20世纪60年代，人们发现只要在硅晶体中掺入极微量的第三主族元素，比如硼，或者第五主族元素，比如磷或砷，硅就会表现出很活跃的半导体性能。这让之前一直默默无闻的硅元素一下子走上了科学技术最前沿的大舞台，一直到现在。

左图：纯硅晶体，每个硅原子的最外层有四个电子，相互之间共享。

中图：加入磷系元素，会让晶体内部有剩余电子，这就是N型半导体。

右图：加入硼系元素，会让晶体内部有空穴，需要电子来填充，这就是P型半导体。

1946年，中华民族正处于黎明前最后的黑暗，而大洋的那头，美国的宾夕法尼亚大学发明了世界上第一台基于图灵思想的电子计算机：埃尼阿克（ENIAC）。以现在的眼光来看埃尼阿克，简直是不可思议：这个重达28吨的大家伙，包含了17840支电子管，要给它专门供电，计算能力却只是每秒5000次，现在随便一个手掌计算器都可以完爆它。但在当时，谁都没有想到，它将开启一个多么伟大的计算机时代。

图：ENIAC，这仅仅只是一部分

1947年，美国贝尔实验室发明了晶体管，并在1953年取代了计算机中的电子管，这就第二代计算机。第二代计算机更加小型化，能耗降低，计算能力提高到每秒10万次以上。

1958年，美国人基尔比（Jack S. Kilby）用半导体做出了一个新玩意儿，他这样描述自己的发明：“在一个半导体材料的体内，所有的组成电路看似各自独立，却都是高度集成的！”因此他的新玩意儿被称为：“集成电路”。

他的发明迅速被美国空军采用，并继而被应用到电子计算机中，他还因此获得了2000年诺贝尔物理学奖。

图：2000年诺贝尔物理学奖获得者：基尔比，第一只集成电路的发明者

基尔比发明的集成电路使用的是锗元素，而硅元素无疑比稀有的锗更加便宜，且它的耐高温性能和抗辐射性能也更好。所以，仅仅半年之后，当时美国仙童公司的诺伊斯（Robert Norton Noyce）就发明了基于硅的集成电路，解决了基尔比集成电路的很多缺点。接下来，几乎是一夜之间，硅元素就取代了锗，成为了半导体行业的主人，开启了第三代计算机时代：集成电路数字机，这一代计算机速度更快，而且成本更低。

时代发展快，就怕你跟不上。基于基尔比、诺伊斯的发明，1971年，英特尔公司的费金工程师（Federico.Faggin）制造出了世界上第一只商品化的CPU微处理器：Intel 4004，它被称为“超大规模集成电路”，第四代计算机时代到来了， 它基于的就是硅元素！

图：世界上第一只CPU集成电路：Intel 4004

Intel 4004是一件划时代的作品，它小到不可想象，尺寸只有3mm×4mm，片内集成了2250个晶体管，晶体管之间的距离是10微米，每秒运算6万次，当时的成本只有不到100美元。英特尔公司的首席执行官戈登·摩尔（Gordon Moore）将Intel 4004称之为"人类历史上最具革新性的产品之一"。

这位摩尔先生更有高论，早在1965年，他就预言道：“当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。”这被称为“摩尔定律”。

图：戈登·摩尔

如今已经过去了半个世纪，“摩尔定律”一直在发挥效果，2012年，晶体管间距从4004的10微米降低到了22nm，2015年，降低到了14nm。这是摩尔先生的神奇预言，更是他对计算机行业的伟大指引。每当有人跳出来，提出“对硅材料的开发已经接近终结，摩尔定律即将走到尽头”的言论，这时候总会有新的技术诞生，继续挖掘硅元素的潜力。

这半个世纪计算机的发展史，体现了人类永不满足的进取精神，摩尔定律就好像一面旗帜，带领我们走向更加神奇的未来，而硅元素也不负时代赋予它的使命，展现了顽强的生命力和无限的可能性。