1897年,剑桥大学约瑟夫·汤姆森,实验证明了电子的存在。电子是构成物质的基本粒子之一,属於一种带负电的亚原子粒子,相对於原子核里的质子与中子而言,电子的质量非常小,并同时具有粒子与波动的现象。流动的自由电子会产生电流,透过控制电流的运动路径,便产生了各种电子科技的应用,而能够控制带电载子流动的元件,不论其大小或形式,都可称之为电子元件。
电子科技发展大概不出两大类,一是能量的转换,二是信号的处理。例如,发光二极体(LED)便是将电能转换成光能,CMOS半导体则作为讯号处理电路。虽然透过摩尔定律的进展下,使得电子科技的神通妙用似??越来越广大。不过,从电子科技不断「化零为整」与「化整为零」过程中可以了解,其发展轨迹其实显而易见,不是甚麽惊人的创举,顶多如同孔恩所说的一种典范(paradigm)的精炼与实现罢了注一。
作为能量转换主要有三大被动元件,一是电阻,二是电容,三是电感;而早期作为信号处理的应用则是真空管。真空管在1904年就被发明应用,但直到1946年才用真空管开发了首部电脑Eniac,接着1947年电晶体诞生,并逐渐代替真空管成为信号处理的利器。三大被动元件、电晶体、电路板、电源控制等一般称之为电路元件,通常组合在各种消费性电子、家电产品上。
1958年发明了积体电路(IC),是将多数具有各种动作功能的相关电子元件,予以集合并相互连接,使达成某种动作功能的组合电路。刚开始积体电路的体积还是相当庞大,但随着半导体制程的演进,同一单位面积可集合的电子元件就呈倍数成长了。原本的电路元件,相对於IC元件就被称之为离散元件了,这就是一次电子科技「化零为整」与「化整为零」的过程。
接着IC可分为数位型、类比型与混合型三种类型。一般而言也可分为逻辑元件、记忆体元件、感测元件,以及其他电源控制元件等等,比较具有指标性的是由Intel在1970年开发出的4位元MPU元件,以及在1972年开发出的8位元MPU与EPROM,这是进入微电脑时代的里程碑。此时,台湾为了走向科技发展之路,在1973年成立了工业技术研究院,并在隔年1974年政府主导下决定全力发展IC半导体注二。
随着晶片可集积的数量越来越庞大,以及整合技术的进步,电子科技又迈入了另一个层次,1994年由IBM提出了系统LSI(SoC)的概念,将逻辑、记忆体、感测等IC元件,加上AP、电源管理、BUS等统统整合在一颗单晶片上。所以,如今2018年,市面上许多电子产品几??都可以用一颗SoC来搞定,其馀结构只是一些延伸功能与人体工学的需要罢了。
那麽未来的电子科技又要化整为零到哪里去呢?过去从各种Components一直不断地Convergence,除了不停地增进本身运算与通讯效能外,未来的另一趋势则是将此一智能化投向各行各业来应用,也就是所谓的Cybernation(自动控制)整合。从概念来说,PC可以是某大自动化系统的一个元件,手机板也可以嵌入在任何自动化系统中协同运作,这样再一次的化零为整,对电子科技而言,只是一个必然的轨迹。