半导体的故事：发展与现况 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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半导体如何点石成金，成为「现代工业社会的稻米」？

　　◆法拉第，第一个注意到半导体材料的人
　　◆初试啼声的半导体：猫胡子侦测器
　　◆金属、绝缘体和半导体的区别
　　◆微波侦测器与半导体的发展
　　◆发明电晶体并得到诺贝尔奖的三人组：萧克莱、巴丁、布莱登
　　◆怎么样才能得到够纯的半导体？
　　◆积体电路的发明：一种生产技术的革新
　　◆两个决定发展方向的重要因素：半导体记忆器和微处理器

　　我们日常生活中每天都会碰到许多半导体元件，如电视、电话、电脑、洗衣机、电冰箱、汽车里都有大量的半导体元件，无时无刻在为我们服务，甚至有些现代科技产品，完全要依靠半导体元件才能作用。无论在经济、生活、国防上，一个现代的国家都离不开半导体，没有半导体技术，可以说就没有现代科技社会。

　　在台湾，半导体业已经快速成长为主要的支柱工业。台湾要成为科技岛，发展半导体工业将是一条不可避免的路。作者在半导体方面工作多年，曾经在美国的半导体工业界服务，也曾在美国和国内的大学任教，深深了解到半导体对今天社会的重要性。学习半导体光只是唸课本是不够的，必须要了解到它发展的来龙去脉，才能知道半导体这门科学的源由和它发展的原动力，对于将来在半导体方面更上层楼非常必要。

　　本书从历史的角度，详述半导体如何成为二十世纪改变世界面貌的重要新科技。从半导体是如何发现的，再介绍量子力学和固态物理发展的经过，然后论及电晶体和积体电路发展的情况，最后介绍世界各国的半导体工业，以及半导体业未来的前景。

书评    

　　◆半导体工业是目前我国最重要的工业之一，半导体也是现代人生活中绝对不可或缺的工业产品，电话、音响、电脑、汽车，甚至玩具和电锅里面都会有半导体。我因为是学电机出身的，对半导体还可以称得上是一知半解，一般人能够了解半导体的大概少得可怜。亏得李雅明教授写了这么一本好书，李教授不仅很有学问，而且他的文笔非常好，由他来写有关半导体的故事，最适宜不过了。──李家同
 

