半导体基础与应用 - 半导体材料介于导体与绝缘体之间 可控制电流通断 是现代电子设备的基础[1] - 半导体技术支撑人工智能 电动汽车 5G等创新领域 全球经济增长依赖先进芯片供应[1] - 2025年新一代AI芯片市场规模预计达1500亿美元 2030年半导体行业规模或突破1万亿美元[21] 半导体发展历程 早期探索阶段 - 1821年塞贝克发现温差电效应 1833年法拉第观察到硫化银电导率随温度变化[3] - 1874年Braun发现半导体整流效应 1901年Bose获得首个半导体探测器专利[4] - 1940年奥尔发现硅的光伏效应与pn结 奠定晶体管制造基础[4] 晶体管革命 - 1947年贝尔实验室发明锗基点接触晶体管 获1956年诺贝尔奖[6] - 1954年塔南鲍姆研制首个硅晶体管 德州仪器实现商业化[9] - 硅取代锗因更优热稳定性 丰富储量及更高电压承受能力[10][14] 集成电路与微处理器 - 1958年集成电路问世 实现元件集成化 显著提升性能并降低成本[12][15] - 1965年摩尔定律提出 预测晶体管密度每24个月翻倍[15] - 1971年英特尔推出首款商用微处理器4004 1978年x86架构8086处理器问世[17] 现代半导体产业格局 - 21世纪个人电脑与智能手机推动移动处理器需求 电源效率成为设计核心[19] - 云计算催生数据中心专用芯片需求 亚马逊 微软等成为主要采购方[21] - 2024年行业领导者包括英伟达 博通 台积电 三星 阿斯麦[21] 行业挑战 - 供应链高度集中于亚洲 材料交货周期长 易受地缘政治影响[23] - 半导体制造年耗电量相当于5万户家庭 需大量水资源并产生化学废物[23] - 中美技术管制与出口限制加剧市场不确定性[23]