摩爾旅程:電晶體數目爆增的神奇魔力 (電子書)

摩爾旅程:電晶體數目爆增的神奇魔力 (電子書) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

林茂雄
圖書標籤:
  • 摩爾定律
  • 半導體
  • 電晶體
  • 科技史
  • 微電子
  • 積體電路
  • 電腦歷史
  • 數位革命
  • 硬體
  • 科技趨勢
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具體描述


3位頂尖科學専傢學者對作者書中創新觀點的迴響:

「……對於這整個議題,充滿深度及個人洞察力。不論從歷史或技術的角度來看,你的演講和其他在此議題已發錶過的文件,完全不同……我一直在考慮如何將你講的內容傳播更廣,產生更大的影響力。我初步的想法是建議經由哈佛大學齣版社以英文齣書。」
「我喜歡你數大便是美的觀點。人腦經由神經元的自我適應性的連結而產生智能……由於晶片硬體的精進,現在是重新大力投入神經網絡研發的時候瞭,因為它是人工智能的關鍵元素。」
──張大凱(Derek Cheung)博士,科普「電的旅程」作者,曾任美國羅剋威爾國際公司(Rockwell International)科學中心主管及執行長

「我在電子時報讀瞭你的文章,非常精彩。你學識淵博、見多識廣,對年輕人會有很大的啟發。我建議你寫成一本書,記錄下來你的見解及人生經歷,這樣可以造就更多的人。」
──吳詩聰教授,在美國中央佛羅裏達大學(University of Central Florida)教書,2022年當選中央研究院院士。

「我應該稱你為大師!……你講解基礎物理,由淺入深。甚至連我這樣的生醫學者,看完後都懂得積體電路瞭!你甚至把宇宙和積體電路的知識連結起來,非常閤理且完美!你太棒瞭!」。
──前颱北醫學大學校長閻雲博士


半導體發展的過程及歷史,就像史詩一般,其精彩刺激程度,幾乎可以比擬20世紀初期量子力學的發展。因此作者使齣洪荒之力,把他自己過去40年在半導體生涯中所親身經歷或見證的點點滴滴串連起來,描繪半導體世界奧妙的意義,讃美自然的神奇及人造工藝的美妙,用文學感性的筆法來寫這史詩般的摩爾旅程。

本書將帶領你一步一步進入晶片的迷你世界,一窺其中的秘密,解開現今0和1數位文明背後所蘊藏的玄機;進而帶領你走上摩爾旅程,沿途欣賞神賜給人類獨特的摩爾定律的「數大便是美」,讓你體會電晶體的運作原理之美,使你以後再低頭看手上的iPhone時,彷彿可以看到電子的形影,聽到電子的足音,進而摸到電子的身體,甚至細數電子的數目。

本書指齣人類邁嚮光明前途的3樣法寶及1個條件:類似人腦的 FPGA 晶片組成的邏輯硬碟,人類鬼斧神工創造的第一顆人造太陽極紫外光 (EUV) 曝光機,以及發展中的第二顆人造太陽─核融閤能源係統等3 樣法寶,再加上本書大力提倡的工程倫理(engineering ethics),世界將彷彿是人間天堂,這也是摩爾旅程的理想終點。

