半導體的故事：發展與現況 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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半導體如何點石成金，成為「現代工業社會的稻米」？

　　◆法拉第，第一個注意到半導體材料的人
　　◆初試啼聲的半導體：貓鬍子偵測器
　　◆金屬、絕緣體和半導體的區彆
　　◆微波偵測器與半導體的發展
　　◆發明電晶體並得到諾貝爾奬的三人組：蕭剋萊、巴丁、布萊登
　　◆怎麼樣纔能得到夠純的半導體？
　　◆積體電路的發明：一種生産技術的革新
　　◆兩個決定發展方嚮的重要因素：半導體記憶器和微處理器

　　我們日常生活中每天都會碰到許多半導體元件，如電視、電話、電腦、洗衣機、電冰箱、汽車裏都有大量的半導體元件，無時無刻在為我們服務，甚至有些現代科技産品，完全要依靠半導體元件纔能作用。無論在經濟、生活、國防上，一個現代的國傢都離不開半導體，沒有半導體技術，可以說就沒有現代科技社會。

　　在颱灣，半導體業已經快速成長為主要的支柱工業。颱灣要成為科技島，發展半導體工業將是一條不可避免的路。作者在半導體方麵工作多年，曾經在美國的半導體工業界服務，也曾在美國和國內的大學任教，深深瞭解到半導體對今天社會的重要性。學習半導體光隻是唸課本是不夠的，必須要瞭解到它發展的來龍去脈，纔能知道半導體這門科學的源由和它發展的原動力，對於將來在半導體方麵更上層樓非常必要。

　　本書從曆史的角度，詳述半導體如何成為二十世紀改變世界麵貌的重要新科技。從半導體是如何發現的，再介紹量子力學和固態物理發展的經過，然後論及電晶體和積體電路發展的情況，最後介紹世界各國的半導體工業，以及半導體業未來的前景。

書評    

　　◆半導體工業是目前我國最重要的工業之一，半導體也是現代人生活中絕對不可或缺的工業産品，電話、音響、電腦、汽車，甚至玩具和電鍋裏麵都會有半導體。我因為是學電機齣身的，對半導體還可以稱得上是一知半解，一般人能夠瞭解半導體的大概少得可憐。虧得李雅明教授寫瞭這麼一本好書，李教授不僅很有學問，而且他的文筆非常好，由他來寫有關半導體的故事，最適宜不過瞭。──李傢同
 

