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【 嵌牛导读 】 ： 半导体的应用领域很广，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，可以说是现代科技的骨架。半导体应用的关键领域便是集成电路。集成电路发明起源于美国，后来在日本加速发展壮大，到目前在韩国台湾分化发展。本文旨在介绍日本半导体的发家史，体会上世纪美日之间在半导体产业争霸上的血雨腥风，同时从中寻找一些我国科技产业的发展经验。
【 嵌牛鼻子 】 ： 日本半导体产业
【 嵌牛提问 】 ： 日本半导体产业是如何在美国技术封锁的牢笼中走向世界？
【 嵌牛内容 】
在集成电路行业，全球范围内的每一次技术升级都伴随模式创新，谁认清了技术、投资和模式间的关系，谁才能掌握新一轮发展主导权，在全球竞争中占据更为有利的地位，超大规模集成电路（VLSI）计划便是例证。日本的集成电路产业发展较早，在20世纪60年代便已经有了研究基础，发展至今经历了从小到大、从弱到强、转型演变的历史，其中从1976年3月开始实施的超大规模集成电路计划是一个里程碑。
日本集成电路的起点
在超大规模集成电路计划实施前，日本的集成电路行业已经有了一定的基础。作为冷战时期美国抵御苏联影响的桥头堡，日本的集成电路发展得到了美国的支持。1963年，日本电气公司便获得了仙童半导体公司的平面技术授权，而日本政府则要求日本电气将其技术与日本其他厂商分享。以此为起点，日本电气、三菱、夏普、京都电气都进入了集成电路行业。在日本早期的集成电路发展中，与美国同期以军用市场为主不同的是，日本在引进技术后侧重于民用市场。究其原因，第二次世界大战后，日本的军事建设受限，在美苏航天争霸的过程中日本的半导体技术只能用于民间市场。正是如此，日本走出了一条以民用市场需求为导向的集成电路发展之路，并在20世纪70年代和80年代一度赶超美国。
日本政府为集成电路的发展制定了一系列的政策措施，例如1957年制定的《电子工业振兴临时措施法》、1971年制定的《特定电子工业及特定机械工业振兴临时措施法》和1978年制定的《特定机械情报产业振兴临时措施法》，加上民用市场的保护使日本的集成电路具备了一定的基础。
20世纪70年代，在美国施压下，日本被迫开放其半导体和集成电路市场，而同期IBM正在研发高性能、微型化的计算机系统。在这样的背景下，1974年6月日本电子工业振兴协会向日本通产省提出了由政府、产业及研究机构共同开发“超大规模集成电路”的设想。此后，日本政府下定了自主研发芯片、缩小与美国差距的决心，并于1976—1979年组织了联合攻关计划，即超大规模集成电路计划，计划设国立研发机构——超大规模集成电路技术研究所。此计划由日本通产省牵头，以日立、三菱、富士通、东芝、日本电气五家公司为主体，以日本通产省的电气技术实验室、日本工业技术研究院电子综合研究所和计算机综合研究所为支持，其目标是集中优势人才，促进企业间相互交流和协作攻关，推动半导体和集成电路技术水平的提升，以赶超美国的集成电路技术水平。
项目实施的4年间共取得上千件专利，大幅提升了日本的集成电路技术水平，为日本企业在20世纪80年代的集成电路竞争铺平了道路，取得了预期的效果。把握世界竞争大势、研判未来发展方向，需要凝聚力量、统筹协调的专业认知作为支撑。尽管事后看，日本的超大规模集成电路计划实施效果非常理想，但是实施过程却并不顺利。根据前期测算，计划需投入3000亿日元，业界希望能够得到1500亿日元的政府资助，后来实施4年间共投入737亿日元，其中政府投入291亿日元。其间，自民党信息产业议员联盟会长桥木登美三郎多次努力，希望政府追加投入，但是未能如愿。政府投入未及预期，参与企业的士气受到了一定程度的打击。当时，参与计划的富士通公司福安一美说：“当时，大家都有一种被公司遗弃的感觉，而且并未料到竟然研制出向IBM挑战的产品。”
投入不及预期，再加上研究人员从各企业和机构间临时抽调、各行其道，一时间日本的超大规模集成电路计划开发很不顺利，不同研究室人员间互相提防、互不往来、互不沟通的现象十分普遍。 此时，垂井康夫站了出来。垂井康夫1929年出生于东京，1951年毕业于早稻田大学第一理工学院电气工学专业，1958年申请了晶体管相关的专利，是日本半导体研究的开山鼻祖，1976年超大规模集成电路技术研究会成立时被任命为联合研究所的所长。
垂井康夫在当时的日本业界颇具声望，他的领导使各成员都能信服。 垂井康夫对参与方进行积极的引导，指出参与方只有同心协力才能改变基础技术落后的局面，在基础技术开发完成后各企业再各自进行产品开发，这样才能改变在国际竞争氛围中孤军作战的困局。垂井康夫的努力，很快为研发人员所接受，各家力量得到了有效的融合，而历时4年的风雨同舟、协同努力成了日本集成电路产业发展的最好推力。除垂井康夫外，当时已从日本通产省退休的根岸正人功不可没。当时，超大规模集成电路技术研究会设理事会，日立公司社长吉ft博吉担任理事长，但是在真正的执行过程中，根岸正人发挥了很好的协调作用。
