5分钟科普 | 半导体幕后英雄,了解一下

全球半导体观察 2026-10-02 14:22


在我们的数字化、智能化生活中,半导体扮演着不可或缺的幕后英雄角色。它们默默地工作,让智能设备便捷高效,也助力人类探索、攻克重重难题。半导体是现代技术的基石,是现代生活不可或缺的核心动力。 


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什么是半导体?

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“半导体”一词指的是一种电导率介于绝缘体和导体之间的材料,其具有导电性,可以传导或阻断电流通过。不过,它更常用来指代使用这种材料制成的集成电路(IC),也就是计算机芯片。最常见的半导体材料是硅,硅也是计算机芯片的主要成分。


半导体芯片只有指甲盖大小,但可以说是迄今以来造出的最复杂的产品之一。一块普通的芯片,厚度大约只有1毫米,却包含近30层的组件和互连导线。它们共同构成了复杂的电路。数十亿个微型开关,也就是晶体管,使半导体得以工作。


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如何制造半导体?

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第一步:制造掩模


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芯片设计师向掩膜工程师提供作为蓝图的数字设计文件,掩膜工程师将这些蓝图输进机器,机器将数据转化为光刻图案,将其复制到尺寸为6英寸x6英寸,厚度仅0.25英寸的正方形石英上。这些石英片被叫做掩膜(mask)。


制造一块芯片的所有层级可能需要50多块掩膜。掩膜做好后,就会被运到晶圆厂(fab),开始下一步制造流程。



第二步:制造芯片

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技术人员身着无尘服,在洁净室中使用高科技设备,在硅片上制造出一层又一层的电路和器件。每块硅片上会包含成百上千块芯片。随后,晶圆厂会将做好的硅片送往预处理工厂,进行切割和分选。


硅片由从沙子中提取的硅制成。技术人员使用光刻机,让光线穿过掩膜,在硅片上复制掩膜上的电路图案。透镜将图像缩小并投射到硅片表面。针对晶体管和互连导线的每一层,都会使用不同的掩膜重复这一过程,最终,在硅片上制造出微小的芯片。



第三步:分选预处理

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金刚石锯将硅晶圆切割成数千个指甲盖大小的独立矩形,每个矩形都是一块芯片。分选机器会挑选出合格的芯片,将它们运给另一台机器。这台机器会把芯片放在卷轴上。接下来,这些卷轴会被送往封装测试工厂。



第四步:封装测试

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技术人员会对每块芯片进行最后的测试,以确保它们性能良好,可以投入使用。如果芯片通过测试,它们会被安装在散热片和基板之间,形成一个整体的封装。外部封装可以保护芯片免受损坏、过热和污染。在计算机内部,这种封装可以在芯片和电路板之间形成电气连接。



第五步:运往成品仓库或分销中心


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物流人员可能会将芯片直接发给一些客户,比如系统制造商,或者将它们运往全球分销中心。在这些中心里,芯片可能会被装进托盘,运往OEM(原始设备制造商),或者被单独包装,用于零售。


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半导体都有哪些种类?

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半导体的种类繁多,每一种都有其独特的用途。主要的处理器架构如下:


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半导体无处不在

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我们在日常生活中使用的电脑、手机、电视、汽车等设备都由半导体所驱动。半导体改善了我们的生活,提高了生产力,推动了经济增长。


半导体无处不在,还包括:

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文章来源:英特尔


 




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