雷军的贪婪时刻:两个月密集投8家芯片公司,小米极速“补”芯!

雷军的贪婪时刻:两个月密集投8家芯片公司,小米极速“补”芯!,第1张

智东西(公众号:zhidxcom)文 | 韦世玮

2020年开篇不久,“投资公司”小米又开始有所行动了。

巴菲特说:“别人贪婪时我恐惧,别人恐惧时我贪婪”,在全球经济陷入危机边缘的时刻,雷军的小米产业基金已经开启贪婪模式。

从1月16日起,小米集团通过旗下的湖北小米长江产业基金合伙企业(有限合伙),简称小米长江产业基金,在短短两个多月内,先后投资了帝奥微电子、灵动微电子和翱捷 科技 等八家半导体公司。

这一波 *** 作,距离2019年11月19日,小米第一次投资速通半导体才过了不到半年。至此,小米供应链投资版图一隅,半导体布局已扩展至19家,覆盖Wi-Fi芯片、射频(RF)芯片、MCU传感器和FPGA等多个领域。

小米的造芯梦并未停止。

去年10月,智东西曾针对小米的供应链投资情况进行了调查报道,围绕小米的生态链和供应链投资战略,尤其是半导体领域进行了梳理。(《小米突围战:两年投资12家供应链企业的布局与厮杀,雷军还有多少底牌?》)

小米在2019年第二季度财报中透露,截止2019年6月30日,其共投资公司超过270家,总账面价值287亿人民币,同比增长20.8%。与此同时,截至8月20日,它已投资12家供应链公司,覆盖半导体到智能制造领域。

其中,它所投资的8家半导体公司,不仅在短期内为自身的“AI+AIoT”双引擎战略提供了续航动力,同时也为它长期冲击芯片研发市场,打通产业链“经脉”埋下了技术伏笔。

而这些,都是小米在澎湃S2芯片流产后,针对半导体领域所进行的产业链“自救”与新打法。

随着小米在2020年以来的一系列投资动作,智东西决定再次聚焦小米的半导体投资规划,在探究小米在半导体领域的布局与进展的同时,也从中摸清它隐藏在背后的战略思路和变化。

与此同时,小米的产业链投资战术是否真能开创出新的技术布局玩法?长路漫漫,小米的造芯之路又体现了雷军的哪些野心和期待?

今年2月,在小米开年首个产品发布会上,在太空走了一遭的旗舰机小米10再次引起行业热度,其中撑起产品性能的主角,也从高通骁龙855升级到了骁龙865。

骁龙865“光环”加持的背面,是小米澎湃S2“暗淡”的第三年。

“自研芯片”一词,从2017年小米5C手机及其搭载的澎湃S1面世后,逐渐成为小米的又一软肋,而这也是一个早已被行业讲“烂”了的故事。

2018年,自小米旗下的半导体公司松果电子重组,成立南京大鱼半导体后,小米的自研造芯路在外界看来似乎已经停止了步伐。

虽然在一年后,大鱼半导体联合平头哥共同发布了名为U1的NB-IoT SoC芯片,面向物联网领域,内置GPS和PA(功率放大器芯片),支持北斗NB-IoT R13,却未在市场中掀起太大的浪花。回头看,不知从什么时候起,松果电子的官网也早已落满了灰,显示无法访问。

但与小米自研芯片进程缓慢相反的是,小米的半导体投资动作正逐渐加快。

2018年1月23日,小米旗下的紫米 科技 和雷军合伙创建的顺为资本,对从事集成电路(IC)研究和设计的半导体公司——南芯半导体进行了A轮投资,交易金额数千万人民币,打响小米踏足半导体投资战场的第一q。

随后两年里,小米投资“引擎”不断加速,相继入股了云英谷 科技 、乐鑫 科技 、芯原微电子等19家半导体公司,覆盖显示驱动芯片、MCU传感器、Wi-Fi芯片和射频芯片等多个领域。其中,聚辰半导体、乐鑫 科技 和晶晨半导体3家公司,已成功在科创板上市。

而小米的这股冲劲儿也延续到了2020年,并在市场展现出更猛的势头。

自1月16日以来,小米旗下的湖北小米长江产业基金合伙企业(有限合伙),简称长江小米产业基金,在两个月内共投资了8家半导体公司,新增投资7家,远远超过以往频率。

据公开信息统计, 这8家半导体公司分别为帝奥微电子、速通半导体、芯百特微电子、Fortior(峰岹 科技 )、昂瑞微电子、翱捷 科技 、灵动微电子和瀚昕微电子。

1、帝奥微电子

成立于2010年2月的帝奥微,是一家混合模拟半导体IC设计及制造公司,其创始人兼董事长鞠建宏毕业于美国纽约州立大学电子工程专业,在正式创立帝奥微前,他曾在美国仙童半导体有着近十年的工作经验,负责芯片的设计、技术、应用和市场等工作。

目前,帝奥微面向消费类电子、智能家居、LED照明、医疗电子及工业电子等领域,提供相应的芯片解决方案,主要产品包括LED照明元件、超低功耗及低噪音放大器、高效率电源管理电子元件,以及应用于各种模拟音频/视频的电子元件。

截至2019年7月1日,帝奥微已申请65项各类专利。其中,已授权发明专利15项、已授权实用新型专利17项。

据江苏南通苏通 科技 产业园区管理委员会公开信息,2019年6月30日,帝奥微已获得科创板上市入轨。

而在2020年1月16日,帝奥微也迎来了小米的一笔战略融资,其股东新增长江小米基金,持股17.23%,但关于交易金额尚未披露。

2、灵动微电子

灵动微电子是一家MCU芯片及解决方案提供商,成立于2011年3月,其董事长兼CEO吴忠洁博士毕业于东南大学,有着多家大型芯片设计公司工作经验。

在产品方面,灵动微电子基于Arm Cortex-M0及Cortex-M3内核,研发了MM32系列MCU产品,主要为F/L/W/SPIN/P五大系列,分别针对通用高性能市场、超低功耗及安全应用、无线连接、电机及电源专用,以及OTP(One Time Programable)型MCU。

