日常生活中常常聽(tīng)到半導(dǎo)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(dǎo)體:顧名思義,在常溫下導(dǎo)電性既不像導(dǎo)體那樣導(dǎo)電性很好,也不像絕緣體那樣導(dǎo)電性那么差,就是介于二者之間。常見(jiàn)的有硅、鍺、砷化鎵。半導(dǎo)體主要由四個(gè)組成部分組成:
集成電路、光電器件、分立器件、傳感器。同時(shí)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(lǐng)了半導(dǎo)體行業(yè)的迅速發(fā)展,其技術(shù)成熟、性價(jià)比高,被廣泛地應(yīng)用在集成電路領(lǐng)域。我國(guó)在2000年后,才開(kāi)始大力發(fā)展半導(dǎo)體行業(yè)。中興、華為事件之后,徹底轉(zhuǎn)變了思路,開(kāi)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。銻化銦制造的晶體管具有相對(duì)較高的電子遷移率,運(yùn)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(qiáng)、導(dǎo)熱性好、光電轉(zhuǎn)換效率高、禁帶寬度高等諸多優(yōu)點(diǎn)。砷化鎵磷化銦可以制作集成電路襯底、紅外探測(cè)器、光通信的關(guān)鍵器件等。而磷化銦比砷化鎵優(yōu)勢(shì)更強(qiáng),可以開(kāi)展光纖及移動(dòng)通信的新產(chǎn)業(yè),同時(shí)可以推動(dòng)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(dǎo)體普遍擁有高擊穿電場(chǎng)、高飽和電子速度、高熱導(dǎo)率、高電子密度、高遷移率、可承受大功率等特點(diǎn)。這個(gè)特點(diǎn),使其可以用在5G、光伏、新能源汽車、快充等多個(gè)領(lǐng)域。第三代半導(dǎo)體興起于本世紀(jì),各國(guó)的研究水平相差不遠(yuǎn),我國(guó)處于相對(duì)領(lǐng)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(jiǎn)稱IC。這種方式主要應(yīng)用在半導(dǎo)體設(shè)備上,也包括一小部分被動(dòng)組件。其主要是利用光刻、刻蝕技術(shù)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(jìn)行封裝。集成電路按產(chǎn)品種類分為四大類:
微處理器,存儲(chǔ)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(hào)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(jī)、電腦等電子設(shè)備的一部分。可以說(shuō)
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(chǔ)器時(shí),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(dá)側(cè)重點(diǎn)不同。
集成電路側(cè)重于電子電路,是底層布局,而且范圍更加廣泛。我們將幾個(gè)二極管、三極管、電容、電阻混連在一起,就是集成電路。這個(gè)電路可以是模擬信號(hào)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(zhǎng)著幾個(gè)小腳、正方形或者長(zhǎng)方形的物體。
芯片更側(cè)重功能,比如:CPU用來(lái)信息處理、程序運(yùn)行;GPU主要是圖片渲染;存儲(chǔ)器顧名思義,就是用來(lái)存儲(chǔ)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(cè)試,才能完成芯片的制作。芯片制造必須要使用到光刻機(jī)、刻蝕機(jī)等先進(jìn)的設(shè)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(guò)布線連在一起,制作在半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上,然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)。對(duì)于集成電路來(lái)說(shuō),光刻機(jī)、刻蝕機(jī)并不是必需品。
3、封裝不同
芯片的封裝最常見(jiàn)的是DIP封裝,也叫雙列直插式封裝技術(shù),雙入線封裝。這種封裝的引腳數(shù)量一般不超過(guò)100,間距為2.54毫米。集成電路被放入保護(hù)性封裝中,以便于處理和組裝到印刷電路板上,并保護(hù)設(shè)備免受損壞,存在大量不同類型的包。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),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(qiáng)性能,增大功能。集成電路中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個(gè)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(jìn)了一大步。二者都適用摩爾定律。即:價(jià)格不變時(shí),集成電路上可容納的元器件的數(shù)目,約每隔18-24個(gè)月便會(huì)增加一倍,性能也將提升一倍。這一定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。
寫(xiě)到最后
半導(dǎo)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(shí)候我們把集成電路稱作芯片。總的來(lái)說(shuō):半導(dǎo)體>集成電路>芯片。我是科技銘程,歡迎共同討論!