探尋星辰的低語：宇宙未解之謎與前沿探索 本書並非聚焦於我們日常所見的電子元件，而是帶領讀者進行一場跨越時間與空間的宏大旅行，深入探索宇宙中最神秘、最引人入勝的未解之謎，以及人類探索未知的前沿成就。這是一部關於宇宙學、天體物理學、基礎物理學與深空探索的綜閤性著作，旨在揭示隱藏在星光之下的深層結構與運作規律。 第一部分：時空的漣漪與宇宙的起源 本章首先將深入探討現代宇宙學最核心的難題——大爆炸理論的證據與局限。我們將細緻剖析宇宙微波背景輻射（CMB）的精細結構，解釋它如何成為宇宙“嬰兒期”的快照，並闡述各嚮異性在星係形成中的關鍵作用。隨後，我們轉嚮宇宙膨脹的奧秘。愛德溫·哈勃的發現隻是冰山一角，現代觀測揭示的暗能量，這個驅動宇宙加速膨脹的神秘力量，將是本章的重點。我們將梳理主流暗能量模型，如宇宙學常數與精細調節問題，並迴顧最新的Supernova/BAO聯閤觀測結果，嘗試理解我們所知的物理定律在宇宙尺度上麵臨的挑戰。 時間的概念也將被重新審視。相對論為我們描繪瞭時間與空間的交織，但我們仍未完全理解時間的箭頭——為何時間總是嚮前流逝？本書將引入熱力學第二定律、宇宙學時間軸以及量子引力視角下的時間本質探討。此外，黑洞物理將作為時空麯率的極緻展現被詳細解析。從史瓦西半徑到事件視界，再到霍金輻射的理論推導，我們不僅會迴顧愛因斯坦場方程的解，還會討論信息悖論這一物理學界最尖銳的衝突之一，以及引力波探測（如LIGO/Virgo的成果）如何開啓瞭“引力波天文學”這一全新窗口，讓我們能夠“聆聽”黑洞閤並的宇宙交響樂。 第二部分：物質的極限與新物理的呼喚 如果說宇宙學是關於“大”的探索，那麼本部分則聚焦於“小”——我們對基本粒子和基本力的理解。標準模型是粒子物理學的基石，但它遠非終極理論。本書將詳細介紹標準模型所包含的十二種基本費米子和五種基本玻色子，及其對電磁力、弱核力和強核力的描述。然而，標準模型的明顯缺陷，如中微子質量的存在、電弱對稱性的自然性問題，將引導我們進入“新物理”的猜想領域。 超對稱理論（SUSY）作為解決層級問題的有力候選者，將被深入剖析其基本概念、可能的超伴子及其對加速器物理的啓示。粒子對撞機實驗（如LHC的最新數據）的零結果，如何反過來限製瞭SUSY的參數空間，也將得到客觀的呈現。 更深層次的探索將指嚮暗物質。它是構成宇宙物質約85%的隱形實體，其引光性已通過星係鏇轉麯綫和引力透鏡效應得到確鑿證明。本書將全麵梳理暗物質的候選者，包括WIMPs（弱相互作用重粒子）、軸子（Axions）以及更奇異的理論，並詳細介紹地基直接探測實驗（如XENONnT、LUX-ZEPLIN）和間接探測（如費米伽馬射綫空間望遠鏡）的實驗設計原理和當前麵臨的挑戰。暗物質研究不僅是粒子物理的延伸，更是理解星係如何聚集、宇宙結構如何形成的鑰匙。 第三部分：生命的邊界與深空探索的未來 在理解瞭宇宙的結構和物質的基本構成之後，本書將視角轉嚮人類在宇宙中的位置——搜尋地外生命的可能性。我們將討論係外行星研究的最新進展，從開普勒太空望遠鏡的“淩星法”到TESS的持續觀測，人類已確認數韆顆係外行星。書中將重點分析“宜居帶”的概念，並探討超級地球、迷你海王星等新興行星類彆的特性，及其可能孕育生命的環境條件。 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）的觀測成果將作為核心案例，展示我們如何通過分析係外行星大氣的光譜，尋找生物標記（Biosignatures）的跡象，如氧氣、甲烷和水蒸氣的特定組閤。對係外生命形態的討論將超越地球中心主義的想象，引入對非碳基生命形式的可能性探討。 最後，本書將展望人類太空探索的宏偉藍圖。深空探測器（如“旅行者號”和“新視野號”）如何突破太陽係邊界，嚮我們傳遞星際空間的信息？載人火星任務的工程挑戰，包括輻射防護、生命支持係統和原位資源利用（ISRU）的迫切性將被細緻分析。此外，對地外文明搜尋（SETI）項目的新動嚮，以及費米悖論——“它們都在哪裏？”——的哲學與科學反思，將為讀者留下對人類在浩瀚宇宙中角色的深刻思考。 結語：求知之心的永恒驅動 本書的敘事綫索是貫穿人類曆史的求知欲。我們所討論的每一個未解之謎，都代錶著當前科學理解的邊界。這些前沿探索，無論是在超高能的對撞機內部，還是在極度低溫的地下探測器中，抑或是通過光年之外的望遠鏡，其最終目的都是為瞭構建一個更完整、更優雅的自然界圖景。這不是一個關於電子元件效率提升的故事，而是一部關於我們如何理解“存在”本身的史詩。

作者簡介    

李雅明

　　1943年生，國立颱灣大學物理係學士，美國馬利蘭大學固態物理學博士。曾先後任新竹清華大學物理係、材料科學係副教授，美國休斯研究所（Hughes Research Laboratories）計畫經理，美國凱斯西方儲備大學（Case Western Reserve University）電機與應用物理係正教授，清華大學電機係正教授。在清華大學，曾任電子工程研究所所長，齣版社社長，現為清華大學榮譽教授。

　　除科技專業論文外，著有：以海外保釣運動為背景的長篇小說《惑》（1986）、《固態電子學》（1995）、《半導體的故事》（1999）、《我看基督教：一個知識份子的省思》（2006）、《科學與宗教：400年來的衝突、挑戰和展望》（2008，入圍第33屆金鼎奬）、《齣埃及：曆史還是神話？》（2010）、《從半導體看世界》（2012），主編《管惟炎口述曆史迴憶錄》（2004）、翻譯《IC如何創新》（2000）。
 

李傢同推薦序
初版自序
再版序

第一章　點石成金的半導體
　　現代工業社會的稻米
　　半導體工業的規模

第二章　半導體的起源
　　法拉第的新材料
　　初試啼聲的半導體：貓鬍子偵測器
　　半導體整流器和光伏特電池
　　紅外光偵測器
　　整流理論
　　究竟有沒有半導體？
　　真空管的齣現

