晶體管問世了,這讓他在大學(xué)學(xué)的電子管技術(shù)都白費了。
這一過就是十年,1958年,他在德州儀器公司參加工作,可能是輕松的工作制度,讓他靈感突現(xiàn):能否將電容、晶體管等等電子元件都安裝到一塊半導(dǎo)體上呢?這樣整個電路體積將會大大縮減!說干就干,在1958年9月12日,世界上第一塊集成電路成功問世。我們現(xiàn)在的電腦、手機等等電子產(chǎn)品都離不開集成電路。
從1958到2000年,因為集成電路的出現(xiàn),電子行業(yè)得到了迅猛發(fā)展。杰克 基爾比獲得諾貝爾獎,實至名歸。
在歷史上有兩個人分別獲得了芯片的專利,但只有一個人獲得了諾貝爾獎。獲獎?wù)呤敲绹轮輧x器的工程師,杰克·基爾比(Jack Kilby),他發(fā)明的芯片在1964年獲得專利,這項成就讓他在2000年獲得諾獎,基爾比在2005年去世。由于基爾比獲得了諾獎,因此他也就獲得了芯片之父的名聲。
但實際上,基爾比的芯片不具有實用價值。真正實用的芯片,則是另一個芯片專利的所有者羅伯特·諾伊斯(Robert Norton Noyce)發(fā)明的。這樣當(dāng)然就有了專利之爭,1969年法院判決,諾伊斯和基爾比發(fā)明的集成電路彼此之間不存在相互侵權(quán)問題,兩個專利都同樣有效。但是,現(xiàn)在我們使用的芯片的原型是諾伊斯芯片,當(dāng)然已經(jīng)進(jìn)行了許多改進(jìn),今日的芯片和最初諾伊斯發(fā)明的芯片早已今非昔比。
這個嘛,到?jīng)]有啥狗血故事,因為諾伊斯死得太早,在1990年就去世了,而諾獎的慣例是不會發(fā)給已經(jīng)去世的科學(xué)家或者工程師。但是,羅伯特·諾伊斯的一生并不缺這個諾獎。因為他有另一個名譽頭銜,那就是硅谷之父或硅谷市長(the Mayor of Silicon Valley)。羅伯特·諾伊斯是英特爾的共同創(chuàng)始人之一。
1968年8月,羅伯特·諾伊斯與戈登·摩爾(Gordon Moore)和安迪·葛洛夫(Andrew Grove)辭職創(chuàng)業(yè),他們一起開創(chuàng)了英特爾(Integrated Electronics)王朝,直到今天英特爾依然是芯片業(yè)霸主。并且,也是諾伊斯搞出了大辦公室的新職場風(fēng)格,沒有墻壁只有隔間。1971年11月,英特爾第一款芯片:Intel 4004問世,也是人類社會第一款商業(yè)芯片問世。
圖示:Intel4004的結(jié)構(gòu),它內(nèi)有2,300個晶體管,制程10微米,每秒最快運算速度9萬次,成本低于100美元。
這可是1971年的100美元,按購買力計算,相當(dāng)于現(xiàn)在的600美元,而Intel最新CPU售價算,600美元能買到什么級別的CPU,我查了一下最貴的Intel Core i9-9900K @ 3.60GHz,制程14納米(1微米=1000納米,這意味著縮小了接近1000倍,因此也就能容納更多晶體管),據(jù)說能超頻到5G,并且擁有八個物理核心,也不到500美元,至于性能上則把Intel4004不知拋下了多遠(yuǎn)。這就是芯片技術(shù)恐怖的進(jìn)步速度。
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另外AMD粉就別噴了
我也是用AMD的 (^_^)
說是科學(xué)家但其實算不上是科學(xué)家,具體的來說應(yīng)該是一位工程師!至于諾貝爾獎,則是遲到了整整四十二年才到,并且,在獲得諾貝爾物理學(xué)獎僅僅五年后,這位改變了世界的科學(xué)家就去世了。
杰克·基爾比,出生于1923年11月8日,并于2005年6月20日逝世,在他的一生中對電子技術(shù)的研究占了絕大部分的時間,一邊工作一邊利用業(yè)余時間不斷研究,為了方便研究,杰克·基爾比與妻子在取得碩士學(xué)位后搬去了德克薩斯州的達(dá)拉斯市,并且工作于一家儀器公司,只因為這家公司能夠提供給他適宜的實驗室和實驗器具,并允許他進(jìn)行自己的實驗研究,從那以后,不論嚴(yán)寒或酷暑,杰克·基爾比總會獨自一人坐在實驗室進(jìn)行研究,在同行的懷疑下,他最終成功設(shè)計出一個全新的領(lǐng)域–世界上第一塊集成電路。
不畏艱辛并且敢想敢做,這種精神在現(xiàn)在已經(jīng)很少有人擁有了,德州儀器公司也就是大力支持 杰克·基爾比進(jìn)行研究的公司曾經(jīng)說過:
\"有極少數(shù)人憑借他們的智慧和專業(yè)領(lǐng)域的成就改變了這個世界,杰克·基爾比就是其中之一。\"
假若沒有他,可能現(xiàn)在的手機或電腦還處于巨型狀態(tài),這個發(fā)明是現(xiàn)在我們所能見到的幾乎所有的電子產(chǎn)品的必備部件之一,芯片,就相當(dāng)于一個電子產(chǎn)品的心臟,是人類在科技路上發(fā)展過程中最重要的里程碑。
芯片(或者叫集成電路)的發(fā)明者一共有兩位,他們分別來自半導(dǎo)體行業(yè)兩家赫赫有名的公司:德州儀器(Texas Instruments)和仙童半導(dǎo)體(Fairchild Semiconductor)。
德州儀器是世界第三大半導(dǎo)體制造商,僅次于英特爾,三星;同時也是手機的第二大芯片供應(yīng)商,僅次于高通;它還是世界范圍內(nèi)第一大數(shù)字信號處理器(DSP)和模擬半導(dǎo)體元件的制造商,成立于1951年。
1958年,在德州儀器新研究實驗室工作的杰克·基爾比(Jack Kilby)發(fā)明了集成電路,并于1959年2月申請了第一個集成電路發(fā)明專利。
而另外一家成立于1957年的仙童半導(dǎo)體公司更是奠定了美國硅谷成長的基石,蘋果前CEO喬布斯曾比喻說:“仙童半導(dǎo)體公司就象個成熟了的蒲公英,你一吹它,這種創(chuàng)業(yè)精神的種子就隨風(fēng)四處飄揚了!