探寻星辰的低语：宇宙未解之谜与前沿探索 本书并非聚焦于我们日常所见的电子元件，而是带领读者进行一场跨越时间与空间的宏大旅行，深入探索宇宙中最神秘、最引人入胜的未解之谜，以及人类探索未知的前沿成就。这是一部关于宇宙学、天体物理学、基础物理学与深空探索的综合性著作，旨在揭示隐藏在星光之下的深层结构与运作规律。 第一部分：时空的涟漪与宇宙的起源 本章首先将深入探讨现代宇宙学最核心的难题——大爆炸理论的证据与局限。我们将细致剖析宇宙微波背景辐射（CMB）的精细结构，解释它如何成为宇宙“婴儿期”的快照，并阐述各向异性在星系形成中的关键作用。随后，我们转向宇宙膨胀的奥秘。爱德温·哈勃的发现只是冰山一角，现代观测揭示的暗能量，这个驱动宇宙加速膨胀的神秘力量，将是本章的重点。我们将梳理主流暗能量模型，如宇宙学常数与精细调节问题，并回顾最新的Supernova/BAO联合观测结果，尝试理解我们所知的物理定律在宇宙尺度上面临的挑战。 时间的概念也将被重新审视。相对论为我们描绘了时间与空间的交织，但我们仍未完全理解时间的箭头——为何时间总是向前流逝？本书将引入热力学第二定律、宇宙学时间轴以及量子引力视角下的时间本质探讨。此外，黑洞物理将作为时空曲率的极致展现被详细解析。从史瓦西半径到事件视界，再到霍金辐射的理论推导，我们不仅会回顾爱因斯坦场方程的解，还会讨论信息悖论这一物理学界最尖锐的冲突之一，以及引力波探测（如LIGO/Virgo的成果）如何开启了“引力波天文学”这一全新窗口，让我们能够“聆听”黑洞合并的宇宙交响乐。 第二部分：物质的极限与新物理的呼唤 如果说宇宙学是关于“大”的探索，那么本部分则聚焦于“小”——我们对基本粒子和基本力的理解。标准模型是粒子物理学的基石，但它远非终极理论。本书将详细介绍标准模型所包含的十二种基本费米子和五种基本玻色子，及其对电磁力、弱核力和强核力的描述。然而，标准模型的明显缺陷，如中微子质量的存在、电弱对称性的自然性问题，将引导我们进入“新物理”的猜想领域。 超对称理论（SUSY）作为解决层级问题的有力候选者，将被深入剖析其基本概念、可能的超伴子及其对加速器物理的启示。粒子对撞机实验（如LHC的最新数据）的零结果，如何反过来限制了SUSY的参数空间，也将得到客观的呈现。 更深层次的探索将指向暗物质。它是构成宇宙物质约85%的隐形实体，其引光性已通过星系旋转曲线和引力透镜效应得到确凿证明。本书将全面梳理暗物质的候选者，包括WIMPs（弱相互作用重粒子）、轴子（Axions）以及更奇异的理论，并详细介绍地基直接探测实验（如XENONnT、LUX-ZEPLIN）和间接探测（如费米伽马射线空间望远镜）的实验设计原理和当前面临的挑战。暗物质研究不仅是粒子物理的延伸，更是理解星系如何聚集、宇宙结构如何形成的钥匙。 第三部分：生命的边界与深空探索的未来 在理解了宇宙的结构和物质的基本构成之后，本书将视角转向人类在宇宙中的位置——搜寻地外生命的可能性。我们将讨论系外行星研究的最新进展，从开普勒太空望远镜的“凌星法”到TESS的持续观测，人类已确认数千颗系外行星。书中将重点分析“宜居带”的概念，并探讨超级地球、迷你海王星等新兴行星类别的特性，及其可能孕育生命的环境条件。 詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的观测成果将作为核心案例，展示我们如何通过分析系外行星大气的光谱，寻找生物标记（Biosignatures）的迹象，如氧气、甲烷和水蒸气的特定组合。对系外生命形态的讨论将超越地球中心主义的想象，引入对非碳基生命形式的可能性探讨。 最后，本书将展望人类太空探索的宏伟蓝图。深空探测器（如“旅行者号”和“新视野号”）如何突破太阳系边界，向我们传递星际空间的信息？载人火星任务的工程挑战，包括辐射防护、生命支持系统和原位资源利用（ISRU）的迫切性将被细致分析。此外，对地外文明搜寻（SETI）项目的新动向，以及费米悖论——“它们都在哪里？”——的哲学与科学反思，将为读者留下对人类在浩瀚宇宙中角色的深刻思考。 结语：求知之心的永恒驱动 本书的叙事线索是贯穿人类历史的求知欲。我们所讨论的每一个未解之谜，都代表着当前科学理解的边界。这些前沿探索，无论是在超高能的对撞机内部，还是在极度低温的地下探测器中，抑或是通过光年之外的望远镜，其最终目的都是为了构建一个更完整、更优雅的自然界图景。这不是一个关于电子元件效率提升的故事，而是一部关于我们如何理解“存在”本身的史诗。

作者简介    

李雅明

　　1943年生，国立台湾大学物理系学士，美国马利兰大学固态物理学博士。曾先后任新竹清华大学物理系、材料科学系副教授，美国休斯研究所（Hughes Research Laboratories）计画经理，美国凯斯西方储备大学（Case Western Reserve University）电机与应用物理系正教授，清华大学电机系正教授。在清华大学，曾任电子工程研究所所长，出版社社长，现为清华大学荣誉教授。

　　除科技专业论文外，着有：以海外保钓运动为背景的长篇小说《惑》（1986）、《固态电子学》（1995）、《半导体的故事》（1999）、《我看基督教：一个知识份子的省思》（2006）、《科学与宗教：400年来的冲突、挑战和展望》（2008，入围第33届金鼎奖）、《出埃及：历史还是神话？》（2010）、《从半导体看世界》（2012），主编《管惟炎口述历史回忆录》（2004）、翻译《IC如何创新》（2000）。
 

李家同推荐序
初版自序
再版序

第一章　点石成金的半导体
　　现代工业社会的稻米
　　半导体工业的规模

第二章　半导体的起源
　　法拉第的新材料
　　初试啼声的半导体：猫胡子侦测器
　　半导体整流器和光伏特电池
　　红外光侦测器
　　整流理论
　　究竟有没有半导体？
　　真空管的出现

