半导体技术的概念

半导体技术就是以半导体为材料，制作成组件及集成电路的技术。在周期表里的元素，依照导电性大致可以分成导体、半导体与绝缘体三大类。最常见的半导体是硅（Si），当然半导体也可以是两种元素形成的化合物，例如砷化镓（GaAs），但化合物半导体大多应用在光电方面。

绝大多数的电子组件都是以硅为基材做成的，因此电子产业又称为半导体产业。半导体技术最大的应用是集成电路（IC），举凡计算机、手机、各种电器与信息产品中，一定有 IC 存在，它们被用来发挥各式各样的控制功能，有如人体中的大脑与神经。

如果把计算机打开，除了一些线路外，还会看到好几个线路板，每个板子上都有一些大小与形状不同的黑色小方块，周围是金属接脚，这就是封装好的 IC。如果把包覆的黑色封装除去，可以看到里面有个灰色的小薄片，这就是 IC。

如果再放大来看，这些 IC 里面布满了密密麻麻的小组件，彼此由金属导线连接起来。除了少数是电容或电阻等被动组件外，大都是晶体管，这些晶体管由硅或其氧化物、氮化物与其它相关材料所组成。整颗 IC 的功能决定于这些晶体管的特性与彼此间连结的方式。

半导体技术的演进，除了改善性能如速度、能量的消耗与可靠性外，另一重点就是降低制作成本。降低成本的方式，除了改良制作方法，包括制作流程与采用的设备外，如果能在硅芯片的单位面积内产出更多的 IC，成本也会下降。所以半导体技术的一个非常重要的发展趋势，就是把晶体管微小化。当然组件的微小化会伴随着性能的改变，但很幸运的，这种演进会使 IC 大部分的特性变好，只有少数变差，而这些就需要利用其它技术来弥补了。

半导体制程有点像是盖房子，分成很多层，由下而上逐层依蓝图布局迭积而成，每一层各有不同的材料与功能。随

着功能的复杂，不只结构变得更繁复，技术要求也越来越高。与建筑物最不一样的地方，除了尺寸外，就是建筑物是一栋一栋地盖，半导体技术则是在同一片芯片或同一批生产过程中，同时制作数百万个到数亿个组件，而且要求一模一样。因此大量生产可说是半导体工业的最大特色 。

把组件做得越小，芯片上能制造出来的 IC 数也就越多。尽管每片芯片的制作成本会因技术复杂度增加而上升，但是每颗 IC 的成本却会下降。所以价格不但不会因性能变好或功能变强而上涨，反而是越来越便宜。正因如此，综观其它科技的发展，从来没有哪一种产业能够像半导体这样，持续维持三十多年的快速发展。

半导体制程是一项复杂的制作流程，先进的 IC 所需要的制作程序达一千个以上的步骤。这些步骤先依不同的功能组合成小的单元，称为单元制程，如蚀刻、微影与薄膜制程；几个单元制程组成具有特定功能的模块制程，如隔绝制程模块、接触窗制程模块或平坦化制程模块等；最后再组合这些模块制程成为某种特定 IC 的整合制程

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半导体是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用，如二极管就是采用半导体制作的器件。常见的半导体材料有硅、锗、砷化家等。半导体还以多种形态存在，包括固体、液体、气体、等离子体等等。作为常温下的导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。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。半导体也被称为半导体或芯片，它可以在数千种产品中找到，例如计算机，智能手机，设备，游戏硬件和医疗设备。

半导体行业的成功取决于制造更小，更快和更便宜的产品。小巧的好处是可以在同一芯片上放置更多功率。芯片上的晶体管越多，其工作速度就越快。这在行业中引起了激烈的竞争，新技术降低了每个芯片的生产成本，因此在几个月内，新芯片的价格可能下降5％。

这引起了称为摩尔定律的观察，该定律指出，密集集成电路中的晶体管数量大约每两年翻一番。该观察结果以仙童半导体和英特尔共同创始人戈登·摩尔的名字命名，他在1965年撰写了一篇描述该现象的论文。如今，倍增期通常被引用为18个月，这一数字被英特尔高管戴维·豪斯（DavidHouse）引用。

结果，不断给芯片制造商施加压力，要求它们比几个月前定义的最新技术更好甚至更便宜。因此，半导体公司需要维持大量的研发预算。半导体市场研究协会ICInsights报告称，217年最大的1家半导体公司在研发方面的支出平均占销售额的13.％，单个公司的比例为5.2％至24.％。

传统上，半导体公司控制从设计到制造的整个生产过程。然而，许多芯片制造商现在将越来越多的生产委托给业内其他公司。专注于制造的铸造公司最近脱颖而出，提供有吸引力的外包选择。除了铸造厂，越来越专业的设计师和芯片测试人员的队伍也开始膨胀。芯片公司正在变得越来越精益，效率更高。薯条生产现在类似于美食餐厅的厨房，厨师们在这里排队，为调味料添加恰到好处的香料。

半导体是电子元件的主要原材料。它以硅、砷、锗、镓等为半导体材料，是一种介于导体和绝缘体之间的材料，是所有电子元件生产的最佳材料，其导电性能随温度升高而增加，与金属导体的性能相反，使用电子三极管，可产生电子频率放大和缩小的功能，常用的电子三极管有PNP和NPN。现代它的用途非常广泛，如1c集成电路、手机芯片、电子二极管、晶体管、电阻、电子元件等，制成的晶体管通常被称为锗管、硅管型，随着科学家对半导体材料的不断开发，新材料如砷化镓，用它开发的微波和光电电子元件都促进了现代微波和光电技术的发展。

导体是通电的，绝缘体是不通电的。介于两者之间的是半导体。你可以在初中化学的周期表中看到它。具体来说就是半导体。举个例子。普通铜线可以通电，但通电的能量不易控制，绝缘体不通电，但也不易控制绝缘程度。半导体本身就介于两者之间。其优点是，人们可以控制它的带电程度。

现在大多数电子产品都是由硅半导体制成的，常用的有，二极管、音频、晶闸管、自动控制的各种传感器（光、磁、力温度...）、显示屏、集成电路等。半导体中的杂质对电阻率的影响非常大，但如果在具有晶体结构的半导体中人为地掺入特定的杂质元素，其导电性是可以控制的。有了半导体，才有了晶体管，有了晶体管，才有了集成电路，半导体是集成电路的基础。应用最广泛、商业上最成功的半导体材料是硅。在集成电路的平面工艺中，硅更容易实现氧化、光刻、扩散等工艺，更方便集成，其性能也更容易控制。