• 正在加载中...
  • 半导体

    半导体( semiconductor),指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。如二极管就是采用半导体制作的器件。半导体是指一种导电性可受控制,范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。今日大部分的电子产品,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。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。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 半导体 英文名: semiconductor
    应用: 收音机、电视机以及测温 物质形式: 固体、气体、等离子体等
    • 罗河烈半导体词条的主要内容应包括1.半导体的定义;2.半导体的主要性能;3.它的主要应用。 但该词条把“半导体参数意义”写的编幅太多。另外,半导体的封装历程也写得太多。把高二教科书中所教的半导体内容都写进去,目的何在?整个词条想告诉人什么? 我建议,好好修改一下。

    目录

    简介/半导体 编辑

    半导体,是指电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质。半导体室温时电阻率约在10-5~107欧·米之间,温度升高时电阻率指数则减小。如硅、锗、硒等,半导体之所以得到广泛应用,是因为它的导电能力受掺杂、温度和光照的影响十分显着。

    相关短语/半导体 编辑

    半导体Semiconductor;intrinsic semiconductor

    有机半导体[电子] organic semiconductor;TCNQ;OSTS

    半导体晶体[电子] semiconductor crystal;[电子] semiconducting crystal;[电子] crystal semiconducting;[电子] Crystal Semiconductor

    纯半导体intrinsic semiconductor;pure semiconductor

    半导体玻璃semiconducting glass;semiconductorglass

    半导体整流semiconductor rectifier;semiconductor rectifier,semiconductor rectifier

    离子半导体ionic semiconductor

    半导体芯片semiconductor chips;conductor chip;semiconductor pellet;semiconductor chip,semiconductor chip

    半导体制冷semiconductor refrigeration;Semi-conductor refrigerant;Semiconductor Cooling;

    晶格:晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵,称为晶格。

    共价键结构:相邻的两个原子的一对最外层电子(即价电子)不但各自围绕自身所属的原子核运动,而且出现在相邻原子所属的轨道上,成为共用电子,构成共价键。

    自由电子的形成:在常温下,少数的价电子由于热运动获得足够的能量,挣脱共价键的束缚变成为自由电子。

    空穴:价电子挣脱共价键的束缚变成为自由电子而留下一个空位置称空穴。

    电子电流:在外加电场的作用下,自由电子产生定向移动,形成电子电流

    空穴电流:自由电子按一定的方向依次填补空穴(即空穴也产生定向移动),形成空穴电流。

    本征半导体的电流:电子电流+空穴电流。自由电子和空穴所带电荷极性不同,它们运动方向相反。

    载流子:运载电荷的粒子称为载流子。

    导体电的特点:导体导电只有一种载流子,即自由电子导电。

    本征半导体电的特点:本征半导体有两种载流子,即自由电子和空穴均参与导电。

    本征激发:半导体在热激发下产生自由电子和空穴的现象称为本征激发。

    复合:自由电子在运动的过程中如果与空穴相遇就会填补空穴,使两者同时消失,这种现象称为复合。

    动态平衡:在一定的温度下,本征激发所产生的自由电子与空穴对,与复合的自由电子与空穴对数目相等,达到动态平衡。

    载流子的浓度与温度的关系:温度一定,本征半导体中载流子的浓度是一定的,并且自由电子与空穴的浓度相等。当温度升高时,热运动加剧,挣脱共价键束缚的自由电子增多,空穴也随之增多(即载流子的浓度升高),导电性能增强;当温度降低,则载流子的浓度降低,导电性能变差。

    结论:本征半导体的导电性能与温度有关。半导体材料性能对温度的敏感性,可制作热敏和光敏器件,又造成半导体器件温度稳定性差的原因。

    杂质半导体:通过扩散工艺,在本征半导体中掺入少量合适的杂质元素,可得到杂质半导体。

    P型半导体:在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了P型半导体。

    多数载流子:P型半导体中,空穴的浓度大于自由电子的浓度,称为多数载流子,简称多子。

    少数载流子:P型半导体中,自由电子为少数载流子,简称少子。

    受主原子:杂质原子中的空位吸收电子,称受主原子

    P型半导体的导电特性:它是靠空穴导电,掺入的杂质越多,多子(空穴)的浓度就越高,导电性能也就越强。

    N型半导体:在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置形成N型半导体。

    多子:N型半导体中,多子为自由电子。

    少子:N型半导体中,少子为空穴。

    施主原子:杂质原子可以提供电子,称施主原子。

    N型半导体的导电特性:掺入的杂质越多,多子(自由电子)的浓度就越高,导电性能也就越强。

    结论:

    多子的浓度主要决定于杂质浓度。

    少子的浓度主要决定于温度。

    PN结的形成过程PN结的形成过程

    PN结的形成:将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上,

    在它们的交界面就形成PN结。

    PN结的形成过程:如图所示,在无外电场和其它激发作用下,参与扩散运动的多子数目等于参与漂移运动的少子数目,从而达到动态平衡,形成PN结。

    扩散运动:物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方运动,这种由于浓度差而产生的运动称为扩散运动。

    空间电荷区:由于扩散运动使得PN结交界面产生一片复合区域,可以说这里没有多子,也没有少子。因为刚刚扩散过来就会立刻与异性复合,此运动不断发生着(此处请专家斟酌)。P区一侧出现负离子区,N区出现正离子区,它们基本上是固定的,称为空间电荷区。

