什麼是傳統半導體
Ⅰ 功率半導體是指什麼
「power semiconctor device」和「power integrated circuit(簡寫為power IC或PIC)」直譯就是功率半導體器件和功率集成電路。
在國際上與該技術領域對應的最權威的學術會議就叫做International Symposium on Power Semiconctor Devices and ICs,即功率半導體器件和功率集成電路國際會議。
「power」這個詞可譯為動力、能源、功率等,而在中文裡這些詞的含義不是完全相同的。由於行業的動態發展,「power」的翻譯發生了變化。
從上世紀六七十年代至八十年代初,功率半導體器件主要是可控硅整流器(SCR)、巨型晶體管(GTR)和其後的柵關斷晶閘管(GTO)等。它們的主要用途是用於高壓輸電,以及製造將電網的380V或220V交流電變為各種各樣直流電的中大型電源和控制電動機運行的電機調速裝置等,這些設備幾乎都是與電網相關的強電裝置。因此,當時我國把這些器件的總稱———power semiconctor devices沒有直譯為功率半導體器件,而是譯為電力電子器件,並將應用這些器件的電路技術power electronics沒有譯為功率電子學,而是譯為電力電子技術。與此同時,與這些器件相應的技術學會為中國電工技術學會所屬的電力電子分會,而中國電子學會並沒有與之相應的分學會;其製造和應用的行業歸口也劃歸到原第一機械工業部和其後的機械部,這些都是順理成章的。實際上從直譯看,國外並無與電力電子相對應的專業名詞,即使日本的「電力」與中文的「電力」也是字型相同而含義有別。此外,當時用普通晶體管集成的小型電源電路———功率集成電路,並不歸屬於電力電子行業,而是和其他集成電路一起歸口到原第四機械工業部和後來的電子工業部。
20世紀80年代以後,功率半導體行業發生了翻天覆地的變化。功率半導體器件變為以功率金屬氧化物半導體場效應晶體管(功率MOSFET,常簡寫為功率MOS)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)以及功率集成電路(power IC,常簡寫為PIC)為主。
這一轉變的主要原因是,這些器件或集成電路能在比以前高10倍以上的頻率下工作,而電路在高頻工作時能更節能、節材,能大幅減少設備體積和重量。尤其是集成度很高的單片片上功率系統(power system on a chip,簡寫PSOC),它能把感測器件與電路、信號處理電路、介面電路、功率器件和電路等集成在一個硅晶元上,使其具有按照負載要求精密調節輸出和按照過熱、過壓、過流等情況自我進行保護的智能功能,其優越性不言而喻。國際專家把它的發展喻為第二次電子學革命。
Ⅱ 什麼是半導體激光器和普通激光器
親,半導體激光器又稱激光二極體,是用半導體材料作為工作物質的激光器。由於物回質結構上的答差異,不同種類產生激光的具體過程比較特殊。常用工作物質有砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等。激勵方式有電注入、電子束激勵和光泵浦三種形式。 半導體激光器件,可分為同質結、單異質結、雙異質結等幾種。同質結激光器和單異質結激光器在室溫時多為脈沖器件,而雙異質結激光器室溫時可實現連續工作。
普通激光器是能發射激光的裝置
Ⅲ 相比於傳統的半導體材料,氮化鎵有什麼優勢利亞德產品是否包含這種材料
沒有太多必然關系,氮化鎵納米線和體材料是兩種不同的工藝過程;現回在的氮化鎵器件基本都是用答氮化鎵體材料為基礎製作的,納米線長好了對他們也沒啥用處。納米線由於其維度很低,有許多體材料無法比擬的量子效應,有自己特殊的用途,和氮化鎵材料器件還是不一樣的。
Ⅳ (汽油機)中,什麼是傳統點火系統什麼是半導體點火系統什麼是計算機控制點火系統
