芯片主要由什么物质组成 原材料竟是它
一個國家的科技發展離不開芯片,而制作芯片的原材料是啥呢?其實就是我們日常生活中常見的物質-沙,說的專業一點就是-硅。
硅是地殼內第二豐富的元素,而脫氧后的沙子(尤其是石英)最多包含25%的硅元素,以二氧化硅(SiO2)的形式存在,這也是半導體制造產業的基礎。
首先進行的就是硅熔煉:12英寸/300毫米晶圓級,下同。通過多步凈化得到可用于半導體知道質量的硅,學名電子級硅(EGS),平均每一百萬個硅原子中最多只有一個雜質原子。最后得到單晶硅錠:整體基本呈圓柱形,重約100千克,硅純度 99.9999%。
硅錠切割:橫向切割成圓形的單個硅片,也就是我們常說的晶圓 (Wafer)。切割出的是晶圓經過拋光后變得幾乎完美無瑕,表面甚至可以當鏡子。沙子的使命才得以結束,剩下的經過復雜的技術加工后才能形成芯片。
硅儲量極為豐富,在地殼中,氧元素占到了49.4%,硅則憑借構成地殼總質量的26.4%,成為了第二豐富的元素。想象一下,把地球的三分之一拿來做芯片,恐怕是做到天荒地老也用不完啊。所以根本不用擔心造芯片會把硅用光。
半導體產業鏈可以大致分為設備、材料、設計等上游環節、中游晶圓制造,以及下游封裝測試等三個主要環節。半導體材料是產業鏈上游環節中非常重要的一環,在芯片的生產制造中起到關鍵性的作用。根據半導體芯片制造過程,一般可以把半導體材料分為基體、制造、封裝等三大材料,其中基體材料主要是用來制造硅晶圓半導體或者化合物半導體,制造材料則主要是將硅晶圓或者化合物半導體加工成芯片的過程中所需的各類材料,封裝材料則是將制得的芯片封裝切割過程中所用到的材料。
當時的電子管計算機太過笨重,重達30噸,占地170平方米,一小時耗電量差不多等于現在中國城市家庭小半個月的用量。所以為了改善這種局面,才研發了晶體管計算機,也就是我們現在所用的芯片的前身技術,而硅正是因為儲量大、性質穩定才成為了做芯片的主要原材料。但是想要把隨處可見的沙子變成芯片,卻是一個極其復雜的工程,像是現在華為被美國制裁,高端芯片就難以為繼
由此可見,芯片光是原材料的轉變就很復雜,要求很高了,更不用說制造的后續了。雖然原材料很充足,但是其他半導體材料卻主要依靠進口,所以希望中國在這方面能更快的發展起來。
總結
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