芯片的組成材料有什么

為增進(jìn)大家對(duì)芯片的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)芯片的組成材料以及芯片的詳細(xì)分類予。芯片是國內(nèi)需要大力發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，也是國家正在積極扶持的產(chǎn)業(yè)。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，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。

芯片是半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的總稱，也稱為集成電路、微電路和晶片。它是人類進(jìn)入智能社會(huì)后不可或缺的一塊小型集成電路板。芯片的設(shè)計(jì)和制造是一個(gè)極其復(fù)雜的過程。即使在21世紀(jì)，也只有少數(shù)國家能夠獨(dú)立完成芯片的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。因?yàn)橹圃煨酒粌H需要理論技術(shù)，還需要制造芯片的原材料! 芯片的種類有很多種，如果按照產(chǎn)品劃分的話可以分為兩大類，分別是手機(jī)芯片和計(jì)算機(jī)芯片。兩種芯片的物質(zhì)組成大致相同，只是在結(jié)構(gòu)上有些許差別。計(jì)算機(jī)芯片包括電阻，電容，元件。計(jì)算機(jī)芯片實(shí)際上就是一種電子部件，在一塊計(jì)算機(jī)芯片里，含有成千上萬的電阻、電容和其它小部件。計(jì)算機(jī)中有許多芯片，存儲(chǔ)器條上一塊兒黑條就是芯片，主板、硬盤、顯卡等等都有許多芯片， CPU也是一臺(tái)電腦芯片，不過他比普通電腦芯片要復(fù)雜得多。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈可以大致分為設(shè)備、材料、設(shè)計(jì)等上游環(huán)節(jié)、中游晶圓制造，以及下游封裝測試等三個(gè)主要環(huán)節(jié)。半導(dǎo)體材料是產(chǎn)業(yè)鏈上游環(huán)節(jié)中非常重要的一環(huán)，在芯片的生產(chǎn)制造中起到關(guān)鍵性的作用。根據(jù)半導(dǎo)體芯片制造過程，一般可以把半導(dǎo)體材料分為基體、制造、封裝等三大材料，其中基體材料主要是用來制造硅晶圓半導(dǎo)體或者化合物半導(dǎo)體，制造材料則主要是將硅晶圓或者化合物半導(dǎo)體加工成芯片的過程中所需的各類材料，封裝材料則是將制得的芯片封裝切割過程中所用到的材料。

手機(jī)和計(jì)算機(jī)的芯片原料都是晶片，芯片的成分是硅，硅是從石英砂中提取出來的。一塊芯片由數(shù)百條微型電路板連接起來，體積非常小，充滿了能產(chǎn)生脈沖電流的微電路。芯片內(nèi)的大部分是半導(dǎo)體材料，大多數(shù)是硅基材料，里面的二極管、電容、電阻等等都是半導(dǎo)體做的。一種半導(dǎo)體是一種介于像銅這樣易流過的導(dǎo)體與不能通電的橡膠一樣的絕緣體之間的材料。用單晶硅片作為基底，再用光刻、摻雜、 CMP等工藝制成 MOSFET、 BJT等元件，再用薄膜及 CMP技術(shù)制成導(dǎo)線，即可完成芯片制造。

芯片的分類有很多，按照不同的處理信號(hào)可分為半導(dǎo)體模擬芯片和數(shù)字芯片兩種。簡單來說，模擬芯片利用的是晶體管的放大作用，而數(shù)字模擬芯片利用的是晶體的開關(guān)作用。具體來看，模擬芯片用來產(chǎn)生、放大和處理各種模擬信號(hào)，種類細(xì)且繁多，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(ADC)、放大器芯片、電源管理芯片、PLL等等。模擬芯片設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于非理想效應(yīng)過多，需要扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和豐富的經(jīng)驗(yàn)，比如小信號(hào)分析、時(shí)域頻域分析等等。相比之下，數(shù)字芯片則是用來產(chǎn)生、放大和處理各種數(shù)字信號(hào)，數(shù)字芯片一般進(jìn)行邏輯運(yùn)算，CPU、內(nèi)存芯片和DSP芯片都屬于數(shù)字芯片。數(shù)字芯片設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于芯片規(guī)模大，工藝要求復(fù)雜，因此通常需要多團(tuán)隊(duì)共同協(xié)同開發(fā)。還有大家非常常見的，按照使用功能來分類，主要有CPU、GPU、FPGA、DSP、ASIC等。CPU是中央處理器，它作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算和控制核心，是信息處理、程序運(yùn)行的最終執(zhí)行單元。CPU 是對(duì)計(jì)算機(jī)的所有硬件資源(如存儲(chǔ)器、輸入輸出單元)進(jìn)行控制調(diào)配、執(zhí)行通用運(yùn)算的核心硬件單元。