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在过去75年里，晶体管技术最明显的变化就是我们能制造多少晶体管。正如这些图表所示，缩小设备尺寸是一项巨大的努力，也是一项非常成功的努力。但尺寸并不是工程师们一直在改进的唯一功能。
1947年，世界上只有一个晶体管。根据TechInsight的预测，半导体行业今年将生产近20万亿(1021)个器件。这比2017年之前所有年份累计制造的晶体管还要多。在这个难以想象的数字背后，是晶体管价格的持续下降，因为工程师们已经学会将越来越多的晶体管集成到同一个硅区域。
在硅平面的二维空间中缩小晶体管已经取得了巨大的成功:自1971年以来，逻辑电路中的晶体管密度增加了60多万倍。减小晶体管尺寸需要使用更短波长的光，如极紫外线，以及其他光刻技术来缩小晶体管门之间和金属互连之间的空间。展望未来，重要的是第三维度，晶体管将被建立在另一个晶体管之上。这种趋势在闪存领域已经有十多年的历史了，但在逻辑领域仍然是未来的趋势(参见“将摩尔定律推向新高度。”)
也许所有这些努力的最高成就是能够将数百万甚至数十亿个晶体管集成到地球上最复杂的系统:cpu中。让我们来看看这一路走来的一些高峰。
短暂的:
伊利诺伊州的研究人员开发了在体内溶解的电路采用超薄硅膜、镁导体和氧化镁绝缘体的组合。在水里泡五分钟就足以把第一代细菌变成糊状。但最近研究人员使用了一种更耐用的版本临时心脏起搏器在它们消失的时候释放出一种抗炎药物。
快速:
第一个晶体管是为无线电频率制造的，但现在有一些设备的工作频率大约是这些频率的10亿倍。韩国和日本的工程师报告了砷化铟镓高电子迁移率晶体管(HEMT)的发明，其最大频率达到738千兆赫兹。为了追求原始速度，诺斯罗普·格鲁曼公司的工程师们做了一个HEMT超过1太赫兹．
平:
今天(和过去)的晶体管依赖于体(3D)材料的半导体特性。未来的设备可能依赖2D半导体，比如二硫化钼和二硫化钨．研究人员说，这些晶体管可能被构建在处理器硅之上的互连层中。因此，2D半导体可以帮助开发3D处理器。
灵活:
世界不是平的，晶体管工作的地方也不是平的。利用铟砷化镓，韩国工程师最近制造了高性能逻辑晶体管在塑料上，当弯曲半径只有4毫米时几乎不会受到影响。伊利诺斯州和英国的工程师已经制造出了两种类型的微控制器价格实惠，可弯曲．
看不见的:
当你需要将你的计算隐藏在众目睽睽之下时，转向透明晶体管。中国福州的研究人员最近进行了一项研究透明的闪存模拟采用有机半导体薄膜晶体管。日本和马来西亚的研究人员进行了研究透明钻石装置能够承受超过1000伏的电压。
助记:
NAND闪存单元可以在单个设备中存储多个位。现在市场上的那些存储都是3位或4位。Kioxia公司的研究人员制造了一种改良的NAND闪存电池，并将其浸泡在77开尔文的液氮中。一个超冷晶体管可以储存高达7位数据，或128个不同的值。
人才:
2018年，加拿大的工程师使用一种算法生成了所有可能的独特且功能强大的基本电路，这些电路只需两个金属氧化物场效应晶体管就能制造出来。电路的总数是惊人的582．将范围增加到三个晶体管，联网56280个电路，包括几个以前不为工程所知的放大器。
困难:
一些晶体管可以承受超凡脱俗的惩罚。NASA格伦研究中心200晶体管碳化硅集成电路并在一个模拟金星表面环境的舱室中运行了60天——460°C的高温，一个行星探测器的9.3兆帕斯卡的压力，以及这颗地狱般的行星的腐蚀性大气。
本文以“晶体管的状态”为题发表在2022年12月的印刷版上。
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