    电场形成:空间电荷区形成内电场。

    空间电荷加宽,内电场增强,其方向由N区指向P区,阻止扩散运动的进行。

    漂移运动:在电场力作用下,载流子的运动称漂移运动。

    电位差:空间电荷区具有一定的宽度,形成电位差Uho,电流为零。

    耗尽层:绝大部分空间电荷区内自由电子和空穴的数目都非常少,在分析PN结时常忽略载流子的作用,而只考虑离子区的电荷,称耗尽层。

    PN结的特点:具有单向导电性。

    发展历史/半导体 编辑

    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。

    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。

    性能/半导体 编辑

    半导体半导体

    1.在纯净的半导体中适当地掺入一定种类的极微量的杂质,半导体的导电性能就会成百万倍的增加—这是半导体最显着、最突出的特性。例如,晶体管就是利用这种特性制成的。

    2.当环境温度升高一些时,半导体的导电能力就显着地增加;当环境温度下降一些时,半导体的导电能力就显着地下降。这种特性称为“热敏”,热敏电阻就是利用半导体的这种特性制成的。

    3.当有光线照射在某些半导体时,这些半导体就像导体一样,导电能力很强;当没有光线照射时,这些半导体就像绝缘体一样不导电,这种特性称为“光敏”。例如,用作自动化控制用的“光电二极管”、“光电三极管”和光敏电阻等,就是利用半导体的光敏特性制成的。

    特性曲线/半导体 编辑

    伏安特性曲线:加在PN结两端的电压和流过二极管的电流之间的关系曲线称为伏安特性曲线。如图所示:

    PN伏安特性PN伏安特性

    正向特性:u>0的部分称为正向特性。

    反向特性:u<0的部分称为反向特性。

    反向击穿:当反向电压超过一定数值U(BR)后,反向电流急剧增加,称之反向击穿。

    势垒电容:耗尽层宽窄变化所等效的电容称为势垒电容Cb。

    变容二极管:当PN结加反向电压时,Cb明显随u的变化而变化,而制成各种变容二极管。如下图所示。

    平衡少子:PN结处于平衡状态时的少子称为平衡少子。

    非平衡少子:PN结处于正向偏置时,从P区扩散到N区的空穴和从N区扩散到P区的自由电子均称为非平衡少子。

    扩散电容:扩散区内电荷的积累和释放过程与电容器充、放电过程相同,这种电容效应称为Cd。

    结电容:势垒电容与扩散电容之和为PN结的结电容Cj。

    杂质/半导体 编辑

    简介

    N型半导体结构图N型半导体结构图

    半导体中的杂质对电阻率的影响非常大。半导体中掺入微量杂质时,杂质原子附近的周期势场受到干扰并形成附加的束缚状态,在禁带中产生附加的杂质能级。例如四价元素锗或硅晶体中掺入五价元素磷、砷、锑等杂质原子时,杂质原子作为晶格的一分子,其五个价电子中有四个与周围的锗(或硅)原子形成共价结合,多余的一个电子被束缚于杂质原子附近,产生类氢能级。杂质能级位于禁带上方靠近导带底附近。杂质能级上的电子很易激发到导带成为电子载流子。这种能提供电子载流子的杂质称为施主,相应能级称为施主能级。施主能级上的电子跃迁到导带所需能量比从价带激发到导带所需能量小得多(图2)。在锗或硅晶体中掺入微量三价元素硼、铝、镓等杂质原子时,杂质原子与周围四个锗(或硅)原子形成共价结合时尚缺少一个电子,因而存在一个空位,与此空位相应的能量状态就是杂质能级,通常位于禁带下方靠近价带处。价带中的电子很易激发到杂质能级上填补这个空位,使杂质原子成为负离子。价带中由于缺少一个电子而形成一个空穴载流子。这种能提供空穴的杂质称为受主杂质。存在受主杂质时,在价带中形成一个空穴载流子所需能量比本征半导体情形要小得多。半导体掺杂后其电阻率大大下降。加热或光照产生的热激发或光激发都会使自由载流子数增加而导致电阻率减小,半导体热敏电阻和光敏电阻就是根据此原理制成的。对掺入施主杂质的半导体,导电载流子主要是导带中的电子,属电子型导电,称N型半导体(图3)。掺入受主杂质的半导体属空穴型导电,称P型半导体。半导体在任何温度下都能产生电子-空穴对,故N型半导体中可存在少量导电空穴,P型半导体中可存在少量导电电子,它们均称为少数载流子。在半导体器件的各种效应中,少数载流子常扮演重要角色

    PN结

    P型半导体与N型半导体相互接触时,其交界区域称为PN结。P区中的自由空穴和N区中的自由电子要向对方区域扩散,造成正负电荷在PN 结两侧的积累,形成电偶极层(图4 )。电偶极层中的电场方向正好阻止扩散的进行。当由于载流子数密度不等引起的扩散作用与电偶层中电场的作用达到平衡时,P区和N区之间形成一定的电势差,称为接触电势差。由于P 区中的空穴向N区扩散后与N区中的电子复合,而N区中的电子向P区扩散后与P 区中的空穴复合,这使电偶极层中自由载流子数减少而形成高阻层,故电偶极层也叫阻挡层,阻挡层的电阻值往往是组成PN结的半导体的原有阻值的几十倍乃至几百倍。

    PN结具有单向导电性,半导体整流管就是利用PN结的这一特性制成的。PN结的另一重要性质是受到光照后能产生电动势,称光生伏打效应,可利用来制造光电池。半导体三极管、可控硅、PN结光敏器件和发光二极管等半导体器件均利用了PN结的特性。

