半导体和半导体产业





半导体产业涵盖了芯片设计、芯片制造、设备生产、原物料生产等各个环节。而集成电路作为当今半导体的主要产品,已经成为我们每天生活当中不可缺少的一部分。据权威机构分析,目前全球半导体市场年销售额高达4千亿美元以上。从高端的电子设备,数据中心的服务器,电脑,智能手机,到日常生活中的微波炉,电饭锅,甚至电表,半导体无处不在。


半导体


半导体是一种电导率在绝缘体与导体之间的物质。最常见的半导体材料是硅,在元素周期表的四族。其他常见的半导体还有同是四族元素的锗,和三五族元素的混合物砷化镓等。由于半导体材料特有的原子结构,它可以用来做电流开关和放大。简单来讲,电流的开关,就是数字电路里的“0”和“1”,通过布线连接起来的一系列开关,就可以进行“0”和“1”的运算。对电流的放大是模拟电路的基本功能。这些基本操作构成了当今科技发展的基础。世界半导体的中心,也是高科技公司的圣地,在美国加州北部,那个地区被人们称之为“硅谷“,足见半导体在当今科技的地位。


半导体产业


上世纪50年代,晶体管的出现使人类可以把众多的电子元件,如晶体管、电阻、电容、电线等集成在一块半导体材料上,这使得电子运用器件大大缩小,功能大大提高,使计算机的应用得以快速普及,这就被称之为集成电路;由于集成电路不再使用电线连接,面积很小,封装成扁形的,又被称作芯片;同时集成电路的使用材料为半导体材料,主要是硅和锗,这个行业也被称之为半导体产业。

 

从终端产品来看,半导体产品类型繁多,大致可分为分立器件,光电器件,传感器,集成电路。分立器件:普通的电阻、电容、晶体管等电子元件,如二极管、三极管,主要应用于LED面板、消费电子、汽车电子等领域。光电器件:利用半导体光-电子转换效应制成的各种功能器件,如发光二极管、激光二极管、光电探测器等,主要应用于指纹识别、红外探测医学检测透视等领域。传感器件:能敏锐的感受某种物理、化学、生物信息并将其转变为电信息的特种电子元件,如热敏电阻器、压敏电阻器、主要应用于工业自动化、工业机器人、生物工程等领域。集成电路:通过特定平面制造工艺,将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等元器件,按照一定电路互联关系,“集成”在一块半导体单晶片上,并封装在一个保护外壳内,能执行特定功能的复杂电子系统。在工、民用电子设备和军事、通讯、遥控等方面得到广泛的应用。


从产业模式来看,早期的半导体行业都是垂直整合模式(Integrated Device Manufacture – IDM),企业独立完成半导体产品的设计,制造,封装测试等全部环节,比如英特尔。台积电的成立,诞生了新的晶圆代工(Foundry)模式。这种模式,大大降低了进入半导体领域的门槛,让设计公司(Design House)可以实现无工厂(Fabless)生产半导体芯片,比如苹果,高通。同时,半导体产业分工不断细化,专门从事封装测试的公司也脱颖而出,例如日月光。


半导体产业具有资源密集,产业链合作紧密,周期性强等特征。纵观半导体产业发展中心,从最初的美国,后来转移到日本,目前在韩国和中国台湾。中国大陆具有广阔的市场,大力发展半导体产业已经成为国家战略。了解半导体行业的特点,给与政策和资金上的支持和投入, 才能有机会成为半导体强国。



END

文:朱煜

排版:张乐辰






2020年04月14日

时代芯存 半导体科普系列
时代芯存 半导体科普系列——集成电路发展简史

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