据了解,MM32系列MCU产品已广泛应用于 汽车 电子、工业及电机控制、智慧家电及医疗、消费电子等市场。

实际上,早在2015年8月31日,灵动微电子就已在新三板挂牌上市,但该公司在2019年发布公告称,其将于3月14日起终止股票挂牌,宣布退市。

紧随着小米半导体产业链投资的扩大,小米也将投资的目光聚焦在灵动微电子的MCU技术优势上。今年1月19日,灵动微电子获得长江小米产业基金投资的战略融资资金,注册资本增至5668万元,增幅19.88%。

与此同时,小米产业基金管理合伙人王晓波成为灵动微电子新任董事。

3、芯百特微电子

相比于小米投资的其他半导体公司,成立于2018年10月的芯百特则显得尤为年轻。

据了解,该公司创始人兼CEO张海涛从清华大学微电子专业硕士毕业后,赴美求学获得了加州大学微电子系博士学位,并在高通、TriQuint和RFaxis公司有着十余年工作经验。同时,他也曾带领研发团队负责苹果iPhone5/6和德州仪器WiFi射频终端项目。

芯百特主要利用高性能射频芯片技术,进行无线通讯射频器件的设计和研发,产品布局5G、Wi-Fi和IoT等领域,面向通讯设备、消费电子、 汽车 电子、医疗电子和智能设备等多个市场。

目前,该公司已研发出Wi-Fi 5前端模块(FEM)、5G通讯功率放大器和射频开关等产品,与小米、联想、中国移动和中国电信等公司达成合作伙伴关系。

今年1月21日,芯百特也披露其第一笔股权融资情况,长江小米产业基金投资56.03万人民币,持股占比4.33%,成为该公司第七大股东。

4、峰岹 科技 (Fortior)

成立于2010年5月的峰岹 科技 ,是一家较为低调的IC设计公司,主要研发电机驱动控制专用芯片。

据调查,创始人兼CEO毕磊在2012年曾入选国家中组部的第八批“千人计划”,而CTO毕超在2015年同样也入选了第十一批“千人计划”,这是我国针对引进归国人才方面,所实行的一项重要人才政策。

与此同时,毕超担任新加坡国立大学博士后导师、IEEE高级会员,并曾担任新加坡 科技 局资深科学家,在电机技术领域有着丰富的研发经验。

▲峰岹 科技 CTO毕超

目前,峰岹 科技 在中国和新加坡分别设立了两大研发中心。

它通过多项三相、单相无霍尔直流无刷驱动等核心技术,研发了直流无刷电机驱动全系列产品,包括三相BLDC专用控制芯片、单相BLDC专用控制芯片、电机专用MCU系列等,广泛应用于终端设备、无人机、消费电子、家电电和医疗设备等领域。

2014年4月,峰岹 科技 获得了交易金额数千万人民币的A轮融资。而今年1月21日公开的战略融资,则由小米长江产业基金、中兴创投等机构投资,其中小米投资129.72万人民币,股权占比1.87%。

5、昂瑞微电子

对刚刚搬了新家的昂瑞微来说,小米在2月20日投资的310.71万人民币,无疑是个喜上加喜的好消息,在此之前,昂瑞微已经七年未曾进行增资。据了解,这笔投资后小米股权占比为6.98%,成为昂瑞微的第三大股东。

与此同时,这笔投资昂瑞微也将用于5G手机终端的射频前端芯片,以及新一代物联网SoC芯片的研发中。

昂瑞微成立于2012年7月,是我国重要的射频/模拟集成电路设计研发厂商之一。

它通过长期积累的CMOS、SiGe、GaAs和GaN等射频工艺,面向手机终端和物联网领域,研发了2G/3G/4G/5G射频前端芯片、蓝牙低功耗(BLE)芯片、双模蓝牙芯片、低噪声放大器等一系列射频前端和无线连接芯片,量产芯片已超过200款。

据了解,昂瑞微研发的芯片已覆盖移动终端、可穿戴设备、无人机和智能家居等消费领域,客户包括三星电子、富士康、中兴、TCL和联想等在内的厂商。

6、速通半导体

与其他传统芯片厂商相比,成立于2018年7月的速通半导体也较为年轻,是一家Wi-Fi 6芯片设计公司,但它却是小米2020年半导体投资中唯一非新增投资的企业。

实际上,长江小米产业基金在2019年11月19日就已入股速通半导体,成为该公司第六大股东,而这也是小米2019年在半导体领域的最后一笔投资。

基于速通半导体在Wi-Fi 6领域的芯片研发技术,小米决定加大砝码,并于今年2月20日领投该公司的A轮融资,耀途资本跟投。至此,速通半导体的注册资本从最初的1040万人民币增长至1300万人民币,增幅25%。

除了进一步扩大工程研发团队外,速通半导体还计划将这笔投资用于Wi-Fi 6 SoC产品的研发和量产中。

据悉,该公司的核心研发团队有着较为丰富的Wi-Fi 6标准化经验,此前已在全球范围内研发了超20款Wi-Fi、蓝牙和蜂窝4G的无限SoC芯片组。

现阶段,该公司亦正在加速下一代Wi-Fi 6芯片组的研发和量产工作,以进一步满足市场对Wi-Fi 6芯片的强劲需求。

7、翱捷 科技

翱捷 科技 是一家主要研发移动终端设备、物联网、导航以及其他消费类电子芯片的基带芯片设计公司,成立于2015年,并在2017年8月获得了阿里巴巴的和深创投投资的A轮融资,阿里巴巴为第一大股东,持股21.75%。