    PN结的单向导电性

    P端接电源的正极,N端接电源的负极称之为PN结正偏。此时PN结如同一个开关合上,呈现很小的电阻,称之为导通状态。

    P端接电源的负极,N端接电源的正极称之为PN结反偏,此时PN结处于截止状态,如同开关打开。结电阻很大,当反向电压加大到一定程度,PN结会发生击穿而损坏。

    掺杂

    半导体之所以能广泛应用在今日的数位世界中,凭借的就是其能借由在其晶格中植入杂质改变其电性,这个过程称之为掺杂(doping)。掺杂进入本质半导体(intrinsic semiconductor)的杂质浓度与极性皆会对半导体的导电特性产生很大的影响。而掺杂过的半导体则称为外质半导体(extrinsic semiconductor)。

    掺杂物

    哪种材料适合作为某种半导体材料的掺杂物(dopant)需视两者的原子特性而定。一般而言,掺杂物依照其带给被掺杂材料的电荷正负被区分为施主(donor)与受主(acceptor)。施主原子带来的价电子(valence electrons)大多会与被掺杂的材料原子产生共价键,进而被束缚。而没有和被掺杂材料原子产生共价键的电子则会被施主原子微弱地束缚住,这个电子又称为施主电子。和本质半导体的价电子比起来,施主电子跃迁至传导带所需的能量较低,比较容易在半导体材料的晶格中移动,产生电流。虽然施主电子获得能量会跃迁至传导带,但并不会和本质半导体一样留下一个电洞,施主原子在失去了电子后只会固定在半导体材料的晶格中。因此这种因为掺杂而获得多余电子提供传导的半导体称为n型半导体(n-type semiconductor),n代表带负电荷的电子。

    和施主相对的,受主原子进入半导体晶格后,因为其价电子数目比半导体原子的价电子数量少,等效上会带来一个的空位,这个多出的空位即可视为电洞。受主掺杂后的半导体称为p型半导体(p-type semiconductor),p代表带正电荷的电洞。

    以一个硅的本质半导体来说明掺杂的影响。硅有四个价电子,常用于硅的掺杂物有三价与五价的元素。当只有三个价电子的三价元素如硼(boron)掺杂至硅半导体中时,硼扮演的即是受主的角色,掺杂了硼的硅半导体就是p型半导体。反过来说,如果五价元素如磷(phosphorus)掺杂至硅半导体时,磷扮演施主的角色,掺杂磷的硅半导体成为n型半导体。

    一个半导体材料有可能先后掺杂施主与受主,而如何决定此外质半导体为n型或p型必须视掺杂后的半导体中,受主带来的电洞浓度较高或是施主带来的电子浓度较高,亦即何者为此外质半导体的“多数载子”(majority carrier)。和多数载子相对的是少数载子(minority carrier)。对于半导体元件的操作原理分析而言,少数载子在半导体中的行为有着非常重要的地位。

    载子浓度

    掺杂物浓度对于半导体最直接的影响在于其载子浓度。在热平衡的状态下,一个未经掺杂的本质半导体,电子与电洞的浓度相等,如下列公式所示:

    n=p=ni其中n是半导体内的电子浓度、p则是半导体的电洞浓度,ni则是本质半导体的载子浓度。ni会随着材料或温度的不同而改变。对于室温下的硅而言,ni大约是1×10 cm。

    通常掺杂浓度越高,半导体的导电性就会变得越好,原因是能进入传导带的电子数量会随着掺杂浓度提高而增加。掺杂浓度非常高的半导体会因为导电性接近金属而被广泛应用在今日的集成电路制程来取代部份金属。高掺杂浓度通常会在n或是p后面附加一上标的“+”号,例如n代表掺杂浓度非常高的n型半导体,反之例如p则代表轻掺杂的p型半导体。需要特别说明的是即使掺杂浓度已经高到让半导体“退化”(degenerate)为导体,掺杂物的浓度和原本的半导体原子浓度比起来还是差距非常大。以一个有晶格结构的硅本质半导体而言,原子浓度大约是5×10 cm,而一般集成电路制程里的掺杂浓度约在10 cm至10 cm之间。掺杂浓度在10 cm以上的半导体在室温下通常就会被视为是一个“简并半导体”(degenerated semiconductor)。重掺杂的半导体中,掺杂物和半导体原子的浓度比约是千分之一,而轻掺杂则可能会到十亿分之一的比例。在半导体制程中,掺杂浓度都会依照所制造出元件的需求量身打造,以合于使用者的需求。

    掺杂对结构的影响

    掺杂之后的半导体能带会有所改变。依照掺杂物的不同,本质半导体的能隙之间会出现不同的能阶。施主原子会在靠近传导带的地方产生一个新的能阶,而受主原子则是在靠近价带的地方产生新的能阶。假设掺杂硼原子进入,则因为硼的能阶到硅的价带之间仅有0.045电子伏特,远小于硅本身的能隙1.12电子伏特,所以在室温下就可以使掺杂到硅里的硼原子完全解离化(ionize)。

    掺杂物对于能带结构的另一个重大影响是改变了费米能阶的位置。在热平衡的状态下费米能阶依然会保持定值,这个特性会引出很多其他有用的电特性。举例来说,一个p-n接面(p-n junction)的能带会弯折,起因是原本p型半导体和n型半导体的费米能阶位置各不相同,但是形成p-n接面后其费米能阶必须保持在同样的高度,造成无论是p型或是n型半导体的传导带或价带都会被弯曲以配合接面处的能带差异。

    上述的效应可以用能带图(band diagram)来解释,。在能带图里横轴代表位置,纵轴则是能量。图中也有费米能阶,半导体的本质费米能阶(intrinsic Fermi level)通常以Ei来表示。在解释半导体元件的行为时,能带图是非常有用的工具。

