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。
丁金滨， 毕业于北京航空航天大学，目前就职于中国科学院。拥有十余年集成电路领域的研究与开发经验，长期参与国家科技重大专项项目，积累了丰富的经验与技术创新成果。作者深入研究集成电路发展历程，深刻理解其在现代科技中的核心地位，并为国内半导体设备的技术创新做出了重要贡献。曾荣获国家专利优秀奖、北京市专利二等奖及中科院成果转化特等奖等多项荣誉。
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 摩尔定律的挑战与未来 / 160
4.4.1 技术瓶颈的出现 / 161
4.4.2 新材料与替代技术 / 163
4.4.3 跨越性技术的需求 / 165
4.4.4 摩尔定律的可持续性 / 166
4.5 小结 / 168
参考文献 / 169
第5章 硅谷崛起与集成电路产业变革 / 171
5.1 硅谷的历史背景 / 172
5.1.1 二战后的科技积累 / 172
5.1.2 斯坦福大学与技术创新 / 175
5.1.3 早期科技公司 / 176
5.1.4 硅谷文化 / 178
5.2 集成电路的商业化 / 180
5.2.1 从研究到产品化 / 181
5.2.2 初期投资与风险资本 / 183
5.2.3 从理论到市场的转化 / 185
5.2.4 主要企业与市场竞争 / 186
5.3 小结 / 188
参考文献 / 189
第6章 计算机与芯片革命 / 191
6.1 计算机产业的兴起 / 192
6.1.1 电子计算机的发明 / 192
6.1.2 从机械计算到电子计算 / 195
6.1.3 大型机与早期计算机 / 197
6.1.4 计算机商业化进程 / 199
6.2 微型化与计算机的普及 / 202
6.2.1 微型计算机的诞生 / 202
6.2.2 微处理器 / 204
6.3 计算机架构与芯片的创新 / 206
6.3.1 指令集架构的发展 / 207
6.3.2 处理器并行化设计 / 216
6.3.3 存储与计算融合 / 219
6.3.4 高性能计算 / 221
6.4 芯片与计算产业融合 / 224
6.4.1 芯片设计革新 / 225
6.4.2 计算机与移动设备的变革 / 227
6.4.3 芯片厂商的崛起 / 229
6.5 小结 / 232
参考文献 / 232
第7章 集成电路全球化竞争 / 235
7.1 全球半导体产业格局 / 236
7.1.1 美国与全球的竞争态势 / 236
7.1.2 日本与韩国的技术追赶 / 238
7.1.3 欧洲半导体产业 / 240
7.1.4 国内半导体研究现状 / 242
7.1.5 各地区半导体研究现状横向对比 / 244
7.2 制程技术的全球演进 / 248
7.2.1 从微米到纳米制程 / 248
7.2.2 先进光刻技术的突破 / 251
7.2.3 半导体设备与材料的创新 / 254
7.2.4 各国技术壁垒与合作 / 256
7.3 半导体企业的全球布局 / 259
7.3.1 跨国半导体巨头 / 259
7.3.2 半导体公司的并购与整合 / 264
7.3.3 全球制造与研发中心 / 268
7.3.4 地缘政治与供应链风险 / 271
7.4 未来的技术竞争与战略 / 274
7.4.1 人工智能与大数据需求 / 275
7.4.2 半导体材料的多样化 / 278
7.4.3 5G与物联网的影响 / 281
7.4.4 智能化制造与工业4.0 / 284
7.5 小结 / 287
参考文献 / 288
第8章 人工智能与芯片技术的融合 / 291
8.1 人工智能的崛起 / 292
8.1.1 机器学习 / 293
8.1.2 深度学习 / 297
8.1.3 人工智能应用初步探索 / 302
8.1.4 数据中心与云计算的兴起 / 305
8.2 专用芯片的设计与发展 / 309
8.2.1 AI芯片的基础架构 / 309
8.2.2 GPU与TPU的技术优势 / 314
8.2.3 深度学习专用硬件 / 318
8.2.4 定制化AI加速芯片 / 322
8.3 量子计算与芯片的未来 / 327
8.3.1 量子计算的基本原理 / 327
8.3.2 量子芯片研发进展 / 331
8.3.3 量子计算机的工业应用 / 334
8.3.4 量子计算商业化的挑战 / 338
8.4 新兴计算模式与芯片创新 / 342
8.4.1 脑启发型计算的探索 / 342
8.4.2 神经形态计算芯片 / 346
8.4.3 分布式计算架构 / 348
8.4.4 高性能计算的多维挑战 / 350
8.5 小结 / 352
参考文献 / 353
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