芯片是什么东西（芯片的组成材料有什么）

什么是芯片？芯片的组成部分是什么？

说起芯片，众所周知，这个小玩意已经广泛应用于我们的生活中，从手机、电脑到汽车、飞机，已经成为现代高科技产品不可或缺的一部分。今年芯片短缺也影响了很多企业，可见芯片对现代工业的重要性。但是，芯片这么重要，你知道什么是芯片，芯片的成分和材料是什么吗？接下来，边肖将带你了解一些关于芯片的知识。

芯片是什么？

芯片是一种集成电路，它利用先进的技术将晶体管等电路中的大量元件集成并堆叠在一个小小的半导体晶片上，从而减小体积，能够完成大量的计算。因此，芯片的技术决定了电子产品的性能。

以前的电子产品有上百个电子元器件，占用空间巨大，导致了当时电子产品体积庞大，功耗高的问题。后来人们发现了半导体材料，意识到将这些电子元件集成在一小片中，可以大大减小电子产品的体积和能耗，于是开发出了芯片。

芯片的组成部分是什么？

芯片的原料是晶圆，硅是晶圆的成分。硅主要是用石英砂提炼的，晶片是提纯的硅元素(99.999%)。然后，这些纯硅被制成硅晶棒，成为应时半导体制造集成电路的材料。将它们切片就是芯片制造特别需要的晶圆。晶圆越薄，生产成本越低，但对工艺的要求越高。

可能有人会问，半导体那么多，为什么选择硅来生产芯片？事实上，选择硅作为芯片原材料的原因如下：

1、作为地球上第二丰富的元素，很容易找到提纯的原料，硅相关的处理工艺也发展了几十年，相对于其他元素已经相当成熟。

2、硅便宜，容易普及。

3、硅是化学稳定的，所以制造出来的芯片稳定性也强。

然而，由于最近世界半导体短缺，一些公司开始使用氮化镓代替硅作为芯片的原材料。

氮化镓的带隙比硅宽，所以它的器件晶体管更小，电流更短，超低的电阻和电容可以大大提高速度。氮化镓在制造射频器件和电力电子器件方面比硅更有优势，可用于制造5G技术中使用的高频无线电波脉冲芯片组。此外，氮化镓比硅具有更高的耐热性。此外，作为加工的副产品，氮化镓的生产成本更低，交货时间更快，产能更高，因此许多国家都开始关注镓。

芯片制造中的困难

可以说，芯片是人类科技巅峰的产物，其制造工艺也是非常困难的。主要困难如下：

1、材料

虽然硅元素在制造芯片中很常见，但要求用于制造芯片的晶圆纯度达到99.99999%以上，95%以上的高纯度电子级硅片被全球15家晶圆厂垄断。光刻用光刻胶作为顶级产业的产品，被大厂商垄断。

2、光刻

在芯片的制造过程中，用纳米级的工艺在芯片上雕刻电路无疑是相当困难的。而这部分工艺需要通过光刻机来完成。光刻机可以通过带有电路图的掩膜，使通过透镜照射在晶片上的光束小型化。当晶圆接受光照时，上面涂的光刻胶会发生变化，然后光敏光刻胶会被去除，这样就在晶圆上留下了一层电路。这是光刻最基本的步骤。目前能生产光刻机的厂家只有几家，如ASML、尼康、佳能等。ASML占据了全球光刻机市场89%的份额。只有ASML能生产顶级EUV光刻机，ASML从许多国家进口零部件和设备来生产顶级光刻机。目前，EUV光刻机可以说是有价无市。

综合自半导体技术，金十数据融合魔杖51CTO，谈谈技术

编辑黄浩宇