    半导体材料的制造

    为了满足量产上的需求,半导体的电性必须是可预测并且稳定的,因此包括掺杂物的纯度以及半导体晶格结构的品质都必须严格要求。常见的品质问题包括晶格的错位(dislocation)、双晶面(twins),或是堆栈错误(stacking fault)都会影响半导体材料的特性。对于一个半导体元件而言,材料晶格的缺陷通常是影响元件性能的主因。

    目前用来成长高纯度单晶半导体材料最常见的方法称为裘可拉斯基制程(Czochralski process)。这种制程将一个单晶的晶种(seed)放入溶解的同材质液体中,再以旋转的方式缓缓向上拉起。在晶种被拉起时,溶质将会沿着固体和液体的接口固化,而旋转则可让溶质的温度均匀。

    历史/半导体 编辑

    贝尔实验室贝尔实验室
    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。

    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。

    半导体与集成电路的关系/半导体 编辑

    半导体是指导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。我们知道,电路之所以具有某种功能,主要是因为其内部有电流的各种变化,而之所以形成电流,主要是因为有电子在金属线路和电子元件之间流动(运动/迁移)。所以,电子在材料中运动的难易程度,决定了其导电性能。常见的金属材料在常温下电子就很容易获得能量发生运动,因此其导电性能好;绝缘体由于其材料本身特性,电子很难获得导电所需能量,其内部很少电子可以迁移,因此几乎不导电。而半导体材料的导电特性则介于这两者之间,并且可以通过掺入杂质来改变其导电性能,人为控制它导电或者不导电以及导电的容易程度。这一点称之为半导体的可掺杂特性。

    前面说过,集成电路的基础是晶体管,发明了晶体管才有可能创造出集成电路,而晶体管的基础则是半导体,因此半导体也是集成电路的基础。半导体之于集成电路,如同土地之于城市。很明显,山地、丘陵多者不适合建造城市,沙化土壤、石灰岩多的地方也不适合建造城市。“建造”城市需要选一块好地,“集成”电路也需要一块合适的基础材料——就是半导体。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓(化合物),其中应用最广的、商用化最成功的当推“硅”。

    那么半导体,特别是硅,为什么适合制造集成电路呢?有多方面的原因。硅是地壳中最丰富的元素,仅次于氧。自然界中的岩石、砂砾等存在大量硅酸盐或二氧化硅,这是原料成本方面的原因。硅的可掺杂特性容易控制,容易制造出符合要求的晶体管,这是电路原理方面的原因。硅经过氧化所形成的二氧化硅性能稳定,能够作为半导体器件中所需的优良的绝缘膜使用,这是器件结构方面的原因。最关键的一点还是在于集成电路的平面工艺,硅更容易实施氧化、光刻、扩散等工艺,更方便集成,其性能更容易得到控制。因此后续主要介绍的也是基于硅的集成电路知识,对硅晶体管和集成电路工艺有了解后,会更容易理解这个问题。

    除了可掺杂性之外,半导体还具有热敏性、光敏性、负电阻率温度、可整流等几个特性,因此半导体材料除了用于制造大规模集成电路之外,还可以用于功率器件、光电器件、压力传感器、热电制冷等用途;利用微电子的超微细加工技术,还可以制成MEMS(微机械电子系统),应用在电子、医疗领域。

    半导体设备/半导体 编辑

    2000年以来,全球Fabless公司吸引的风险投资以平均每年16%的速度减少,新成立的设计公司越来越少,领先的公司通过积累与并购不断扩大规模,全球前50位的设计公司占据该领域超过90%的市场份额。

    从半导体设备供应商的角度来看,全球整合带来的的挑战更多更大。在商业上,由于半导体制造产能投资越来越集中于全球前几名的半导体制造商,半导体设备供应商所面对的客户也趋于集中,如2010年时全球前5位的半导体厂商资本支出总和占全球的49%,而在2012年这个数字会上升到63%。设备商在面对占据其市场巨大份额的大客户时,所面临到的议价压力和对于服务的高要求自然不言而喻。其实,支出集中也来自于整合,要保持拥有最先进的制造工厂,半导体制造商需要扩大其规模以保证达到一定量的销售额(RevenueThresh-old)来维持先进产能的持续投资。

    另一方面,整个全球半导体设备市场规模并没有随半导体市场同步成长,半导体制造商投入在半导体设备上的支出相对在减少。如图2所示,在1991年到2000年的10年间,全球半导体设备支出与半导体市场之比平均值为17.2%,在2001年到2010年比值的平均值为14.3%,而近两年这个比值降到了12%~13%。

    但是在技术层面上,半导体制造商对于半导体设备商提出了更多需求。为了实现更多的芯片功能,以“MorethanMoore”的方式为产品添加更多附加值,半导体制造商对设备提出了更加多样化的要求,如MEMS、TSV、Ⅲ-Ⅴ族元素等应用都需要设备制造商分别进行研发来改造现有设备机型以符合客户要求。另一方面,沿着摩尔定律微缩的道路也正在进行着,设备制造商需要投入大量精力与资金以支持最前沿的研究。

    设备供应商在面对全球市场环境和技术压力下,应对的方式之一也是整合。为了提高生产效率和研发效率,未来在每一步半导体生产技术中经过整合留存下来的设备供应商可能只有2~3家。

    这两三家厂商之间,和其他生产环节的设备供应商之间,和半导体制造商之间,和材料供应商之间,和设备子系统厂商(如光学系统、真空泵、电源系统等)都需要密切的合作才有可能共同研发出改变世界的“破坏性”的技术。全球整合不可避免,不过在任何市场状况下都寻求创新是半导体产业生生不息的原动力。