傳統點火:機械白金斷電器控制點火線圈初級線路的負極斷開產生高壓
半導版體:霍爾感測器或磁電傳權感器將發動機曲軸信號傳輸到半導體電路(即點火模塊),由點火模塊里的功率三極體來控制點火線圈
計算機點火:仍然類似於半導體點火,原理一樣,還是用功率三極體控制。不過其中計算機還要採集水溫、爆震信號、節氣門開啟速度等信號來以計算機修正點火時間
差別就是可靠度在提高,控制的精確度在提高,前兩者的提前角調整隻依據轉速變化的速率(不是速度)和真空度的變化,而第三者是依據各個感測器的數據
Ⅳ 什麼是「半導體」和「超導體」
半導體( semiconctor)指常溫下導電性能介於導體(conctor)與絕緣體(insulator)之間的材料。
超導體(英文名:superconctor),又稱為超導材料,指在某一溫度下,電阻為零的導體。在實驗中,若導體電阻的測量值低於一個極小值,可以認為電阻為零。
半導體是指一種導電性可受控制,范圍可從絕緣體至導體之間的材料。無論從科技或是經濟發展的角度來看,半導體的重要性都是非常巨大的。今日大部分的電子產品,如計算機、行動電話或是數字錄音機當中的核心單元都和半導體有著極為密切的關連。
人類最初發現超導體是在1911年,這一年荷蘭科學家海克·卡末林·昂內斯(Heike Kamerlingh Onnes)等人發現,汞在極低的溫度下,其電阻消失,呈超導狀態。此後超導體的研究日趨深入,一方面,多種具有實用潛力的超導材料被發現,另一方面,對超導機理的研究也有一定進展。
(5)什麼是傳統半導體擴展閱讀:
超導體基本特性:
一、完全導電性
完全導電性又稱零電阻效應,指溫度降低至某一溫度以下,電阻突然消失的現象。完全導電性適用於直流電,超導體在處於交變電流或交變磁場的情況下,會出現交流損耗,且頻率越高,損耗越大。
二、完全抗磁性
完全抗磁性又稱邁斯納效應,「抗磁性」指在磁場強度低於臨界值的情況下,磁力線無法穿過超導體,超導體內部磁場為零的現象,「完全」指降低溫度達到超導態、施加磁場兩項操作的順序可以顛倒。
三、通量量子化
通量量子化又稱約瑟夫森效應,指當兩層超導體之間的絕緣層薄至原子尺寸時,電子對可以穿過絕緣層產生隧道電流的現象,即在超導體(superconctor)—絕緣體(insulator)—超導體(superconctor)結構可以產生超導電流。
參考資料來源:
網路—超導體
網路—半導體
Ⅵ 什麼叫傳統製造產業
農副食品加工業
紡織業
木材加工及木、竹、藤、棕、草製品業
黑色金屬冶煉及壓延加工業
有色金屬冶煉及壓延加工業
金屬製品業
工藝品及其他製造業
所謂傳統當然是與現代相區分的。具體區分標准主要以技術為參照,現代製造業特點是:高精尖,比如大飛機,微納米,激光,半導體,數控車床等一系列現代高端技術為支撐的行業,與此相反,依然使用舊有的製造技術的就屬於傳統製造了。
Ⅶ 什麼是半導體產業
全球半導體產業向亞太轉移,我國半導體產業融入全球產業鏈
全球半導體市場規模06年達到247.7億美元。主要應用領域包括計算機、消費電子、通信等。在電子製造業轉移和成本差異等因素的作用下,全球半導體產業向亞太地區轉移趨勢明顯。我國內地半導體產業發展滯後於先進國家,內地企業多位於全球產業鏈的中下游環節。我國半導體產業成為全球產業鏈的組成部分,產量和產值提高迅速,但是產品技術含量和附加值偏低。
2007年半導體產業大幅波動,長遠發展前景良好
半導體產業的硅周期難以消除。2007年上半年,在內存價格上升等因素作用下,全球半導體市場增速明顯下滑。至2007年下半年,由於多餘庫存的降低、資本支出的控制,半導體市場開始回升。預計2008年,半導體產業增速恢復到一個較高的水平。長遠來看,支撐半導體產業發展的下游應用領域仍然處在平穩發展階段,半導體產業的技術更新也不曾停滯。產品更新與需求形成互動,推動半導體產業持續增長。
