本文回顾了计算机发展的历史，从第一代真空管计算机ENIAC到第二代晶体管计算机，再到第三代集成电路技术，以及未来的纳米计算机、光学计算机和量子计算机。计算机技术经历了从机械到电子、再到集成的演变，技术的进步如摩尔定律预示着计算与存储能力的指数增长。未来的计算机发展将依赖于纳米科技和量子计算的创新。

1. 一、計算機的沿革 什麼是計算機 積體電路 未來電腦

2. 計算機：執行計算的機器 1943 年開始研發第一代 1946 年美國賓州大學 艾克特 與 毛奇雷 發明 ENIAC (Electric Numerical Integrator and Computer) 電子式數值積分與計算器 ENIAC 整個計算的核心及記憶儲存部分以真空管來進行，脫離傳統機械組合的方式，邁向 電子式計算機的時代 計算機的沿革 ~ 什麼是計算機

3. 計算機的沿革 ~ 什麼是計算機 1946 年 ENIAC 於美國賓州大學誕生

4. 1947 年， 夏克利 、 溥瑞登 和 巴丁 發明電晶體 第二代電子式計算機 ：以 電晶體 取代真空管，做為計算機的運算核心->體積、速度、穩定性均重大改善 1959 年， 科爾比 與 諾以斯 分別發明了積體電路->將多個電晶體、電阻、電容等整合在單一微晶片上，進一步縮小了運算或儲存所需的空間 計算機的沿革 ~ 積體電路

5. 1960 年代起，經歷了： 小型積體電路 (SSI) 中型積體電路 (MSI) 大型積體電路 (LSI) 超大型積體電路 (VLSI) 第三代電子式計算機 ：以 積體電路 實現計算機的方式，不再以體積大小論高下，而是以其計算功能 計算機的沿革 ~ 積體電路

6. 摩耳定律：在晶片中融入電晶體的個數每年會成長一倍（每十八個月成長一倍較接近真實） 計算機的沿革 ~ 積體電路 晶片

7. 1. 積體電路計算與儲存能力約每十八個月成長一倍。 2. 電子資訊科技是以 指數函數 的方式成長，而傳統科技是以 線性方式 成長 計算機的沿革 ~ 積體電路

8. 積體電路的製造方法如彩色平板印刷 計算機的沿革 ~ 積體電路 積體電路製造： 而印刷顏色改為不同波長的光束 原圖 色版一 色版二 色版三 一件作品中需套上多少顏色則設計相同數目的圖形樣板，而每塊樣板中會因顏色及位置不同而有不同的圖案 彩色平板印刷： 矽基板 電路光罩

9. 晶圓製造程序示意圖 計算機的沿革 ~ 積體電路

10. 積體電路、大型積體電路、甚至超大型積體電路的相異處為：使用不同材質的矽晶片與不同波長的光束來製造。 光束波長越小，所能製造出來的積體電路越密集，每平方公分所能容納的電晶體數目就越多 以今日的技術而言，所用的波長是介於 193 奈米與 157 奈米之間的準分子雷射光束 計算機的沿革 ~ 積體電路

11. 奈米電腦 (Nano computer) 從微米技術到奈米科技，是將體積再做千倍的縮小 光學電腦 (Optical computer) 訊號傳送以雷射光束進行，以光線取代電流執行電腦運算 量子電腦 (Quantum computer) 利用粒子的狀態，來表示電腦中的資料儲存基本單位— 0 與 1 計算機的沿革 ~ 未來電腦

12. 奈米科技是將物質材料再做千倍的縮小，並廣泛地應用在光、電、磁和機械等各領域 目前研究主要是以『碳奈米管』來開發奈米級的電晶體 瓶頸：製造碳奈米管的純度、均勻度及螺旋性的控制等問題 奈米電腦

13. 光學電腦 電子式計算機－訊號傳遞透過 導體 純光學電腦－訊號傳送、計算與儲存，以 光元件 來進行 傳播光訊號可藉由： 光纖或薄膜來引導訊號 使用透鏡等光學元件來改變光束的大小或分成數個光束 利用光學元件與光的互動性來進行運算與 記憶資料

14. 光可以互相交錯並傳遞訊息 光學電腦

15. 優點： 不易受到電磁輻射干擾 可以混合不同波長的光在一起而不會互相干擾，因此單位面積所能傳輸的資料量十分龐大 光學元件與光之間的運算，產生的熱能減少許多 光訊號易分散至不同的元件，進行平行運算容易 瓶頸： 用光控制的光邏輯閘門需要使用高功率的雷射 才能運作 光學電腦

16. 利用粒子的狀態表示電腦中的資料儲存基本單 位 0 與 1 ，這種粒子的量子狀態稱為 量子位元 量子位元的讀寫，即改變粒子的狀態，可藉由外部能量來達到 量子電腦 1. 常用的表徵狀態： 粒子自旋向上視為 1 粒子自旋向下視為 0 2. 原子的能階 基態時視為 0 激發態時視為 1

17. 疊置：粒子處於兩種狀態之間的現象 量子平行處理：一串粒子將同時表現出所有可能的狀況組合，使得進行量子運作時，能夠一次計算所有可能的狀況 因量子疊置的特性，使得量子電腦較適合解決有某些模式的問題，如：質因數計算、 密碼計算等 量子電腦