    医疗电子半导体/半导体 编辑

    维持身体健康一定得要仰赖医生吗?随着科技进步,医疗行为正从医院走出,转而进入互联网家庭,让现代人的就医习惯和医疗设备市场正面临巨大转变。

    21世纪最具发展潜力的明星产业

    根据市场研究机构Databeans预测,至2011年医疗电子用半导体产值将超过40亿美元,以家用市场成长速度最快,平均年成长率高达12%。另一研究机构BCCResearch的最新调查报告也指出,全球家用医疗设备市场规模将从2007年的146亿美元,至2012年时成长到204亿美元,年成长率(CAGR)将达到6.8%。辅助复健、治疗装置、监视/传感器与遥测装置等,成为家用电子医疗市场的大头,光以血糖测量仪来看在2007年就有70亿美元商机,而到了2012年将成长到89亿美元;而有益健康的家用医疗装置,预估更将大举成长25%。

    全球医疗电子市场的热闹,受到以下趋势所影响:(1)人口老龄化。(2)发达国家和发展中国家的人们对于增进健康照顾的期望持续增加。(3)保险公司和雇主在医疗开销的支付和保险范围逐渐消减,但受保人或病患需缴纳的费用却日益增加。(4)日新月异的科技可针对许多症状较轻微的疾病,给予早期分析、预防与治疗。

    其中,人口老龄化是推动家用医疗电子发展的主力之一,也是全世界各国都面临的问题。根据联合国报告指出,公元2000年全球老年人口达6亿人,预估至2050年将增至20亿,老年人口比例将高达21%。人口数最多的中国,同样也将拥有最多的老年人口。根据国家统计局发布的数据显示,2007年65岁及以上人口占全国总人口的比重达到8.1%,估计到2025年,老年人口将从现在的1亿4千6百万,增加到2亿9千万人。

    BCC分析报告也指出,若以区域性来看家用医疗电子市场的销售额百分比,美国与加拿大目前是最大、也是成长最快的市场,占有全球市场的34.2%;而药品和医疗器械产品在其医药总产值中各占一半的欧盟占28.9%;包含中国在内的其它二十个发展中国家,则占市场比例的22.8%。

    从生病了才看医生的治疗,到预防疾病的预防,在电子科技的推波助澜之下,保健医学将是未来的显学。不但大型的医院用治疗仪也逐渐朝便携式、经济型家用康复治疗器的方向发展,例如,全自动体外电击器(AutomatedExternalDefibrillator,AED)、生育监测仪(FertilityMonitoringDevice)等;每个家庭也会将家庭医疗与保健视为必要的投资,选购家用医疗电子设备就像选购电视与冰箱等家电般平常。

    以上种种因素,让家用医疗电子设备被美国《财富》杂志预测为21世纪前十年最具发展潜力的产业的第一名,也成为半导体厂商抢进的重点市场。

    全球半导体厂商积极投入

    目前家用医疗电子市场的主要供货商包括强生(Johnson&Johnson)、罗氏诊断(RocheDiagnostics)与拜耳医疗保健事业(BayerHealthcare)三大龙头,并且都拥有超过10%的市场占有率,其中强生更以37%的市占率稳居首位。近年来,全球半导体、硬件与软件等代表性的大公司动作频频,进行垂直整合的计划性投入,包括微软、英特尔、飞利浦等厂商,已开始将焦点移到家用医疗电子市场,希望以高新技术与成本优势切入原本封闭的医疗产业,局势渐渐有所不同。

    先是英特尔成立数字医疗事业部(DigitalHealthGroup),并与美国微芯科技(Microchip)宣布成立医疗产品部门,再与医疗器材制造商合作,陆续发表医疗用相关感测芯片与技术;德州仪器也于2007年初,在其高效能模拟事业群下成立医疗/高可靠性产品线,集中所有可用于医疗电子的相关产品;飞利浦在新加坡成立亚太第一座医疗诊断设备学习中心,强化在亚太地区对先进医疗保健的投入;而韩国三星集团旗下的三星首尔医院,则广泛应用了三星电子自行开发的医疗系统。

    半导体厂商目前着墨的医疗应用领域包括移植设备(心律调整、神经刺激、药物供给和肥胖治疗)、便携式设备(诊断影像、氧气治疗和病人监护)、家用设备(生理监视器、疾病管理、康复、遵守监督和医疗信息终端)及安全设备(耗材鉴定和数据保密),以及无线技术(如Bluetooth和IrDA)与RFID等。

    为了能尽快进入医疗市场,英特尔、三星电子、德州仪器、松下、摩托罗拉与飞利浦等大厂,也共组开放性业界联盟ContinuaHealthAlliance,希望通过合力建构统一标准来解决互通性问题,并降低研发成本、提升医疗技术与质量。该联盟勾勒了包括健身、疾病管理和老年人保健系统的市场远景,认为这些系统都将相互连接并通过PC、手机和数字电视连接到网络,预计在今年年底推出第一批具备互通性的相关商品。

    根据专业研究机构Databeans最新的报告内容,2007年医疗半导体市场由Toshiba、意法半导体与德州仪器等大厂所独占。然而随着更多新兴的需求增加,越来越多其它供货商正逐渐分食这块市场大饼。由于产品设计对于更小尺寸、更低功耗与更高速度的要求提高,因此传感器、电源芯片、数据转换器等为是医疗电子需求最大的半导体器件;而信号调节和处理、接口以及无线技术,为最看好的新兴产品领域。预估2008年电子医疗的销售总额将达到30亿美元。