有着丰富的融资历程的翱捷 科技 在今年2月24日,获得了由长江小米产业基金、兴证投资等机构的战略投资入股,注册资本亦从3.63亿美元增长至3.75亿美元。其中,小米的认缴出资额为519.17万美元,占比1.38%。

据了解,翱捷 科技 创始人兼董事长戴保家硕士毕业于美国佐治亚理工学院电气工程学,还拥有芝加哥大学工商管理硕士学位。在创立翱捷 科技 前,他还曾担任射频芯片公司锐迪科的董事长兼CEO。

值得一提的是,该公司在2017年收购了Marvell公司的移动通信部门(MBU),成为我国为数不多拥有全网通技术的公司之一。

目前,翱捷 科技 的产品线已覆盖2G/3G/4G/5G和IoT在内的多制式通讯标准,并成功研发了移动通信基带芯片、Wi-Fi芯片、LoRa芯片和多模物联网可穿戴芯片等多款通信芯片。

8、瀚昕微电子

成立于2017年3月的瀚昕微电子,是一家快充协议芯片公司,包括数模混合芯片、电源芯片等。目前,该公司已拥有LDO(low dropout regulator)、电压检测、锂电池充电、快充接口识别和USB充电协议端口等多条业务产品线,广泛覆盖玩具、智能电表及快速充电等领域。

据了解,瀚昕微电子不仅与TCL、SK海力士在2017年达成了数千万战略投资合作,同时还是高通、华为和展讯等公司的快充协议供应商,快充协议芯片的累计出货量已将近1亿颗。

就在一周前的3月10日,长江小米产业基金宣布新增对外投资,正式入股瀚昕微电子,认缴出资30.86万人民币,持股占比9.92%,成为该公司的第四大股东。

与此同时,瀚昕微电子的注册资本也从原来的277.78万人民币,增长至311.21万人民币,增幅12.04%。

不难看出,小米的半导体产业布局和雷军惯用的“一手生态链,一手产业链”投资路径相同,也将“鸡蛋”放在了两个篮子里,一个是自研芯片,一个是产业链投资。

但从实际情况看来,小米的自研造芯路走的并不顺畅。

据了解,小米在2017年推出的澎湃S1是一颗64位处理器,采用28nm制程工艺和八核心设计,并包含了4颗2.2GHz主频A53内核、4颗1.4GHz主频A53内核,以及4核Mali-T860 GPU。

对于互联网起家的小米来说,澎湃S1的诞生虽然已很不容易,但雷军将小米半导体研发的第一q打在了移动智能终端市场,那么这颗芯片与其他竞争对手相比,在性能、工艺和功耗等方面却仍显疲软。

随着坊间传言澎湃2芯片因无法突破功耗性能瓶颈,以及高管团队无力承担芯片研发和流片等环节巨额开销,小米原本声势浩大的自研造芯计划渐渐悄无声息。

虽然随着松果电子公司的重组,大鱼半导体在2019年与平头哥联合推出了NB-IoT SoC芯片,但却表现平平,未能真正刷新行业和市场对小米“造芯能力不足”的标签。

那么,雷军磕磕绊绊的自研造芯梦该醒了吗?目前看来,这个答案仍然是否定的。

在产业链投资领域熟能生巧的小米,在过去两年多的时间里,渐渐开辟出了一条具有“小米特色”的半导体供应链投资路,从侧面弥补了自身半导体研发实力不足的短板。

据智东西梳理发现,在过去两年小米投资的19家半导体公司中,其通过的投资主体除了雷军合伙创建的顺为资本外,还包括湖北小米长江产业基金合伙企业(简称长江小米产业基金)、江苏紫米电子技术有限公司(简称紫米 科技 )、天津金星创业投资有限公司、武汉珞珈梧桐新兴产业投资基金合伙企业和People Better。

而在小米徐徐铺开的半导体投资版图背后,长江小米产业基金则发挥了最为重要的作用。

据了解,该基金成立于2017年,基金目标规模120亿人民币,主要用于支持小米以及小米生态链企业的业务扩展。但与其他重点投资物联网企业的基金不同,这一基金的对外投资则主要聚焦在半导体领域。

智东西发现,目前长江小米基金在企业工商信息查询平台上公开的对外投资共24笔,覆盖手机及智能硬件、电子产品核心器件、智能制造、工业自动化、新材料及新工艺等领域。

其中,该基金半数以上的投资落在了半导体领域,共计13家,已然成为小米投资半导体供应链的重要武器。

目前看来,“天使投资人”雷军的半导体投资梦,正蓄足了力向前冲。

2020年,不仅是雷军宣布启动小米的“手机+AIoT”双引擎战略后的第二年,同时也是小米造芯梦的第三年。

现阶段,小米的半导体投资版图已布局MCU、FPGA、RF、GaN和IP等多个领域,逐渐实现了从半导体材料、电子元器件到IC设计等全产业链覆盖。

但不难发现,小米的造芯梦正在转舵,从最初雷军瞄准的移动终端芯片市场,慢慢朝着物联网市场发展。

最直接的体现在于,小米的智能手机产品硬件依然采用高通芯片为主,而自己的半导体投资重点则布局在应用范围更广泛的AIoT领域。

例如,小米投资涉及智能家居领域的半导体公司超过8家,包括无锡好达、晶晨半导体、芯原微电子、安凯微电子和昂瑞微电子等。

这无疑是小米在2018年市场掀起的AIoT发展风口下,落的重要一步棋子。

据市场研究机构艾媒咨询(iiMedia Research)报告数据,2018年我国的AIoT硬件市场规模已达到5000亿元,而这一数据到2020年预计将突破万亿。

