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              硅是什么?為什么要用硅做芯片?

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              硅是什么?為什么要用硅做芯片?

              分類:
              行業新聞
              來源:
              2019/07/16 17:26

                那么,硅到底有什么不同呢?

                硅的最重要的特點是什么?很簡單,硅非常非常多!在地殼上,硅是僅次于氧第二豐富的元素,但是你基本上無法在自然界找到硅單質,其最常見的化合物是二氧化硅和硅酸鹽。而其中二氧化硅又是沙子的主要成分之一。此外,長石、花崗石、石英等化合物都是基于硅-氧化合物。

                硅化合物具有多種有用的性質,其中很主要的一點是它們可以和其它原子進行非常緊密的結合,結構也非常復雜。多種硅酸鹽(如硅酸鈣)是水泥的主要成分。一些含有豐富硅酸鹽的材料可以在高溫下硬化成為陶瓷或者用來制成玻璃。硅也可以用作其它材料的添加劑,如鑄鐵,可以使得制成的鐵更有韌性而不易碎裂。

                硅作為計算機芯片

                當需要選擇一種材料作為計算機中晶體管的基本材料時,我們需要考慮的關鍵詞是電阻。導體的電阻非常低,可以很容易導電;而絕緣體的電阻很高,不能導電。對于晶體管而言,必須要能夠根據需要對晶體管的開關進行控制,我們就需要半導體。半導體的電阻介于導體和絕緣體之間,也就是說其在不同條件下會表現出不同的性質。

                當然,硅并不是地球上唯一的半導體元素,甚至算不上是最好的。但很重要的一點是硅是一種非常豐富的元素。在地球上的每一個地方硅都可以很輕松地獲得,并不需要特定的礦廠。而且經過了幾十年技術的發展,硅的處理工藝已經發展成熟,人類已經可以可以在工廠中生產近乎完美的硅晶體。這些硅晶體相對于硅就等于是磚石相對于碳。

                所以硅就當之無愧地成為了現代計算機芯片的基礎。工廠生產好的硅晶體再經過切片處理變成晶圓,然后在經過蝕刻等等多項工藝流程最終制成我們可以使用的芯片。事實上也可以使用碳和鍺等材料來生產晶圓,但是在大規模生產中得到所需要的大晶體結構,硅還是穩坐頭把交椅。那么,硅到底有什么不同呢?

                硅的最重要的特點是什么?很簡單,硅非常非常多!在地殼上,硅是僅次于氧第二豐富的元素,但是你基本上無法在自然界找到硅單質,其最常見的化合物是二氧化硅和硅酸鹽。而其中二氧化硅又是沙子的主要成分之一。此外,長石、花崗石、石英等化合物都是基于硅-氧化合物。

                硅化合物具有多種有用的性質,其中很主要的一點是它們可以和其它原子進行非常緊密的結合,結構也非常復雜。多種硅酸鹽(如硅酸鈣)是水泥的主要成分。一些含有豐富硅酸鹽的材料可以在高溫下硬化成為陶瓷或者用來制成玻璃。硅也可以用作其它材料的添加劑,如鑄鐵,可以使得制成的鐵更有韌性而不易碎裂。

                純凈的硅晶體,也稱鑄塊

                目前,硅晶體鑄塊主要的生產尺寸是300毫米直徑圓柱體,實驗室研究則快要達到450毫米。這將使得晶圓制造的成本繼續下降,從而繼續提升計算速度。但是現在也有一些發展趨勢將放棄使用硅而使用其它材料,這對計算機速度的提升來說當然是好事。

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