根岸正人有多年推动大型国家研究计划的经验，他对计划各参与方的能力、利益诉求都颇为了解，在计划中通过其有效的沟通化解了冲 突，为垂井康夫成功地凝聚团队做了背后的铺垫。 可以看出，在集成电路的研发攻关中，除了资金和资源投入外，团队协调和技术融合更是成功的关键。
从超大规模集成电路计划的组织架构来看，除垂井康夫领导的联合研究所外，先前成立的两个联合研究机构也参与了超大规模集成电路计划，分别是日立、三菱、富士通联合建立的计算机综合研究所，以及由日本电气和东芝联合成立的日电东芝信息系统。三个研究所分别从事超大规模集成电路、计算机和信息系统的研发，其中联合研究所负责基础及通用技术的研发，另两个研究所则负责实用化技术开发（重点为64KB及256KB内存芯片的设计及开发）。在各方的协同努力下，参与方都派遣了其最优秀的工程师。来自各地的工程师们肩并肩地在同一研究所内共同工作、共同生活、集中研 究，在微细加工技术及相关设备、硅晶圆的结晶技术、集成电路设计技术、工艺技术和测试技术上取得了突破。其中，联合研究所主要负责微细加工技术及相关设备、硅晶圆的结晶技术的攻关，其他技术的通用部分也由其负责，实用化的开发则由另两个研究所负责。
具体来看，六个研究室中，分别由不同企业负责协调：第一、第二、第三研究室主要攻关微细加工技术，分别由日立、富士通和东芝负责协调；第四研究室攻关结晶技术，由工业技术研究院电子综合研究所负责协调；第五研究室负责工艺技术，由三菱负责协调；第六研究室攻关测试、评价及产品技 术，由日本电气负责协调。微细加工技术是计划的重心，从联合研究所的研究成果来看，日本当时开发了三种电子束描绘装置、电子束描绘软件、高解析度掩膜及检查装置、硅晶圆含氧量及碳量的分析技术等。垂井康夫评估说，计划实施完毕后日本的半导体技术已和IBM并驾齐驱。在计划中，日本企业对于动态随机存储器有了深入的理解，其更高质量、更高性能的动态随机存储器芯片为日本赶超美国提供了机遇。
从1980年至1986年，日本企业的半导体市场份额由26％上升至45％，而美国企业的半导体市场份额则从61％下滑至43％。 1980年，联合研究所的研究工作已全部结束，而另两个研究所则追加资金（共约1300亿日元）作进一步的技术开发， 以1980年至1982年为第一期，1983至1986年为第二期。 这些系统化的布局为日本的半导体行业腾飞发挥了至关重要的作用。
从人员来看，计划开展期间的联合研究所研发人员数量为100人左右，计算机综合研究所的研发人员数量为400人左右，日电东芝信息系统则为370人左右。在后续投入阶段，研究人员数量减少，1985年计算机综合研究所研发人员已减至90人左右，而日电东芝信息系统则减至30人左右。尽管联合研究所研发人员相对较少，但事关各企业的未来发展基础，因此各企业都派遣一流人才参与。在此过程中，垂井康夫对各企业都十分了解，点名要求各企业派遣其看中的人才。
在实施超大规模集成电路计划及后续的资助计划后，1986年日本半导体产品已占世界市场的45％，超越美国成为全球第一半导体生产大 国。 1989年，在存储芯片领域，日本企业的市场份额已达53％，与美国该领域37％的市场份额形成了鲜明对比。 在日本企业的巅峰时期，日本电气、东芝和日立三家企业排名动态存储器领域的全球前三，其市场份额甚至超90％，与之相比，美国德州仪器和镁光科技则苦苦支撑。
简介半导体器件(semiconductor device)通常，利用不同的半导体材料、采用不同的工艺和几何结构，已研制出种类繁多、功能用途各异的多种晶体二极体，晶体二极体的频率覆盖范围可从低频、高频、微波、毫米波、红外直至光波。三端器件一 般是有源器件，典型代表是各种电晶体(又称晶体三极体)。电晶体又可以分为双极型电晶体和场效应电晶体两 类。根据用途的不同，电晶体可分为功率电晶体微波电晶体和低噪声电晶体。除了作为放大、振荡、开关用的 一般电晶体外，还有一些特殊用途的电晶体，如光电晶体、磁敏电晶体，场效应感测器等。这些器件既能把一些 环境因素的信息转换为电信号，又有一般电晶体的放大作用得到较大的输出信号。此外，还有一些特殊器件，如单结电晶体可用于产生锯齿波，可控矽可用于各种大电流的控制电路，电荷耦合器件可用作摄橡器件或信息存 储器件等。在通信和雷达等军事装备中，主要靠高灵敏度、低噪声的半导体接收器件接收微弱信号。随着微波 通信技术的迅速发展，微波半导件低噪声器件发展很快，工作频率不断提高，而噪声系数不断下降。微波半导体 器件由于性能优异、体积小、重量轻和功耗低等特性，在防空反导、电子战、C(U3)I等系统中已得到广泛的套用 。