我國半導體市場規模增速遠快於全球市場
我國半導體市場既受全球市場的影響,也具有自身的運行特點。
我國半導體應用產業中,PC等傳統領域仍保持平穩增長,消費電子、數字電視、汽車電子、醫療電子等領域處於快速成長期,3G通信等領域處於成長前期。我國集成電路市場規模增速遠快於全球市場,是全球市場增長的重要拉動元素。2006年,我國集成電路市場已經成為全球最大市場。
我國半導體產業規模迅速擴大,產業結構逐步優化
我國半導體產業規模同樣快速提高。在封裝測試業保持高速增長的同時,設計和製造業的比例逐步提高,產業結構得到優化。在相關管理部門、科研機構和企業的共同努力下,我國系統地開展了標准制定和專利申請工作,有效地保障本土企業從設計、製造等中上游產業鏈環節分享內地快速增長的電子設備市場。
分立器件、半導體材料行業是我國半導體產業的重要組成部分
集成電路是半導體產業的最大組成部分。分立器件、半導體材料和封裝材料也是半導體產業的重要組成部分。我國內地分立器件和半導體材料市場和產業也處於快速增長之中。
上市公司
我國內地半導體產業上市公司面對諸多挑戰。技術升級和產品更新是企業生存發展的前提。半導體材料生產企業有較強的定價能力,在保持產品換代的前提下,有較大的成長空間;封裝測試公司整體狀況較好;分立器件企業發展不均。
全球半導體產業簡況
根據WSTS統計,2006年全球半導體市場銷售額達2477億美元,比2005年增長8.9%;產量為5192億顆,比2005年增長14.0%;ASP為0.477美元,比2005年下降4.5%。
從全球范圍來看,包括計算機(Computer)、通信(Communication)、消費電子(ConsumerElectronics)在內的3C產業是半導體產品的最大應用領域,其後是汽車電子和工業控制等領域。
美、日、歐、韓以及中國台灣是目前半導體產業領先的國家和地區。2006年世界前25位的半導體公司全部位於美國、日本、歐洲、韓國。2005年,美國和日本分別佔有48%和23%的市場份額,合計達71%。韓國和台灣的半導體產業進步很快。韓國三星已經位列全球第二;台積電(TSMC)的收入在2007年上半年有了很大的提高,排名快速升至第6,成為2007年上半年進入前20名的唯一一家台灣公司,這從一個側面反映了台灣代工業非常發達。
中國市場簡況
中國已經成為全球第一大半導體市場,並且保持較高的增長速度。2006年,中國半導體市場規模突破5800億,其中集成電路市場達4863億美元,比2005年增長27.8%,遠高於全球市場8.9%的增速。我國市場已經達到全球市場份額的四分之一強。
在市場增長的同時,我國半導體產業成長迅速。以集成電路產業為例,2006年國內生產集成電路355.6億塊,同比增長36.2%。實現收入1006.3億元,同比增長43.3%。我國半導體產業規模佔世界比重還比較低,但遠高於全球總體水平的增長率讓我們看到了希望。
中國集成電路的應用領域與國際市場有類似之處。2006年,3C(計算機、通信、消費電子)佔了全部應用市場的88.5%,高於全球比例。而汽車電子1.3%的比例,比起2005年的1.1%有所提高,仍明顯低於全球市場的8.0%。與此相對應的是,我國汽車市場銷量呈增長態勢,汽車電子國產化比例逐步提高。這說明,在汽車電子等領域,我國集成電路應用仍有較大成長空間。
我國在國際半導體產業中所處地位
我國半導體市場進口率高,超過80%的半導體器件是進口的。國內半導體產業收入遠小於國內市場規模。
2006年國內IC市場規模達5800億,而同期國內IC產業收入是1006.3億。
我國有多個電子信息產品產量已經位居全球第一,包括台式機、筆記本電腦、手機、數碼相機、電視機、DVD、MP3等。中國已超過美國成為世界上最大的集成電路產品應用國。但目前國內企業只能滿足不到20%的集成電路產品需求,其他依賴進口。
