1. 分立元件

• 1940～1960 年，计算机由独立部件组成，叫「分立元件」，然后不同组件再用线连在一起
• ENIAC：有 1 万 7 千多个真空管，7 万个电阻，1 万个电容器，7 千个二极管，5 百万个手工焊点
• 问题：数字保证
  • 概念：想提升性能，就要加更多部件，这导致更多电线，更复杂

2. 晶体管

• 1950 年，晶体管开始商业化，开始用在计算机里
• 晶体管比电子管更小更快更可靠，但是依然是分立元件
• 1959 年，IBM 把 709 计算机从原本的电子管全部换成晶体管，诞生的新机器 IBM 7090，速度快 6 倍，价格只有一半
• 晶体管标志着「计算机 2.0 时代」的到来，但是依然没有解决「数字暴政」的问题

3. 集成电路（IC）

• 概念：把多个组件包在一起，变成一个新的独立组件
• 1958 年，Jack Killby 在德州仪器工作，演示了一个电子部件「电路的所有组件都集中在一起」（使用锗做集成电路，锗很稀少，并且不稳定）
• 1959年，Robert Noyce 的仙童半导体让集成电路变成现实
  • Noyce 被公认为现代集成电路之父，开创了电子时代，创造了硅谷
  • 使用硅做材料，蕴藏量丰富，占地壳四分之一，也更稳定可靠
  • 印刷电路板：简称 PCB，通过蚀刻金属线的方式，把零件连接到一起
  • 把 PCB 和 IC 结合使用，可以大幅减少独立组件和电线，但做到相同功能，而且做到更小，更便宜，更可靠

4. 全新的制作工艺：光刻

• 概念：用光把复杂图案印到材料上
• 目的：为了实现更复杂的设计
• 例子：做一个晶体管
  • 晶圆：长得像薄饼干一样
  • 硅：是半导体，有时导电，有时不导电，可以控制导电时机，是做晶体管的绝佳材料
  • 氧化层：作为保护层
  • 光刻胶：被光照射后，会变得可溶
  • 光掩膜：就像胶片一样，是转移到晶圆上的图案
  • 掺杂：一种化学过程，通过高温气体来做，比如磷，渗透进暴露的硅，改变电学性质
  • 金属化：放一层薄薄的金属，比如铝或铜
  • 双极型晶体管：每个区域的掺杂方式不同
  • 微型芯片：在电子设备中那些小长方体，芯片的核心都是一小片IC。

5. 摩尔定律

• 1965年，戈登·摩尔看到了趋势：得益于材料和制造技术的发展，每两年左右，同样大小的空间，能塞进两杯数量的晶体管！

6. Intel

• 1968，罗伯特·诺伊斯 和 戈登·摩尔联手成立了一家公司，结合 Integrated（集成） 和 Electronics （电子）两个词，取名 Intel
• 集成电路的出现，尤其是用来做微处理器，开启了计算机 3.0
• 光刻分辨率
  • 从大约一万纳米，大约是人类头发直径的 1/10
  • 发展到如的 14 纳米，比血红细胞小 400 倍

7. 设计电路

• 1970年代开始，超大规模集成（VLSI）软件，用来自动生成芯片设计，软件会自动生成电路
• 许多人认为这是计算机 4.0 的开始
• 量子隧穿效应：指当晶体管非常小，电极之间可能只距离几个原子，电子会跳过间隙的现象。
• 但是，如果晶体管漏电，就不是好开关