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图说芯片技能60多年的开展史(中篇)

发布时间:2022-05-21 05:33:19 来源:亚博app官方下载

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  前语:上篇简述了188年前,在长达114年的时间里,科学家开端逐渐发现、知道和研讨了半导体,也简述了电子管、晶体管、集成电路、以光刻为中心的硅平面加工技能、CMOS电路、非蒸发存储器、单管DRAM等严重创造。在晶体管创造后的20多年里,这些创造为芯片技能快速开展打下了根底,为芯片技能沿着摩尔定律前行铺平了路途。此文为中篇,介绍从1970年开端,芯片技能一日千里的开展前史。

  1971年,美国Intel公司推出全球第一个微处理器4004芯片。它是一个4位的中央处理器(CPU)芯片,选用MOS工艺制作,片上集成了2250个晶体管。这是芯片技能开展史上的一个里程碑。同年,Intel公司推出1kb动态随机存储器(DRAM),标志着大规划集成电路(Large Scale Integrated circuits,LSI)呈现。

  1974年,美国RCA公司推出第一个CMOS微处理器1802芯片。它是一个8位的CPU芯片,初次选用了CMOS电路结构,处理器的耗电量要小许多。RCA 1802是第一款运用在航天范畴的微处理器,例如,Viking、Galileo和 Voyager等航天项目都运用了该芯片。

  1978年,Intel发布了新款16位微处理器8086,x86代代王朝创建。Intel 8086上集成了约4万个晶体管,选用 HMOS工艺制作,+5V电源,时钟频率为4.77MHz~10MHz,外部数据总线位,地址总线推出不久,Intel还发布了其改变版别8088。Intel 8086创始了x86架构计算机年代。x86架构是一种不断扩大和完善的CPU指令集,也是一种CPU芯片内部架构,一起也是一种个人计算机(PC)的职业标准。

  也是在1978年,64kb动态随机存储器诞生,缺乏0.5平方厘米的硅片上集成了多达15万个晶体管,线微米。标志着芯片技能进入了超大规划集成电路(Very Large Scale Integrated circuits,VLSI)年代。

  以x86命名的桌面计算机的年代。Intel公司根本上每3~4年推出一款立异的微处理器。前期以8086、80186、80286、80386、80486为代表,Intel CPU芯片根本主导了台式计算机和笔记本电脑的全国,PC类型大多数以CPU的称号来命名,例如286、386、486等。Intel CPU代表全球最先进芯片技能,也引领了芯片前沿技能的开展方向。

  从IBM PC机开端,PC真实走进了人们的作业和日子,它标志着计算机运用遍及年代的开端,也标志着PC消费驱动芯片技能立异和工业开展的年代敞开。也是在1981年,256kb DRAM和64kb CMOS SRAM面世。

  1985年,微软公司推出Windows操作体系。前期的Windows1.X、2.X和3.X能够说是MS-DOS的图形界面外壳软件。1995年,微软公司推出Windows 95后,逐渐以Windows代替了之前15年选用的MS-DOS底层体系。后来,微软公司与Intel公司强强联合,构成所谓的Wintel计算机架构,大大促进桌面计算机遍及,全球网络化、信息化也大力促进了芯片工业的开展。也是在1985年,Intel推出80386微处理器(图28)。

  1988年,Intel看到闪存(Flash)的巨大潜力,推出了首款商用闪存芯片,成功代替了EPROM产品,首要用于存储计算机软件。也是在1988年,16M DRAM面世,1平方厘米巨细的硅片上可集成约3500万个晶体管,标志着芯片技能进入了特大规划集成电路(Ultra LargeScale Integrated circuits,ULSI)阶段。

  1993年,Intel推出飞跃CPU芯片,计算机的“飞跃”年代到来。在Intel 80486推出四年之后,人们猜测80586 CPU行将推出。但Intel公司1993年向用户展现的是新的CPU系列,命名为飞跃(Pentium)。飞跃CPU每个时钟周期能够履行两条指令,在相一起钟速度下,飞跃CPU履行指令的速度大约比80486快五倍。

  飞跃CPU通过四代晋级后,Intel推出了新系列的飞跃CPU。1997年Intel开端推出飞跃Ⅱ系列CPU芯片;1999年Intel开端推出飞跃Ⅲ系列CPU芯片;2000年Intel开端推出飞跃Ⅳ系列CPU芯片。每种飞跃产品都有几代的晋级版别或许特征样式。