随着2019年年初,雷军宣布要在未来5年内投入100亿人民币在AIoT领域,小米的研发投入费用亦逐年上升。

今年2月13日,小米发布自愿性公告公开了最新收入及研发费用。截至2019年12月31日止年度,小米的研发费用预期约为70亿人民币,并计划加大在5G+AIoT领域的重点投入,进一步扩大公司在IoT方面的优势。

与此同时,截至2020年12月31日止年度,小米的研发费用预计将超过100亿人民币,比雷军在2019年承诺的5年内达到100亿研发投入提前了4年。相比之下,2017年小米投入的研发费用仅为31.51亿,占总营收2.75%。

从另一角度看,小米更倾向于走“投资双赢”的造芯路。简单地说,小米即是那些半导体公司的“金主”之一,同时也是它们的重要客户。

以小米在2018年11月投资的晶晨半导体为例,该公司以研发多媒体智能终端应用处理器芯片为主,包括亚马逊、谷歌、阿里巴巴、百度和小米在内的公司均为其客户。其中,2018年晶晨半导体对小米的销售金额约2.62亿人民币,占同期营收11.06%。

正是基于这一战略关系,小米的AIoT业务在2019财年中亦拿下了不错的成绩。

据小米2019年Q3财报数据,截至2019年9月30日,小米IoT平台已连接的IoT设备(不包括智能手机及笔记本电脑)数达到213.2百万台,同比增长62.0%。

除此之外,小米的IoT与生活消费产品部分营收156亿元,同比增长44.4%。其中,据奥维云网统计数据,小米电视在2019年第三季度中,以16.9%的市场占有率稳居国内出货量第一。

由此看来,小米正以不断加速的半导体投资布局,彰显它在AIoT与造芯浪潮下勃勃野心。

但小米的造芯路,光有野心是仅仅不够的。在半导体投资版图的背后,小米仍在忍受着“缺芯”和“缺技术”软肋的刺痛。就目前看来,小米要真正站上行业制高点,成为如雷军所说的一家“伟大的公司”,它依然缺少一颗“芯”。

回看小米造芯的舆论场,一面是行业对小米自研芯片的调侃和质疑,一面又是资本市场对小米战略投资的好奇与期待。

现阶段,就小米在半导体产业链的投资和具体发展情况而言,其造芯突围仍是一场漫长持久战。一方面,小米仍在等着松果电子的“东山再起”,并希望“新秀”大鱼半导体能后来居上;另一面,虽然小米正不断扩大半导体投资版图,却尚未真正撼动国内头部玩家的市场地位。

不可否认,小米投资半导体公司虽有助于自身AIoT业务的丰富与扩展,但归根结底,这些投资对小米自身芯片研发技术的加持力度如何?能否真正给小米带来技术创新?我们还不得而知。

小米逐渐加速的半导体投资布局,在短期内能为自身的“AI+AIoT”双引擎战略提供发展动力,丰富和壮大自身的AIoT业务。但从长期来看,小米雷军的造芯梦仍道阻且长。

半导体的应用, 半导体有哪些常见的应用

半导体一般指矽晶体,它的导电性介于导体和绝缘体之间。

半导体是指导电能力介于金属和绝缘体之间的固体材料。按内部电子结构区分,半导体与绝缘体相似,它们所含的价电子数恰好能填满价带,并由禁带和上面的导带隔开。半导体与绝缘体的区别是禁带较窄,在2~3电子伏以下。

典型的半导体是以共价键结合为主的,比如晶体矽和锗。半导体靠导带中的电子或价带中的空穴导电。它的导电性一般通过掺入杂质原子取代原来的原子来控制。掺入的原子如果比原来的原子多一个价电子,则产生电子导电;如果掺入的杂质原子比原来的原子少一个价电子,则产生空穴导电。

半导体的应用十分广泛,主要是制成有特殊功能的元器件,如电晶体、积体电路、整流器、镭射器以及各种光电探测器件、微波器件等。

半导体的应用的问题

1楼2楼耸人听闻,哪有那么严重。在半导体材料投入使用以前二战都已经结束了,大量采用电子管的电器装置已经投入民用。众所周知的事实是前苏联半导体材料发展极度落后,无论米格-25歼击机还是联盟号宇宙飞船都还使用着电子管装置,直到九十年代以后俄罗斯才逐步跟上来。

对日常生活的影响,简单地说——

一切使用微控制器也就是所谓“电脑板”的电器都重归机械控制;

不会出现微型计算机,只有巨型机/大型机/小型机,即便有了个人电脑也要衣柜那么大个,耗电量惊人,绝对奢侈品,笔记本就更不用说了;

没有微机当然更没有游戏机了,玩魂斗罗超级玛丽警察抓小偷永远是幻想;

收音机最小也要新华词典那么大,注意:是辞典不是字典;

电视机仍然是阴极射线管的,因为根本生产不出液晶板,不过幸好还能看到彩电;

微波炉可能要洗碗柜那么大吧?因为电子管是很占体积的;

洗衣机是半自动型的,使用机械定时器——微波炉也是。

冰箱一定是外形大大,立升小小,噪音隆隆,前苏联就有那种玩意的实物;

照相机继续用胶卷的,什么数码DC/DV统统不存在;

摄像机会相当笨重,只能用录影带;

您好!这里是邮电局,打电话请用拨盘拨号,如需拨往外地请让我为您转接……呃,这位同志,程控交换机是什么东西?——某人工接线员;

不存在什么VCD、DVD,录影机/放像机也不太会普及——太大、太贵;

没有了微型计算机你会感觉到练得一笔好字的必要性;

飞机导d卫星飞船空间站照样满天飞,战舰航母潜艇坦克照样满世界溜达;

网际网路可能会有,但那将是各国官方、军方和科研机构御用的玩意,跟咱老百姓没啥关系;