第三章　量子力学的发展
　　量子力学的萌芽
　　玻尔与原子模型
　　波粒二象性
　　海森堡和矩阵量子力学
　　薛丁格和波动量子力学
　　玻恩、狄拉克和鲍利

第四章　固态物理的发展
　　量子力学出现以前的固态理论
　　固态理论的先锋
　　布洛赫定理
　　能带理论
　　金属、绝缘体、半导体的区别

第五章　第二次世界大战的影响
　　英国的救星：雷达
　　第二次世界大战期间半导体的发展

第六章　电晶体的发明
　　早期的故事
　　贝尔实验室
　　获得诺贝尔奖的三人组：萧克莱、巴丁、布莱登
　　其他半导体研究
　　怎么样才能得到够纯的半导体？
　　电晶体发明以后的反应

第七章　电晶体工业
　　技术的革新
　　用硅，用锗，还是用化合物半导体？
　　老公司还是新公司？
　　平面工艺

第八章　积体电路
　　英国的杜默
　　德州仪器的基尔比
　　快捷公司的诺宜斯
　　技术发展

第九章　超大型积体电路
　　什么是超大型积体电路？
　　微处理器
　　记忆器晶片

第十章　美国半导体业
　　老真空管公司
　　萧克莱的商业生涯：湾区的第一家半导体公司
　　快捷半导体公司
　　硅谷
　　德州仪器公司
　　英特尔公司

第十一章　欧洲半导体业
　　荷兰半导体业
　　英国半导体业
　　法国半导体业
　　义大利半导体业
　　德国半导体业
　　俄罗斯半导体业

第十二章　亚洲半导体业
　　日本半导体业
　　南韩半导体业
　　台湾半导体工业
　　中国大陆的半导体工业
　　印度半导体业

第十三章　结语：电子时代的回思
　　半导体工业成长的回顾
　　半导体业的国际竞争
　　半导体的冲击
　　硅时代的应变之道

中西名词对照表
 

推荐序

　　半导体工业是目前我国最重要的工业之一，半导体也是现代人生活中绝对不可或缺的工业产品，电话、音响、电脑、汽车，甚至玩具和电锅里面都会有半导体。我因为是学电机出身的，对半导体还可以称得上是一知半解，一般人能够了解半导体的大概少得可怜。亏得李雅明教授写了这么一本好书，李教授不仅很有学问，而且他的文笔非常好，由他来写有关半导体的故事，最适宜不过了。

　　读这本书，使我想起差不多四十年前的一件事，当时我在美国设计电晶体线路，有一天，我的上司将我们这些工程师叫到办公室里去，给我们看一个小小的东西，然后告诉我们，这是「积体电路」，我的上司说这真是一个神奇的大突破，因为这个积体电路里有二十个电晶体。以目前的技术来看，一个积体电路里只有二十个电晶体，那真是笑话了，可是在一九六三年，这的确是一个神奇的大突破。

　　在一九六三年，我曾经看到一部比较老式的电脑，这部电脑有一排灯，一旦启用，就会闪个不停，为什么会闪呢？因为里面有真空管。真空管开了就会亮，关了就会暗掉，我们可以想像得到这部老式电脑有多慢。除了速度慢以外，这种电脑的另一特征是体积好大，我们电脑室里的这部电脑佔了三面墙之多。

　　半导体技术的进步使得电脑速度越来越快，体积越来越小，而且价格越来越便宜。我们桌上随便那部电脑都比我当年看到的电脑厉害多了。这一本书详详细细地叙述了半导体进步的经过。

　　当然，半导体的进步也使通讯技术一日千里，电讯技术加上电脑技术，使我们忽然有了网际网路，每一次我们使用网际网路，我们就应该感谢半导体科学家的努力。

　　半导体技术最伟大的成就在于我们能制作超大型积体电路，一颗超大型积体电路体积虽小，但它的效能却十分惊人，我们现在的电脑如此快速，全是因为我们会设计超大型积体电路的缘故。很多年前，我在清华大学，曾经推行一个运动：每一个电机系和资讯系的同学都应该学一下积体电路的设计。我国的半导体工业如果要更上一层楼，就必须比现在更重视积体电路的设计，这当然不是一件容易的事。

