1956年,我国提出“向科学进军”,根据国外发展电子器件的进程,提出了中国也要研究半导体科学,把半导体技术列为国家四大紧急措施之一。中国科学院应用物理所首先举办了半导体器件短期培训班。请回国的半导体专家黄昆、吴锡九、黄敞、林兰英、王守武、成众志等讲授半导体理论、晶体管制造技术和半导体线路。在五所大学――北京大学、复旦大学、吉林大学、厦门大学和南京大学联合在北京大学开办了半导体物理专业,共同培养第一批半导体人才。培养出了第一批著名的教授:北京大学的黄昆、复旦大学的谢希德、吉林大学的高鼎三。1957年毕业的第一批研究生中有中国科学院院士王阳元(北京大学微电子所所长)、工程院院士许居衍(华晶集团中央研究院院长)和电子工业部总工程师俞忠钰(北方华虹设计公司董事长)。
1957年,北京电子管厂通过还原氧化锗,拉出了锗单晶。中国科学院应用物理研究所和二机部十局第十一所开发锗晶体管。当年,中国相继研制出锗点接触二极管和三极管(即晶体管)。
1958年,美国德州仪器公司和仙童公司各自研制发明了半导体集成电路(IC)之后,发展极为迅猛,从SSI(小规模集成电路)起步,经过MSI(中规模集成电路),发展到LSI(大规模集成电路),然后发展到现在的VLSI(超大规模集成电路)及最近的ULSI(特大规模集成电路),甚至发展到将来的GSI(甚大规模集成电路),届时单片集成电路集成度将超过10亿个元件。
1959年,天津拉制出硅(Si)单晶。
1960年,中科院在北京建立半导体研究所,同年在河北建立工业性专业化研究所――第十三所(河北半导体研究所)。
1962年,天津拉制出砷化镓单晶(GaAs),为研究制备其他化合物半导体打下了基础。
1962年,我国研究制成硅外延工艺,并开始研究采用照相制版,光刻工艺。
1963年,河北省半导体研究所制成硅平面型晶体管。
1964年,河北省半导体研究所研制出硅外延平面型晶体管。
1965年12月,河北半导体研究所召开鉴定会,鉴定了第一批半导体管,并在国内首先鉴定了DTL型(二极管――晶体管逻辑)数字逻辑电路。1966年底,在工厂范围内上海元件五厂鉴定了TTL电路产品。这些小规模双极型数字集成电路主要以与非门为主,还有与非驱动器、与门、或非门、或门、以及与或非电路等。标志着中国已经制成了自己的小规模集成电路。
1968年,组建国营东光电工厂(878厂)、上海无线电十九厂,至1970年建成投产,形成中国IC产业中的“两霸”。
1968年,上海无线电十四厂首家制成PMOS(P型金属-氧化物半导体)电路(MOSIC)。拉开了我国发展MOS电路的序幕,并在七十年代初,永川半导体研究所(现电子第24所)、上无十四厂和北京878厂相继研制成功NMOS电路。之后,又研制成CMOS电路。
七十年代初,IC价高利厚,需求巨大,引起了全国建设IC生产企业的热潮,共有四十多家集成电路工厂建成,四机部所属厂有749厂(永红器材厂)、871(天光集成电路厂)、878(东光电工厂)、4433厂(风光电工厂)和4435厂(韶光电工厂)等。各省市所建厂主要有:上海元件五厂、上无七厂、上无十四厂、上无十九厂、苏州半导体厂、常州半导体厂、北京半导体器件二厂、三厂、五厂、六厂、天津半导体(一)厂、航天部西安691厂等等。
1972年,中国第一块PMOS型LSI电路在四川永川半导体研究所研制成功。
半导体的发现实际上可以追溯到很久以前。
1833年,英国科学家电子学之父法拉第最先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属,一般情况下,金属的电阻随温度升高而增加,但巴拉迪发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次发现。
不久,1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结,在光照下会产生一个电压,这就是后来人们熟知的光生伏特效应,这是被发现的半导体的第二个特征。
1873年,英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应,这是半导体又一个特有的性质。
