什么是半导体技术?半导体技术技术的发展过程

时间:2022-12-19作者:佚名

有关半导体技术的知识,什么是半导体技术,半导体技术就是以半导体为材料,制作成组件及集成电路的技术,半导体奈米技术与制作技术的发展,半导体器件有许多封装型式。

半导体技术就是以半导体为材料,制作成组件及集成电路的技术。

在周期表里的元素,依照导电性大致可以分成导体、半导体与绝缘体三大类。最常见的半导体是硅(Si),当然半导体也可以是两种元素形成的化合物,例如砷化镓(GaAs),但化合物半导体大多应用在光电方面。

绝大多数的电子组件都是以硅为基材做成的,因此电子产业又称为半导体产业。半导体技术最大的应用是集成电路(IC),举凡计算机、手机、各种电器与信息产品中,一定有 IC 存在,它们被用来发挥各式各样的控制功能,有如人体中的大脑与神经。

如果把计算机打开,除了一些线路外,还会看到好几个线路板,每个板子上都有一些大小与形状不同的黑色小方块,周围是金属接脚,这就是封装好的 IC。如果把包覆的黑色封装除去,可以看到里面有个灰色的小薄片,这就是 IC。【什么是半导体技术?半导体技术技术的发展过程】

如果再放大来看,这些 IC 里面布满了密密麻麻的小组件,彼此由金属导线连接起来。除了少数是电容或电阻等被动组件外,大都是晶体管,这些晶体管由硅或其氧化物、氮化物与其它相关材料所组成。整颗 IC 的功能决定于这些晶体管的特性与彼此间连结的方式。

半导体技术的演进,除了改善性能如速度、能量的消耗与可靠性外,另一重点就是降低制作成本。

降低成本的方式,除了改良制作方法,包括制作流程与采用的设备外,如果能在硅芯片的单位面积内产出更多的 IC,成本也会下降。

因此,半导体技术的一个非常重要的发展趋势,就是把晶体管微小化。当然组件的微小化会伴随着性能的改变,但很幸运的,这种演进会使 IC 大部分的特性变好,只有少数变差,而这些就需要利用其它技术来弥补了。

半导体制程有点像是盖房子,分成很多层,由下而上逐层依蓝图布局迭积而成,每一层各有不同的材料与功能。随着功能的复杂,不只结构变得更繁复,技术要求也越来越高。与建筑物最不一样的地方,除了尺寸外,就是建筑物是一栋一栋地盖,半导体技术则是在同一片芯片或同一批生产过程中,同时制作数百万个到数亿个组件,而且要求一模一样。因此大量生产可说是半导体工业的最大特色 。

把组件做得越小,芯片上能制造出来的 IC 数也就越多。尽管每片芯片的制作成本会因技术复杂度增加而上升,但是每颗 IC 的成本却会下降。所以价格不但不会因性能变好或功能变强而上涨,反而是越来越便宜。正因如此,综观其它科技的发展,从来没有哪一种产业能够像半导体这样,持续维持三十多年的快速发展。

半导体制程是一项复杂的制作流程,先进的 IC 所需要的制作程序达一千个以上的步骤。这些步骤先依不同的功能组合成小的单元,称为单元制程,如蚀刻、微影与薄膜制程;几个单元制程组成具有特定功能的模块制程,如隔绝制程模块、接触窗制程模块或平坦化制程模块等;最后再组合这些模块制程成为某种特定 IC 的整合制程。

半导体奈米技术

奈米技术有很多种,基本上可以分成两类,一类是由下而上的方式或称为自组装的方式,另一类是由上而下所谓的微缩方式。前者以各种材料、化工等技术为主,后者则以半导体技术为主。

以前我们都称 IC 技术是“微电子”技术,那是因为晶体管的大小是在微米(10-6米)等级。但是半导体技术发展得非常快,每隔两年就会进步一个世代,尺寸会缩小成原来的一半,这就是有名的摩尔定律(Moore’s Law)。

大约在 15 年前,半导体开始进入次微米,即小于微米的时代,尔后更有深次微米,比微米小很多的时代。到了 2001 年,晶体管尺寸甚至已经小于 0.1 微米,也就是小于 100 奈米。

因此,现在是奈米电子时代,未来的 IC 大部分会由奈米技术做成。但是为了达到奈米的要求,半导体制程的改变须从基本步骤做起。每进步一个世代,制程步骤的要求都会变得更严格、更复杂。