分类 晶体二极体晶体二极体的基本结构是由一块 P型半导体和一块N型半导体结合在一起形成一个 PN结。在PN结的交界面处，由于P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子要相互向对方扩散而形成一个具有空间电荷的偶极层。这偶极层阻止了空穴和电子的继续扩散而使PN结达到平衡状态。当PN结的P端(P型半导体那边)接电源的正极而另一端接负极时，空穴和电子都向偶极层流动而使偶极层变薄，电流很快上升。如果把电源的方向反过来接，则空穴和电子都背离偶极层流动而使偶极层变厚，同时电流被限制在一个很小的饱和值内(称反向饱和电流)。因此，PN结具有单向导电性。此外，PN结的偶极层还起一个电容的作用，这电容随着外加电压的变化而变化。在偶极层内部电场很强。当外加反向电压达到一定阈值时，偶极层内部会发生雪崩击穿而使电流突然增加几个数量级。利用PN结的这些特性在各种套用领域内制成的二极体有:整流二极体、检波二极体、变频二极体、变容二极体、开关二极体、稳压二极体(曾讷二极体)、崩越二极体(碰撞雪崩渡越二极体)和俘越二极体(俘获电浆雪崩渡越时间二极体)等。此外，还有利用PN结特殊效应的隧道二极体，以及没有PN结的肖脱基二极体和耿氏二极体等。
双极型电晶体它是由两个PN结构成，其中一个PN结称为发射结，另一个称为集电结。两个结之间的一薄层半导体材料称为基区。接在发射结一端和集电结一端的两个电极分别称为发射极和集电极。接在基区上的电极称为基极。在套用时，发射结处于正向偏置，集电极处于反向偏置。通过发射结的电流使大量的少数载流子注入到基区里，这些少数载流子靠扩散迁移到集电结而形成集电极电流，只有极少量的少数载流子在基区内复合而形成基极电流。集电极电流与基极电流之比称为共发射极电流放大系数?。在共发射极电路中，微小的基极电流变化可以控制很大的集电极电流变化，这就是双极型电晶体的电流放大效应。双极型电晶体可分为NPN型和PNP型两类。
场效应电晶体它依靠一块薄层半导体受横向电场影响而改变其电阻(简称场效应)，使具有放大信号的功能。这薄层半导体的两端接两个电极称为源和漏。控制横向电场的电极称为栅。
根据栅的结构,场效应电晶体可以分为三种:
①结型场效应管(用PN结构成栅极)
②MOS场效应管(用金属-氧化物-半导体构成栅极,见金属-绝缘体-半导体系统)
③MES场效应管(用金属与半导体接触构成栅极)其中MOS场效应管使用最广泛。尤其在大规模积体电路的发展中,MOS大规模积体电路具有特殊的优越性。MES场效应管一般用在GaAs微波电晶体上。
在MOS器件的基础上,又发展出一种电荷耦合器件 (CCD)，它是以半导体表面附近存储的电荷作为信息，控制表面附近的势阱使电荷在表面附近向某一方向转移。这种器件通常可以用作延迟线和存储器等配上光电二极体列阵，可用作摄像管。
命名方法中国半导体器件型号命名方法
半导体器件型号由五部分(场效应器件、半导体特殊器件、复合管、PIN型管、雷射器件的型号命名只有第三、四、五部分)组成。五个部分意义如下:
第一部分:用数字表示半导体器件有效电极数目。2-二极体、3-三极体
第二部分:用汉语拼音字母表示半导体器件的材料和极性。表示二极体时:A-N型锗材料、B-P型锗材料、C-N型矽材料、D-P型矽材料。表示三极体时:A-PNP型锗材料、B-NPN型锗材料、C-PNP型矽材料、D-NPN型矽材料。
第三部分:用汉语拼音字母表示半导体器件的类型。P-普通管、V-微波管、W-稳压管、C-参量管、Z-整流管、L-整流堆、S-隧道管、N-阻尼管、U-光电器件、K-开关管、X-低频小功率管(F<3MHz,Pc3MHz,Pc<1W)、D-低频大功率管(f1W)、A-高频大功率管(f>3MHz,Pc>1W)、T-半导体晶闸管(可控整流器)、Y-体效应器件、B-雪崩管、J-阶跃恢复管、CS-场效应管、BT-半导体特殊器件、FH-复合管、PIN-PIN型管、JG-雷射器件。
第四部分:用数字表示序号
第五部分:用汉语拼音字母表示规格号
例如:3DG18表示NPN型矽材料高频三极体
日本半导体分立器件型号命名方法
日本生产的半导体分立器件，由五至七部分组成。通常只用到前五个部分，其各部分的符号意义如下:
第一部分:用数字表示器件有效电极数目或类型。0-光电(即光敏)二极体三极体及上述器件的组合管、1-二极体、2三极或具有两个pn结的其他器件、3-具有四个有效电极或具有三个pn结的其他器件、┄┄依此类推。
第二部分:日本电子工业协会JEIA注册标志。S-表示已在日本电子工业协会JEIA注册登记的半导体分立器件。
第三部分:用字母表示器件使用材料极性和类型。A-PNP型高频管、B-PNP型低频管、C-NPN型高频管、D-NPN型低频管、F-P控制极可控矽、G-N控制极可控矽、H-N基极单结电晶体、J-P沟道场效应管、K-N 沟道场效应管、M-双向可控矽。