半导体的这四个效应,(jianxia霍尔效应的余绩──四个伴生效应的发现)虽在1880年以前就先后被发现了,但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。
在1874年,德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关,即它的导电有方向性,在它两端加一个正向电压,它是导通的;如果把电压极性反过来,它就不导电,这就是半导体的整流效应,也是半导体所特有的第三种特性。同年,舒斯特又发现了铜与氧化铜的整流效应。
扩展资料:
人物贡献:
1、英国科学家法拉第(MIChael Faraday,1791~1867)
在电磁学方面拥有许多贡献,但较不为人所知的,则是他在1833年发现的其中一种半导体材料。
硫化银,因为它的电阻随着温度上升而降低,当时只觉得这件事有些奇特,并没有激起太大的火花;
然而,今天我们已经知道,随着温度的提升,晶格震动越厉害,使得电阻增加,但对半导体而言,温度上升使自由载子的浓度增加,反而有助于导电,这也是半导体一个非常重要的物理性质。
2、德国的布劳恩(Ferdinand Braun,1850~1918)。
注意到硫化物的电导率与所加电压的方向有关,这就是半导体的整流作用。
但直到1906年,美国电机发明家匹卡(G. W. PICkard,1877~1956),才发明了第一个固态电子元件:无线电波侦测器(cat’s whisker),它使用金属与硅或硫化铅相接触所产生的整流功能,来侦测无线电波。
在整流理论方面,德国的萧特基(Walter Schottky,1886~1976)在1939年,于「德国物理学报」发表了一篇有关整流理论的重要论文,做了许多推论,他认为金属与半导体间有能障(potential barrier)的存在,其主要贡献就在于精确计算出这个能障的形状与宽度。
3、布洛赫(Felix BLOCh,1905~1983)
在这方面做出了重要的贡献,其定理是将电子波函数加上了周期性的项,首开能带理论的先河。
另一方面,德国人佩尔斯(Rudolf Peierls, 1907~ ) 于1929年,则指出一个几乎完全填满的能带,其电特性可以用一些带正电的电荷来解释,这就是电洞概念的滥觞;
他后来提出的微扰理论,解释了能隙(Energy gap)存在。
参考资料来源:百度百科-半导体
台海网10月27日讯 据厦门日报报道 最近,“芯片”“IC”“光刻机”“三代半”等成为热门话题,在股票市场上,第三代半导体概念股也成为股市的热点。因此,我们有必要了解什么是第三代半导体?第三代半导体有哪些用途?对我国国民经济有什么意义?
半导体材料发展经历三个阶段
半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一大类材料,半导体材料经历了三个发展阶段,不同阶段出现的材料被称为第一代、第二代、第三代半导体材料。
第一代半导体又称为“元素半导体”,典型如硅基和锗基半导体。20世纪50年代,锗在半导体中占主导地位,到了20世纪60年代逐渐被硅(Si)取代。目前硅的制造技术最成熟,应用最广,至今全球95%以上的半导体芯片和器件仍是用硅片生产出来的,广泛应用于信息处理和自动控制等领域。以集成电路(IC)为核心的现代微电子工业的发展,促进了全球整个IT信息产业的飞跃发展。硅材料自然界蕴藏量大,制造工艺成熟,成本低,人们对其性能最了解,在硅的表面很容易制备二氧化硅薄膜,非常适合于平面集成电路的制备,它在低压、大规模逻辑器件如CPU(电脑和手机的中央处理器)、人工智能芯片等电子和微电子领域具有较大的优势。但它工作频率不高、抗辐射性能不强、耐热和耐高压性能较差、光电性能差,因此在光电子领域和微波通信等应用方面受到局限。
20世纪80年代出现的第二代半导体是化合物半导体,包含有砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)以及许多其他Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体(由元素周期表ⅢA族和ⅤA族元素组成的一类半导体材料。如砷化镓、磷化镓等),具有高频、抗辐射、低功耗的特性,主要用于制作高频微波、毫米波器件以及发光电子器件,广泛应用于移动通信、光通讯、LED发光器件、激光器、GPS导航等,它引发了光电产业、互联网和移动通信的革命。但是砷化镓、磷化铟等材料中的镓和铟属于稀缺资源,且制造工艺难度较大,大尺寸晶圆制备难,成本较高,虽然它们在高频方面有优势,但在耐高温、大电流、大功率方面性能并无优势,并且有的还带有毒性,对环境有影响,使得第二代半导体材料的应用具有一定的局限性。
