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半导体技术与发展过程


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。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。半导体技术较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 I🍬C 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🔴把计算机拆开,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。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,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。所以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。把组件做得越小,芯片上能制造出来的 IC 数也就越多。

尽管有种种挑战,半导体技术还是不断地往前进步。分析其主要原因,总括来说有下列几项。

原材料上,硅这个元素和相关的化合物性质非常好,包括物理、化🍷学及电方面的特性。利用硅及相关材料组成的所谓金属氧化物半导体场效晶体管,做为开关组件非常好用。此外,因为性能优异,轻、薄、短、小,加上便宜,所以应用范围很广,可以用来做各种控制。换言之,市场需求很大,除了各种产业都有需要外,新兴的所谓 3C 产业,更是以 IC 为主角。

因为需求量大,自然吸引大量的人才与资源投入新技术与产品的研发。产业庞大,分工也越来越细。半导体产业可分成几个次领域,每个次领域也都非常庞大,譬如 IC 设计、光罩制作、半导体制造、封装与测试等。其它配合🅠产业还包括半🐲导体设备、半导体原料等,可说是一个火车头工业。

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