  1997年,IBM公司开宣布芯片铜互联技能。其时的铝互连工艺对180nmCMOS而言已不够快。IBM开端的研讨,铜的电阻比铝低40%,导致处理器速度暴增15%以上,铜的可靠性更是比铝高100倍。在1998年生产出第一批PowerPC芯片时,与上一代300MHz的PowerPC芯片比较,铜互连版别速度提高了33%。也是在1997年,Intel开端推出飞跃Ⅱ系列CPU芯片(图32)。

  1999年,胡正明教授开宣布了鳍式场效晶体管(FinFET)技能。他被誉为是3D晶体管之父。当晶体管的尺度小于25nm时,传统的平面晶体管尺度现已无法缩小,FinFET的呈现将晶体管立体化,晶体管密度才干进一步加大,让摩尔定律在今日连续传奇。

  这项创造被公认是50多年来半导体技能的严重立异。FinFET是现代纳米电子半导体器材制作的根底,现在7nm芯片运用的便是FinFET规划。2016年5月19日,美国总统奥巴马在白宫为2015年度美国最高科技奖项获得者颁奖,其间包含FinFET的创造者胡正明教授。胡教授还获得了2020年IEEE最高荣誉奖章。也是在1999年,Intel开端推出飞跃Ⅲ系列CPU芯片(图32)。

  Intel酷睿CPU年代降临,多中心CPU登上前史舞台。“飞跃”处理器年代长达12年,之后的2006年1月,Intel推出了命名为“酷睿”(Core)的微处理器芯片,开端时Core CPU首要用于移动计算机,上市不久即被Core2系列代替,后续推出了Core i3、Core i5、Core i7和Corei9等多中心CPU系列。

  2007年,苹果公司推出iPhone手机,树立了智能手机的样板。从此之后,智能手机都以平板+触屏的相貌呈现。它促进了移动智能终端(包含智能电话、平板电脑等)的遍及,对移动互联网工业开展起到重要的促进作用。之后,移动互联网逐渐代替桌面互联网,成为了驱动芯片工业开展的首要力气。

  2010年,选用抢先的32nm工艺Intel酷睿i系列全新推出,其间包含Corei3系列(2中心)、Core i5系列(2中心、4中心)、Core i7系列(2中心、4中心和6中心)、Core i9(最多12中心)系列等,下一代22nm工艺的版别也连续推出。

  2011年,Intel推出了商业化的FinFET工艺,用在了其22nm的工艺节点。

  桌面电脑CPU芯片二哥,AMD公司神相同地存在着。AMD公司立于1969年,AMD从血缘来讲应该是Intel的族弟,在50多年的开展中,他与Intel很好地比肩而行。Intel作为全球CPU芯片老迈,偶然欺压一下老二AMD也鲜有成功,更不敢有灭掉族弟的想法。客观上AMD的存在让Intel没有了职业独占之嫌,这是Intel最垂青的。

  两家公司沿着x86道路同向而行,在技能尽力立异,相互学习,对芯片技能发的开展做出了奉献。Intel和AMD的芯片开展进程能够用他们的桌面CPU天梯图扼要表达。

  敬请期待芯论语的图说芯片技能60多年的开展史(下篇),首要介绍移动互联网成为驱动芯片工业的有生力气;后摩尔年代,芯片技能立异和工业革新加速。

  跋文:1970~2010年的40年间,芯片工业链全球化分工协作杰出,芯片技能开展快速。CPU、PC机、大规划存储器的创造,拉开了全球计算机化和信息化大幕,Wintel计算机架构构成,桌面互联网成为了拉动芯片技能进步和工业开展的主力。Intel CPU成为芯片技能进步的旗号,先后阅历了x86 CPU的晋级,飞跃CPU的迭代,现在是酷睿CPU技能的不断立异。与Intel CPU比肩开展的AMD CPU也是神相同的存在,对芯片技能开展也起到了促进作用。摩尔定律预言的芯片开展规律在这期间很好地被验证。

  1.蔺晓峰,风风雨雨38年 英特尔桌面处理器开展史,中关村在线:,2006.11.14

  7.QbitAl,3D晶体管之父胡正明获IEEE最高荣誉,他是台积电前CTO,为摩尔定律续命十几年...,CSDN博客:,2020.3.9

  11.爱活网,酷睿i9-10900K处理器首测:游戏之巅不堪寒,亮点快报:,2020.5.20

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