第四部分:用数字表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号。两位以上的整数-从"11"开始，表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号不同公司的性能相同的器件可以使用同一顺序号数字越大，越是产品。
第五部分: 用字母表示同一型号的改进型产品标志。A、B、C、D、E、F表示这一器件是原型号产品的改进产品。
美国半导体分立器件型号命名方法
美国电晶体或其他半导体器件的命名法较混乱。美国电子工业协会半导体分立器件命名方法如下:
第一部分:用符号表示器件用途的类型。JAN-军级、JANTX-特军级、JANTXV-超特军级、JANS-宇航级、(无)-非军用品。
第二部分:用数字表示pn结数目。1-二极体、2=三极体、3-三个pn结器件、n-n个pn结器件。
第三部分:美国电子工业协会(EIA)注册标志。N-该器件已在美国电子工业协会(EIA)注册登记。
第四部分:美国电子工业协会登记顺序号。多位数字-该器件在美国电子工业协会登记的顺序号。
第五部分:用字母表示器件分档。A、B、C、D、┄┄-同一型号器件的不同档别。如:JAN2N3251A表示PNP矽高频小功率开关三极体，JAN-军级、2-三极体、N-EIA 注册标志、3251-EIA登记顺序号、A-2N3251A档。
国际电子联合会半导体器件型号命名方法
德国、法国、义大利、荷兰、比利时等欧洲国家以及匈牙利、罗马尼亚、南斯拉夫、波兰等东欧国家，大都采用国际电子联合会半导体分立器件型号命名方法。这种命名方法由四个基本部分组成，各部分的符号及意义如下:
第一部分:用字母表示器件使用的材料。A-器件使用材料的禁频宽度Eg=0.6~1.0eV 如锗、B-器件使用材料的Eg=1.0~1.3eV 如矽、C-器件使用材料的Eg>1.3eV 如砷化镓、D-器件使用材料的Eg<0.6eV 如锑化铟、E-器件使用复合材料及光电池使用的材料
第二部分:用字母表示器件的类型及主要特征。A-检波开关混频二极体、B-变容二极体、C-低频小功率三极体、D-低频大功率三极体、E-隧道二极体、F-高频小功率三极体、G-复合器件及其他器件、H-磁敏二极体、K-开放磁路中的霍尔元件、L-高频大功率三极体、M-封闭磁路中的霍尔元件、P-光敏器件、Q-发光器件、R-小功率晶闸管、S-小功率开关管、T-大功率晶闸管、U-大功率开关管、X-倍增二极体、Y-整流二极体、Z-稳压二极体。
第三部分:用数字或字母加数字表示登记号。三位数字-代表通用半导体器件的登记序号、一个字母加二位数字-表示专用半导体器件的登记序号。
第四部分:用字母对同一类型号器件进行分档。A、B、C、D、E┄┄-表示同一型号的器件按某一参数进行分档的标志。
除四个基本部分外，有时还加后缀，以区别特性或进一步分类。常见后缀如下:
1、稳压二极体型号的后缀。其后缀的第一部分是一个字母，表示稳定电压值的容许误差范围，字母A、B、C、D、E分别表示容许误差为±1%、±2%、±5%、±10%、±15%其后缀第二部分是数字，表示标称稳定电压的整数数值后缀的第三部分是字母V，代表小数点，字母V之后的数字为稳压管标称稳定电压的小数值。
2、整流二极体后缀是数字，表示器件的最大反向峰值耐压值，单位是伏特。
3、晶闸管型号的后缀也是数字，通常标出最大反向峰值耐压值和最大反向关断电压中数值较小的那个电压值。
如:BDX51-表示NPN矽低频大功率三极体，AF239S-表示PNP锗高频小功率三极体。
积体电路把晶体二极体、三极体以及电阻电容都制作在同一块矽晶片上，称为积体电路。一块矽晶片上集成的元件数小于 100个的称为小规模积体电路，从 100个元件到1000 个元件的称为中规模积体电路，从1000 个元件到100000 个元件的称为大规模积体电路，100000 个元件以上的称为超大规模积体电路。积体电路是当前发展计算机所必需的基础电子器件。许多工业先进国家都十分重视积体电路工业的发展。积体电路的集成度以每年增加一倍的速度在增长。每个晶片上集成256千位的MOS随机存储器已研制成功，正在向1兆位 MOS随机存储器探索。
光电器件 光电探测器光电探测器的功能是把微弱的光信号转换成电信号，然后经过放大器将电信号放大，从而达到检测光信号的目的。光敏电阻是最早发展的一种光电探测器。它利用了半导体受光照后电阻变小的效应。此外，光电二极体、光电池都可以用作光电探测元件。十分微弱的光信号，可以用雪崩光电二极体来探测。它是把一个PN结偏置在接近雪崩的偏压下，微弱光信号所激发的少量载流子通过接近雪崩的强场区，由于碰撞电离而数量倍增，因而得到一个较大的电信号。除了光电探测器外，还有与它类似的用半导体制成的粒子探测器。
半导体发光二极体半导体发光二极体的结构是一个PN结，它正向通电流时，注入的少数载流子靠复合而发光。它可以发出绿光、黄光、红光和红外线等。所用的材料有 GaP、GaAs、GaAs1-xPx、Ga1-xAlxAs、In1-xGaxAs1-yPy等。