第三章　量子力學的發展
　　量子力學的萌芽
　　玻爾與原子模型
　　波粒二象性
　　海森堡和矩陣量子力學
　　薛丁格和波動量子力學
　　玻恩、狄拉剋和鮑利

第四章　固態物理的發展
　　量子力學齣現以前的固態理論
　　固態理論的先鋒
　　布洛赫定理
　　能帶理論
　　金屬、絕緣體、半導體的區彆

第五章　第二次世界大戰的影響
　　英國的救星：雷達
　　第二次世界大戰期間半導體的發展

第六章　電晶體的發明
　　早期的故事
　　貝爾實驗室
　　獲得諾貝爾奬的三人組：蕭剋萊、巴丁、布萊登
　　其他半導體研究
　　怎麼樣纔能得到夠純的半導體？
　　電晶體發明以後的反應

第七章　電晶體工業
　　技術的革新
　　用矽，用鍺，還是用化閤物半導體？
　　老公司還是新公司？
　　平麵工藝

第八章　積體電路
　　英國的杜默
　　德州儀器的基爾比
　　快捷公司的諾宜斯
　　技術發展

第九章　超大型積體電路
　　什麼是超大型積體電路？
　　微處理器
　　記憶器晶片

第十章　美國半導體業
　　老真空管公司
　　蕭剋萊的商業生涯：灣區的第一傢半導體公司
　　快捷半導體公司
　　矽榖
　　德州儀器公司
　　英特爾公司

第十一章　歐洲半導體業
　　荷蘭半導體業
　　英國半導體業
　　法國半導體業
　　義大利半導體業
　　德國半導體業
　　俄羅斯半導體業

第十二章　亞洲半導體業
　　日本半導體業
　　南韓半導體業
　　颱灣半導體工業
　　中國大陸的半導體工業
　　印度半導體業

第十三章　結語：電子時代的迴思
　　半導體工業成長的迴顧
　　半導體業的國際競爭
　　半導體的衝擊
　　矽時代的應變之道

中西名詞對照錶
 

推薦序

　　半導體工業是目前我國最重要的工業之一，半導體也是現代人生活中絕對不可或缺的工業産品，電話、音響、電腦、汽車，甚至玩具和電鍋裏麵都會有半導體。我因為是學電機齣身的，對半導體還可以稱得上是一知半解，一般人能夠瞭解半導體的大概少得可憐。虧得李雅明教授寫瞭這麼一本好書，李教授不僅很有學問，而且他的文筆非常好，由他來寫有關半導體的故事，最適宜不過瞭。

　　讀這本書，使我想起差不多四十年前的一件事，當時我在美國設計電晶體綫路，有一天，我的上司將我們這些工程師叫到辦公室裏去，給我們看一個小小的東西，然後告訴我們，這是「積體電路」，我的上司說這真是一個神奇的大突破，因為這個積體電路裏有二十個電晶體。以目前的技術來看，一個積體電路裏隻有二十個電晶體，那真是笑話瞭，可是在一九六三年，這的確是一個神奇的大突破。

　　在一九六三年，我曾經看到一部比較老式的電腦，這部電腦有一排燈，一旦啓用，就會閃個不停，為什麼會閃呢？因為裏麵有真空管。真空管開瞭就會亮，關瞭就會暗掉，我們可以想像得到這部老式電腦有多慢。除瞭速度慢以外，這種電腦的另一特徵是體積好大，我們電腦室裏的這部電腦佔瞭三麵牆之多。

　　半導體技術的進步使得電腦速度越來越快，體積越來越小，而且價格越來越便宜。我們桌上隨便那部電腦都比我當年看到的電腦厲害多瞭。這一本書詳詳細細地敘述瞭半導體進步的經過。

　　當然，半導體的進步也使通訊技術一日韆裏，電訊技術加上電腦技術，使我們忽然有瞭網際網路，每一次我們使用網際網路，我們就應該感謝半導體科學傢的努力。

　　半導體技術最偉大的成就在於我們能製作超大型積體電路，一顆超大型積體電路體積雖小，但它的效能卻十分驚人，我們現在的電腦如此快速，全是因為我們會設計超大型積體電路的緣故。很多年前，我在清華大學，曾經推行一個運動：每一個電機係和資訊係的同學都應該學一下積體電路的設計。我國的半導體工業如果要更上一層樓，就必須比現在更重視積體電路的設計，這當然不是一件容易的事。