……能想起来的差不多都写上了。

半导体的应用,最好说详细点。

试想过你的生活缺少了数字是什么概念吗?那将是一个混乱的世界,无论是你的手机号码、你的身份z号码、还是你家的门牌号,这些全部都是用数字表达的!电子游戏、电子邮件、数码音乐、数码照片、多媒体光碟、网路会议、远端教学、网上购物、电子银行和电子货币……几乎一切的东西都可以用0和1来表示。电脑和网际网路的出现让人们有了更大的想象和施展的空间,我们的生活就在这简单的“0”“1”之间变得丰富起来、灵活起来、愉悦起来,音像制品、手机、摄像机、数码相机、MP3、袖珍播放机、DVD播放机、PDA、多媒体、多功能游戏机、ISDN等新潮电子产品逐渐被人们所认识和接受,数字化被我们随身携带着,从而拥有了更加多变的视听新感受,音乐和感觉在数字化生活中静静流淌……

数字生活已成为资讯化时代的特征,它改变着人类生活的方方面面,在此背后,隐藏着新材料的巨大功勋,新材料是数字生活的“幕后英雄”。

计算机是数字生活中的重要装置,计算机的核心部件是中央处理器(CPU)和储存器(RAM),它们是以大规模积体电路为基础建造起来的,而这些积体电路都是由半导体材料做成的,Si片是第一代半导体材料,积体电路中采用的Si片必须要有大的直径、高的晶体完整性、高的几何精度和高的洁净度。为了使积体电路具有高效率、低能耗、高速度的效能,相继发展了GaAs、InP等第二代半导体单晶材料。SiC、GaN、ZnSe、金刚石等第三代宽禁带半导体材料、SiGe/Si、SOI(Silicon On Insulator)等新型矽基材料、超晶格量子阱材料可制作高温(300~500°C)、高频、高功率、抗辐射以及蓝绿光、紫外光的发光器件和探测器件,从而大幅度地提高原有矽积体电路的效能,是未来半导体材料的重要发展方向。

人机交换,常常需要将各种形式的资讯,如文字、资料、图形、影象和活动影象显示出来。静止资讯的显示手段最常用的如印表机、影印机、传真机和扫描器等,一般称为资讯的输出和输入装置。为提高解析度以及输入和输出的速度,需要发展高灵敏度和稳定的感光材料,例如镭射印表机和影印机上的感光鼓材料,目前使用的是无机的硒合金和有机的酞菁染料。显示活动影象资讯的主要部件是阴极射线管(CRT),广泛地应用在计算机终端显示器和平面电视上,CRT目前采用的电致发光材料,大都使用稀土掺杂(Tb3+、Sn3+、Eu3+等)和过渡元素掺杂(Mn2+)的硫化物(ZnS、CdS等)和氧化物(Y2O3、YAlO3)等无机材料。

为了减小CRT庞大的体积,资讯显示的趋势是高解析度、大显示容量、平板化、薄型化和大型化,为此主要采用了液晶显示技术(LCD)、场致发射显示技术(FED)、等离子体显示技术(PDP)和发光二极体显示技术(LED)等平板显示技术,广泛应用在高清晰度电视(HDTV)、电视电话、计算机(台式或可移动式)显示器、汽车用及个人数字化终端显示等应用目标上,CRT不再是一支独秀,而是形成与各种平板显示器百花争艳的局面。

在液晶显示技术中采用的液晶材料早已在手表、计算器、膝上型电脑、摄像机中得到应用,液晶材料较早使用的是苯基环己烷类、环己基环己烷类、吡啶类等向列相和手征相材料,后来发展了铁电型(FE)液晶,响应时间在微秒级,但铁电液晶的稳定性差,只能用分支法(side-chain)来改进。目前趋向开发反铁电液晶,因为它们的稳定性较高。

液晶显示材料在大萤幕显示中有一定的困难,目前作为大萤幕显示的主要候选物件为等离子体显示器(PDP)和发光二极体(LED)。PDP所用的荧光粉为掺稀土的钡铝氧化物。用类金刚石材料作冷阴极和稀土离子掺杂的氧化物作发光材料,推动场发射显示(FED)的发展。制作高亮度发光二极体的半导体材料主要为发红、橙、黄色的GaAs基和GaP基外延材料、发蓝光的GaN基和ZnSe基外延材料等。

由于因特网和多媒体技术的迅速发展,人类要处理、传输和储存超高资讯容量达太(兆兆)数字位(Tb,1012bits),超高速资讯流每秒达太位(Tb/s),可以说人类已经进入了太位资讯时代。现代的资讯储存方式多种多样,以计算机系统储存为例,储存方式分为随机记忆体储、线上外储存、离线外储存和离线储存。随机记忆体储器要求整合度高、资料存取速度快,因此一直以大规模整合的微电子技术为基础的半导体动态随机储存器(DRAM)为主,256兆位的随机动态储存器的电晶体超过2亿个。外储存大都采用磁记录方式,磁储存介质的主要形式为磁带、磁泡、软磁碟和硬磁碟。磁储存密度的提高主要依赖于磁介质材料的改进,相继采用了磁性氧化物(如g-Fe2O3、CrO2、金属磁粉等)、铁氧体系、超细磁性氧化物粉末、化学电镀钴镍合金或真空溅射蒸镀Co基合金连续磁性薄膜介质等材料,磁储存的资讯储存量从而有了很大的提高。固体(闪)储存器(flash memory)是不挥发可擦写的储存器,是基于半导体二极体的积体电路,比较紧凑和坚固,可以在记忆体与外存间插入使用。记录磁头铁芯材料一般用饱和磁感大的软磁材料,如80Ni-20Fe、Co-Zr-Nb、Fe-Ta-C、45Ni-55Fe、Fe-Ni-N、Fe-Si、Fe-Si-Ni、67Co-10Ni-23Fe等。近年来发展起来的巨磁阻(GMR)材料,在一定的磁场下电阻急剧减小,一般减小幅度比通常磁性金属与合金的磁电阻数值约高10余倍。GMR一般由自由层/导电层/钉扎层/反强磁性层构成,其中自由层可为Ni-Fe、Ni-Fe/Co、Co-Fe等强磁体材料,在其两端安置有Co-Cr-Pt等永磁体薄膜,导电层为数nm的铜薄膜,钉扎层为数nm的软磁Co合金,磁化固定层用5~40nm的Ni-O、Ni-Mn、Mn-In、Fe-Cr-Pt、Cr-Mn-Pt、Fe-Mn等反强磁体,并加Ru/Co层的积层自由结构。采用GMR效应的读出磁头,将磁碟记录密度一下子提高了近二十倍,因此巨磁阻效应的研究对发展磁储存有着非常重要的意义。

