半导体( semiconductor),指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。如二极管就是采用半导体制作的器件。半导体是指一种导电性可受控制,范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。今日大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅更是各种半导体材料中,在商业应用上最具有影响力的一种。
半导体材料很多,按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体;化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物(砷化镓、磷化镓等)、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体(镓铝砷、镓砷磷等)。除上述晶态半导体外,还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。
半导体的分类,按照其制造技术可以分为:集成电路器件,分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类,一般来说这些还会被分成小类。此外还有以应用领域、设计方法等进行分类,虽然不常用,但还是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其规模进行分类的方法。此外,还有按照其所处理的信号,可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。
近日,我国宣布全面支持半导体产业,这将加速我国半导体产业的自给自足,在相关领域不再受限于人。这对我国半导体产业的发展起到至关重要的作用,目前,我国的半导体产业发展还处于非常弱小的阶段,与发达国家还有较大差距。
大家都知道,美国等国家正在对我国展开一系列制裁,制裁的重点就是在半导体产业。由于我国的半导体产业起步尚晚,还没有形成一套完善的体系。在美国严厉的打压下,我国一些企业只能苦苦支撑,没有什么好的反制手段。
以华为为代表的优秀企业,在很早之前就开始布局自己的芯片,发展到现在,华为的麒麟已经成为我国乃至世界一流的芯片。在刚开始面对美国无理打压时,还可以游刃有余的应对。但就在美国说出那句“使用美国技术的公司必须获得许可”后,华为明显变得心有余而力不足,自研的麒麟芯片也宣布停产。
造成这种局面最大的原因就是,华为等公司只有芯片的设计制造能力,但并无法实现量产。国内以中芯国际为代表的半导体企业现有的工艺水平还远远达不到目前所需要的标准。 可以实现先进工艺量产的企业又只有国外的三星与我国台湾省的台积电。但这些公司无一不用到了美国的技术,这也使得无法为华为等公司提供服务。所以我国现有的半导体产业还很脆弱,在一些相对落后的工艺面前勉强可以实现自给。没有实现先进工艺足够的国产化与自给能力。
但随着我国在半导体产业的发力,以及对国内半导体公司的政策支持,相信我国很快就可以迎头赶上,并且实现反超。先进的技术绝对不能靠他人给予,只有真正掌握在自己手里,才可以面对恶意打压时毫不在意。
在如今互联网社会,芯片基本上变得无处不在,计算机、手机和其他数字电器成为社会结构不可缺少的一部分。这是因为,现代计算、交流、制造和交通系统,包括互联网,而这全都依赖于集成电路的存在,因为芯片是指内含集成电路的硅片。
很多学者认为有集成电路带来的数字革命是人类历史中最重要的事件。今天我们就来聊聊集成电路的发展史以及芯片的设计制造流程。
这里,我们需要先搞懂这三个概念之间的区别。
集成电路(IC)就是在一块极小的硅单晶片上,利用半导体工艺制作上许多晶体二极管、三极管及电阻、电容等元件,并连接成完成特定电子技术功能的电子电路。
集成电路
芯片是指内含集成电路的硅片,体积很小,常常是计算机或其他电子设备的一部分。
芯片
半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。
半导体材料
简单理解来说,在半导体上镶嵌多个相关联的电路,然后封装在管壳上就想成了集成电路。芯片就是半导体元件产品的统称,是集成电路的载体。
芯片的设计生产流程
芯片设计生产极其复杂,并且投入巨大。这也是为什么很少企业敢涉足半导体领域的原因。
芯片设计分为前端设计和后端设计,前端设计(也称逻辑设计)和后端设计(也称物理设计)并没有统一严格的界限,涉及到与工艺有关的设计就是后端设计。
首先企业在研发的时候,需要制订好芯片规格,也就像功能列表一样,包括芯片需要达到的具体功能和性能方面的要求。比如华为公司需要研发下一代的麒麟1020芯片,那么芯片所要达到的功能与性能是怎么样的,这需要提前制定好,这样研发人员才能拿出设计解决方案和具体实现架构,划分模块功能。
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