半导体雷射器如果使高效率的半导体发光管的发光区处在一个光学谐振腔内，则可以得到雷射输出。这种器件称为半导体雷射器或注入式雷射器。最早的半导体雷射器所用的PN结是同质结，以后采用双异质结结构。双异质结雷射器的优点在于它可以使注入的少数载流子被限制在很薄的一层有源区内复合发光，同时由双异质结结构组成的光导管又可以使产生的光子也被限制在这层有源区内。因此双异质结雷射器有较低的阈值电流密度，可以在室温下连续工作。
光电池当光线投射到一个PN结上时，由光激发的电子空穴对受到PN结附近的内在电场的作用而向相反方向分离，因此在PN结两端产生一个电动势，这就成为一个光电池。把日光转换成电能的日光电池很受人们重视。最先套用的日光电池都是用矽单晶制造的，成本太高，不能大量推广使用。国际上都在寻找成本低的日光电池，用的材料有多晶矽和无定形矽等。
其它利用半导体的其他特性做成的器件还有热敏电阻、霍耳器件、压敏元件、气敏电晶体和表面波器件等。
未来发展今年是摩尔法则(Moore'slaw)问世50周年，这一法则的诞生是半导体技术发展史上的一个里程碑。
这50年里，摩尔法则成为了信息技术发展的指路明灯。计算机从神秘不可近的庞然大物变成多数人都不可或缺的工具，信息技术由实验室进入无数个普通家庭，网际网路将全世界联系起来，多媒体视听设备丰富著每个人的生活。这一法则决定了信息技术的变化在加速，产品的变化也越来越快。人们已看到，技术与产品的创新大致按照它的节奏，超前者多数成为先锋，而落后者容易被淘汰。
这一切背后的动力都是半导体晶片。如果按照旧有方式将电晶体、电阻和电容分别安装在电路板上，那么不仅个人电脑和移动通信不会出现，连基因组研究、计算机辅助设计和制造等新科技更不可能问世。有关专家指出,摩尔法则已不仅仅是针对晶片技术的法则不久的将来，它有可能扩展到无线技术、光学技术、感测器技术等领域，成为人们在未知领域探索和创新的指导思想。
毫无疑问，摩尔法则对整个世界意义深远。不过，随着电晶体电路逐渐接近性能极限，这一法则将会走到尽头。摩尔法则何时失效?专家们对此众说纷纭。早在1995年在芝加哥举行信息技术国际研讨会上，美国科学家和工程师杰克·基尔比表示，5纳米处理器的出现或将终结摩尔法则。中国科学家和未来学家周海中在此次研讨会上预言，由于纳米技术的快速发展，30年后摩尔法则很可能就会失效。2012年，日裔美籍理论物理学家加来道雄在接受智囊网站采访时称，"在10年左右的时间内，我们将看到摩尔法则崩溃。"前不久，摩尔本人认为这一法则到2020年的时候就会黯然失色。一些专家指出，即使摩尔法则寿终正寝，信息技术前进的步伐也不会变慢。
图书信息书 名: 半导体器件
作 者:布伦南高建军刘新宇
出版社:机械工业出版社
出版时间: 2010年05月
ISBN: 9787111298366
定价: 36元
内容简介《半导体器件:计算和电信中的套用》从半导体基础开始，介绍了电信和计算产业中半导体器件的发展现状，在器件方面为电子工程提供了坚实的基础。内容涵盖未来计算硬体和射频功率放大器的实现方法，阐述了计算和电信的发展趋势和系统要求对半导体器件的选择、设计及工作特性的影响。
《半导体器件:计算和电信中的套用》首先讨论了半导体的基本特性接着介绍了基本的场效应器件MODFET和M0SFET，以及器件尺寸不断缩小所带来的短沟道效应和面临的挑战最后讨论了光波和无线电信系统中半导体器件的结构、特性及其工作条件。
作者简介Kevin F Brennan曾获得美国国家科学基金会的青年科学家奖。2002年被乔治亚理工大学ECE学院任命为杰出教授，同年还获得特别贡献奖，以表彰他对研究生教育所作出的贡献。2003年，他获得乔治亚理工大学教职会员最高荣誉--杰出教授奖。他还是IEEE电子器件学会杰出讲师。
图书目录译者序
前言
第1章 半导体基础
1.1 半导体的定义
1.2 平衡载流子浓度与本征材料
1.3 杂质半导体材料
思考题
第2章 载流子的运动
2.1 载流子的漂移运动与扩散运动
2.2 产生-复合
2.3 连续性方程及其解
思考题
第3章 结
3.1 处于平衡状态的pn结
3.2 不同偏压下的同质pn结
3.3 理想二极体行为的偏离
3.4 载流子的注入、拉出、电荷控制分析及电容
3.5 肖特基势垒
思考题
第4章 双极结型电晶体
4.1 BJT工作原理
4.2 BJT的二阶效应
4.2.1 基区漂移
4.2.2 基区宽度调制/Early效应
4.2.3 雪崩击穿
4.3 BJT的高频特性
思考题
第5章结型场效应电晶体和金属半导体场效应电晶体
5.1 JFE
日本自己就能生产，当然不担心了。
高端光刻机被称为世界上最精密的仪器，零部件数量达数万甚至十几万个，供应商几百家，最贵报价数亿美元一台，堪称现代光学工业之花，制造难度非常大。
