芯片是什么東西？芯片的組成材料有什么？

說(shuō)起芯片，大家都知道，這個(gè)小小的玩意兒已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到了我們的生活當(dāng)中，小到手機(jī)電腦，大到汽車飛機(jī)都用到了芯片，對(duì)現(xiàn)代高科技產(chǎn)品來(lái)說(shuō)已經(jīng)是不可或缺的部分了，今年芯片短缺的問(wèn)題也影響了一眾企業(yè)，可見(jiàn)芯片對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的重要性。不過(guò)芯片這么重要，那么大家知道芯片具體是什么東西、芯片的組成材料有什么嗎？接下來(lái)小編就帶大家了解一下關(guān)于芯片的一些知識(shí)。

芯片是什么？

芯片就是集成電路，采用先進(jìn)技術(shù)將大量的晶體管等電路中的元器件集成堆疊在一塊很小的半導(dǎo)體晶圓上，從而縮減體積，并且能夠完成大量計(jì)算，由此可見(jiàn)，芯片的技術(shù)決定了電子產(chǎn)品的性能。

以前的電子產(chǎn)品內(nèi)部存在著成百上千個(gè)電子元件，占用了巨大的空間，這導(dǎo)致了當(dāng)時(shí)電子產(chǎn)品體積龐大、耗電量高等問(wèn)題。后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體這種材料，并且意識(shí)到將這些電子元件集成在一小塊便可以極大地縮減電子產(chǎn)品的體積并且降低能耗，于是芯片就這樣被研發(fā)出來(lái)了。

芯片的組成材料有什么？

芯片的原料是晶圓，硅又是晶圓的組成成分，硅主要由由石英沙所精練出來(lái)，晶圓便是硅元素加以純化（99.999%），接著是將這些純硅制成硅晶棒，成為制造集成電路的石英半導(dǎo)體的材料，將其切片就是芯片制作具體所需要的晶圓。晶圓越薄，生產(chǎn)的成本越低，但對(duì)工藝就要求的越高。

可能會(huì)有人問(wèn)了，半導(dǎo)體有這么多，為什么會(huì)選擇硅來(lái)生產(chǎn)芯片呢？其實(shí)選擇硅作為芯片原材料的原因主要有以下幾點(diǎn)：

1、硅作為地球第二多的元素，很容易就能找到提純的原材料，并且硅相關(guān)的處理工藝已經(jīng)發(fā)展了幾十年，相對(duì)其他元素來(lái)說(shuō)已經(jīng)很成熟了。

2、硅的價(jià)格便宜，易于推廣。

3、硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，因此制造出來(lái)的芯片穩(wěn)定性也較強(qiáng)。

不過(guò)由于近期全球半導(dǎo)體短缺的情況出現(xiàn)，已經(jīng)有部分公司開(kāi)始用氮化鎵來(lái)代替硅作為芯片的原材料。

氮化鎵有著比硅更寬的帶隙，因此其生產(chǎn)的器件有著更小的晶體管和更短的電流，超低電阻和電容能夠?qū)⑺俣却蠓鹊奶嵘?。氮化鎵?a target="_blank">射頻器件和電力電子器件的制造上比硅更具優(yōu)勢(shì)，能夠用來(lái)制造5G技術(shù)所使用的的高頻無(wú)線電波脈沖芯片組，并且氮化鎵的耐熱性也高于硅，另外氮化鎵作為一種加工副產(chǎn)品，它的生產(chǎn)成本較低，并且交貨時(shí)間快，產(chǎn)能高，故此已經(jīng)有不少國(guó)家開(kāi)始重視起了鎵這種元素。

芯片制造的難點(diǎn)

芯片可以說(shuō)是匯聚了人類科技巔峰的產(chǎn)物，它的制造過(guò)程也是十分困難，主要難處在以下兩點(diǎn)：

1、材料

雖然制造芯片的硅元素很常見(jiàn)，但是用于制造芯片的晶圓純度要求達(dá)到99.99999%以上，95%以上高純度的電子級(jí)硅晶圓都被全球15家晶圓廠所壟斷，光刻用的光刻膠作為一種頂級(jí)工業(yè)的產(chǎn)物，絕大多數(shù)也是被大廠所壟斷。

2、光刻

芯片制造過(guò)程中，需要以納米級(jí)的工藝將線路刻在晶片上，這無(wú)疑是相當(dāng)困難的。而這部分工藝需要用***來(lái)完成。***能通過(guò)將光束透過(guò)有著電路圖的光罩通過(guò)透鏡微縮在晶圓上，當(dāng)晶圓收到光照射時(shí)，涂在上面的光刻膠將發(fā)生變化，然后將感光的光刻膠去除，這樣就在晶圓上留下了一層電路，這便是光刻最基本的步驟。而目前能夠生產(chǎn)***的廠商只有ASML、尼康、佳能等寥寥幾家，ASML占據(jù)了全球***89%的市場(chǎng)，頂級(jí)的EUV***只有ASML才能生產(chǎn)，而ASML又從許多國(guó)家進(jìn)口零件設(shè)備才能生產(chǎn)頂級(jí)***，目前EUV***可以說(shuō)是有價(jià)無(wú)市。

綜合整理自 半導(dǎo)體技術(shù) 金十?dāng)?shù)據(jù) 匯聚魔杖 51CTO 聊看科技

編輯 黃昊宇