中國大陸市場的半導體產品前十名的都是跨國公司。這十家公司平均21%的收入來自中國市場。這與中國市場佔全球市場規模的比例基本吻合。2006年這十家公司在中國的收入總和佔到中國大陸半導體市場規模的34.51%。上述兩組數字從另一個側面反映出跨國公司佔有國內較高市場份額。國內半導體市場對進口產品依賴性高。
雖然我國半導體進口量非常大,但出口比例也非常高。2005年國內半導體產品有64%出口。這種現象被稱為「大進大出」,主要是由我國產業鏈特點造成的。
總的來看,我國IC進口遠遠超過出口。據海關統計,2006年我國集成電路和微電子組件進口額為1035億美元,出口額為200億美元,逆差巨大。
由於我國具有勞動力競爭優勢,國際半導體企業把技術含量相對較低、勞動密集型的產業鏈環節向我國轉移。我國半導體產業逐漸成為國際產業鏈的一環。產業鏈調整和轉移的結果是,我國半導體產業在低技術、勞動密集型和低附加值的環節得到了優先發展。2006年,我國IC設計、製造和封裝測試業所佔的比重分別是18.5%、30.7%和50.8%。一般認為比較合理的比例是3:4:3。封裝測試在我國先行一步,發展最快,規模也最大,是全球半導體產業向中國轉移比較充分的環節。而處於上游的IC設計成為最薄弱的環節。晶元製造業介於前兩者之間,目前跨國公司已經開始把晶元製造逐步向我國轉移,中芯國際等國內企業發展也比較快。
這樣的產業結構特點說明,國內的半導體企業多數並未直接面對半導體產品的用戶—電子設備製造商和工業、軍事設備製造商,甚至多數也沒有直接分享國內市場。更多的是充當國際半導體產業鏈的一個中間環節,間接服務於國際國內電子設備市場。這種結構,利潤水平偏低,定價能力不強,客戶結構對於企業業績影響較大。究其原因,還是國內技術水平低,高端核心晶元、關鍵設備、材料、IP等基本依賴進口,相關標准和專利受制於人。國內企業發展也不夠成熟,規模偏小,設計、製造、應用三個環節脫節。
與產業鏈地位相對應,我國大陸的企業多為Foundry(代工)企業,這與台灣的產業特點相類似。國際上大的半導體跨國公司多為IDM形式。
2007全球半導體市場波動,未來增長前景良好
半導體產業長期具有行業波動性
硅周期性依然將長期存在。這是由半導體產業所處的位置決定的。半導體產業本身具有較長的產業鏈環節。
同時,半導體產業本身是電子設備大產業鏈的一個中間環節。下游需求和價格變動等外在擾動因素、產業技術升級等內在擾動因素必然在整個產業鏈產生傳導作用。傳導過程存在延時,從而導致半導體公司的反應滯後。半導體產業只有提高自身的下游需求預見性,及早對價格、需求和庫存等變動做出預測,從而盡量減小波動的幅度。但是,半導體產業的波動性將長期存在。
2006年全球手機銷售量增加21%
2006年全球手機銷售量為9.908億部,同比增長21%,其中,2006年四季度售出2.84億部,佔全年28.5%。
Gartner預測2007年手機銷量為12億部,比2006年增加2億部。手機市場增長平穩。手機作為個人移 動終端,除了通信和已經得到初步普及的音樂播放功能外,將集成越來越多的功能,包括GPS、手機電視等等。3G的逐漸部署也極大促進手機市場的增長。手機用晶元包括信號處理、內存和電源管理等。圖9反映了手機用內存需求的增加情況。
2006至2011年全球數字電視機市場將增長一倍
iSuppli預測,從2006年至2011年全球數字電視機半導體市場將增長一倍,從71億美元增至142億美元。
數字電視機的晶元應用包括輸入/輸出電路、驅動電路、電源管理等方面。帶動數字電視機增長的因素有多種,包括平板電視價格下降,新一代DVD播放機普及,高清電視推廣等。此外,許多國家的政府都宣布了從模擬電視切換到數字電視廣播系統的計劃。例如,2009年2月17日,全美模擬電視將停播,全部切換為數字電視廣播。
