『壹』 製造晶元需要什麼
製造一顆晶元需要5000道工序
一位晶元製造領域的專家向北青報記者介紹,一顆晶元的製造工藝非常復雜,一條生產線大約涉及50多個行業、2000-5000道工序。就拿代工廠來說,需要先將「砂子」提純成硅,再切成晶元,然後加工晶元。晶元加工廠包含前後兩道工藝,前道工藝分幾大模塊——光刻、薄膜、刻蝕、清洗、注入;後道工藝主要是封裝——互聯、打線、密封。其中,光刻是製造和設計的紐帶。
其中許多工藝都在獨立的工廠進行,而使用的設備也需要專門的設備廠製造;使用的材料包括幾百種特種氣體、液體、靶材,都需要專門的化工工業。另外,集成電路的生產都是在超凈間進行的,因此還需要排風和空氣凈化等系統。
有說法認為,集成電路是比航天還要高的高科技。該業內人士表示,這種說法也不無道理,「航天的可靠性估計也就4個9、5個9的樣子(X個9表示在軟體系統一年時間的使用過程中,系統可以正常使用時間與總時間之比)。現在硅晶圓材料的純度就要6個9以上。」
焦點:全球晶元幾乎被美日歐壟斷
根據前瞻研究院的報告顯示,目前,全球晶元仍主要以美、日、歐企業產品為主,高端市場幾乎被這三大主力地區壟斷。在高端晶元領域,由於國內廠商尚未形成規模效應與集群效應,所以其生產仍以「代工」模式為主。
截至2015年年底的數據顯示,全球共有94家先進的晶元製造廠商,其中17家在美國,71家在亞洲(中國有9家),6家在歐洲。日本在上世紀80年代處於領先地位,但自90年代開始其全球半導體市場份額顯著下降,至2015年僅有3家日本晶元製造商位列全球排名前二十——東芝、瑞薩電子和索尼。而與此同時,東亞其他國家已成為動態隨機存取存儲器市場的主要公司。韓國三星電子和海士力目前是世界第二和第三大半導體公司。
根據美國半導體產業協會(SIA)的最新統計數據顯示,2017年1月至2月,中國和美國的晶元市場規模份額擴大,分別為33.10%和19.73%;日本和歐洲的晶元市場份額有所下降,分別為9.29%和9.12%。中國晶元市場是全球最大、增長最快的市場,但是對外依存度過高。
『貳』 晶元是什麼材料的這材料有什麼性質
晶元的材質主要是硅,它的性質是可以做半導體。
高純的單晶硅是重要的半導體材料。在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素,形成p型硅半導體;摻入微量的第VA族元素,形成n型半導體。p型半導體和n型半導體結合在一起形成p-n結,就可做成太陽能電池,將輻射能轉變為電能。在開發能源方面是一種很有前途的材料。
另外廣泛應用的二極體、三極體、晶閘管、場效應管和各種集成電路(包括人們計算機內的晶元和CPU)都是用硅做的原材料。
使用單晶硅晶圓(或III-V族,如砷化鎵)用作基層,然後使用光刻、摻雜、CMP等技術製成MOSFET或BJT等組件,再利用薄膜和CMP技術製成導線,如此便完成晶元製作。
因產品性能需求及成本考量,導線可分為鋁工藝(以濺鍍為主)和銅工藝(以電鍍為主參見Damascene)。主要的工藝技術可以分為以下幾大類:黃光微影、刻蝕、擴散、薄膜、平坦化製成、金屬化製成。
(2)存儲晶元的主要原材料構成擴展閱讀:
晶元在一定意義上講,它決定了主板的級別和檔次。它就是"南橋"和"北橋"的統稱,就是把以前復雜的電路和元件最大限度地集成在幾顆晶元內的晶元組。
晶元組是整個身體的神經,晶元組幾乎決定了這塊主板的功能,進而影響到整個電腦系統性能的發揮,晶元組是主板的靈魂。晶元組性能的優劣,決定了主板性能的好壞與級別的高低。
這是因為目前CPU的型號與種類繁多、功能特點不一,如果晶元組不能與CPU良好地協同工作,將嚴重地影響計算機的整體性能甚至不能正常工作。
晶元組的綜合性能和穩定性在三者中最高,英特爾平台更是絕對的優勢地位,英特爾自家的伺服器晶元組產品占據著絕大多數中、低端市場,而Server Works由於獲得了英特爾的授權,在中高端領域佔有最大的市場份額。
甚至英特爾原廠伺服器主板也有採用Server Works晶元組的產品,在伺服器/工作站晶元組領域,Server Works晶元組就意味著高性能產品。
『叄』 製作計算機晶元的主要材料是
晶元是由金屬連線和基於半導體材料的晶體管組成的。最先進晶體管和連線的寬度小於光的波長,最先進電子開關的尺寸小於生物病毒。
晶元採用光刻工藝製造。自1950年代末被發明以來,光刻工藝一直在不斷發展。目前,晶元光刻工藝已經發展到使用紫外激光。
(3)存儲晶元的主要原材料構成擴展閱讀
在1960年代早期,寬度約與棉纖維相當的一個晶體管,按現在的美元計算價格約為8美元(約合人民幣51元)。目前,指甲蓋大小的晶元可以集成數十億個晶體管,晶體管的價格已經下降到1美分(約合人民幣6分錢)能買好多的水平。
計算機晶元的發展幫助矽谷給世界帶來了令人吃驚的進步,其中包括PC、智能手機和互聯網。但是,最近數年,根據摩爾定律預測的晶元發展速度放慢了。約10年前,晶元速度停止進一步提高,新一代晶元問世的時間延長,單個晶體管的成本不再下跌。
『肆』 當前計算機內存儲器使用的是什麼材料
晶圓
由於是晶體材料,其形狀為圓形,所以稱為晶圓。襯底材料有硅、鍺、GaAs、InP、GaN等。由於硅最為常用,如果沒有特別指明晶體材料,通常指硅晶圓。
在硅晶片上可加工製作成各種電路元件結構,而成為有特定電性功能的集成電路產品。晶圓的原始材料是硅,而地殼表面有用之不竭的二氧化硅。
(4)存儲晶元的主要原材料構成擴展閱讀
經常會看到有些以尺寸表示的晶圓廠,如12英寸晶圓廠,8英寸晶圓廠。12英寸指的是晶圓的直徑,差不多相當於300mm,晶圓尺寸越大,製造難度越高,切割的出來的晶元也會更多。隨著晶元尺寸越來越小,一塊晶圓上可以切割出數千個晶元。
12英寸目前是市場的主流,將近七成的晶圓產能為12英寸,8英寸的產能逐漸減少。接下來就是包括光刻,製作晶體管,晶圓切割,測試,封裝等一系列復雜工序,最後得到晶元成品。