MOS IC 最先制作的產(chǎn)品是存儲器。1971 年Intel 做出1Kb DRAM(動態(tài)隨機存儲器—Dynamic Random Access Memory),標(biāo)志著IC 進入LSI(大規(guī)模集成電路—Large Scale IC)階段。這是當(dāng)時的說法,這個集成度現(xiàn)在已經(jīng)稱不上“大規(guī)?!绷耍坏?988 年,16Mb 的DRAM 問世,集成了3500 萬個晶體管,標(biāo)志著IC 進入VLSI(超大規(guī)模集成電路—Very Large Scale IC)階段;到2000 年,1Gb 的DRAM 投放市場。從1971 到2000 的29 年中,存儲器的集成度由1Kb 到1Gb,增長106 倍,它的CAGR=1.61,增長速度高于3 年4 番。因此,存儲器通常作為IC 集成度的標(biāo)志,體現(xiàn)按Moore 定律的增長。
IC 產(chǎn)品的另一個重要門類是微處理器,它對IC 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到更大的拉動作用。目前最為強大的微處理器廠家當(dāng)屬Intel 和AMD。以Intel 為例,1971 年做出了全球第一個微處理器4004,當(dāng)年11 月15 日的《Electronic News》上刊登了這條消息,引起轟動。4004采用10μm 硅柵PMOS 工藝,芯片面積1/8 英寸×1/16 英寸(約3.2mm×1.6mm)。這個微處理器雖然只有2300 個晶體管,4 位字長,時鐘頻率為108 KHz,但它卻標(biāo)志著在半導(dǎo)體與計算機兩大學(xué)科之間形成一個新的交叉學(xué)科——微電子學(xué)。1974 年Intel 推出8080,這是一個非常成功的微處理器,1975 年一家小公司MITS 用8080 裝出了第一臺8 位機個人電腦Altair,從此開始了PC(個人電腦——Personal Computer)時代。1978 年Intel 推出了16 位的8086,并由IBM 裝成“IBM PC”。憑借著大公司的市場能力,IBM PC 很快贏得了用戶,使得PC 機進入千家萬戶,開始了長達14 年的80×86 品牌。經(jīng)過了80286、386、486,到1993 年,Intel 推出奔騰(Pentium)微處理器,樹起了一個新的品牌。到2000 年,奔騰4 問世,采用0.18μm 工藝,主頻達到1.5GHz。奔騰品牌用了12 年,到2005 年,Intel推出酷睿微處理器,以65nm 工藝制程,雙核結(jié)構(gòu),4Mb Cache,功能非常強大。整個芯片有將近3 億個晶體管,主頻達到2~3GHz,功耗為65 瓦。
從4004 到酷睿,歷時34 年,集成規(guī)模由2300 個到3 億個晶體管,微處理器的CARG≈1.42,低于Moore 定律的增長。但是它從另一個方面體現(xiàn)Moore 定律,以其迅速增長的強大功能,支持著社會各行業(yè)、生活各領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化,極大地提高了人們的工作效率和生活質(zhì)量。
微處理器,存儲器,再加上各種ASIC(專用集成電路——Application Specific IC)構(gòu)成了年產(chǎn)值3000 億美元的IC 產(chǎn)業(yè),支持著幾萬億的IT 產(chǎn)業(yè),成為整個世界經(jīng)濟最重要的支柱。
在說到微處理器時,一定不要忘記軟件工程師的功勞,無論是在DOS、Windows 等系統(tǒng)軟件方面,還是在網(wǎng)絡(luò)、多媒體、電子商務(wù)等應(yīng)用軟件方面,他們都做出了重要貢獻。要記住,用戶是為了使用軟件才買硬件的,而硬件又是軟件高效運行的載體。軟件和硬件的這種關(guān)系決定了微處理器需要做軟件、硬件的協(xié)同設(shè)計、統(tǒng)籌安排,共同實現(xiàn)微處理器的最優(yōu)化性能。因此,軟件工程師作為IC 產(chǎn)業(yè)的重要成員,在IC 的成就中,功勛卓著。
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