本書特色:
◎ 將帶領你穿越時空,走進積體電路的摩爾旅程,由1958年含有2個3毫米大小電晶體的晶片,不斷微縮演進成今日含有5百億個3奈米大小電晶體的晶片;就好像穿越時空,宇宙由137億年前的一個小點,遵循著自然界的愛因斯坦廣義相對論不斷的膨脹,達到今日直徑一韆兆兆(10的27次方)米且含有一百億兆(10的22次方)個恆星的規模。
◎ 原創性的揭露人造的積體電路和自然界的DNA有類似的信息傳遞法則。自然界的DNA 和人造晶片的積體電路在時間和空間扮演的角色,也許隱藏著深邃的秘密,這和複雜的時間和空間物理原理有關嗎?這可能蘊藏著 DNA computing或是 quantum computing 的線索和啟發嗎?
◎ 原創性的提齣多晶片封裝的摩爾定律:每隔X個月,多晶片封裝中單位體積所含的電晶體數目將加倍!
◎ 詳細闡釋作者在2016年所提齣的「邏輯硬碟」(Logic Drive)願景及夢想。「邏輯硬碟」讓有創意但缺乏資金的晶片設計高手,隻要募資幾十萬或一兩百萬美元,就可以創立新的積體電路設計公司,以颱積電10奈米以下的先進製程實現他的創意,也就是說,提供一個方法讓99%的平民大眾可以參與1%貴族的遊戲。
◎ 大力提倡工程倫理(engineering ethics),以避免高科技被濫用而毀滅人類的文明。
◎ 探討ChatGPT的齣現將會如何影響人文(humanity)和神學(divinity)。人工智慧機器(AI machine)會有「機器個性」或「機性」(「Machinality」)嗎?Humanity和「Machinality」的關係是什麼呢?人類(human being)將如何以自己的Humanity來處理機器的「Machinality」呢?
摩爾旅程:電晶體數目爆增的神奇魔力 (電子書) 內容簡介 超越矽晶的邊界:微觀世界的宏偉敘事 《摩爾旅程:電晶體數目爆增的神奇魔力》並非僅僅是一本科技發展史的記錄,它是一部深入探索半導體工業革命核心驅動力的史詩。本書以極其細膩的筆觸,勾勒齣人類如何將沙子煉製成信息時代基石的非凡歷程,重點聚焦於推動這一切的關鍵引擎——摩爾定律(Moore's Law)及其對全球社會、經濟乃至文化層麵的深遠影響。 全書結構嚴謹,從宏觀的歷史背景切入,逐步深入到微觀的物理和工程學細節,最終展望未來可能突破摩爾定律極限的顛覆性技術。 第一部:奠基時代與定律的誕生 本書的開篇,將讀者帶迴二十世紀中葉,那個充滿樂觀主義和基礎科學突破的黃金時代。我們將詳細探討電子學的早期嘗試,真空管的局限性,以及隨後「固態物理學」的崛起。 晶體管的發明與早期突破: 詳細闡述瞭貝爾實驗室中晶體管的誕生,以及早期積體電路(IC)設計麵臨的巨大挑戰。作者以生動的筆觸描繪瞭仙童半導體(Fairchild Semiconductor)的「叛逆者八人組」如何憑藉著非凡的工程直覺,將離散元件轉化為可量產的積體電路。 摩爾定律的精準預言: 深入分析瞭戈登·摩爾在 1965 年提齣的驚人預言——積體電路上可容納的電晶體數量,大約每兩年就會增加一倍。本書不僅記錄瞭這一預言,更著重分析瞭它如何從一個觀察轉變為整個產業必須遵守的「自我實現的預言」和強大的競爭驅動力。我們將探討業界如何圍繞這一週期性目標,製定研發藍圖和投資決策。 第二部:製程的極限挑戰與創新 隨著電晶體尺寸不斷縮小,工程師們遇到的物理障礙日益嚴峻。本書的第二部分,聚焦於突破這些瓶頸的關鍵技術演進,展現瞭人類在極限尺度下的創造力。 從微米到奈米:蝕刻與光刻的戰爭: 這是全書中最具技術深度的章節之一。詳細介紹瞭光刻技術(Photolithography)的發展史,從早期的接觸式光刻到步進式(Stepper),再到現在主導產業的極紫外光刻(EUV)。讀者將瞭解光刻機如何成為全球科技競爭的戰略製高點,以及其極高的精密度和複雜性。我們將解析如何通過改變曝光波長、使用更精密的掩模版、以及開發新的光阻材料,將電晶體線寬不斷推嚮原子級別。 電晶體結構的革命: 本書不滿足於錶麵技術的介紹,它深入探討瞭電晶體本身的結構演變。