半导体的具体应用

最常见的:半导体收音机、掌上计算器、电脑内的主机板显示卡等硬体都要用道半导体、电视机里的部件也要用半导体晶片、手机内部的部件、汽车内也要用到的一些部件。目前大部分将用电器都要用到数字晶片,而不是模拟的(DSP),这些晶片说白了就是用半导体做成的。

半导体镭射器的应用

半导体二极体镭射器在镭射通讯、光储存、光陀螺、镭射列印、测距以及雷达等方面以及获得了广泛的应用

还可以作为固体镭射器的泵浦源,安防领域照明光源,现在应用的领域非常广了

半导体的三个广泛应用:

一、在无线电收音机(Radio)及电视机(Television)中,作为“讯号放大器/整流器”用。

二、近来发展太阳能(Solar Power),也用在光电池(Solar Cell)中。

三、半导体可以用来测量温度,测温范围可以达到生产、生活、医疗卫生、科研教学等应用的70%的领域,有较高的准确度和稳定性,解析度可达0.1℃,甚至达到0.01℃也不是不可能,线性度0.2%,测温范围-100~+300℃,是价效比极高的一种测温元件。

参考百度百科,仅供参考!

半导体在生活中的应用

试想过你的生活缺少了数字是什么概念吗?那将是一个混乱的世界,无论是你的手机号码、你的身份z号码、还是你家的门牌号,这些全部都是用数字表达的!电子游戏、电子邮件、数码音乐、数码照片、多媒体光碟、网路会议、远端教学、网上购物、电子银行和电子货币……几乎一切的东西都可以用0和1来表示。电脑和网际网路的出现让人们有了更大的想象和施展的空间,我们的生活就在这简单的“0”“1”之间变得丰富起来、灵活起来、愉悦起来,音像制品、手机、摄像机、数码相机、MP3、袖珍播放机、DVD播放机、PDA、多媒体、多功能游戏机、ISDN等新潮电子产品逐渐被人们所认识和接受,数字化被我们随身携带着,从而拥有了更加多变的视听新感受,音乐和感觉在数字化生活中静静流淌……

数字生活已成为资讯化时代的特征,它改变着人类生活的方方面面,在此背后,隐藏着新材料的巨大功勋,新材料是数字生活的“幕后英雄”。

计算机是数字生活中的重要装置,计算机的核心部件是中央处理器(CPU)和储存器(RAM),它们是以大规模积体电路为基础建造起来的,而这些积体电路都是由半导体材料做成的,Si片是第一代半导体材料,积体电路中采用的Si片必须要有大的直径、高的晶体完整性、高的几何精度和高的洁净度。为了使积体电路具有高效率、低能耗、高速度的效能,相继发展了GaAs、InP等第二代半导体单晶材料。SiC、GaN、ZnSe、金刚石等第三代宽禁带半导体材料、SiGe/Si、SOI(Silicon On Insulator)等新型矽基材料、超晶格量子阱材料可制作高温(300~500°C)、高频、高功率、抗辐射以及蓝绿光、紫外光的发光器件和探测器件,从而大幅度地提高原有矽积体电路的效能,是未来半导体材料的重要发展方向。

人机交换,常常需要将各种形式的资讯,如文字、资料、图形、影象和活动影象显示出来。静止资讯的显示手段最常用的如印表机、影印机、传真机和扫描器等,一般称为资讯的输出和输入装置。为提高解析度以及输入和输出的速度,需要发展高灵敏度和稳定的感光材料,例如镭射印表机和影印机上的感光鼓材料,目前使用的是无机的硒合金和有机的酞菁染料。显示活动影象资讯的主要部件是阴极射线管(CRT),广泛地应用在计算机终端显示器和平面电视上,CRT目前采用的电致发光材料,大都使用稀土掺杂(Tb3+、Sn3+、Eu3+等)和过渡元素掺杂(Mn2+)的硫化物(ZnS、CdS等)和氧化物(Y2O3、YAlO3)等无机材料。

为了减小CRT庞大的体积,资讯显示的趋势是高解析度、大显示容量、平板化、薄型化和大型化,为此主要采用了液晶显示技术(LCD)、场致发射显示技术(FED)、等离子体显示技术(PDP)和发光二极体显示技术(LED)等平板显示技术,广泛应用在高清晰度电视(HDTV)、电视电话、计算机(台式或可移动式)显示器、汽车用及个人数字化终端显示等应用目标上,CRT不再是一支独秀,而是形成与各种平板显示器百花争艳的局面。

在液晶显示技术中采用的液晶材料早已在手表、计算器、膝上型电脑、摄像机中得到应用,液晶材料较早使用的是苯基环己烷类、环己基环己烷类、吡啶类等向列相和手征相材料,后来发展了铁电型(FE)液晶,响应时间在微秒级,但铁电液晶的稳定性差,只能用分支法(side-chain)来改进。目前趋向开发反铁电液晶,因为它们的稳定性较高。