這家半導(dǎo)體行業(yè)的鼻祖,在德州儀器拔得頭籌后仙開始奮起疾追。6個月后,仙童半導(dǎo)體公司的羅伯特·諾伊斯(Nobert Noyce)也獨立地開發(fā)出了具有交互連接的集成電路,并在1959年7月30日向美國專利局申請了專利。
為爭奪集成電路的發(fā)明權(quán),兩家公司開始曠日持久的爭執(zhí)。1966年,杰克·基爾比和羅伯特·諾伊斯同時被富蘭克林學(xué)會授予巴蘭丁獎?wù),基爾比被譽為「第一塊集成電路的發(fā)明家」而諾依斯被譽為「提出了適合于工業(yè)生產(chǎn)的集成電路理論」的人。
1969年,法院最后的判決下達(dá),從法律上承認(rèn)了集成電路是一項同時的發(fā)明。
2000年,羅伯特·諾伊斯已經(jīng)去世,按照諾貝爾獎只授予在世者的規(guī)定,77歲的杰克·基爾比獲得諾貝爾物理學(xué)獎,這個獎距離他的發(fā)明已經(jīng)42年。
曾經(jīng)沒有,后來有,首先你要了解一下諾貝爾獎的初衷就不難了解他有沒有資格獲得,
實事證明,集成電路給世界人類的科技進(jìn)步提供了很大的便利與速度,所以他后來獲得了諾貝爾獎
某些人可能并不真正了解晶體管是什么,但實際上非常簡單-利用半導(dǎo)體材料的某些特性來減小開關(guān)的體積-它是晶體管。 對于那些熟悉計算機的人來說,很容易知道開關(guān)實際上代表0和1,因此晶體管是計算機的基礎(chǔ)。
晶體管的發(fā)明者是威廉·肖克利(William Shockley)。 可以說這個人是芯片之父了。 1956年,他因晶體管的發(fā)明而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。
FPGA芯片與集成電路
第一臺晶體管計算機,但是光有晶體管還不行,因為晶體管的體積還是太大了,那么如何把晶體管的體積做小成為了科學(xué)家需要面對的主要問題。這個時候有兩個科學(xué)家站了出來,提出了把晶體管縮小、變成集成電路的看法,這兩個人就是杰克·基爾比和羅伯特·諾伊斯。
其中杰克·基爾比是美國德州儀器的工程師,而羅伯特·諾伊斯則比較傳奇,他曾經(jīng)于晶體管之父威廉·肖克利創(chuàng)辦的公司任職,但是因為不滿于肖克利對公司的經(jīng)營水平,最終與其他七個小伙伴跳槽、成立了大名鼎鼎的仙童半導(dǎo)體公司——而諾伊斯本人就是“八叛逆”中的其中一個。
杰克·基爾早些提出集成電路的概念,但是他首先提出的制造方案不是很現(xiàn)實;諾伊斯雖然提出集成電路的時間比較晚,但是因為路子對了,所以他獲得集成電路專利的時間要更加早一些。
這還沒有結(jié)束,因為諾伊斯早在1990年就因為心臟病去世了,所以在2000年諾貝爾獎委員會決定給集成電路的發(fā)明者頒發(fā)諾貝爾物理獎的時候,只有更長壽的基爾比獲得了這項無上的榮譽。
所以,威廉·肖克利、杰克·基爾比和羅伯特·諾伊斯都可以算作是芯片的發(fā)明者,除了諾伊斯因為英年早逝沒有獲得諾貝爾獎之外,剩下的兩人都曾經(jīng)獲得過諾貝爾獎。
漸進(jìn)式的,最早是為了協(xié)調(diào)一起工作的三極管穩(wěn)定性,把它們封裝在一起,可等溫度少漂移,也增加抗干擾和穩(wěn)定性,加的多了,還發(fā)現(xiàn)外圍節(jié)點少故障率低,越來越多的功能模組就來了,從普通通用的,到專用的,版圖產(chǎn)權(quán)也加上了,規(guī)模用等效三極管數(shù)來衡量。
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