中國內地半導體產業的「生態」環境
中國大陸半導體產業作為國際產業鏈的一個環節,企業形態以代工型企業(foundry)為主,產業結構偏重封裝測試環節,半導體製造快速發展,未來我國半導體產業與國際產業大環境的聯系將愈發密切。
總的來看,國內企業規模和市場份額相對較小,產品單一,企業發展和技術水平還不夠成熟穩定,行業處於成長期。下游通信、消費電子、汽車電子等產業同樣是正在上升的市場,發展程度低於國際先進水平,發展速度快於國際平均水平。各種因素共同作用,使得我國半導體產業發展並非完全與國際同步,具備自身的產業「生態環境」,具有不同的發展特點。
2007年上半年,雖然全球市場增速只有2%,但我國內地依然保持了較高的增長速度。上半年中國集成電路總產量同比增長15.2%,達到192.74億塊。共實現銷售收入總額607.22億元,同比增長33.2%。收入增長與2006上半年的48%相比有所回落,部分是受國際市場的影響,但相當大的程度還是國內產業收入基數增大等因素及內在發展規律所致。
我國半導體市場和產業規模增長遠快於全球整體增速
受益於國際電子製造業向我國內地轉移,以及國內計算機、通信、電子消費等需求的拉動,我國內地半導體市場規模的增長遠快於全球市場的增長速度,已經成為全球半導體市場增長的重要推動區域。
作為半導體產業的重要組成部分,國內集成電路產業規模也是全球增長最快的。上世紀90年代初,我國IC產業規模僅有10億元,至2000年突破百億元,用了近10年時間;而從2000年的百億元增至2006年的千億元,只用了6年時間。今年年底,中國集成電路產業收入總額有望超過全球8%,提前實現我國「十一五」規劃提出的「到2010年國內集成電路產業規模佔全球8%份額」的目標。
我國半導體應用產業處在高速發展階段
PC、手機等傳統領域發展依然平穩,同時多媒體播放GPS和手機電視為手機等移 動終端帶來了新的增長點。
我國數字電視、3G、汽車電子、醫療電子等領域發展進程有別於國際水平,未來幾年內將進入高速發展階段,有力促進國內半導體需求。
搶占標准制高點,充分利用國內市場資源
其實,從目前的角度來看,我國市場規模的快速增長,國內企業在某種程度的程度還不是直接受益者。這是由國內半導體產業在國際產業鏈中所處的位置所決定的。這一情況在逐步改善,其中最重要的一點,就是我國在標准和專利方面取得突破。
國內的管理部門、專家團隊、科研機構和企業已經具有了產業發展的規劃能力和前瞻性。在國內相關發展規劃的指導下,產業管理部門、科研機構和企業的共同努力,促使3G通信標准TD-SCDMA、數字音視頻編解碼標准AVS標准、數字電視地面傳輸國家標准DTMB等系列國內標准出台;手機電視標准雖然尚未明確,但CMMB等國內標准已經打下了良好的基礎。這些國有標准雖然未必使國內公司獨享這些領域的半導體設計和製造市場,但是標準的制定主要是依靠國內科研機構和企業。在標准制定的過程之中,這些科研機構和企業已經系統地實現了相關技術,研發出了驗證產品,取得先入優勢。標准制定的同時,國內科研機構已經開展專利池的建設。這樣,國內半導體產業就具備了分享這些領域的國內市場的有利條件。我們有理由相信,國內數字電視、消費電子等產業進一步發展,已經對國內半導體產業等上游產業具有了昔日不可比擬的帶動能力,本土半導體公司可以更加直接的「觸摸」到國內半導體應用產業了。
產業鏈結構緩慢向上游遷移
自有標准體系的建立,使國內半導體產業的發展具備了一定的優勢。身處有利的「生態環境」內,我國半導體產業發展前景良好。目前,我國半導體產業結構已經在逐漸發生變化。2002年,中國IC設計、製造和封裝測試業所佔的比重分別為8.1%、17.6%、和74.3%,2006年,這一數字變為18.5%、30.7%和50.8%。設計、製造、封裝測試三業並舉,我國半導體產業才能產生更好的協同作用,國際公認的合理比例是3:4:3。我國半導體產業比例的改變,說明我國集成電路產業在向中上游延伸,但距離理想的比例還有差距。設計和製造業需要更快的提高。