液晶显示材料在大萤幕显示中有一定的困难,目前作为大萤幕显示的主要候选物件为等离子体显示器(PDP)和发光二极体(LED)。PDP所用的荧光粉为掺稀土的钡铝氧化物。用类金刚石材料作冷阴极和稀土离子掺杂的氧化物作发光材料,推动场发射显示(FED)的发展。制作高亮度发光二极体的半导体材料主要为发红、橙、黄色的GaAs基和GaP基外延材料、发蓝光的GaN基和ZnSe基外延材料等。

由于因特网和多媒体技术的迅速发展,人类要处理、传输和储存超高资讯容量达太(兆兆)数字位(Tb,1012bits),超高速资讯流每秒达太位(Tb/s),可以说人类已经进入了太位资讯时代。现代的资讯储存方式多种多样,以计算机系统储存为例,储存方式分为随机记忆体储、线上外储存、离线外储存和离线储存。随机记忆体储器要求整合度高、资料存取速度快,因此一直以大规模整合的微电子技术为基础的半导体动态随机储存器(DRAM)为主,256兆位的随机动态储存器的电晶体超过2亿个。外储存大都采用磁记录方式,磁储存介质的主要形式为磁带、磁泡、软磁碟和硬磁碟。磁储存密度的提高主要依赖于磁介质材料的改进,相继采用了磁性氧化物(如g-Fe2O3、CrO2、金属磁粉等)、铁氧体系、超细磁性氧化物粉末、化学电镀钴镍合金或真空溅射蒸镀Co基合金连续磁性薄膜介质等材料,磁储存的资讯储存量从而有了很大的提高。固体(闪)储存器(flash memory)是不挥发可擦写的储存器,是基于半导体二极体的积体电路,比较紧凑和坚固,可以在记忆体与外存间插入使用。记录磁头铁芯材料一般用饱和磁感大的软磁材料,如80Ni-20Fe、Co-Zr-Nb、Fe-Ta-C、45Ni-55Fe、Fe-Ni-N、Fe-Si、Fe-Si-Ni、67Co-10Ni-23Fe等。近年来发展起来的巨磁阻(GMR)材料,在一定的磁场下电阻急剧减小,一般减小幅度比通常磁性金属与合金的磁电阻数值约高10余倍。GMR一般由自由层/导电层/钉扎层/反强磁性层构成,其中自由层可为Ni-Fe、Ni-Fe/Co、Co-Fe等强磁体材料,在其两端安置有Co-Cr-Pt等永磁体薄膜,导电层为数nm的铜薄膜,钉扎层为数nm的软磁Co合金,磁化固定层用5~40nm的Ni-O、Ni-Mn、Mn-In、Fe-Cr-Pt、Cr-Mn-Pt、Fe-Mn等反强磁体,并加Ru/Co层的积层自由结构。采用GMR效应的读出磁头,将磁碟记录密度一下子提高了近二十倍,因此巨磁阻效应的研究对发展磁储存有着非常重要的意义。

声视领域内镭射唱片和镭射唱机的兴起,得益于光储存技术的巨大发展,光碟存贮是通过调制镭射束以光点的形式把资讯编码记录在光学圆盘镀膜介质中。与磁储存技术相比,光碟储存技术具有储存容量大、储存寿命长;非接触式读/写和擦,光头不会磨损或划伤盘面,因此光碟系统可靠,可以自由更换;经多次读写载噪比(CNR)不降低。光碟储存技术经过CD(Compact Disk)、DVD(Digital Versatile Disk)发展到将来的高密度DVD(HD-DVD)、超高密度DVD(SHD-DVD)过程中,储存介质材料是关键,一次写入的光碟材料以烧蚀型(Tc合金薄膜,Se-Tc非晶薄膜等)和相变型(Te-Ge-Sb非晶薄膜、AgInTeSb系薄膜、掺杂的ZnO薄膜、推拉型偶氮染料、亚酞菁染料)为主,可擦重写光碟材料以磁光型(GdCo、TeFe非晶薄膜、BiMnSiAl薄膜、稀土掺杂的石榴石系YIG、Co-Pt多层薄膜)为主。光碟储存的密度取决于镭射管的波长,DVD盘使用的InGaAlP红色镭射管(波长650nm)时,直径12cm的盘每面储存为4.7千兆位元组(GB),而使用ZnSe(波长515nm)可达12GB,将来采用GaN镭射管(波长410nm),储存密度可达18GB。要读写光盘里的资讯,必须采用高功率半导体镭射器,所用的镭射二极体采用化合物半导体GaAs、GaN等材料。

镭射器除了在光碟储存应用之外,在光通讯中的作用也是众所周知的。由于有了低阈值、低功耗、长寿命及快响应的半导体镭射器,使光纤通讯成为现实。光通讯就是由电讯号通过半导体镭射器变为光讯号,而后通过光导纤维作长距离传输,最后再由光讯号变为电讯号为人接收。光纤所传输的光讯号是由镭射器发出的,常用的为半导体镭射器,所用材料为GaAs、GaAlAs、GaInAsP、InGaAlP、GaSb等。在接受端所用的光探测器也为半导体材料。缺少光导纤维,光通讯也只能是“纸上谈兵”。低损耗的光学纤维是光纤通讯的关键材料,目前所用的光学纤维感测材料主要有低损耗石英玻璃、氟化物玻璃和Ga2S3为基础的硫化物玻璃和塑料光纤等,1公斤石英为主的光纤可代替成吨的铜铝电缆。光纤通讯的出现是资讯传输的一场革命,资讯容量大、重量轻、占用空间小、抗电磁干扰、串话少、保密性强,是光纤通讯的优点。光纤通讯的高速发展为现代资讯高速公路的建设和开通起到了至关重要的作用。