　　「半导体」这三个字恐怕是目前报章杂志最常提到的三个字，你如果不懂半导体是怎么一回事，不妨看看李教授的书，至少以后当人家提到这个名词的时候，你不会答不上口。

李家同（清华大学荣誉讲座教授）

再版序

　　《半导体的故事》一书出版于一九九九年，主要的目的有两个。一个是想替社会大众介绍这个二十世纪发展出来的、改变了世界面貌的重要新科技──半导体。另一方面，我也觉得学校的同学们学习半导体，光只是念课本是不够的，还需要了解到它发展的来龙去脉，这样才能知道半导体这门科学兴起的源由，和它发展的原动力。这本书印刷了好几次，不少读者告诉我，《半导体的故事》一书对他们了解半导体这个行业，确实有相当大的帮助。好些讲授半导体入门的课程，也把这本书当作他们的教材。
　
　　《半导体的故事》一书的内容主要是介绍半导体科技发展的历史。二○一二年，我又出版了一本《从半导体看世界》。这本书的内容则主要是介绍半导体产业的现况与世界经济发展的关系。所以，《半导体的故事》一书科技与历史的成份比较多，而《从半导体看世界》一书则与半导体公司和经济发展的关系比较大。两本书的内容基本上是互补的。

　　时间过去了十多年，半导体科技进步的很快，半导体这个行业改变的也很多，实在有重新介绍的必要。一九九九年时，半导体元件的线宽还用微米当作单位，现在都用奈米了。当时韩国和台湾半导体公司在世界上的地位，还远不如今天的重要。一九九九年时，中国大陆还没有加入世界贸易组织（WTO），当年大陆的进出口贸易额只有三六○七亿美元，还不到二○一二年三八六六八亿美元的十分之一，所谓「世界工厂」连影子都还没有。欧美经济也没有见到过像二○○八年金融海啸这样的大灾难。十多年后，这些都改变了，世界局势与当年大不相同了。

　　在这本新版的《半导体的故事》中，我们介绍半导体的物理基础、发展半导体科技重要的科学家、半导体科技发展的历史，以及半导体业的现况。希望这样的探讨，还能对有兴趣的读者有所帮助。

　　《半导体的故事》能够重新出版，首先要感谢暖暖书屋的欧阳莹小姐和庞君豪先生，没有他们的热心支持，这是很难做到的。笔者也要借此机会，对于内子多年来的鼓励、家人的热心支持，表示最深的谢意。

李雅明，中华民国一○二年六月二十日
 

评分☆☆☆☆☆

**《半导体的故事：发展与现况》这本书，光是书名就让人充满好奇！** 作为一个从小在台湾长大、对于这片土地上蓬勃发展的科技产业多少有点感受的人，我一直对半导体这个看似神秘却又无所不在的领域深感着迷。尤其是当听到“故事”两个字，我脑海里立刻浮现出许多画面：那些在无尘室里默默耕耘的工程师、那些改变世界的技术突破、那些充满传奇色彩的企业家。这本书就像一把钥匙，或许能为我解开那些埋藏在新闻报道和坊间传闻背后的真正脉络。我特别期待它能像一部纪录片一样，生动地讲述半导体从无到有、从微小到宏大的发展历程。不知道作者会不会深入剖析哪些关键性的技术节点，比如晶体管的发明、集成电路的诞生，甚至是光刻机的神奇工艺？这些细节往往是普通读者难以窥探的，但它们却是整个产业得以延续和前进的基石。而且，“发展与现况”这个部分，更是直指我们当下最关心的问题。台湾在全球半导体产业中的地位举足轻重，这本书会不会详细解析我们优势何在？面对国际间的竞争和挑战，我们又将如何应对？我希望这本书能给我一个更宏观、更清晰的视角，让我理解台湾半导体产业在整个全球格局中的角色和未来走向。

