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半導體、集成電路、芯片到底是什么?它們有什么聯(lián)系和區(qū)別呢?

作者:科技銘程 來源: 頭條號 86903/11

日常生活中常常聽到半導體、芯片、集成電路,但是你一定不清楚它們到底有什么區(qū)別和聯(lián)系。定義半導體:顧名思義,在常溫下導電性既不像導體那樣導電性很好,也不像絕緣體那樣導電性那么差,就是介于二者之間。常見的有硅、鍺、砷化鎵。半導體主要由四個組成部

標簽:

日常生活中常常聽到半導體、芯片、集成電路,但是你一定不清楚它們到底有什么區(qū)別和聯(lián)系。

定義

半導體:顧名思義,在常溫下導電性既不像導體那樣導電性很好,也不像絕緣體那樣導電性那么差,就是介于二者之間。常見的有硅、鍺、砷化鎵。

半導體主要由四個組成部分組成:集成電路、光電器件、分立器件、傳感器。同時形成了三代產(chǎn)品。

第一代:以硅、鍺為代表

從1954年5月第一顆硅晶體管到今天的微處理器,已有近70年的歷史。硅引領了半導體行業(yè)的迅速發(fā)展,其技術成熟、性價比高,被廣泛地應用在集成電路領域。

我國在2000年后,才開始大力發(fā)展半導體行業(yè)。中興、華為事件之后,徹底轉(zhuǎn)變了思路,開始走上自主研發(fā)之路。

第二代:以砷化鎵(GaAs)、銻化銦(InSb)、磷化銦(InP)為主

砷化鎵具有高頻、高溫、低溫性能好、噪聲小、抗輻射能力強等優(yōu)點。

銻化銦制造的晶體管具有相對較高的電子遷移率,運算速度將提升50%,消耗功率也將明顯下降。

磷化銦具有飽和電子漂移速度高、抗輻射能力強、導熱性好、光電轉(zhuǎn)換效率高、禁帶寬度高等諸多優(yōu)點。

砷化鎵磷化銦可以制作集成電路襯底、紅外探測器、光通信的關鍵器件等。而磷化銦比砷化鎵優(yōu)勢更強,可以開展光纖及移動通信的新產(chǎn)業(yè),同時可以推動衛(wèi)星通信業(yè)向更高頻段發(fā)展。

第三代:以氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)、氧化鋅(ZnO)、金剛石為代表

第三代半導體普遍擁有高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導率、高電子密度、高遷移率、可承受大功率等特點。

這個特點,使其可以用在5G、光伏、新能源汽車、快充等多個領域。

第三代半導體興起于本世紀,各國的研究水平相差不遠,我國處于相對領先地位,如果持續(xù)地加大研發(fā)投入,或可彎道超車。

集成電路就是把電路小型化的方式,英文名字是integrated circuit,簡稱IC。這種方式主要應用在半導體設備上,也包括一小部分被動組件。

其主要是利用光刻、刻蝕技術將晶體管、微型電容、電阻、電感及線路布局在一小塊晶圓上,最后進行封裝。

集成電路按產(chǎn)品種類分為四大類:微處理器,存儲器,邏輯器件,模擬器件。按照電路屬性分:模擬集成電路、數(shù)字集成電路和混合信號集成電路。

芯片:又稱微電路、微芯片、集成電路,是指內(nèi)含集成電路的硅片,體積很小,常常是手機、電腦等電子設備的一部分。

可以說芯片是集成電路的載體,也是集成電路的主要表現(xiàn)方式。在談起CPU、GPU、存儲器時,我們常把集成電路稱作芯片。

集成電路和芯片的區(qū)別

1、二者表達側重點不同。

集成電路側重于電子電路,是底層布局,而且范圍更加廣泛。

我們將幾個二極管、三極管、電容、電阻混連在一起,就是集成電路。這個電路可以是模擬信號轉(zhuǎn)換,或者具有放大器功能,也或者是邏輯電路。

芯片更為直觀,就是我們看到的指甲塊大小的、長著幾個小腳、正方形或者長方形的物體。

芯片更側重功能,比如:CPU用來信息處理、程序運行;GPU主要是圖片渲染;存儲器顧名思義,就是用來存儲數(shù)據(jù)的。

2、制作方式不同

芯片制造的原材料是晶圓(硅、砷化鎵),然后光刻、摻雜、封裝、測試,才能完成芯片的制作。

芯片制造必須要使用到光刻機、刻蝕機等先進的設備。

集成電路所使用的原材料和工藝更加廣泛,它只要將完整的電路(包含晶體管、電阻、電容和電感等元件)微縮,通過布線連在一起,制作在半導體晶片或介質(zhì)基片上,然后封裝在一個管殼內(nèi)。

對于集成電路來說,光刻機、刻蝕機并不是必需品。

3、封裝不同


芯片的封裝最常見的是DIP封裝,也叫雙列直插式封裝技術,雙入線封裝。這種封裝的引腳數(shù)量一般不超過100,間距為2.54毫米。

集成電路被放入保護性封裝中,以便于處理和組裝到印刷電路板上,并保護設備免受損壞,存在大量不同類型的包。

簡單來說,芯片的封裝更加規(guī)則,方式也更加集中。而集成電路封裝大小、形狀不同,方式方法也更多。

4、作用不同

芯片是為了封裝更多的電路,這樣可以增加單位面積晶體管的數(shù)量,從而增強性能,增大功能。

集成電路中所有元件在結構上已組成一個整體,使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進了一大步。

二者都適用摩爾定律。即:價格不變時,集成電路上可容納的元器件的數(shù)目,約每隔18-24個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。這一定律揭示了信息技術進步的速度。

寫到最后

半導體的范圍十分龐大,它不僅包含了集成電路、芯片,也包含所有的二極管、三極管、晶體管等。

集成電路的范圍要大于芯片。盡管很多時候我們把集成電路稱作芯片。

總的來說:半導體>集成電路>芯片。


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