为什么电子管发展成集成电路？

Question

如题所述

Answer 1

电子管逐渐发展成集成电路的过程是电子技术领域的一个重要历史演进。这个演进的原因涉及到多个因素：
1. 小型化和便携性需求：随着电子设备越来越小型化和便携化的需求增加，传统的电子管显然无法满足这一要求。电子管相对较大、笨重，不适合集成到微型设备中，而集成电路则可以将多个电子元件集成到一个芯片上，从而大大减小了电路板的尺寸。
2. 功耗和效率问题：电子管在工作时通常产生较多的热量，这不仅会导致能源浪费，还需要散热系统来冷却设备。相比之下，集成电路通常具有更低的功耗和更高的效率，因为它们能够更精确地控制电流的流动，减少了能源的浪费。
3. 可靠性和寿命：电子管的寿命相对较短，且容易受到振动和冲击的影响。与之不同，集成电路通常更耐用，因为它们是以固态技术构建的，没有运动部件，对环境因素更加稳定。
4. 成本因素：随着技术的发展，集成电路的生产成本逐渐下降，而电子管的制造和维护成本相对较高。这使得集成电路成为更具吸引力的选择，特别是在大批量生产中。
5. 功能集成：集成电路可以将多个功能集成到一个芯片上，从而实现更复杂的电子系统。这种功能集成不仅节省了空间，还提高了系统的性能和功能。
总之，电子管向集成电路的演进是为了满足现代电子设备对小型化、高效性能、可靠性和成本效益的需求。随着集成电路技术的不断发展，电子管在许多应用中逐渐被淘汰，而集成电路则成为了电子领域的主流。
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Answer 2

晶体管发明并大量生产之后，各式固态半导体组件如二极管、晶体管等大量使用，取代了真空管在电路中的功能与角色。到了20世纪中后期半导体制造技术进步，使得集成电路成为可能。相对于手工组装电路使用个别的分立电子组件，集成电路可以把很大数量的微晶体管集成到一个小芯片，是一个巨大的进步。集成电路的规模生产能力，可靠性，电路设计的模块化方法确保了快速采用标准化集成电路代替了设计使用离散晶体管。

集成电路对于离散晶体管有两个主要优势：成本和性能。成本低是由于芯片把所有的组件通过照相平版技术，作为一个单位印刷，而不是在一个时间只制作一个晶体管。性能高是由于组件快速开关，消耗更低能量，因为组件很小且彼此靠近。2006年，芯片面积从几平方毫米到350 mm²，每mm²可以达到一百万个晶体管。

第一个集成电路雏形是由杰克·基尔比于1958年完成的，其中包括一个双极性晶体管，三个电阻和一个电容器。

根据一个芯片上集成的微电子器件的数量，集成电路可以分为以下几类：

小型集成电路（SSI英文全名为Small Scale Integration）逻辑门10个以下或晶体管100个以下。

中型集成电路（MSI英文全名为Medium Scale Integration）逻辑门11~100个或 晶体管101~1k个。

大规模集成电路（LSI英文全名为Large Scale Integration）逻辑门101~1k个或 晶体管1,001~10k个。

超大规模集成电路（VLSI英文全名为Very large scale integration）逻辑门1,001~10k个或 晶体管10,001~100k个。

极大规模集成电路（ULSI英文全名为Ultra Large Scale Integration）逻辑门10,001~1M个或 晶体管100,001~10M个。

GLSI（英文全名为Giga Scale Integration）逻辑门1,000,001个以上或晶体管10,000,001个以上。