    然而,产业链若要完备当然还需要软件厂商的支持,其中以甲骨文(Oracle)及德国思爱普(SAP)最为积极,持续研发多项相关软件平台,希望符合各硬件大厂所推出的医疗产品及规格,解决互通性的问题,促进市场成熟。

    诊断与治疗为医疗电子现阶段最主要的应用范畴,不过快速成长的家用医疗电子市场,才是半导体供货商最看好的商机焦点。尤其在开发中国家市场,家用医疗设备是逞可能成长更为快速。开发中国加经济起飞、所得翻升数十倍,但人们花费在在医疗的开支也相对的节节高升。然而,传统的医疗基础设施不一定能满足现有需求,而且建设与医疗成本皆高昂,人力资源也不一定足够,因此有市场分析师认为,家用医疗电子设备可能如手机般,以跳跃式的成长,在短期间内获得实现。

    家用医疗设备将走消费性电子路线

    医疗装置与电子技术的革新及整合,让人们可以居家照顾并监测自己的健康状况,不需完全仰赖医护人员或住进医院。家用医疗电子装置与系统主要为预防导向,并由消费者的需求所主导,这些智能型装置的使用接口亲和,甚至可穿在身上、记录病患信息,并且能透过无线网络传送,不仅有益人们及早发现健康问题,也能协助医生有效率的掌握病患状况。

    试着想象当我们刷牙时,牙刷中的生化传感器可以立即检查血糖与口腔细菌数,握住牙刷的刷柄就可以将我们个人医疗信息传送到数据库中。此外,戴上嵌有微电脑屏幕的眼镜,便可以帮助记得东西放的位置和其它人的信息,这些都是家用医疗电子正在研发的装置。未来,也许连我们贴在伤口的绷带都能以光纤制作并侦测病毒或细菌数量,主动提醒我们更换;或者,还有能够发现并摧毁成为肿瘤的癌细胞的设备,以及药品调配的设备等,这意味着未来许多治疗及诊断性的医疗设备,可以朝“消费性商品”的角度发展,同时也能刺激更多厂商开发智能型且易于携带、使用的消费性电子医疗器材。

    半导体厂商的投入与技术研发,希冀未来每个人都可以用更便利与经济的方式,照顾自己的健康,甚至在意外发生或危难时,在医护人员尚未到达时,可以作为救援自己或别人的帮手。

    应用/半导体 编辑

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

    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、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,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。

    四、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

    行业发展/半导体 编辑

    半导体半导体
    发展

    世界半导体行业巨头纷纷到国内投资,整个半导体行业快速发展,这也要求材料业要跟上半导体行业发展的步伐。可以说,市场发展为半导体支撑材料业带来前所未有的发展机遇

    台湾全年经济指标较乐观的是「民间投资」,但智库学者指出,「民间投资」竟都是靠半导体业支撑,国内其他产业的竞争力必须再「加把劲」。

    主计总处预估,因半导体业者扩大资本支出,民间投资总金额上升至2.9兆元,我国固定资本投资占国内生产毛额(GDP)比重可略升至19.8%。

    台综院日前虽将GDP预测值从往年年底的3.57%大幅下修至2.14%,但唯一较乐观的就是民间投资成长率部分,由原本的5.71%上修至6.49%。

    智研数据研究中心调查员表示:国内「民间投资最主要就是半导体」;1到4月,海关进口设备总值达3600亿元,虽较同期增加300亿元,但光是台积电一家公司的投资就增加超过300亿元,「若扣除半导体产业,其他行业的投资额是负成长。」

    台综院院长吴再益担忧,从产业角度来看,台湾产品近年来附加价值率愈来愈低,不仅不敌南韩,还面对中国大陆的强力竞争,主因就是厂商不愿加码进行投资,「没有研发、没有投资,怎么提升产业竞争力?」

    吴再益指出,GDP很多构成因素,如「民间消费」、「输出」等都不看好,唯有民间投资一项令人期待;但半导体业的投资占整个制造业投资的七、八成,突显出的是「其他产业加起来,竟然只有二、三成」。

    吴再益表示,国内产业不论是资金或是其他资源,都过度集中,「我们是否只能押宝这几个产业?」若全球经济动荡,国内相对连带冲击也势必加剧。

    阻碍

    1)产品开发能力

    顺应半导体工业的发展,一些比较先进的封装类型将具有较大的市场需求,与此相适应的引线框架产品的需求量将会逐年上升。引线框架生产企业需要投入巨额资金购买设备和进行技术研发,资金不够充裕、技术研发实力弱小的企业将随着中低端产品的需求量的下降而被市场淘汰。缺乏产品的设计开发能力,将难以适应市场不断变化的需求,难以取得较大的市场份额。

    (2)产品制造能力

    引线框架制造方法有冲压法和蚀刻法两种。冲压法可进行高速大批量低成本生产,但是需要具备较强的模具设计和制造能力,模具制造成本较高,不适合多脚位小批量生产;蚀刻法初期投资少,设计有机动性,适合新产品开发和多脚位、小间距、中小批量生产,但产品价格高,生产效率低,不适合大批量生产。

    目前我国引线框架企业大都采用冲压法对市场需求量较大的引线框架产品进行大批量生产。由于引线框架具有较高的精密度要求,企业的模具设计和制作能力决定了产品成率的高低,这些能力的取得需要依赖多年经验的积累。缺乏模具的设计和制造能力的企业难以适应市场需求变化。

    另一方面,随着人们环保意识提高,电子产品的环保要求也越来越高。随着世界各国纷纷出台电子产品的环保标准(例如欧盟的RoHS 指令、我国制定的《电子信息产品污染控制管理方法》等),绿色封装技术成为企业进入市场的通行证。新的生产工艺和方法对企业的产品创新能力提出更高的要求,提高了行业进入壁垒。