现在全世界只有少数几家公司能够制造，主要以荷兰ASML、日本Nikon和日本Canon三大品牌为主。从市场占有率来讲，ASML占据80%以上，在EUV极紫外光领域，ASML是独家生产者。
另一方面，美国现在占到零部件供应链的25%，就拥有了非常大的话语权；日本不仅在零部件供应链之中，而且还是欧美同盟中的一员，没有面临制裁的风险。
即使如此，日本企业从早期一统芯片和光刻机天下，到现在逐步没落，要看美国和ASML脸色行事，也是另一番苦恼。
日本并不会面临芯片和光刻机的问题。从目前来看，逼急了，世界上只有美国、中国和日本有能力建设芯片自主技术和自主产业链，这其中当然也包括光刻机。但是，因为美国可以轻松控制日本，所以并不存在芯片和光刻机的问题。从世界范围内来看，能够挑战美国地位的只有中国、俄罗斯，而从经济上挑战美国地位的只有中国，因此美国才会选择在各个方面掣肘中国。
从光刻度这一领域来看，它是一个费力不讨好的事情，因此，国际上很多大 科技 公司并未染指这个产品。一是它需求比较小，市场规模也不大，二是它需要大量超级技术，整个零部件产业链比较复杂。所以包括美国著名 科技 公司、日本著名 科技 公司以及中国 科技 公司此前并未染指这一领域。要不是中国早已意识到光刻机可能会面临卡脖子，中国也不会有光刻机产品。其实，世界上有一家ASML光刻机企业完全就够了。
假设日后有一天，美国想要打压日本、韩国或欧洲国家的芯片市场，也不一定会通过光刻机来打压，完全有其他不同的手段。原因就是美国高 科技 体量几乎是欧洲、日韩各国的总和。当然，本身光刻机技术本身就是欧洲公司，有一定的美国技术。
从目前世界格局来看，欧美再怎么打，他们始终是一家人，无论文化背景还是经济联系，中国只能寻求与欧美世界保持良好的经济关系，永远不要期待着欧美世界能够跟中国实现文化理念上的认同。而中日韩东南亚又是另外一个文化背景，虽然近100年来，出现很多关系困境，但终究是文化的根源和人种根源是一致的，未来能够团结在一起，就是非常好的情况。
虽然现阶段顶尖的光刻机生产制造企业在荷兰，可是我觉得这不意味着荷兰把握着全部重要零部件，实际上日本在芯片和光刻机行业依然占据十足的份量， 尤其是在原料层面，在全部半导体材料行业的19种重要原材料中，有14种日本的生产能力是占了全世界50%之上的，换句话说假如缺乏日本生产制造的重要原料，荷兰的顶尖光刻机也难以造出 ，例如去年的光刻机事件，日本即便芯片半导体技术再牛，一旦被日本卡死重要原材料就麻烦了。
日本的半导体技术在多年前也是很厉害的，可是之后由于美国的施压，也有韩国三星的兴起，因此日本的半导体技术落在了后边，但是瘦死的骆驼比马大，日本依然有着一定的芯片制造能力，并且归功于贴近垄断性的重要原料，因此日本分毫不担忧缺少芯片和光刻机生产制造的难题，掏钱买便是了，终究三星和其他半导体企业也十分担心日本断供。
包含中国的中芯，虽然尽量避免了对美国技术的依靠，可是在半导体器件层面，依然十分依靠日本，许多原料都从日本进口的，一旦日本不出口了，也是会遭遇十分多的不便。但是依照现阶段的发展趋势，我国的芯片制造能力跨越日本并不是问题，对于原料供货，这实际上便是一个现代化职责分工的难题，终究一个国家不太可能彻底把握全部的供应链管理。
【日本怎么从来不担心光刻机的问题，要知道荷兰ASML几乎是垄断式的】
世界有数的光刻机企业中，我们除了知道ASML之外，还有尼康，佳能，欧泰克，上海微电子装备等等，这里尼康和佳能就是日本企业。
确实尼康在很长一段时间内可以说是光刻机的霸主，但是因为ASML和台积电合作浸润式DUV的光刻机，将尼康佳能给超越。
尼康,在“干式微影技术”在“浸入式光刻技术”已经成为光刻机主流的时候，它却依然固守自己的技术，拥抱“干式微影技术”。
可以说，它还放弃了和台积电合作，这给ASML带来了机会，尼康光刻机已经越来越不能满足当下对于光刻机的需求，台积电英特尔在一批企业转投到ASML的怀抱，在尼康的固步自封中，ASML迅速发展，一举夺得了光刻机霸主地位。
ASML的成功之路——
1.一方面积极的收购一些重要企业，比如美国Cymer等，另外一方面不断的使用国际最先进的技术，德国，荷兰等等全世界最新进的技术都会被ASML使用。
2.非常聪明的将台积电，英特尔，三星等等企业作为自己的股东。这一种政策，能够获得更多的技术和资金的支持。
3.从来不固步自封，开放创新式的发展，让ASML能够立即获得各大企业的认同，成功的开启自己的霸主之业。
当然，我们也知道，虽然说你看尼康，佳能没有了当年的雄风。但是对于日本半导体来说，光刻机已经能够满足它们需求，因此它们并不需要去进口ASML，甚至于如果进口的话，这不是承认自己的失败吗？
日本肯定不用担心，一方面美，日同（lang）盟（bei），另一方面，第一次电子产业转移是送美国到日本，日本尼康，佳能其实是DUV（453nm—193nm光源）时代的霸主。
在芯片28nm制程之前的时代，尼康，佳能的光刻机才是行业内最大的玩家。
