半导体的发展史

半导体的发展史,第1张

1、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,但法拉第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。

2、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性。

3、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,这是半导体的第三种特性。

4、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四种特性。同年,舒斯特又发现了铜与氧化铜的整流效应。

5、半导体的这四个特性,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。

扩展资料:

最早的实用“半导体”是「电晶体(Transistor)/二极体(Diode)」。

1、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。

2、发展「太阳能(Solar Power)」,也用在「光电池(Solar Cell)」中。

3、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,分辨率可达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℃,是性价比极高的一种测温元件。

4、半导体致冷器的发展, 它也叫热电致冷器或温差致冷器, 它采用了帕尔贴效应.

参考资料来源:百度百科——半导体

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。

很多人会疑问,为什么半导体被认可需要这么多年呢?主要原因是当时的材料不纯。没有好的材料,很多与材料相关的问题就难以说清楚。如果感兴趣可以读一下Robert W.Cahn的The coming of Materials Science中关于半导体的一些说明 。

两百年前,作为法拉第效应的诞生地,欧洲掀起了对半导体领域的狂热研究和实践。很长一段时间内,欧洲是半导体最发达的地区之一,西门子、飞利浦赫赫有名。

然而,两百年后,半导体世界风云变幻,鬼才频出。小到移动终端,大到数据中心,半导体材料,晶圆代工,市场越做越大,而以稳健著称的欧洲半导体企业却依旧停留在自己的原赛道上,稳健有余,亮点不足。

以大名鼎鼎的欧洲半导体三巨头:意法半导体、英飞凌和恩智浦为例,他们都专注于 汽车 电子产业(三家的 汽车 业务最多的超过了50%,最低的也高于40%)而错过了存储器、晶圆代工、智能手机芯片等高速发展的热门领域。这也是欧洲半导体行业的“特色”所在。 一方面,研究领域单一,另一方面又没有新的企业入局和迭代,这使得欧洲半导体的“格局”越来越小。

再看看几位“后来者”:

日韩 上世纪末集全国之力冲击存储器、手机芯片、半导体材料等领域,曾一段时间半路超车打破欧美的垄断局面,拿下不少的市场蛋糕,冲出了三星、东芝、SK海力士等如今响当当的名声。

中国台湾 台积电芯片代工世界第一,2019年市占率超50%,在先进制程代工、5G手机芯片领域无人能敌,而今年,由于疫情、中美贸易战等影响,包括台积电在内的台湾芯片代工业也必将产能爆满,营收翻番。

中国大陆 由于对半导体需求巨大,政策利好不断,虽仍存技术壁垒,但整体情形向好,半导体市场活力十足。

美国 早期借助贝尔实验室等扎实的科研力量在与欧洲的半导体理论较量上远胜一筹,后期更是成为半导体企业的千亿俱乐部,除了拥有英特尔、英伟达、高通、IBM、德州仪器、博通等市值超千亿的芯片企业,在IP领域也占据半壁江山,成为真正的芯片霸主。

然而,强悍如欧洲自然也不会坐以待毙。 昨天,欧盟委员会就发布了一项“2030年数位罗盘”规划 , 计划“到2030年,欧洲先进和可持续半导体的生产总值至少占全球生产总值的20%,生产能力冲刺2nm,能效达到今天的10倍。”

尽管如此,还是让人捏把汗。事实上,从上世纪八十年代起,欧洲曾发表过多项战略计划:ESPRIT(欧洲信息、技术研究发展战略计划)、RACE(欧洲先进通信技术研究开发计划)、JESSI(欧洲联合亚微米硅计划)等,自主可控也一直是众多计划所倡导的主旋律。

但在四十年后的今天,欧洲半导体市场却并未展现实现计划中所期待的半导体振兴。

据前瞻产业研究院数据,欧洲近年的全球市场份额都维持在10%左右(全球总量约为4400亿美元,欧洲约为440亿左右),甚至不及其GDP在全球16%的占比。

究其原因,

一方面欧洲是多国联动,受政治经济等因素影响,“执行力”差在所难免。

此外,欧洲三巨头一直以来在市场份额和营收排名中,其实表现很优异。抛开大环境不管,“幸福感”还是很强的。

不久前,欧盟已经讨论了建立一个新的代工厂的可能性,或者改造现有的代工厂,作为提高欧洲半导体产量计划的一部分。但是建立尖端制造工厂又何尝是一件容易事?

美国半导体产业协会(SIA)去年的一份报告显示,一家大型工厂的建设和组装成本可能高达200亿美元。此外,这些工厂可能需要很多年才能盈利。

近几代芯片的成本也一直在上升。正如英特尔所发现的那样,掌握制造最小晶体管所需的最新技术工艺是一项巨大的挑战。最近,苹果和台积电在敲定3nm第一单后,正联合推进2nm工艺,很可能在中国台湾的新竹县宝山乡作为试验和开发基地。如果一切顺利,将会在2023年试产。不过,即使台积电和苹果这两大业界巨头合作进行研发,2nm工艺的开发仍然有很大的难度。

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