半导体,顾名思义就是导电性介于导体和绝缘体之间的一类物体。通过杂质的掺入而改变材料的导电性能,这便是半导体技术的底层基础。由此延展,这一特性可以用来制作出各类具备不同IV特性(电流电压特性)的晶体管。将成万上亿只晶体管集成在一起,并实现一定的电路功能,便形成了集成电路。粗略地讲,集成电路经过设计、制造、封装、测试后便形成了一颗完整的芯片,它通常是一个可以立即使用的独立整体。
说到半导体,其实它的发现可以追溯到很久以前,早在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。后来人们又陆续发现了半导体的其他三种特性:光电伏特效应、光电导效应、整流效应。
常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅更是各种半导体材料中,在商业应用上最具有影响力的一种。物质存在的形式多种多样,固体、液体、气体、等离子体等。我们通常把导电性差的材料,如煤、人工晶体、琥珀、陶瓷等称为绝缘体。而把导电性比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。
半导体的生产制造流程十分复杂,我们都知道半导体的主要成分是硅,而沙子正好就是硅组成的,由沙子到半导体这俩的跨越难度可想而知。简单来讲,半导体的生产制造流程主要分为硅片制造、晶圆制造、IC封测。
其中硅片制造:硅片制造的原料是硅锭,硅锭在要经历许多工艺步骤才能制成合乎要求的硅片,包括研磨、刻印定位槽、切片、磨片、倒角、刻蚀、抛光、清洗、检测和包装;晶圆制造:晶圆指制造半导体晶体管或集成电路的衬底。晶圆制造过程主要包括扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、化学机械抛光、金属化七个相互独立的工艺流程;晶圆封测:导体封装测试是指将通过测试的晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程。晶圆封测过程主要包括晶圆电测、切割、贴片、引线键合、封装、老化测试。
半导体是科技发展中必不可少的东西,在当下大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。
半导体是通常由硅组成的材料产品,其导电性比玻璃之类的绝缘体高,但比铜或铝之类的纯导体导电性低。可以通过引入杂质(称为掺杂)来改变其导电性和其他性能,以满足其所驻留的电子组件的特定需求。
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。
半导体分为四个主要产品类别:
内存:内存芯片充当数据的临时仓库,并将信息往返于计算机设备的大脑。内存市场的整合仍在继续,将内存价格推到了如此低的水平,以至于只有东芝,三星和NEC等少数巨头能够负担得起。
微处理器:这些是中央处理单元,包含执行任务的基本逻辑。英特尔在微处理器领域的统治已迫使几乎所有其他竞争对手(除了超微公司)退出主流市场,并进入较小的细分市场或完全不同的领域。
商品集成电路:有时被称为“标准芯片”,它们被大量生产以用于常规处理。该细分市场由亚洲大型芯片制造商主导,其利润微乎其微,只有最大的半导体公司才能竞争。
复杂的SOC: “片上系统”实质上就是创建具有整个系统功能的集成电路芯片。市场围绕着对具有新功能和较低价格的消费产品不断增长的需求。随着存储器,微处理器和商品集成电路市场的大门紧闭,SOC细分市场无疑是仅有的具有足够机会来吸引众多公司的细分市场。
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