“在极小范围内形成电路。”
有一种方法可以将半导体的这一优点再次升级。那就是将植入到半导体内的晶体管等离散元做得更小。如果使晶体管更加精密、细小,那么就可以将更多的晶体管集成到更小的范围内。
如此一来,便可完成更复杂、更高性能的电路。并且还可降低成本。因此,这种精密化和集成化的过程本身便是半导体的发展史。
美国英特尔于1971年发售了用于计算机的半导体处理器“4004”。该处理器中大约集成了2300个10μm的晶体管。从芯片价格逆推计算的话,平均每个晶体管成本约1美元。
英特尔创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)曾预测“晶体管的集成度将在3年内提高4倍”。这就是著名的“摩尔定律”。英特尔按照该定律不断开发电脑用处理器。
2012年,当时世界最先进的处理器酷睿i7上晶体管的集成度达到了14亿个。
如果晶体管大小不变,那么酷睿i7的个头会是如何呢? ,也就是说,这是个长达37cm的巨型芯片。
如果没有精密化,晶体管的单价也不会发生变化。那么,酷睿i7的价格就是1美元×14亿=14亿美元。如果1美元=100日元,那么酷睿i7就是1400亿日元。
将如此庞大且昂贵的处理器安装于PC或者智能手机,想必无人能够买得起,而且携带也十分不便。然而现实是,大多数人都有PC,口袋里都装着智能手机。
正因为想在一个芯片上植入更多功能,所以才要将晶体管高度集成,与此同时,晶体管自身也在不断精密化。晶体管的集成度如果在3年内提升4倍的话,也要在3年间实现0.7倍的精密度。为什么说是0.7倍呢,是因为0.7×0.7≈0.5,也就是说,这是为了将晶体管的面积缩小到原来的1/2。
结果,自1971年至2012年的41年间,一方面,晶体管集成度提高了60万倍,但另一方面,其大小精密到了原来的1/1000。
让人更不可思议的是,晶体管的成本单价下降到了1/10 9 美元以下。
虽说成本的降低不是完全得益于精密加工,但是据粗略估算,精密加工的贡献率高达80%。
这样,通过推进集成化和精密化,现如今人人才可能拥有自己的PC,也才能随身携带智能手机。