Совершим краткий экскурс в историю развития электроники. В начале XX в., после изобретения в 1904 г. англичанином Дж. Флемингом лампового диода (его стали применять в качестве детектора в радиоприемных устройствах), а в 1906 г. американцем Ли Де Форестом трехэлектродной лампы – триода, позволяющей усиливать и генерировать электрические колебания, ученые начали интенсивно разрабатывать различные электронные устройства – радиоприемники, осциллографы, усилители и др. Электронную аппаратуру создавали из отдельных готовых элементов – электронных ламп, резисторов, конденсаторов и др., которые соединяли между собой электрическими проводами с помощью пайки или сварки. Производство такой аппаратуры было трудоемким и дорогим, а сами электронные устройства громоздкими, ненадежными и потребляющими много энергии. Например, если электронное устройство состояло из 2000 ламп, то при сроке службы каждой лампы 500 ч оно могло безотказно проработать не более 15 мин.
Недостатки электронных ламп при одновременном непрерывном усложнении электронных устройств заставили специалистов разрабатывать электронные приборы с другим принципом действия, которые могли бы заменить по своим функциональным возможностям электронные лампы. Ими оказались полупроводниковые приборы.
Используя достижения физики твердого тела, американские изобретатели Уильям Шокли, Уолтер Браттейн и Джон Бардин в январе 1948 г. создали полупроводниковый триод на основе германия – транзистор, совершив коренной переворот в электронике. За это изобретение они были удостоены Нобелевской премии.
После изобретения транзистора электронные устройства стали изготовлять из отдельных модулей. Каждый модуль (объемом 4-20 см3), собранный из нескольких готовых элементов, выполнял определенную функцию (усиление, переключение, запоминание и т.д.). Из таких модулей собирали сложную электронную аппаратуру, у которой повысилась надежность, значительно уменьшились размеры и потребление энергии. Однако и сама эта аппаратура, и способ ее изготовления вскоре перестали удовлетворять темпам развития науки и техники.
Дальнейший прогресс электроники был связан с развитием микроэлектроники, основанной на использовании интегральных микросхем. Интегральная микросхема – это микроминиатюрное электронное устройство, элементы которого нераздельно связаны конструктивно и соединены между собой электрически. Первые интегральные схемы были созданы в 1958 г. в США независимо друг от друга Джеком Килби (фирма Texas Instruments) и Робертом Нойсом (фирма Fairchild Semiconductor), а в 1962 г. был начат их промышленный выпуск. По способу объединения (интеграции) элементов различают полупроводниковые, пленочные и гибридные интегральные микросхемы (ИМС) или IC (integrated circuit). Полупроводниковые ИМС изготавливают из особо чистых полупроводниковых материалов (кремния, германия), в которых перестраивают структуру кристаллов так, что отдельные области кристалла становятся элементами сложной системы. Например, возможность размещения в одном кристалле 5000 транзисторов позволила создать наручные электронно-цифровые часы. Наличие 20000 транзисторов при таких же размерах кристалла вызвало появление микрокалькуляторов.
В настоящее время принято считать, что число элементов в ИМС каждые 18 месяцев возрастает примерно в 2 раза – так называемый закон Мура (назван в честь американского исследователя Гордона Мура (фирма Intel), открывшего этот закон в 1965 г.).