除了有线传播外,资讯的传播还采用无线的方式。在无线传播中最引人注目的发展是行动电话。行动电话的使用者愈多,所使用的频率愈高,现在正向千兆周的频率过渡,电话机的微波发射与接收亦是靠半导体电晶体来实现,其中部分Si电晶体正在被GaAs电晶体所取代。在手机中广泛采用的高频声表面波SAW(Surface Acoustic Wave)及体声波BAW(Bulk Surface Acoustic Wave)器件中的压电材料为a-SiO2、LiNbO3、LiTaO3、Li2B4O7、KNbO3、La3Ga5SiO14等压电晶体及ZnO/Al2O3和SiO2/ZnO/DLC/Si等高声速薄膜材料,采用的微波介质陶瓷材料则集中在BaO-TiO2体系、BaO-Ln2O3-TiO2(Ln=La,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd)体系、复合钙钛矿A(B1/3B¢2/3)O3体系(A=Ba,Sr;B=Mg,Zn,Co,Ni,Mn;B¢=Nb,Ta)和铅基复合钙钛矿体系等材料上。

随着智慧化仪器仪表对高精度热敏器件需求的日益扩大,以及手持电话、掌上电脑PDA、膝上型电脑和其它行动式资讯及通讯装置的迅速普及,进一步带动了温度感测器和热敏电阻的大量需求,负温度系数(NTC)热敏电阻是由Co、Mn、Ni、Cu、Fe、Al等金属氧化物混合烧结而成,其阻值随温度的升高呈指数型下降,阻值-温度系数一般在百分之几,这一卓越的灵敏度使其能够探测极小的温度变化。正温度系数(PTC)热敏电阻一般都是由BaTiO3材料新增少量的稀土元素经高温烧结的敏感陶瓷制成的,这种材料在温度上升到居里温度点时,其阻值会以指数形式陡然增加,通常阻值-温度变化率在20~40%之间。前者大量使用在镍镉、镍氢及锂电池的快速充电、液晶显示器(LCD)影象对比度调节、蜂窝式电话和移动通讯系统中大量采用使用的温度补偿型晶体振荡器等中,来进行温度补偿,以保证器件效能稳定;此外还在计算机中的微电机、照相机镜头聚焦电机、印表机的列印头、软盘的伺服控制器和袖珍播放机的驱动器等中,发现它的身影。后者可以用于过流保护、发热器、彩电和监视器的消磁、袖珍压缩机电机的启动延迟、防止膝上型电脑常效应管(FET)的热击穿等。

为了保证资讯执行的通畅,还有许多材料在默默地作著贡献,例如,用于制作绿色电池的材料有:镍氢电池的正、负极材料用MH合金和Ni(OH)2材料、锂离子电池的正、负极用LiCoO2、LiMn2O4和MCMB碳材料等电极材料;行动电话、PC机以及诸如数码相机、MD播放机/录音机、DVD装置和游戏机等数字音/视讯装置等中钽电容器所用材料;现代永磁材料Fe14Nd2B在制造永磁电极、磁性轴承、耳机及微波装置等方面有十分重要的用途;印刷电路板(PCB)及超薄高、低介电损耗的新型覆铜板(CCL)用材料;环氧模塑料、氧化铝和氮化铝陶瓷是半导体和积体电路晶片的封装材料;积体电路用关键结构与工艺辅助材料(高纯试剂、特种气体、塑封料、引线框架材料等),不一而足,这些在浩瀚的材料世界里星光灿烂的新材料,正在数字生活里发挥着不可或缺的作用。

随着科技的发展,大规模积体电路将迎来深亚微米(0.1mm)矽微电子技术时代,小于0.1mm的线条就属于奈米范畴,它的线宽就已与电子的德布罗意数相近,电子在器件内部的输运散射也将呈现量子化特性,因而器件的设计将面临一系列来自器件工作原理和工艺技术的棘手问题,导致常说的矽微电子技术的“极限”。由于光子的速度比电子速度快得多,光的频率比无线电的频率高得多,为提高传输速度和载波密度,资讯的载体由电子到光子是必然趋势。目前已经发展了许多种镭射晶体和光电子材料,如Nd:YAG、Nd:YLF、Ho:YAG、Er:YAG、Ho:Cr:Tm:YAG、Er:YAG、Ho:Cr:Tm:YLF、Ti:Al2O3、YVO4、Nd:YVO4、Ti:Al2O3、KDP、KTP、BBO、BGO、LBO、LiNbO3、K(Ta,Nb)O3、Fe:KnBO3、BaTiO3、LAP等,所有这些材料将为以光通讯、光储存、光电显示为主的光电子技术产业作出贡献。随着资讯材料由电子材料、微电子材料、光电子材料向光子材料发展,将会出现单电子储存器、奈米晶片、量子计算机、全光数字计算机、超导电脑、化学电脑、生物电脑和神经电脑等奈米电脑,将会极大地影响着人类的数字生活。

本世纪以来,以数字化通讯(Digital Communication)、数字化交换(Digital Switching)、数字化处理(Digital Processing)技术为主的数字化生活(Digital Life)正在向我们招手,一步步地向我们走来——清晨,MP3音箱播放出悦耳的晨曲,催我们按时起床;上班途中,开启随身携带的膝上型电脑,进行新一天的工作安排;上班以后,通过网际网路召开网路会议、开展远端教学和实时办公;在下班之前,我们远端启动家里的空调和溼度调节器,保证家中室温适宜;下班途中,开启手机,悠然自在观看精彩的影视节目;进家门前,我们接收网上订购的货物;回到家中,和有线电视台进行互动,观看和下载喜欢的影视节目和歌曲,制作多媒体,也可进入社群网际网路,上网浏览新闻了解天气……这一切看上去是不是很奇妙?似乎遥不可及。其实它正在和将要发生在我们身边,随着新一代家用电脑和网际网路的出现,如此美好数字生活将成为现实。当享受数字生活的同时,饮水思源,请不要忘记为此作出巨大贡献的功臣——绚丽多彩的新材料世界!


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