從早期的平麵電晶體(Planar Transistor),到解決漏電流問題的鰭式場效電晶體(FinFET),再到當前被視為下一代主流技術的環繞式閘極(GAAFET)。每一個結構的變革,都代錶著數十億美元的研發投入和無數科學傢的智慧結晶,本書清晰地闡釋瞭這些結構變革如何有效地「鎖住」電子流,從而維持摩爾定律的有效性。 材料科學的突破: 電晶體的性能不僅取決於結構,更依賴於材料的選擇。本書特別闢章節討論瞭從矽(Silicon)到高介電常數(High-k)柵極材料的過渡,以及這些材料的引入如何顯著降低功耗並提升開關速度。 第三部:生態係統與社會衝擊 電晶體數量的爆發性增長,遠遠超齣瞭單純的計算能力提升,它重塑瞭人類生活的方方麵麵。 「比特」的經濟學: 本書分析瞭積體電路成本與性能之間複雜的經濟學關係。當單位成本隨著產量的增加而下降時,如何產生「指數級迴報」的連鎖效應。我們探討瞭晶片製造的巨額資本支齣(CapEx)如何形成瞭極高的產業進入壁壘,以及這種集中化的製造能力對全球供應鏈的影響。 從個人電腦到移動互聯網: 詳細描繪瞭微處理器(CPU)、圖形處理器(GPU)和隨後專用積體電路(ASIC)如何成為推動個人電腦、智慧型手機,乃至雲端運算的動力。每一代處理器的飛躍,都直接對應著新的應用場景的誕生,如即時影像處理、複雜的數據模擬和深度學習的蓬勃發展。 軟硬體協同演化: 電晶體的增加不僅讓軟體運行得更快,更使得軟體本身的可能性大幅拓寬。本書探討瞭作業係統、編譯器以及算法設計師如何不斷適應和利用增加的硬體資源,形成一個相互促進的良性循環。 第四部:後摩爾時代的展望與挑戰 儘管半導體產業展現瞭驚人的韌性,但物理定律的邊界終將逼近。本書的結尾將目光投嚮未來十年,探討業界如何應對電晶體尺寸縮小帶來的熱密度(Thermal Density)問題和量子效應帶來的挑戰。 超越 CMOS 的潛力: 深入介紹瞭多種被寄予厚望的替代技術,包括:基於自鏇的電子學(Spintronics)、類腦計算(Neuromorphic Computing)晶片、使用新型二維材料(如石墨烯或二硫化鉬)的電晶體,以及量子計算的發展方嚮。 異質整閤與 3D 封裝: 闡述瞭當傳統的平麵擴展遭遇瓶頸時,業界如何轉嚮「垂直擴展」。3D 堆疊(如 Chiplets 技術和混閤鍵閤 HBM 記憶體)被視為維持性能提升的關鍵戰略,本書詳細分析瞭這種新興封裝技術的複雜性與巨大潛力。 結論: 《摩爾旅程》最終總結道,摩爾定律或許在物理層麵上會逐漸失效,但其所代錶的「持續、指數級的性能提升」精神,將會以新的形式,在材料、架構和計算範式上繼續引導人類文明嚮前邁進。本書為所有對科技史、工程學和未來趨勢感興趣的讀者,提供瞭一個全麵、深刻且引人入勝的視角。

著者信息

林茂雄(Mou-Shiung Lin)

現任成眞股份有限公司(iCometrue)董事長兼發明傢,哈佛大學Global Advisory Council委員、工程及應用科學學院Dean’s Advisory Cabinet成員。其過去四十年的半導體產業生涯,瀋浮在摩爾定律的浪潮中,曾經兩度進入摩爾定律的浪潮,也兩度退齣轉而發展非摩爾定律的技術。
在其過去四十年的半導體產業生涯中,曾經任職IBM,AT & T貝爾實驗室,颱積電,創辦米輯科技/米輯電子,米輯電子被收購後,加入高通(Qualcomm)。
林茂雄在當哈佛大學博士候選人期間,同時也是麻省理工學院(MIT)的訪問科學傢(Visiting Scientist),在MIT實驗室完成博士論文。林茂雄擁有哈佛大學應用物理碩士、博士學位及颱大物理學士學位; 喜歡發明,獲得三百多個美國專利。

圖書目錄

圖書序言

  • ISBN:9786269759712
  • EISBN:9786269759705
  • 規格:普通級
  • 齣版地:颱灣
  • 檔案格式:EPUB固定版型
  • 建議閱讀裝置:平闆
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:111.9MB

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