    (3)客户资源

    根据半导体行业的特性,产品在向下游企业供货前,必须先经过下游企业严格的合格供应商认证,认证标准通常远远高于国家或行业制定的标准,而且认证周期较长,一般在半年以上,严格的合格供应商认证制度使新企业进入行业难度增大。

    N型半导体结构图N型半导体结构图

    (4)资金需求量大

    引线框架行业属于资金密集型的行业,行业的进入需要较高的资金投入购买相关设备。近年来,引线框架的主要原材料铜带价格持续上涨,公司运营需要大量的流动资金,增加了行业新进入者的市场风险。

    影响因素

    1、有利因素

    (1)产业政策

    2011 年3 月,国家发展和改革委员会颁布的《产业结构调整指导目录(201年本)》明确了我国产业结构调整的方向和重点,其中将“半导体、光电子器件、新型电子元器件等电子产品用材料”列入鼓励类投资项目。

    2011 年12 月,国家发展改革委和商务部公布的《外商投资企业产业指导目录》(2011 年修订)将“电子专用材料开发与制造(光纤预制棒开发与制造除外)”列入鼓励外商投资产业目录。

    2012 年2 月,国家工业和信息化部颁布的《电子信息制造业“十二五”发展规划》中提出,在关键电子元器件和材料方面,积极发展用于支撑、装联和封装等使用的金属材料、非金属材料和高分子材料;在放光二极管(LED)方面,加大对封装结构设计、新封装材料、新工艺、荧光粉性能、散热机理的研究与开发。

    2012 年2 月,国家工业和信息化部颁布的《集成电路产业“十二五”发展规划》中提出,要加强12 英寸硅片、SOI、引线框架、光刻胶等关键材料的研发与产业化,支持国产集成电路关键设备和仪器、原材料在生产线上规模应用。

    (2)我国电子消费产品的市场巨大

    半导体产品主要应用领域包括计算机、消费电子、通信等。2008 年金融危机后,国家颁布了一系列措施促进国内需求增长,尤其是《电子信息产业调整和振兴规划》的颁布以及家电下乡、第三代移动通信网络、下一代互联网、数字广播电视网络、宽带光纤接入网络和数字化影院建设等一系列扩大内需措施的实施,电子信息产业的发展空间进一步拓展,直接拉动国内半导体相关产业发展。

    (3)产业转移

    经济全球化导致资本、技术、人员等生产要素在世界范围内大规模调整和重组,中国高速发展的经济,庞大的需求市场,日益完善的基础设施和较低的制造成本,以及先期进入的企业取得的良好发展业绩,进一步推动了全球IT产业向中国转移的步伐。在可预见的未来一段时间,全球经济结构调整与产业转移趋势仍将继续进行,对我国的产业转移还有很大的空间,为我国半导体产业提供了良好的发展机遇。国际半导体公司及半导体封装材料制造厂家向我国的转移,不仅扩大了我国半导体封装材料的市场规模,更将先进的技术带入我国,迅速提高我国半导体封装材料及半导体封装业的整体水平,必将带动行业的快速增长。

    2、不利因素

    (1)国内技术水平与国际技术水平存在差距

    目前,国际集成电路封装技术以BGA、CSP 为主流技术,而国内厂商则仍然以DIP、SOP、QFP 为主,产品以中、低端为主,发达国家在技术水平上占有优势。我国下游封装测试企业的技术水平决定了我国封装材料产品结构。目前我国引线框架产品主要以TO、DIP 等低脚数产品为主,高端引线框架产品无法自主生产或者无法进入高端封装测试企业的供应商行列。我国半导体行业的壁垒主要是技术壁垒,要在高端封装如BGA、CSP、SIP 等框架设计与制造上赶超国际先进水平,在技术、人才上有一定的困难。

    (2)原材料供应

    目前我国引线框架用铜合金带产品,在分立器件用引线框架铜带方面的生产和国外差距并不太大,但在集成电路用高端引线框架铜材的研究和生产方面还存在着较大的差距。主要表现为:一是合金材料的种类少、产品的规格少,不能和为数众多的电子封装材料相匹配;二是产品性能的均匀一致性及稳定性稍差,影响集成电路的性能可靠性和加工的高效化;三是对高精度带材产品的应用性能缺乏系统的研究,目缺乏系统的评价体系及简单易行的现场评价方法,影响其后续冲裁、电镀或蚀刻的使用。目前国内铜板带材高端产品尚需进口。

    (3)原材料价格波动剧烈

    铜带成本约占引线框架成本的70%,铜带的价格与金属铜的价格直接相关。近几年金属铜的价格波动幅度较大,对本行业内企业的生产经营产生一定负面影响。引线框架生产企业必须控制采购成本的同时,尽可能的研发、生产具有高附加值的产品,以降低原材料价格波动所带来的影响

    相关内容/半导体 编辑

    PN结的形成过程PN结的形成过程
    英文及解释

    Semiconductor

    A semiconductor is a material with an electrical conductivity that is intermediate between that of an insulator and a conductor. A semiconductor behaves as an insulator at very low temperature, and has an appreciable electrical conductivity at room temperature although much lower conductivity than a conductor. Commonly used semiconducting materials are silicon, germanium, and gallium arsenide.