　　「半導體」這三個字恐怕是目前報章雜誌最常提到的三個字，你如果不懂半導體是怎麼一迴事，不妨看看李教授的書，至少以後當人傢提到這個名詞的時候，你不會答不上口。

李傢同（清華大學榮譽講座教授）

再版序

　　《半導體的故事》一書齣版於一九九九年，主要的目的有兩個。一個是想替社會大眾介紹這個二十世紀發展齣來的、改變瞭世界麵貌的重要新科技──半導體。另一方麵，我也覺得學校的同學們學習半導體，光隻是念課本是不夠的，還需要瞭解到它發展的來龍去脈，這樣纔能知道半導體這門科學興起的源由，和它發展的原動力。這本書印刷瞭好幾次，不少讀者告訴我，《半導體的故事》一書對他們瞭解半導體這個行業，確實有相當大的幫助。好些講授半導體入門的課程，也把這本書當作他們的教材。
　
　　《半導體的故事》一書的內容主要是介紹半導體科技發展的曆史。二○一二年，我又齣版瞭一本《從半導體看世界》。這本書的內容則主要是介紹半導體産業的現況與世界經濟發展的關係。所以，《半導體的故事》一書科技與曆史的成份比較多，而《從半導體看世界》一書則與半導體公司和經濟發展的關係比較大。兩本書的內容基本上是互補的。

　　時間過去瞭十多年，半導體科技進步的很快，半導體這個行業改變的也很多，實在有重新介紹的必要。一九九九年時，半導體元件的綫寬還用微米當作單位，現在都用奈米瞭。當時韓國和颱灣半導體公司在世界上的地位，還遠不如今天的重要。一九九九年時，中國大陸還沒有加入世界貿易組織（WTO），當年大陸的進齣口貿易額隻有三六○七億美元，還不到二○一二年三八六六八億美元的十分之一，所謂「世界工廠」連影子都還沒有。歐美經濟也沒有見到過像二○○八年金融海嘯這樣的大災難。十多年後，這些都改變瞭，世界局勢與當年大不相同瞭。

　　在這本新版的《半導體的故事》中，我們介紹半導體的物理基礎、發展半導體科技重要的科學傢、半導體科技發展的曆史，以及半導體業的現況。希望這樣的探討，還能對有興趣的讀者有所幫助。

　　《半導體的故事》能夠重新齣版，首先要感謝暖暖書屋的歐陽瑩小姐和龐君豪先生，沒有他們的熱心支持，這是很難做到的。筆者也要藉此機會，對於內子多年來的鼓勵、傢人的熱心支持，錶示最深的謝意。

李雅明，中華民國一○二年六月二十日
 

评分☆☆☆☆☆

**老實說，《半導體的故事：發展與現況》這個書名，讓我想到瞭很多曆史課本裏的敘述，但又帶有一絲科技的未來感。** 我不太擅長硬核的技術術語，但對於我們賴以生存的經濟命脈，還是希望能有更深層的認識。颱灣的經濟奇跡，半導體絕對是不可忽視的篇章。我很好奇，這本書會從哪個角度切入？是聚焦於某個偉大的科技人物的個人奮鬥史，還是更宏觀地描繪齣整個産業生態的形成？我想象中，它應該會包含一些令人振奮的成功案例，但同時，我也希望它能誠實地探討産業發展過程中遇到的瓶頸與挑戰。畢竟，沒有一個産業的發展是一帆風順的。也許書中會提及一些早期篳路藍縷的艱辛，那些不為人知的創新嘗試，甚至是幾次差點就錯失良機的關鍵時刻。而“現況”這部分，更是讓我充滿期待。全球地緣政治的緊張、供應鏈的重塑，這些無時無刻不在影響著颱灣的半導體産業。這本書會不會提供一些深刻的分析，幫助我們理解這些復雜因素是如何交織在一起，並對産業的未來産生深遠影響？我希望能讀到一些能啓發思考的觀點，而不是僅僅羅列一些數據或事實。

评分☆☆☆☆☆

**《半導體的故事：發展與現況》這個書名，讓我想到瞭曆史的縱深感和現實的緊迫感。** 作為土生土長的颱灣人，我從小就聽聞半導體産業在颱灣經濟發展中的重要性，但具體是如何運作、又經曆瞭哪些跌宕起伏，我其實知之甚少。這本書名讓我覺得，它不僅僅是在介紹一項技術，更是在講述一段波瀾壯闊的産業史詩。我非常期待它能揭示那些塑造瞭颱灣半導體産業格局的關鍵時刻和重要人物。不知道書中是否會探討早期如何從代工模式起步，逐步發展到如今的先進製造和設計能力？那些關鍵的技術轉移、人纔培養和政策扶持，又是如何一步步推動産業的壯大的？而“現況”部分，更是吸引我。全球芯片戰爭打得如火如荼，颱灣無疑是這場博弈的中心。這本書會不會深入分析颱灣在全球供應鏈中的戰略地位，以及我們所麵臨的各種風險與機遇？我希望它能提供一些宏觀的視角，讓我能更好地理解為什麼這個小小的芯片，能夠對全球經濟和政治格局産生如此巨大的影響，以及颱灣在其中扮演著何等重要的角色。

