前言
想必我们大家都电脑都很熟悉了,但却对电脑硬件或者计算机历史很陌生,这里不详细聊光刻机,而是从计算机历史角度出发.
第一阶段计算机
ENIAC(中文名:埃尼阿克)是美国奥伯丁武器试验场为了满足计算弹道需要而研制成的,世界上第一台电子计算机,占地170平方米,重达30吨,耗电功率约150千瓦,
每秒钟可进行5000次运算。被美国国防部用来进行弹道计算。
170平方米,重达30吨什么概念?看图
这么重和耗电是因为它使用的逻辑元件为电子管,电子管体积也相对比较大,大概一个手这么大吧!
最痛苦的是第一代计算机是采用机器语言编程,就是0101010101这种,想想都觉得这不是人写的代码,所以我们祖师爷很不容易啊。
一个有趣的小知识,关于bug的由来。
在1947年9月9日,葛丽丝·霍普(Grace Hopper)发现了第一个电脑上的bug。当在Mark II计算机上工作时,整个团队都搞不清楚为什么电脑不能正常运作了。
经过大家的深度挖掘,发现原来是一只飞蛾意外飞入了一台电脑内部而引起的故障(如图所示)。
这个团队把错误解除了,并在日志本中记录下了这一事件。也因此,人们逐渐开始用“Bug”(原意为“虫子”)来称呼计算机中的隐错。
现在在华盛顿的美国国家历史博物馆中还可以看到这个遗稿。
第二阶段计算机
1956-1964年,晶体管的计算机时代,使用晶体管替换电子管,体积也减少了很多,大约一个小房间就可以装下了。这个时代出现初期操作系统,也出现了设计语言, 比如面向过程的程序设计语言:FORTRAN。 FORTRAN语言是世界上第一个被正式推广使用的高级语言。它是1954年被提出来的,1956年开始正式使用,直到2021年已有六十年的历史,但仍历久不衰, 它始终是数值计算领域所使用的主要语言。
第三阶段计算机
1964-1970年,集成电路与大规模集成电路的计算机时代。 这一时期计算机的主要特征是使用中、小规模集成电路(MSI, SSI)作为电子器件. 在这一时期,操作系统的出现使计算机的功能越来越强,应用范围越来越广.使用中、小规模集成电路制成的计算机,其体积与功耗都进一步的减小, 可靠性和运算速度等指标也得到了进一步的提高,并且为计算机的小型化、微型化提供了良好的条件.在这一时期,计算机不仅用于科学计算, 还用于文字处理、企业管理和自动控制等领域,出现了计算机技术与通信技术相结合的管理信息系统,可用于生产管理、交通管理和情报检索等领域.
第四个发展阶段:
1970- 现在,大规模与超大规模集成电路(LSI, VLSI)作为电子器件制成的计算机,世界上第一台微处理器在1971年于美国硅谷诞生,开启了微型计算机的新时代。软件方面,开始出现了数据库管理系统、网络管理系统和面向对象语言, 这一代计算机各种性能都有了大幅度的提高,应用软件也越来越丰富, 应用涉及到国民经济的各个领域, 已经在办公自动化、数据库管理、图像识别、语音识别和专家系统等众多领域大显身手,并且进入了家庭。如今家家户户基本都具备电脑了,还人手一部手机。
早期苹果电脑公司的微型计算机
了解上面事件后,大体对计算机有个认识了。
为什么我们造不出CPU芯片?
先看看目前iPhone最新的 CPU A14芯片的介绍,新的iPad Air采用的是A14芯片。采用5nm芯片工艺,5nm什么概念?它可以有118亿
个晶体管(真的不敢相信),比A13多出近40%。
华为公司于2020年10月22日发布的麒麟9000芯片
,采用5nm芯片工艺,集成多达153亿
个晶体管。华为这个芯片的生产,是由台积电代工的,自己无法生产。
光刻机所属的半导体加工业,基本都是被荷兰ASML 垄断。
目前市场上提供量产商用的光刻机厂商有阿斯麦(荷兰ASML)、尼康(Nikon)、佳能(Canon)三家, 根据2007年的统计数据,在中高端光刻机市场,阿斯麦公司占据大约60%的市场占有率。 而最高端市场(immersion),阿斯麦公司大约目前占据90%的市场占有率,在10纳米节点以下获取100%市占率,同业竞争对手已无力追赶。
这个晶体管就是光刻机采用类似照片冲印的技术,把掩膜版上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上。目前我们最新光刻机技术是14nm,还不能量产,技术落后太多。
所以我们是能造出CPU的,只是造不出高端的CPU。
参考文献
《维基百科》电子计算机
《计算机组成原理》
总结
本人知识有限,如有描述错误之处,愿虎正。
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