21世纪初出现的第三代半导体包含氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等化合物,又被称为宽禁带半导体,也被简称为“三代半”。它与前两代相比,具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电压、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力,更适合于制作高温、高频、大功率及抗辐射器件,可满足现代电子技术对高功率密度、高击穿电压、高频率响应,以及耐高温、抗辐射等在恶劣环境下工作可靠性的要求,因此,被认为是最有发展前景的半导体材料。但是由于制造工艺难度大、成本高,基于三代半材料的器件品种还较少,目前占半导体市场中的份额还很小。
半导体这三个所谓的“代”,并不是像移动通信3G、4G、5G那样“后一代替代前一代”的关系,而是新一代根据其特性在某些应用领域挤占了前一代的部分市场份额,同时也拓展了新的市场。它们各有各的优势,之间的关系与其说是“代”的关系,倒不如说是“兄弟”关系。
全产业链布局第三代半导体
我国是全球最大的半导体消费国,但我国的半导体产业发展相对滞后,产品80%以上靠国外进口,特别是高端芯片产品几乎完全依赖进口。目前,加快发展半导体产业已成为我国的一项重要战略任务。相对于第一代、第二代半导体,第三代半导体目前国际上尚处于起步发展阶段,我国追赶国际先进水平机会更大。虽然目前它的市场比重还比较小,但我国随着5G基建、特高压、城际高铁和城市轨道交通、新能源 汽车 充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等“新基建”的开展,未来对高频、高压、高功率密度、高能效器件的需求将加大,第三代半导体在这些方面有着无可比拟的优势。这些高端需求将带动第三代半导体技术进步和相关产品的开发,可以预见当需求拉动叠加成本降低,第三代半导体应用将迎来爆发性增长。
在2016年国务院发布的《“十三五”国家 科技 创新规划》中,第三代半导体被列为国家面向2030年重大项目之一。厦门市也把第三代半导体产业列入着力培育的具有发展潜力的十大未来产业。近年来在中央和各地政府出台政策的大力支持下,以及伴随新能源、智能制造、人工智能、5G通信等现代产业兴起所带来的庞大市场需求的推动下,一大批行业龙头企业近年来纷纷展开大规模投资,以期赢得发展先机。目前国内厂商在第三代半导体有全产业链的布局,产业已呈现快速发展势头。
夯实第三代半导体产业基础
虽然第三代半导体有着诸多优异的性能,但它也不是“万用神丹”。例如,智能手机中的处理器、电脑中的CPU等,从目前看不太有可能换为第三代半导体材料,至少在相当长的时间里第三代半导体还不可能完全取代前两代。
第三代半导体是以宽禁带为标志,决定了它的制造难度不可能比前两代低,暂且不说它能否制成各种功能的替代芯片,就是生产同样功能的器件,第三代半导体对制造工艺和设备的要求也不可能更低,成本也难以更低。
第三代半导体无论是单晶生长、外延层生长还是器件制造,目前处于领先地位仍是美国、欧洲、日本。况且许多基础的半导体工艺技术是相通的,无论哪一代半导体都需要,而在这些基础方面人家比我们强,想跳过或绕过这些薄弱点弯道超车或换道超车,是不太现实且有风险的。产业的发展有其自然规律,我们可以通过政策、资金等推动加快发展,而不应是光想着跳过、绕过或其他取巧的方式。要改变我们在半导体芯片方面的被动局面,光靠第三代半导体是不够的,更不是一朝一夕就能实现的,需要上游的材料和设备,中游的芯片设计、制造和封测,下游的应用等全产业链较长时期的共同努力,补上我们在半导体基础技术、工艺、设备等方面的短板,夯实基础,才有可能实现在第三代半导体突破性发展。(厦门市老科协 供稿)
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