目前来说，日本在28nm，22nm光刻机领域仍然非常强横。在2010年之后，才真正是荷兰的ASML的霸主地位。
大部分人可能觉得，这又不是7nm，5nm，没有多少先进的技术。
但是在一些逻辑芯片，存储器，14nm以上的制程工艺，还是大量的应用工艺。
例如日本东芝仍然是全球存储的主要供应商。
佳能1970年制造的第一台光刻机
在芯片领域，日本通过多年的发展，尤其是在CIS芯片，各类传感器应用的芯片，MEMS芯片领域，具有很强的实力。我们常说的晶圆的应用，并不单单的应用在CPU方面，还有逻辑芯片，存储器，闪存这价格领域。
日本的传感器，其实就是属于CIS集成电路的一种高端应用。
大部分熟悉手机摄像头的朋友都知道，目前全球高端摄像头的芯片多数来自于日本的索尼。同时日本还有不少做各类传感器的企业，也都是依托于这一类芯片的应用。
美国对日本发动的“芯片战争”，让日本彻底沦为美国的小弟
日本其实是经受过一次美国发起的芯片战争的。
1963年，日本电气公司（NEC）自美国仙童半导体获得planar technology的授权，开始了日本半导体技术研究。
1976年，在日本产经省的主导下，日本的多个大企业参与其中，NEC、三菱、京都电气，东芝共同成立了——“VLSI 技术研究所”。主力向DRAM攻坚，那个时候半导体，还主要是存储器应用天下。在日本的冲击下，DRAM市场价格下降了一倍。英特尔不得不转型，向微处理（CPU）市场冒进的拓展。
1978年，英特尔就是在日本的打压，真的是无可奈何了，好不容易开发出了i8086，第一款微处理器原型。
本身日本的芯片工艺，确实要超过美国，欧洲。美国怎么可能放任这么发展下去，然后就开始针对日本的针对性打击！
1985年，日本DRAM坐拥全球80%市场。（那个时候，晶圆并不是主要是用来做DRAM，不是用来做CPU）。
1985年，美国半导体产业协会开始向美国商务部投诉日本半导体产业不正当竞争，启用了WTO里面的301反倾销条款。（美国惯用的伎俩）
1985年，美国和日本在经济上签订了《广场协议》，广场协定是一个美元，对日元的战争。直接让日元大幅度贬值。
大量的日本优质资产，被美国资本收购！
同时美国要求美国半导体在日本的市场提升到20%-30%，防止出现倾销的情况。在明争暗斗了几年之后，美国强硬的要求日本签订，《日美半导体保障协定》，开放日本半导体产业的知识产权、专利。1991年，日本的统计口径美国已经占到22%，但是美国仍旧认为是20%以下，美国再次强迫日本签订了第二次半导体协议。（引自：35年前美国对日本发动芯片战争，日本坐拥全球80%市场却惨败，半导体设备资讯站）
所有在美国对日本芯片战争奏效之后，日本彻底服软了。
日本商业市场，还在想网高端走：软银收购ARM如今手机市场，以及各类移动电子设备，基本都是基于ARM的架构开发的芯片。ARM原本是英国的芯片企业，软银出资310亿美金收购了ARM。
这应该算是日本仍然把持着芯片领域的一个高峰吧。
综合来说：在芯片市场，真正玩家，只有美国，日本，未来一定会有中国。
为什么日本不担心芯片和光刻机的问题？因为日本自己可以制造，其次，没有对美国构成威胁。
事实上，目前全球可以制造光刻机的国家只有三个：荷兰、中国和日本。
荷兰ASML是全球最大的光刻机厂商，在EUV光刻机领域处于垄断地位。ASML一台EUV光刻机售价1.2亿美元，有10万个零配件，大部分零配件需要从美国、日本、德国进口。
中国也可以制造光刻机，上海微电子是中国唯一的光刻机厂商，目前可以制造90nm光刻机，24nm也在路上，与ASML相比还有很大差距。
日本的尼康和佳能也可以制造光刻机。事实上，在2007年以前，尼康和佳能才是全球光刻机市场的霸主，但是后来被ASML击败。目前，日本光刻机把持着中端市场，高端市场只有ASML一家。
此外，日本半导体对美国不构成威胁。美国早在上世纪80年代就对日本“下手”了，曾经一度独霸全球的日本半导体被美国一举击败，最后只剩下半导体上游产业把持在日本手中。
当然了，美国和日本是同盟关系，日本没有制裁美国的实力，只有美国制裁日本的份儿，在日本半导体产业一举溃败之后，已经对美国没有什么威胁。
再者，日本如果需要高端光刻机只需要从荷兰进口即可，这方面对日本并没有限制。日本也不用自己去研发，毕竟市场就那么大，而且ASML已经垄断市场，日本不会傻到这时候再去研发高端光刻机。
总之，日本不需要担心芯片和光刻机的问题。首先，中低端光刻机，日本自己可以制造，高端光刻机只需要从荷兰进口就行，这方面没有限制。
为什么日本不担心芯片和光刻机问题？
因为，我们现在正在遭遇的事情，当年在日本早就发生过了！
美国强迫日本签署协议限制半导体产业日美两国签署的广场协议大家都知道，但上世纪80年代中期美国还强迫日本签署了《美日半导体协议》，这份协议直接限制了日本半导体产业对美国出口，并增加100%关税，同时还规定其他国家的半导体产品在日本市场份额得超过20%。
