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【科普专栏】论半导体技术与我们的生活
OFweek电子工程网    发表于   2014-06-18
  • 半导体技术的发展

    半导体是一个技术日新月异的产业。半导体采用以纳米为单位的技术,1纳米相当于1米的十亿分之一。用目前的20纳米工艺举例,意味着在作为半导体原料的直径为30cm的晶圆上画出一条线,然后把这张晶圆放大到地球大小尺寸,20纳米的线的粗细大概相当于85cm左右。如今的半导体技术,可以看成是一种把地球看作帆布、用85cm粗毛笔画画的技术。

    但是,即便如此微细的技术也无法满足未来半导体制造的要求。生产半导体时,就像平常照相成像的原理一样,未来使用的半导体 芯片 因为必须有极为微细化的电路,而使用一般的光源会产生波长干涉,无法准确地将电路投射到晶圆上,所以必须使用EUV这种波长极短的光源。然而EUV设备至今为止也没有完全实现商用化,作为试用品的EUV设备,每台的价格也大约达到1亿美金。

    上个世纪七八十年代,内存芯片的技术竞争主要集中在容量上。谁更快生产出容量更大的半导体,谁就能在市场上取胜。当时,半导体技术的发展主要由美国和日本两国主导。比起其它技术上落后的企业,美日两国的企业会通过率先开发新一代大容量的产品而获利,而当其它企业在技术上渐渐追赶上来时,又开始大幅降价,使得后进企业很难获利。

    然而,产业结构的变化伴随着市场的拐点出现了。80年代末,只有研究所和企业才使用的电脑逐渐出现在普通消费者的家中,标志着“个人电脑时代”的到来。而当电脑成为个人消费品后,半导体市场则得到了飞速的发展。

    准确预测这一变化的有两家公司,那就是英特尔和三星电子。英特尔为了避开多家公司参与的竞争日益激烈的内存芯片市场,决定集中精力做CPU市场。三星虽然进入市场较晚,但是却研发出了许多的技术。尤其是三星公司自主研发的NAND闪存,将现有半导体芯片的平面设计模式创新性地改为3D立体堆叠式设计,产品性能和容量都将得到大大提升。

    半导体技术为我们带来了什么?

    20多年前,人们还很难想象今天的手机会发展到如此程度——现在的手机,不仅可以随时随地与人取得联系、分享信息,还可以随时上网。

    这是多种 电子技术 综合创新的结果。但是,半导体技术的发展在中间起了关键的作用。半导体是导电性能可受控制,介于导体与绝缘体之间的材料,可以让每秒十亿次以上的计算变得可能,还可以将数百年阅读容量的新闻内容压缩在指甲盖大小的装置上。不仅如此,有些半导体还能造出光、并能将光转换成电子信号记录下来。

    移动电话的出现,同样依赖将信号“装”在电波里并传输出去的半导体的发展。笨重的显像管电视发展成为壁挂式超薄电视,也依赖于半导体领域LCD的出现和可调节信号的显示驱动IC(DDI)的发展。

    同样,现在拍照可以及时查看照片,不用像从前那样冲洗,也是因为有了半导体图像传感器的发展。在乘坐公车和地铁的时候,不用单独准备零钱,直接使用IC卡就能快速结算,也是多亏了智能卡里的RF芯片。

    据统计,半导体涉及诸多日常生活用品,市场规模非常大。2014年,半导体市场规模预计达到3,370亿美元,相当于全球经济第30位国家GDP的规模。

    因此,发展半导体产业潜力巨大。

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    标签: 芯片 Digikey Mouser Element14

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