晶元設計水平和收入逐步提高
從集成電路產業鏈的角度來看,只有掌握了設計,使產業鏈結構趨於合理,才能掌握我國IC產業的主動權,才能進入IC產業的高附加值領域。近年來,我國集成電路的設計水平不斷提高。20%的設計企業能夠進行0.18微米、100萬門的IC設計,最高設計水平已達90納米、5000萬門。
雖然我國半導體產業很多沒有直接分享國內3G、消費電子等領域的高成長。但是,這些領域確實對我國IC設計業的發展提供了良好的發展契機。例如,鼎芯承擔了中國3G「TD-SCDMA產業化」國家專項,並在2006年成為中國TD產業聯盟第一家射頻成員;展訊通信(上海)有限公司是一家致力於手機晶元研發的半導體企業,2006年的銷售額達3.32億元。內地排名第一的晶元設計企業是珠海炬力集成電路設計有限公司(晶門科技總部位於香港),MP3晶元產品做的比較成功,去年的銷售額達到了13.46億美元。中星微電子和展訊通信公司先後獲得國家科技最高獎—國家科技進步一等獎。
晶元生產線快速增長
我國新建IC晶元生產線增長很快。從2006年至今增加了10條線,平均每年增加6條。已經達到最高90納米、主流技術0.18微米的技術水平。12英寸和8英寸晶元生產線產能在國內晶圓總產能中所佔的比重則已經超過60%。跨國企業加快了把晶元製造環節向國內轉移的速度,Intel也將在大連投資25億興建一座晶元生產廠。
建成投產後形成月產12英寸、90納米集成電路晶元52000片的生產能力,主要產品為CPU晶元組。目前我國大尺寸線比例仍然偏小,生產線的總數佔全世界的比例也還小於10%。「十一五」期間我國IC生產線有望保持快速增加。
Ⅷ 什麼是半導體元器件
半導體元器件(semiconctor device)通常,這些半導體材料是硅、鍺或砷化鎵,可用作整流器、振盪器、發光器、放大器、測光器等器材。為了與集成電路相區別,有時也稱為分立器件。絕大部分二端器件(即晶體二極體)的基本結構是一個PN結。利用不同的半導體材料、採用不同的工藝和幾何結構,已研製出種類繁多、功能用途各異的多種晶體二極,可用來產生、控制、接收、變換、放大信 號和進行能量轉換。晶體二極體的頻率覆蓋范圍可從低頻、高頻、微波、毫米波、紅外直至光波。三端器件一 般是有源器件,典型代表是各種晶體管(又稱晶體三極體)。晶體管又可以分為雙極型晶體管和場效應晶體管兩 類。根據用途的不同,晶體管可分為功率晶體管微波晶體管和低雜訊晶體管。除了作為放大、振盪、開關用的 一般晶體管外,還有一些特殊用途的晶體管,如光晶體管、磁敏晶體管,場效應感測器等。這些器件既能把一些 環境因素的信息轉換為電信號,又有一般晶體管的放大作用得到較大的輸出信號。此外,還有一些特殊器件,如單結晶體管可用於產生鋸齒波,可控硅可用於各種大電流的控制電路,電荷耦合器件可用作攝橡器件或信息存 儲器件等。在通信和雷達等軍事裝備中,主要靠高靈敏度、低雜訊的半導體接收器件接收微弱信號。隨著微波 通信技術的迅速發展,微波半導件低雜訊器件發展很快,工作頻率不斷提高,而雜訊系數不斷下降。微波半導體 器件由於性能優異、體積小、重量輕和功耗低等特性,在防空反導、電子戰、C(U3)I等系統中已得到廣泛的應用 。
Ⅸ 電力半導體器件與普通半導體器件有什麼不一樣
電力半導復體器件屬於電力電子器件,制它所承受的電壓電流都比一般的半導體器件大的多,電力電子器件說白了就是普通半導體器件的放大版本,不同之處在於電力電子器件是用於處理能量輸送能量的。而普通半導體器件用於處理弱電信號。
純手打,望採納
Ⅹ 怎麼判斷簡並半導體什麼是簡並半導體
