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1936年3月21日,施敏出生于中国江苏省南京市,之后随家人前往台湾,父亲施家福在台湾省立台北工业专科学校(现台北科技大学)矿冶工程科任教。1957年,毕业于台湾大学电机系,之后赴美留学。1960年,获得华盛顿大学电机系硕士学位。1963年,获得斯坦福大学电机系博士学位,博士毕业后,在斯坦福大学教授John Moll推荐下进入贝尔实验室工作,在此工作直到1989年退休。1966年夏,施敏在台湾学界的邀请下回到台湾讲课,在台湾清华大学暑期举办了两个月的讲座。1968年,选择留职停薪,把贝尔实验室的工作停摆了下来,回到台湾于台湾交通大学担任董浩云讲座教授一年,在电子研究所开设《半导体元件物理》《固态电子元件实验》两门课程。1969年初,以论文《金属半导体薄膜结构之特性》获得中山学术著作奖。同年7月参与创办台湾第一家半导体公司环宇电子股份有限公司,担任技术顾问,而任职的工程人员包括宏碁集团创始人施振荣。1989年,自贝尔实验室退休。1990年,开始于台湾交通大学电子工程系任教,担任电子与资讯研究中心主任。1991年,获得电气和电子工程师协会电子器件Ebers奖。1994年,当选为台湾中央研究院院士(数理组)。1995年,当选为美国国家工程院院士。1998年,当选为中国工程院外籍院士。1998年—2004年,担任台湾奈米元件实验室主任。2004年,担任台湾奈米元件实验室资深顾问。