我们都知道在计算机世界中，归根到最底层的计算，只有两种状态，既数字电路的开和关，对应于二进制数字1或0。任何最强大的计算机、最繁杂的计算也最终都是用通过1，0来实现的。这实际上暗合了中国古典哲学的"阴阳"，1，0生万物。数字电路的发展史，又慢到大，有大到小，计算的性能越来越强大，但是发展却一直符合一条规则，今天虫虫就和大家一家一起聊聊电子电路发展史、摩尔定律以及将来发展趋势。
jcr电子电路发展史——从真空管、晶体管到集成电路 真空管和ENIAC
计算机的最终计算是通过数字电路的开关状态的切换来实现的，包括信息传递和设备联通等。数字电路的发展最初，是在上个世纪50年代之前，电路是由真空管组成。由弗莱明发明的二极管，德福雷斯特改良的真空三极管，在此基础上产生了第一台通用计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Compute）。
第一代电子电路都是由抽成真空的巨大的玻璃管，所以叫真空管。真空管是利用灯丝或电路板的两极来发射电子束来控制电流。然而，并非所有的管都被抽空，一些使用的气体和较小的管使用光敏材料和磁场来控制电子的流动。它们都有共同点：价格昂贵，消耗大量电力并散发出巨大热量。它们也非常不可靠，需要大量的维护。而且尺寸它们很大，难于制造更小型的"计算机"。
晶体管
晶体管的发明源于贝尔实验室的研究，立足于到一种价格便宜，耗电少或无耗电且不会升温的元件。该元件还必须易于制造，切换速度快，体积小。1974年由William Shockley领导下，John Bardeen和Walter Brattain发明了满足这些特性的晶体管。晶体管体积小，电阻也小，没有活动部件（因此损耗很小），并且可靠，几乎不发热。晶体管的发明，使得电子电路的研究空前活跃，晶体管性能，尺寸和可靠性的新发展几乎每个月都会发生。 集成电路
山西兴华职业技术学院德州仪器（Texas Instruments）的杰克基尔比（Jack Kilby）是世界上第一个向世界展示将很多这些晶体管放在单个晶圆（硅片）上的人之一。1959年，他为第一个IC或集成电路申请了专利。到了20世纪60年代，晶体管变得越来越小，我们制造复杂的IC并构建更快，更小的"计算机"。
张炜《你在高原》摩尔定律
上世纪五十年年代，飞兆半导体和英特尔的联合创始人戈登摩尔（Gordon Moore）发表了一篇论文，指出每个集成电路的元件数量将在未来十年每年增加一倍。1975年，他回顾了他的预测，并表示组件的数量现在每两年增加一倍。这就是着名的摩尔定律。
几十年来摩尔定律一直被验证是正确的。而且摩尔定律一直在指导芯片制造和设计。英特尔和AMD的研究人员一直以来都是根据摩尔定律设定目标和指标。由于摩尔定律迫使芯片设计的长足发，计算机也变得越来越小。摩尔定律不仅仅是一种预测，它已成为制造商旨在实现的目标和标准。以下是摩尔定律的一些实证：
1971年第一个半导体工艺之一是10微米（或者比一米小10万倍）。到2001年，它是130纳米，比1971年小近80倍。
截至2017年，最小的晶体管工艺为10纳米，相比较人头发直径是100微米，比今晶体管大近10,000倍。
摩尔定律危机
随着大规模电路发展，晶体管越来越小，集成数量成几何级增加，其制造工艺却越来越难了。克服这些技术和工艺壁垒不仅需要大量的时间和研究，还需要大量的资金和投资。因此，摩尔定律也中的时间也逐渐放缓，甚至可它可能会很快不成立，摩尔定律危机爆发（当然如果没有巨大变革这是必然的）。
7月份CPI同比上涨英特尔花了大约两年半的时间才从2012年的22纳米工艺发展到2014年的14纳米工艺，之后10纳米的研究和开发一直就问题不断，多次延迟，可能要到2019年才能上市，不过好消息是AMD 7纳米的显卡和CPU会在2019年上市（见虫虫最近一篇文章《AMD未来产品展望...》）。因为摩尔定律不是真正的定律，只是一种预测或推测。尽管芯片制造商一直致力于实现并保持目标，但这样做变得越来越困难。
严慰冰援引摩尔本人2015年的话："我认为摩尔定律将在未来十年左右在消亡"。
量子隧穿消失的建筑
随着电子元件越来越小（纳米级），量子特性和效应逐渐显现。随着我们不断减小晶体管的尺寸，其Pn结耗尽层的尺寸也越来减小。耗尽层非常重要，用于阻止电子的流动。研究人员通过计算得出，由于电子在其耗尽区中的隧道效应，小于5nm的晶体管将无法阻止电子流动。由于隧穿，电子将不会感知耗尽区域，直接 "跨穿"。如果不能阻止电子流动，晶体管就会失效。
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