    命名之说

    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、激光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。2-二极管、3-三极管

    第二部分:用汉语拼音字母表示半导体器件的材料和极性。表示二极管时:A-N型锗材料、B-P型锗材料、C-N型硅材料、D-P型硅材料。表示三极管时:A-PNP型锗材料、B-NPN型锗材料、C-PNP型硅材料、D-NPN型硅材料。

    第三部分:用汉语拼音字母表示半导体器件的内型。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,Pc<1W)、G-高频小功率管(f>3MHz,Pc<1W)、D-低频大功率管(f<3MHz,Pc>1W)、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-激光器件。

    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型硅材料高频三极管

    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)二极管三极管及上述器件的组合管、1-二极管、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控制极可控硅、G-N控制极可控硅、H-N基极单结晶体管、J-P沟道场效应管、K-N 沟道场效应管、M-双向可控硅。

    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,越是近期产品。

    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

    美国晶体管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。1-二极管、2=三极管、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硅高频小功率开关三极管,JAN-军级、2-三极管、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型号命名方法

    德国、法国、意大利、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-器件使用材料的禁带宽度Eg=0.6~1.0eV 如锗、B-器件使用材料的Eg=1.0~1.3eV 如硅、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-检波开关混频二极管、B-变容二极管、C-低频小功率三极管、D-低频大功率三极管、E-隧道二极管、F-高频小功率三极管、G-复合器件及其他器件、H-磁敏二极管、K-开放磁路中的霍尔元件、L-高频大功率三极管、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-倍增二极管、Y-整流二极管、Z-稳压二极管。

    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:

    半导体半导体

    1.稳压二极管型号的后缀。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.整流二极管后缀是数字,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硅低频大功率三极管,AF239S-表示PNP锗高频小功率三极管。

    五、欧洲早期半导体分立器件型号命名法

    欧洲有些国家命名方法

    第一部分:O-表示半导体器件

    第二部分:A-二极管、C-三极管、AP-光电二极管、CP-光电三极管、AZ-稳压管、RP-光电器件。

    第三部分:多位数字-表示器件的登记序号。

    第四部分:A、B、C┄┄-表示同一型号器件的变型产品。

    需突破的障碍

    在智能手机和平板电脑等移动终端市场的增长带动下,全球半导体产业发展充满希望,当前全球半导体产业年产值达3000亿美元左右。

    不过,全球半导体市场的这块大蛋糕,中国却没有分享的机会。每年中国进口的芯片数额超过了1500亿美元,中国半导体产业需求如此之大,但自我供给的能力却不足。中国半导体产业处于被动局面。要打破这一局面,需要从以下三个方面下大力气来推动:

    第一,中国半导体产业整合的步伐还需加快。产业整合的必要性和重要性业界都已普遍意识到,不过在实际推动中,力度却不够。2012年我国集成电路产业的整合没有再出现,设计企业的总数达到570家,比2011年的534家还增加了36家。产业队伍虽然庞大,但仍不强大。产业整合是一项持续跟进的工作,业界同仁们还需要继续发力才行。

    第二,国内芯片与整机的联动需要提升紧迫感。国家“十二五”规划中强调要加强芯片与整机的联动,不过当前两者的联动效果却不理想。就拿整机企业来说,2012年芯片采购额单单联想一家企业就达78亿美元。中国有芯片企业,为何国内整机企业还要“舍近求远”?在芯片与整机的联动的推动前期,不仅仅需要芯片企业与整机企业的相互信任和协同,整机企业所顾虑的联动中的“风险”还有待化解。如果这个“风险”仅让整机企业承担,联动就无法很好地实施。

    第三,生态系统的建设任重而道远。苹果和三星前后成为10大采购企业的老大,他们的强大,根源在于其生态系统的强大。在现今的竞争中,生态系统是获胜的筹码。对中国半导体企业来说,生态系统的建设还有一段很长的路要走。只有建立强大、完善的生态系统,才能保证企业走得更远、走得更稳。

    当前,对于中国半导体产业来说,需要先修好“产业整合”、“整机与芯片联动”、“生态系统建设”这三门功课。等修好这三门功课之后,在谈论产业做大做强的宏伟目标时就会更加胸有成竹,在推动产业做大做强的过程中也会更加运筹帷幄。

    未来发展/半导体 编辑

    以GaN(氮化镓)为代表的第三代半导体材料及器件的开发是新兴半导体产业的核心和基础,其研究开发呈现出日新月异的发展势态。GaN基光电器件中,蓝色发光二极管LED率先实现商品化生产 成功开发蓝光LED和LD之后,科研方向转移到GaN紫外光探测器上 GaN材料在微波功率方面也有相当大的应用市场。氮化镓半导体开关被誉为半导体芯片设计上一个新的里程碑。美国佛罗里达大学的科学家已经开发出一种可用于制造新型电子开关的重要器件,这种电子开关可以提供平稳、无间断电源。

    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,因特网将全世界联系起来,多媒体视听设备丰富着每个人的生活。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芯片。如果按照旧有方式将晶体管、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芯片技术的法则;不久的将来,它有可能扩展到无线技术、光学技术、传感器技术等领域,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,随着晶体管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。

    相关文献

    添加视频 | 添加图册相关影像

    图册

    互动百科的词条(含所附图片)系由网友上传,如果涉嫌侵权,请与客服联系,我们将按照法律之相关规定及时进行处理。未经许可,禁止商业网站等复制、抓取本站内容;合理使用者,请注明来源于www.baike.com。

    登录后使用互动百科的服务,将会得到个性化的提示和帮助,还有机会和专业认证智愿者沟通。

    互动百科用户登录注册
    此词条还可添加  信息模块

    权威专家

    WIKI热度

    1. 编辑次数:70次 历史版本
    2. 参与编辑人数:43
    3. 最近更新时间:2016-05-20 03:41:53

    互动百科

    扫码下载APP