制程技术的挑战

曝光显影:在所有的制程中,最关键的莫过于微影技术。这个技术就像照相的曝光显影,要把 IC 工程师设计好的蓝图,忠实地制作在芯片上,就需要利用曝光显影的技术。在现今的奈米制程上,不只要求曝光显影出来的图形是几十奈米的大小,还要上下层结构在 30 公分直径的晶圆上,对准的准确度在几奈米之内。这样的精准程度相当于在中国大陆的面积上,每次都能精准地找到一颗玻璃弹珠。因此这个设备与制程在半导体工厂里是最复杂、也是最昂贵的。

以目前最先进的曝光机为例,价格在新台币 7 ~ 8 亿左右,而且一个大型的工厂里就需要将近 10 部。这也是为什么一个 12 ?嫉木г渤В?动辄需要上千亿台币的投资。

相关阅读

电线电缆质量如何鉴别?一起来看看~

电线电缆在日常生活和工作环境里运用至关重要,假如电线的质量差这时候直接影响电源电路可靠性,这会对日常见电就容易出现非常大安全风险,要让电线使用质量做到更强规范,就...
2023-04-26
电线电缆质量如何鉴别?一起来看看~

开学第一课:请牢记这些宿舍用电小常识

近日我国新冠肺炎疫情得到了一定的控制,多省无新增病例;数个中高风险区降低风险,多个封控区解除风控,各地的烟火气又回来了…… 如今大多学校可以准时开学,不用推迟。9月...
2023-04-03
开学第一课:请牢记这些宿舍用电小常识

电力电容三相不平衡会出现什么后果?

如今越来越多的单相负荷和非线性负荷被使用,不可避免的会影响电网系统中的无功补偿装置,使电力电容出现三相不平衡或被系统谐波所影响。 在今天的文章中,小库主要来和大家讨...
2023-04-03
电力电容三相不平衡会出现什么后果?

介电常数和介质损耗角正切测定仪的意义

介质损耗因子/角正切值测试仪-LJD-B 概述: 仪器的基本原理是采用高频谐振法,并提供了通用、多用途、多量程的阻抗测试。它以单片计算机控制仪器,测量核心采用了频率数字锁定、...
2023-06-08
介电常数和介质损耗角正切测定仪的意义

同步带模组的马达连结型式是什么意思?

GTB皮带模组系列 同步带模组又叫皮带模组,皮带模组我们需要电机、驱动器、控制系统同时使用。那我们今天就讲讲皮带模组中的马达 连结 型式是什么意思,这跟电机有关系,下面我...
2023-06-08
同步带模组的马达连结型式是什么意思?

热销商品

拷边机 包缝机内六角上针匙 开刀 上针内6角螺丝刀扳手 1.5 1.6

拷边机(包缝机)专用内六角上针匙及开刀工具,适用于精确调整机针位置与维护设备。配备1.5mm与1.6mm两种规格的内六角螺丝刀扳手,专为紧固或拆卸上针螺丝设计,确保机针安...
1.65

暗装开关插座面板单开双控一开五孔二三极USB快充肤感超薄家用4开

暗装开关插座面板,简约设计,完美融入家居环境。单开双控,轻松实现远程控制,方便实用。一开五孔,满足多种电器插孔需求;二三极USB快充,快速充电,高效便捷。超薄设计,节省空...
1.2

领普E3S/E5配套插座面板86型暗装插座多孔五孔空调无边框家用

领普E3S/E5配套插座面板86型暗装插座多孔五孔空调无边框家用,是一款专为现代家庭设计的多功能插座。该款插座采用86型设计,易于安装和适配各种家用电器,无论是台灯、...
11.9

不锈钢加厚镊子维修工具夹子圆头弯头防滑带齿止血烧烤夹茶杯水草

不锈钢加厚镊子维修工具夹子圆头弯头防滑带齿止血烧烤夹茶杯水草 这款不锈钢加厚镊子维修工具夹子是设计用于各种专业场合的多功能工具。它拥有一个厚实的手柄,确...
0.8

三色变光led筒灯2.5寸3W5瓦开孔6 7.5 8公分家用客厅嵌入式天花灯

三色变光LED筒灯,2.5寸精巧设计,功率可选3W/5W,适用于开孔直径6.7–8公分的家用嵌入式安装。采用高亮LED光源,支持暖光、自然光、白光三色切换,满足不同场景氛围需求。...
7.2

网站栏目