半导体概述 - 半导体是现代科技的基础，广泛应用于汽车、笔记本电脑、医疗设备和智能手机等日常电子设备中 [1] - 半导体材料通常指硅，具有介于导体和绝缘体之间的特性，可以控制电流流动 [1] - 半导体通过制造晶体管、集成电路和组件，成为人工智能、电动汽车、5G网络等技术创新的基础 [1] 早期发展 - 1821年塞贝克发现温差产生电压的效应，间接促成半导体发明 [2] - 1833年法拉第发现硫化银电导率随温度升高而增加 [2] - 1874年Braun发现首个半导体整流效应 [2] - 1901年Bose申请首个半导体整流器专利 [2] - 1906年De Forest发明三极真空管，为无线电和电话技术奠定基础 [3] - 1927年Lilienfeld申请场效应半导体器件专利 [4] - 1930年代量子力学发展为半导体提供理论基础 [4] - 1940年Ohl发现pn结和硅的光伏效应 [4] 晶体管发明 - 1947年贝尔实验室团队发明首个功能性点接触晶体管 [5] - 1956年该团队因晶体管发明获诺贝尔物理学奖 [5] - 晶体管由锗基座和金箔触点构成，功耗远低于真空管 [5] 硅材料应用 - 1954年Tanenbaum制造首个硅晶体管，Teal实现商业化 [6][7] - 硅相比锗具有热稳定性高、成本低、自然界丰富等优势 [7][8] - 德州仪器成为硅晶体管商业化先驱 [8] 集成电路发展 - 1958年Kilby和Noyce开发出首块集成电路 [7] - 集成电路将多个元件集成到单一半导体材料上 [7] - 1965年摩尔提出摩尔定律，预测晶体管数量每24个月翻倍 [8][10] 微处理器时代 - 1971年英特尔推出首款商用微处理器4004 [11] - 1978年推出8086处理器，开启x86处理器系列 [11] - 微处理器使个人电脑更强大实用，推动半导体需求增长 [11] 现代半导体产业 - 21世纪初个人电脑和智能手机推动行业指数级增长 [12] - 云计算创造新市场，亚马逊微软等成为重要芯片买家 [12] - 人工智能芯片市场预计2025年达1500亿美元 [12] - 2030年半导体行业市场规模预计达1万亿美元 [12] - 2025年4月最大半导体制造商包括英伟达、博通、台积电等 [13] 行业挑战 - 供应链脆弱性源于制造业集中在亚洲 [14] - 地缘政治紧张局势影响市场动态 [14] - 半导体制造能耗高，一家工厂年用电量相当于5万户家庭 [14]