评分☆☆☆☆☆

**《半導體的故事：發展與現況》，光聽名字就覺得很有分量，一定不是一本輕鬆的讀物，但卻可能帶來很多啓發。** 我一直覺得，颱灣之所以能在全球科技領域占有一席之地，半導體産業絕對是核心中的核心。這本書的齣現，對我來說，就像是一次深入瞭解颱灣經濟命脈的機會。我好奇作者會如何串聯起“發展”與“現況”這兩個看似獨立的命題。在“發展”的部分，我希望能看到那些奠定基礎的關鍵性技術突破，以及推動這些突破的科學傢和工程師們的故事。也許會提及一些鮮為人知的早期創業史，或是那些在技術競賽中脫穎而齣的經典案例。而“現況”部分，則是我更關注的焦點。在當下這個充滿瞭不確定性的時代，半導體産業更是成為瞭地緣政治博弈的焦點。這本書會不會深入剖析颱灣在全球半導體供應鏈中所扮演的關鍵角色？我們擁有的獨特優勢是什麼？又麵臨著哪些來自國際競爭的挑戰？我期待這本書能給我提供更深刻的洞察，讓我能更理性地看待颱灣半導體産業的過去、現在和未來。

评分☆☆☆☆☆

**《半導體的故事：發展與現況》這本書，光是書名就讓人充滿好奇！** 作為一個從小在颱灣長大、對於這片土地上蓬勃發展的科技産業多少有點感受的人，我一直對半導體這個看似神秘卻又無所不在的領域深感著迷。尤其是當聽到“故事”兩個字，我腦海裏立刻浮現齣許多畫麵：那些在無塵室裏默默耕耘的工程師、那些改變世界的技術突破、那些充滿傳奇色彩的企業傢。這本書就像一把鑰匙，或許能為我解開那些埋藏在新聞報道和坊間傳聞背後的真正脈絡。我特彆期待它能像一部紀錄片一樣，生動地講述半導體從無到有、從微小到宏大的發展曆程。不知道作者會不會深入剖析哪些關鍵性的技術節點，比如晶體管的發明、集成電路的誕生，甚至是光刻機的神奇工藝？這些細節往往是普通讀者難以窺探的，但它們卻是整個産業得以延續和前進的基石。而且，“發展與現況”這個部分，更是直指我們當下最關心的問題。颱灣在全球半導體産業中的地位舉足輕重，這本書會不會詳細解析我們優勢何在？麵對國際間的競爭和挑戰，我們又將如何應對？我希望這本書能給我一個更宏觀、更清晰的視角，讓我理解颱灣半導體産業在整個全球格局中的角色和未來走嚮。

评分☆☆☆☆☆

**“半導體的故事：發展與現況”，這個書名，聽起來就很紮實，應該不是那種流於錶麵的科普讀物。** 我平常工作接觸到一些需要理解産業脈絡的資訊，但半導體領域總是讓我覺得有點距離感。這本書名讓我覺得，它可能會像一部電影的製作花絮，或者是一部大型紀錄片的幕後采訪集。我特彆希望它能講述一些“人”的故事，那些在實驗室裏熬夜的科學傢，在工廠裏監控生産綫的技術員，以及那些在談判桌上為公司爭取訂單的商務人士。他們的智慧、他們的汗水、他們的決策，共同鑄就瞭今天的半導體産業。書名中的“發展”二字，讓我期待看到那些改變世界的重大發明是如何一步步實現的，例如摩爾定律背後的驅動力是什麼？每一代新工藝的齣現，又經曆瞭怎樣的技術難題？而“現況”部分，則是我最想瞭解的。在全球芯片短缺的背景下，颱灣扮演的角色越來越重要，這本書會不會深入分析我們在這個全球供應鏈中的位置？哪些方麵是我們擁有絕對優勢的？又有哪些方麵需要我們警惕和改進？我希望這本書能夠幫助我建立起一個更清晰、更全麵的認識，理解這個産業的復雜性以及它對我們生活方方麵麵的影響。