一般情況下,ND<NC或NA <NV;費米能級處於禁帶之中。當ND≥或NA≥NV時,EF將與EC或EV重合,或進入導帶或價帶,此時的半導體稱為簡並半導體。也即,簡並半導體是指:費米能級位於導帶之中或與導帶重合;費米能級位於價帶之中或與價帶重合。
選取EF = EC為簡並化條件,得到簡並時最小施主雜質濃度:
(10)什麼是傳統半導體擴展閱讀
半導體晶元的製造過程可以分為沙子原料(石英)、硅錠、晶圓、光刻,蝕刻、離子注入、金屬沉積、金屬層、互連、晶圓測試與切割、核心封裝、等級測試、包裝等諸多步驟,而且每一步里邊又包含更多細致的過程。
1、沙子:硅是地殼內第二豐富的元素,而脫氧後的沙子(尤其是石英)最多包含25%的硅元素,以二氧化硅(SiO2)的形式存在,這也是半導體製造產業的基礎。
2、硅熔煉:12英寸/300毫米晶圓級,下同。通過多步凈化得到可用於半導體製造質量的硅,學名電子級硅(EGS),平均每一百萬個硅原子中最多隻有一個雜質原子。此圖展示了是如何通過硅凈化熔煉得到大晶體的,最後得到的就是硅錠。
3、單晶硅錠:整體基本呈圓柱形,重約100千克,硅純度99.9999%。
4、硅錠切割:橫向切割成圓形的單個矽片,也就是我們常說的晶圓(Wafer)。
5、晶圓:切割出的晶圓經過拋光後變得幾乎完美無瑕,表面甚至可以當鏡子。
6、光刻膠(Photo Resist):圖中藍色部分就是在晶圓旋轉過程中澆上去的光刻膠液體,類似製作傳統膠片的那種。晶圓旋轉可以讓光刻膠鋪的非常薄、非常平。
7、光刻:光刻膠層隨後透過掩模(Mask)被曝光在紫外線(UV)之下,變得可溶,期間發生的化學反應類似按下機械相機快門那一刻膠片的變化。掩模上印著預先設計好的電路圖案,紫外線透過它照在光刻膠層上,就會形成微處理器的每一層電路圖案。
8、溶解光刻膠:光刻過程中曝光在紫外線下的光刻膠被溶解掉,清除後留下的圖案和掩模上的一致。
9、蝕刻:使用化學物質溶解掉暴露出來的晶圓部分,而剩下的光刻膠保護著不應該蝕刻的部分。
10、清除光刻膠:蝕刻完成後,光刻膠的使命宣告完成,全部清除後就可以看到設計好的電路圖案。
再次光刻膠:再次澆上光刻膠(藍色部分),然後光刻,並洗掉曝光的部分,剩下的光刻膠還是用來保護不會離子注入的那部分材料。
11、離子注入(Ion Implantation):在真空系統中,用經過加速的、要摻雜的原子的離子照射(注入)固體材料,從而在被注入的區域形成特殊的注入層,並改變這些區域的硅的導電性。經過電場加速後,注入的離子流的速度可以超過30萬千米每小時。
12、清除光刻膠:離子注入完成後,光刻膠也被清除,而注入區域(綠色部分)也已摻雜,注入了不同的原子。注意這時候的綠色和之前已經有所不同。
13、晶體管就緒:至此,晶體管已經基本完成。在絕緣材(品紅色)上蝕刻出三個孔洞,並填充銅,以便和其它晶體管互連。
14、電鍍:在晶圓上電鍍一層硫酸銅,將銅離子沉澱到晶體管上。銅離子會從正極(陽極)走向負極(陰極)。
15、銅層:電鍍完成後,銅離子沉積在晶圓表面,形成一個薄薄的銅層。
16、拋光:將多餘的銅拋光掉,也就是磨光晶圓表面。
17、金屬層:晶體管級別,六個晶體管的組合,大約500納米。在不同晶體管之間形成復合互連金屬層,具體布局取決於相應處理器所需要的不同功能性。晶元表面看起來異常平滑,但事實上可能包含20多層復雜的電路,放大之後可以看到極其復雜的電路網路,形如未來派的多層高速公路系統。
18、晶圓測試:內核級別,大約10毫米/0.5英寸。圖中是晶圓的局部,正在接受第一次功能性測試,使用參考電路圖案和每一塊晶元進行對比。
19、晶圓切片(Slicing):晶圓級別,300毫米/12英寸。將晶圓切割成塊,每一塊就是晶元的內核(Die)。
20、丟棄瑕疵內核:晶圓級別。測試過程中發現的有瑕疵的內核被拋棄,留下完好的准備進入下一步
21、封裝
參考資料來源:網路-半導體
參考資料來源:網路-簡並半導體