这一协议直接将当期发展得如期中天的日本半导体产业打残了，当时全球TOP10的半导体公司前三都是日本公司，分布是NEC、东芝、日立，而整个TOP10中日企达到了6家。
但是，我们现在看看日企中，那还有谁是比较强的半导体公司？没了！唯独就剩个东芝还苟延残喘。也就是说美国在上世纪80年通过强力手段彻底肢解了日本半导体产业，使得对应的日企无法在全球范围内攻城掠地，只能偏安一隅的生存，日本芯片基本处于崩盘状态。
从此之后美国的半导体产业彻底崛起，诞生了一大波现在大家如雷贯耳的美企，他们的成功很大部分的归功于当年的《美日半导体协议》。此外，韩国部分企业乘势崛起。
日本另辟蹊径偏安一隅成功也许有人疑惑，既然美国肢解了日本半导体产业，为何现在的日本半导体看上去还是很强的，这里面的原因也是挺简单的，被美国限制之后日企也是要生存下去的，一些核心领域败下阵来，那就只能转向转型，在美国半导体不参与的地方以及适合发挥自己专长的地方进行猛攻。
也就是日本现在比较强的半导体材料和部分半导体设备，目前日企在上述占的市场份额较大，10大半导体设备日企占了近一半的份额，等于是从另一层面捏住了很多下游芯片企业的命脉。你看前阶段日韩两国半导体的相互制裁，就是因为日本能在原材料这块掌握有优势地位。
此外，部分日企也在利用自己的一些优势来进行突破，比如索尼，他们将CMOS作为最优先发展的业务，地位远高于 游戏 、电影等业务，当其他业务不行时更是不断加大这块的研发投入，为了提高技术壁垒还收购晶圆厂自行设计传感器的制造。
日本光刻机暂处于中端地位最后这里再提提日企的光刻机，日本是有自己的光刻机制造企业，也就是尼康和佳能两家，这两家为人所熟知是因为相机。但是很多人可能不知道相机领域涉及的光学技术正好是光刻机所需要的。
也因为如此，这两家企业都曾经拥有自己的光刻机技术，但是在和荷兰ASML的竞争中已经落败下来，目前他们量产的机型只能算是中端光刻机。对这两家企业来说，光刻机领域的下坡路不可避免，未来或许他们还将落后下去，会被我们超过。
Lscssh 科技 官观点：
说了那么多，总结下！日本的芯片产业早在30年前就已经被美国摧毁，所以美国人自然是不担心的，而无法威胁到美国半导体产业的日本自然也不担心买不到，美国会顺畅的给他供货。同时，由于芯片产业被扼杀，日本只能另辟蹊径走另外的一条路，最终在半导体材料和设备制造取得了一定的成绩。
日本自己就可以生产光刻机，日本的尼康和佳能以前造光刻机也非常厉害，只不过后来被荷兰阿斯麦尔公司给超越了，徒弟超越了师傅，现在占到了市场的80% 以上，几乎快把师傅给逼上绝路了，但是瘦死的骆驼比马大啊，日本的光刻机技术基础是有的，技术是有的，根本不用担心什么。
我们中国一定要争气啊，早日早出来属于自己的光刻机和芯片，全球高端产业，也就是芯片技术是最后未被我们攻克的阵地了，相信只要我们掌握了这项技术，很快芯片就会变成白菜价。
虽说目前顶级的光刻机制造公司在荷兰，但是这不代表荷兰掌握着所有关键零部件，其实日本在芯片和光刻领域仍然占有十足的份量，尤其是在原材料方面，在整个半导体领域的19种关键材料中，有14种日本的产能是占了全球50%以上的，也就是说如果缺少日本生产的关键原材料，荷兰的顶级光刻机也很难造出来，比如去年的光刻胶事件，韩国即使芯片半导体技术再牛，一旦被日本卡住关键材料就麻烦了。
日本的芯片技术在多年前也是很厉害的，但是后来因为美国的打压，还有韩国三星的崛起，所以日本的半导体技术落在了后面，不过瘦死的骆驼比马大，日本仍然拥有一定的芯片制造能力，而且得益于接近垄断的关键原材料，所以日本丝毫不担心缺失芯片和光刻机制造的问题，花钱买就是了，毕竟三星和其它半导体企业也十分害怕日本断供。
包括国内的中芯国际，虽说尽量减少了对美国技术的依赖，但是在半导体材料方面，仍然非常依赖日本，很多原材料都从日本进口的，一旦日本不出口了，也是会面临非常多的麻烦。不过按照目前的发展态势，中国的芯片制造能力超越日本不是问题，至于原材料供应，这其实就是一个国际化分工的问题，毕竟一个国家不可能完全掌握所有的供应链。
因为日本不用担心了，日本半导体产业基本全军覆没了。高端光刻机用不上，日本担心什么？
日本自己有28纳米的光刻机，有极紫外光源。但是这些都用不上，没有像intel，三星，台积电那样的半导体制造企业。也没有像海思，高通，联发科，展锐，AMD，NVIDIA那样的芯片设计企业。
做做液晶面板，滤波器件，图像传感器，28纳米光刻机足够了。28纳米最低能做7纳米芯片，日本有28纳米光刻机，还担心什么？
我们今年能够突破28纳米光刻机，如果我们不做手机SOC芯片，我们也不必担心了。但我们没有理由放弃手机芯片，所以我们必须要突破极紫外光刻机，在突破之前，我们自然是担心。
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