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半導(dǎo)體行業(yè)現(xiàn)在是世界上最大、最有價值的行業(yè)之一，與我們的生活、工作和學(xué)習(xí)密切相關(guān)。這本書是為非專業(yè)人士提供的科技指南，介紹與半導(dǎo)體有關(guān)的各種基礎(chǔ)知識，包括物理、材料和電路，分立元件和集成電路系統(tǒng)、應(yīng)用和市場，以及半導(dǎo)體的歷史、現(xiàn)狀和未來。
這本書適合所有對半導(dǎo)體感興趣的讀者。中學(xué)生完全可以讀懂這本書，專業(yè)人士也可以從中了解到市場、投資和政策制定方面的信息。

如果你不是工程師，也許會覺得，現(xiàn)代計算看起來是超自然的。用科幻小說家阿瑟·C克拉克的話說，任何足夠先進(jìn)的科技，都與魔法無異。
那么，你在日常徒步旅行中看到的巖石，究竟是怎樣被人類改造成強大的機器，從而徹底改變我們的工作方式、溝通方式和生活方式的呢？
從20世紀(jì)60年代體積龐大的大型計算機，到今天支持社會運轉(zhuǎn)的功能強大的微型計算機，人類處理、存儲和操縱數(shù)據(jù)的能力以驚人的速度發(fā)展。1965年，著名的技術(shù)專家和英特爾公司的創(chuàng)始人戈登·摩爾預(yù)測，一個芯片可以容納的晶體管數(shù)量和由此產(chǎn)生的計算能力，每兩年就會翻一番，這就是后來所謂的摩爾定律。從1947年威廉·肖克利、約翰·巴丁和沃爾特·布拉頓在貝爾實驗室開發(fā)出第一個巴掌大小的晶體管，到今天正在開發(fā)的3納米晶體管（1納米是十億分之一米），工程領(lǐng)導(dǎo)者們不斷證明摩爾的預(yù)測是正確的，大約每18個月就能把芯片上的元件數(shù)量翻一番（Yellin, 2019）（Moore, 1965）。
計算能力的這種指數(shù)式增長，推動了許多人認(rèn)為的數(shù)字革命，以及我們今天享受和依賴的大量技術(shù)。從手機到人工智能，半導(dǎo)體技術(shù)引發(fā)了無數(shù)的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。
半導(dǎo)體行業(yè)本身就很龐大，僅在美國，就有25萬人直接受雇于半導(dǎo)體行業(yè)，此外估計還有100萬個間接就業(yè)機會（SIA, 2021）。行業(yè)領(lǐng)袖和政治家們試圖進(jìn)一步增加這些數(shù)字，為美國帶來更多的半導(dǎo)體工作崗位。半導(dǎo)體是美國僅次于石油和飛機的第三大出口產(chǎn)品，在美國國內(nèi)生產(chǎn)總值中占有很大的比重（Platzer, Sargent, & Sutter, 2020）。沒有半導(dǎo)體，就不會有任何現(xiàn)代化的生活沒有手機，沒有電腦，沒有微波爐，沒有視頻游戲我相信任何在新冠疫情期間嘗試買車的人都明白，芯片短缺意味著什么。簡而言之，半導(dǎo)體非常重要。
因此，了解一點兒半導(dǎo)體不好嗎？
有些人依靠半導(dǎo)體為生，很容易理解他們?yōu)槭裁聪胱x這本書。但是，即使你和半導(dǎo)體行業(yè)沒有關(guān)系，了解什么是半導(dǎo)體，它們是如何制造的，未來會怎樣，以及為什么對我們的日常生活如此重要，也將是有益的經(jīng)歷。在理想的情況下，本書將幫助你理解這個復(fù)雜而又熱門的主題，幫助你與其他技術(shù)領(lǐng)域建立聯(lián)系，提供一份最終可以掌握的工作技術(shù)詞匯，甚至可以讓你在下一次晚餐聚會時給朋友們留下深刻的印象。
如果這些理由還不夠，閱讀《一看就懂的半導(dǎo)體：適合所有人的科技指南》，沖進(jìn)陌生的技術(shù)戰(zhàn)場，必然會對周圍的世界產(chǎn)生新的見解，甚至讓你感到自豪。

