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科普半导体的江湖

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科普半导体的江湖
2020-11-24 12:00:52 阅读:23 发布人:纵横智控


前几天汽车领域也遭遇了芯片危机,由于芯片厂家受疫情影响,再加上意法半导体罢工,东南亚芯片组装厂停工等因素,造成全球市场缺货严重。这直接导致了汽车芯片尤其是ESP和ECO芯片的短缺,很多厂家的高端车型不得不削减产能。

如果您对芯片有基本的了解,就能从容的消化各行各业的芯片信息。比如这次汽车芯片危机,不了解的人会觉得我们的芯片真是要命,到处被卡脖子。可如果您对芯片有一些了解,就会知道其实这种专用芯片对生产工艺要求不高,不需要台积电5nm。出现产能问题有多方面原因,这就像猪肉供应紧张一样,有涨就有跌。

汽车芯片的核心不在芯片,而在汽车。汽车芯片的技术壁垒也不是芯片,而是汽车相关的技术专利。由于欧美日韩在汽车领域发展的比较早,所以积累的专利多。想要避免汽车芯片危机,重点不是芯片生产,而是相关汽车技术的革新。

面对这次汽车芯片危机,比亚迪对外回应:芯片短缺在行业确有存在,但公司可充分自给,甚至还可以外供。


事实真的是这样吗?比亚迪能够生产汽车芯片?能够外供?

只有对整个芯片行业,甚至是半导体行业有一个大概的了解,才能够看清这些信息背后的真相。

因为芯片和半导体领域实在是太大了,很容易把大家绕晕,置身于芯片世界,仿佛置身迷宫。


所以,我希望通过“芯片的世界”系列文章,给读者呈现一个更加清晰的芯片世界!

具体到本篇文章,我希望帮读者梳理一下半导体和芯片领域的基本概念和大体状况,这样您在芯片的世界里才不会迷路!才能看清比亚迪这次回应的背后真相。

半导体

第一次工业革命以蒸汽机为基础,带动了纺织、铁路和航海等领域;

第二次工业革命以电力和内燃机为基础,带动了通讯、交通、机电等领域;

第三次工业革命以计算机为基础,带动了信息、原子能、航天、材料等领域。

半导体作为计算机的基础,更是第三次工业革命基础中的基础!

一、半导体的概念

半导体是指常温下导电性能介于绝缘体与导体之间的材料。

关于半导体为什么能导电,我在上一篇介绍硅的文章中有很直观的介绍,感兴趣的读者可以翻看。

二、半导体的材料

半导体材料多种多样,如果不加分类,很容易让人晕,就连分类方式都有很多种:

1、根据化学性质分类

分为化合物半导体和元素半导体,而化合物半导体又分为无机化合物半导体和有机化合物半导体。


自然界中存在的矿藏大多是无机化合物,所以人类最早利用的半导体是无机化合物,方铅矿(PbS)很早就被用于无线电检波。如果您去搜索“矿石收音机”,会打开一扇尘封100多年的无线电大门。

后来人们发现了硒元素,又发现了锗元素,再后来是硅元素,从此开启了第一代元素半导体的历程。

随着光电、微波、能源等行业对大功率半导体的需求,砷化镓和磷化铟等第二代化合物半导体,以及碳化硅、氮化镓等第三代化合物半导体又开始兴起。

2、根据半导体形态分类

分为固态半导体和非固态半导体。上面提到的化合物和元素半导体,基本都是固态半导体。

非固态半导体的典型代表是液晶,其实严格来讲液晶介于固态和液态之间。液晶是显示屏的主要材料,很多人都想不到,液晶也算半导体的范畴。

3、根据结晶形态分类

分为单晶、多晶和非晶半导体。上面提到的无机化合物和元素半导体,即能以单晶和多晶的形式存在,也能以非晶的形式存在。不同晶态对应的制备方式不同,当然性能和用途也不同,多晶和非晶更多的用在光伏领域。

三、半导体产品形态

既然半导体是材料,那用半导体就能做出很多产品,具体有哪些产品呢?


1、分立器件:是独立功能的独立零件,也是电子产品电路的重要组成部分,打开电脑主板上面就有各种各样的分立器件,主要是各种晶体管。

2、集成电路:是把很多电路部件制作到一块半导体的表面或内部,成为一种超小型的电子电路。又分为小型、大型、超大型。说明一下,大小的分类有各种定义,本文只是大概的分类,不精确到部件的数量。

3、薄膜和印刷:由半导体材料形成的薄膜,或者是将半导体材料印刷到基板上。光伏和显示领域都需要薄膜和印刷。

芯片

半导体能够制造集成电路。集成电路的核心是工艺,必须要在指甲盖大小的半导体基材上面制作出成千上万甚至上亿的晶体管。

大家有没有这种感觉:听起来集成电路就是芯片呀。

其实芯片和集成电路还是有一点区别的,集成电路是单纯的电路集合,实现某种功能。

芯片是由不同种类型的集成电路或者单一类型集成电路形成的产品。

图片关键词

也就是说,集成电路不一定是芯片,但芯片一定包含集成电路。

举个容易理解的例子,半导体材料相当于文字,集成电路可以是一句话,也可以是一段文字。

而芯片就是一部完整的文学作品:

可以包含很多章节,这就是大型芯片,比如服务器、电脑和手机的芯片;

也可以包含少部分章节,这就是中性芯片,比如电源管理芯片、射频芯片等;

也可以是一篇小文章,甚至就是一个小笑话,这就是小型芯片,比如定时器芯片、指纹芯片数模转换器等。

现在大家清楚了吧,半导体不是芯片,但是半导体能够制造芯片。为什么很多时候把半导体、集成电路和芯片混为一谈呢?因为80%以


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