1. 分立元件
- 1940～1960 年，計算機由獨立部件組成，叫「分立元件」，然後不同組件再用線連在一起
- ENIAC：有 1 萬 7 千多個真空管，7 萬個電阻，1 萬個電容器，7 千個二極管，5 百萬個手工焊點
- 問題：數字保證
- 概念：想提升性能，就要加更多部件，這導致更多電線，更復雜
2. 晶體管
- 1950 年，晶體管開始商業化，開始用在計算機裏
- 晶體管比電子管更小更快更可靠，但是依然是分立元件
- 1959 年，IBM 把 709 計算機從原本的電子管全部換成晶體管，誕生的新機器 IBM 7090，速度快 6 倍，價格只有一半
- 晶體管標誌着「計算機 2.0 時代」的到來，但是依然沒有解決「數字暴政」的問題
3. 集成電路（IC）
- 概念：把多個組件包在一起，變成一個新的獨立組件
- 1958 年，Jack Killby 在德州儀器工作，演示了一個電子部件「電路的所有組件都集中在一起」（使用鍺做集成電路，鍺很稀少，並且不穩定）
- 1959年，Robert Noyce 的仙童半導體讓集成電路變成現實
- Noyce 被公認爲現代集成電路之父，開創了電子時代，創造了硅谷
- 使用硅做材料，蘊藏量豐富，佔地殼四分之一，也更穩定可靠
- 印刷電路板：簡稱 PCB，通過蝕刻金屬線的方式，把零件連接到一起
- 把 PCB 和 IC 結合使用，可以大幅減少獨立組件和電線，但做到相同功能，而且做到更小，更便宜，更可靠
4. 全新的製作工藝：光刻
- 概念：用光把複雜圖案印到材料上
- 目的：爲了實現更復雜的設計
- 例子：做一個晶體管
- 晶圓：長得像薄餅乾一樣
- 硅：是半導體，有時導電，有時不導電，可以控制導電時機，是做晶體管的絕佳材料
- 氧化層：作爲保護層
- 光刻膠：被光照射後，會變得可溶
- 光掩膜：就像膠片一樣，是轉移到晶圓上的圖案
- 摻雜：一種化學過程，通過高溫氣體來做，比如磷，滲透進暴露的硅，改變電學性質
- 金屬化：放一層薄薄的金屬，比如鋁或銅
- 雙極型晶體管：每個區域的摻雜方式不同
- 微型芯片：在電子設備中那些小長方體，芯片的核心都是一小片IC。
5. 摩爾定律
- 1965年，戈登·摩爾看到了趨勢：得益於材料和製造技術的發展，每兩年左右，同樣大小的空間，能塞進兩杯數量的晶體管！
6. Intel
- 1968，羅伯特·諾伊斯 和 戈登·摩爾聯手成立了一家公司，結合 Integrated（集成） 和 Electronics （電子）兩個詞，取名 Intel
- 集成電路的出現，尤其是用來做微處理器，開啓了計算機 3.0
- 光刻分辨率
- 從大約一萬納米，大約是人類頭髮直徑的 1/10
- 發展到如的 14 納米，比血紅細胞小 400 倍
7. 設計電路
- 1970年代開始，超大規模集成（VLSI）軟件，用來自動生成芯片設計，軟件會自動生成電路
- 許多人認爲這是計算機 4.0 的開始
- 量子隧穿效應：指當晶體管非常小，電極之間可能只距離幾個原子，電子會跳過間隙的現象。
- 但是，如果晶體管漏電，就不是好開關