第1章半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識
1.1電和導(dǎo)電性
1.2硅關(guān)鍵的半導(dǎo)體
1.3半導(dǎo)體簡史
1.4半導(dǎo)體價值鏈我們的路線圖
1.5性能、功率、面積和成本（PPAC）
1.6誰使用半導(dǎo)體？
1.7本章小結(jié)
1.8半導(dǎo)體知識小測驗
第2章電路構(gòu)件
2.1分立元件：電路的構(gòu)件
2.2晶體管
2.3晶體管結(jié)構(gòu)
2.4晶體管如何工作
2.5晶體管如何工作用水來比喻
2.6 FinFET與MOSFET晶體管
2.7 CMOS
2.8怎么使用晶體管
2.9邏輯門
2.10本章小結(jié)
2.11半導(dǎo)體知識小測驗
第3章構(gòu)建系統(tǒng)
3.1不同層次的電子產(chǎn)品系統(tǒng)是如何配合的
3.2集成電路設(shè)計流程
3.3設(shè)計過程
3.4 EDA工具
3.5本章小結(jié)
3.6半導(dǎo)體知識小測驗
第4章半導(dǎo)體制造
4.1制造業(yè)概述
4.2前端制造
4.3循環(huán)金屬前和金屬后工序
4.4晶圓檢測、良率和故障分析
4.5后端制造
4.6半導(dǎo)體設(shè)備
4.7本章小結(jié)
4.8半導(dǎo)體知識小測驗
第5章把系統(tǒng)連接起來
5.1什么是系統(tǒng)？
5.2輸入/輸出（I/O）
5.3 IC封裝
5.4信號完整性
5.5總線接口
5.6電子系統(tǒng)中的功率流
5.7本章小結(jié)
5.8半導(dǎo)體知識小測驗
第6章常用電路和系統(tǒng)元件
6.1數(shù)字和模擬
6.2通用的系統(tǒng)元件SIA框架
6.3微型元件
6.3.1微處理器和微控制器
6.3.2數(shù)字信號處理器（DSP）
6.3.3微型元件市場總結(jié)
6.4邏輯
6.4.1特殊用途的邏輯
6.4.2中央處理單元
6.4.3圖形處理單元
6.4.4 ASIC與FPGA
6.4.5 ASIC或FPGA選擇哪個呢？
6.4.6片上系統(tǒng)
6.4.7邏輯市場總結(jié)
6.5存儲器
6.5.1存儲器堆
6.5.2易失性存儲器
6.5.3非易失性存儲器
6.5.4非易失性的主存儲器
6.5.5輔助存儲器（HDD與SSD）
6.5.6堆疊式芯片存儲器（HBM與HMC的比較）
6.5.7存儲器市場總結(jié)
6.6光電、傳感器和促動器、分立元件（OSD）
6.6.1光電
6.6.2傳感器和促動器
6.6.3 MEMS
6.6.4分立元件
6.6.5分立元件與電源管理集成電路 (PMIC)
6.6.6光電、傳感器和促動器、分立元件的市場摘要
6.7模擬元件
6.7.1通用模擬IC與ASSP的比較
6.7.2模擬元件市場總結(jié)
6.8信號處理系統(tǒng)把組件放在一起
6.9本章小結(jié)
6.10半導(dǎo)體知識小測驗
第7章射頻和無線技術(shù)
7.1 射頻和無線
7.2射頻信號和電磁波譜
7.3 RFIC發(fā)射器和接收器
7.4 OSI參考模型
7.5射頻和無線大畫面
7.6廣播和頻率監(jiān)管
7.7數(shù)字信號處理
7.8 TDMA和CDMA
7.9 1G到5G（時代）進(jìn)化和發(fā)展
7.10無線通信和云計算
7.11本章小結(jié)
7.12半導(dǎo)體知識小測驗
第8章系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和集成
8.1宏架構(gòu)與微架構(gòu)
8.2常見的芯片架構(gòu)：馮·諾伊曼架構(gòu)和哈佛架構(gòu)
8.3指令集架構(gòu)（ISA）與微架構(gòu)
8.4指令流水線和處理器性能
8.5 CISC與RISC
8.6選擇ISA
8.7異構(gòu)與單片集成從PCB到SoC
8.8本章小結(jié)
8.9半導(dǎo)體知識小測驗
第9章半導(dǎo)體行業(yè)過去、現(xiàn)在和未來
9.1設(shè)計成本
9.2制造成本
9.3半導(dǎo)體行業(yè)的演變
9.3.1 20世紀(jì)60年代至80年代：完全集成的半導(dǎo)體公司
9.3.2 20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)初：IDM 無廠化設(shè)計純代工廠
9.3.3 2000年至今：無廠化設(shè)計公司代工廠少量的IDM 系統(tǒng)公司的內(nèi)部設(shè)計
9.4代工廠與無廠化設(shè)計反對IDM的理由
9.5行業(yè)前景
9.5.1周期性收入和高度的波動性
9.5.2高研發(fā)和資本投資
9.5.3高回報和積極的生產(chǎn)力增長
9.5.4長期盈利能力
9.5.5高度整合
9.6美國與國際半導(dǎo)體市場
9.7 COVID-19和全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈
9.8中國的競爭
9.9本章小結(jié)
9.10半導(dǎo)體知識小測驗
第10章半導(dǎo)體和電子系統(tǒng)的未來
10.1延長摩爾定律可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)
10.2超越摩爾定律新技術(shù)
10.3本章小結(jié)
10.4半導(dǎo)體知識小測驗
結(jié)論
附錄
附錄AOSI參考模型
附錄B半導(dǎo)體并購協(xié)議公告詳細(xì)信息和來源
詞匯表
參考文獻(xiàn)
插圖來源
譯后記

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