评分☆☆☆☆☆

**《半导体的故事：发展与现况》，光听名字就觉得很有分量，一定不是一本轻松的读物，但却可能带来很多启发。** 我一直觉得，台湾之所以能在全球科技领域占有一席之地，半导体产业绝对是核心中的核心。这本书的出现，对我来说，就像是一次深入了解台湾经济命脉的机会。我好奇作者会如何串联起“发展”与“现况”这两个看似独立的命题。在“发展”的部分，我希望能看到那些奠定基础的关键性技术突破，以及推动这些突破的科学家和工程师们的故事。也许会提及一些鲜为人知的早期创业史，或是那些在技术竞赛中脱颖而出的经典案例。而“现况”部分，则是我更关注的焦点。在当下这个充满了不确定性的时代，半导体产业更是成为了地缘政治博弈的焦点。这本书会不会深入剖析台湾在全球半导体供应链中所扮演的关键角色？我们拥有的独特优势是什么？又面临着哪些来自国际竞争的挑战？我期待这本书能给我提供更深刻的洞察，让我能更理性地看待台湾半导体产业的过去、现在和未来。

评分☆☆☆☆☆

**《半导体的故事：发展与现况》这个书名，让我想到了历史的纵深感和现实的紧迫感。** 作为土生土长的台湾人，我从小就听闻半导体产业在台湾经济发展中的重要性，但具体是如何运作、又经历了哪些跌宕起伏，我其实知之甚少。这本书名让我觉得，它不仅仅是在介绍一项技术，更是在讲述一段波澜壮阔的产业史诗。我非常期待它能揭示那些塑造了台湾半导体产业格局的关键时刻和重要人物。不知道书中是否会探讨早期如何从代工模式起步，逐步发展到如今的先进制造和设计能力？那些关键的技术转移、人才培养和政策扶持，又是如何一步步推动产业的壮大的？而“现况”部分，更是吸引我。全球芯片战争打得如火如荼，台湾无疑是这场博弈的中心。这本书会不会深入分析台湾在全球供应链中的战略地位，以及我们所面临的各种风险与机遇？我希望它能提供一些宏观的视角，让我能更好地理解为什么这个小小的芯片，能够对全球经济和政治格局产生如此巨大的影响，以及台湾在其中扮演着何等重要的角色。

评分☆☆☆☆☆

**“半导体的故事：发展与现况”，这个书名，听起来就很扎实，应该不是那种流于表面的科普读物。** 我平常工作接触到一些需要理解产业脉络的资讯，但半导体领域总是让我觉得有点距离感。这本书名让我觉得，它可能会像一部电影的制作花絮，或者是一部大型纪录片的幕后采访集。我特别希望它能讲述一些“人”的故事，那些在实验室里熬夜的科学家，在工厂里监控生产线的技术员，以及那些在谈判桌上为公司争取订单的商务人士。他们的智慧、他们的汗水、他们的决策，共同铸就了今天的半导体产业。书名中的“发展”二字，让我期待看到那些改变世界的重大发明是如何一步步实现的，例如摩尔定律背后的驱动力是什么？每一代新工艺的出现，又经历了怎样的技术难题？而“现况”部分，则是我最想了解的。在全球芯片短缺的背景下，台湾扮演的角色越来越重要，这本书会不会深入分析我们在这个全球供应链中的位置？哪些方面是我们拥有绝对优势的？又有哪些方面需要我们警惕和改进？我希望这本书能够帮助我建立起一个更清晰、更全面的认识，理解这个产业的复杂性以及它对我们生活方方面面的影响。

评分☆☆☆☆☆

**老实说，《半导体的故事：发展与现况》这个书名，让我想到了很多历史课本里的叙述，但又带有一丝科技的未来感。** 我不太擅长硬核的技术术语，但对于我们赖以生存的经济命脉，还是希望能有更深层的认识。台湾的经济奇迹，半导体绝对是不可忽视的篇章。我很好奇，这本书会从哪个角度切入？是聚焦于某个伟大的科技人物的个人奋斗史，还是更宏观地描绘出整个产业生态的形成？我想象中，它应该会包含一些令人振奋的成功案例，但同时，我也希望它能诚实地探讨产业发展过程中遇到的瓶颈与挑战。毕竟，没有一个产业的发展是一帆风顺的。也许书中会提及一些早期筚路蓝缕的艰辛，那些不为人知的创新尝试，甚至是几次差点就错失良机的关键时刻。而“现况”这部分，更是让我充满期待。全球地缘政治的紧张、供应链的重塑，这些无时无刻不在影响着台湾的半导体产业。这本书会不会提供一些深刻的分析，帮助我们理解这些复杂因素是如何交织在一起，并对产业的未来产生深远影响？我希望能读到一些能启发思考的观点，而不是仅仅罗列一些数据或事实。