Semikonduktor, kita sedang banyak membincangkan tentang bahan, peranti, pelaburan, dan sebagainya. Setiap topik mempunyai fokus yang berbeza. Bahan-bahan tersebut tidak lebih daripada bahan semikonduktor jurang jalur lebar generasi ketiga; peranti-peranti tersebut kebanyakannya MOS, HEML, dan sebagainya berdasarkan bahan WBG, yang telah kita bincangkan sebelum ini; saya tidak akan mengulas lanjut tentang pelaburan, trend industri, maklumat korporat, pasaran saham, dan sebagainya. Hari ini kita akan membincangkan tentang sejarah industri semikonduktor dan mempelajari tentang asal usul industri semikonduktor.    
           

Triod vakum "menimbulkan masalah"

Bercakap tentang triod vakum, ia dicipta oleh Lee Deforest pada tahun 1906, yang membolehkan elektronik pengguna seperti radio dan televisyen wujud. Ia juga merupakan otak komputer elektronik pertama di dunia. Ia meliputi kawasan seluas hampir 140 meter persegi dan beratnya 30 tan. Ia menggunakan hampir 19,000 tiub vakum dan beribu-ribu perintang dan kapasitor. Triod vakum terdiri daripada grid dan dua elektrod yang dipisahkan oleh grid dalam ruang tertutup kaca. Bahagian dalam ruang tertutup adalah vakum, yang menghalang komponen daripada terbakar dan memudahkan pergerakan bebas elektron.  
   
Ia mempunyai dua fungsi utama: pensuisan dan penguatan. Pensuisan merujuk kepada menghidupkan dan mematikan arus, dan penguatan merujuk kepada menguatkan arus atau isyarat kecil sambil mengekalkan fungsi ciri asal isyarat. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa kelemahan, seperti saiz besar, sambungan mudah longgar, jangka hayat yang pendek dan penuaan yang cepat.  
Siri kekurangan ini membawa kepada pembangunan atau penggantiannya yang tidak dapat dielakkan. Pada tahun 1949, John Bardeen, Walter Brattin, dan William dari Bell Labs. Keluarga Shockley (William Shockley) mencipta penguat elektronik yang diperbuat daripada bahan semikonduktor germanium, yang merupakan transistor generasi pertama (ketiga-tiga saintis ini memenangi Hadiah Nobel dalam Fizik 1956). Transistor pada asalnya dipanggil "perintang penghantaran" dan kemudiannya dinamakan semula sebagai transistor.  
   
Transistor jenis ini merangkumi fungsi tiub vakum, dan bersifat keadaan pepejal, tidak mempunyai vakum, mempunyai kelebihan saiz kecil, ringan, penggunaan kuasa yang rendah dan jangka hayat yang panjang. Sejak itu, kita telah memasuki "era keadaan pepejal", yang merupakan apa yang paling banyak kita lihat setakat ini.  
Perkembangan daripada transistor pertama kepada kebanyakan peranti elektronik kuasa semasa kita telah membawa kepada perkembangan pesat teknologi elektronik kuasa. Peranti ini secara amnya dirujuk sebagai peranti diskret, iaitu setiap cip hanya mengandungi satu komponen. Satu lagi peranti berkaitan semikonduktor yang belum kita sebutkan sebelum ini ialah litar bersepadu.      
       

litar bersepadu

Litar bersepadu (Litar bersepadu) ialah peranti mikro elektronik yang menggunakan proses tertentu untuk menghubungkan transistor, perintang, kapasitor, induktor dan komponen serta pendawaian lain yang diperlukan dalam litar pada substrat semikonduktor, dan kemudian merangkumnya dalam cangkerang tiub untuk membentuk mikrostruktur dengan fungsi litar yang diperlukan.  
Litar bersepadu pertama dicipta oleh Jack Kilby dari Texas Instruments, tetapi ia bukanlah bentuk litar bersepadu hari ini.  
Ia pada mulanya disambungkan melalui wayar berasingan, tetapi sebelum ini Jean Horni dari Fairchild Camera telah membangunkan proses pembuatan planar yang membentuk simpang elektronik pada permukaan cip untuk membuat transistor, memanfaatkan kemudahan silikon dalam membentuk penebat silikon oksida. Robert Noyce kemudian menggunakan teknologi ini untuk menyambungkan peranti diskret yang dibentuk pada permukaan silikon, akhirnya membentuk corak yang digunakan oleh semua litar bersepadu.  
         

Ketukangan dan Trend

Sejak tahun 1947, industri semikonduktor telah mula bertambah baik dan berkembang dalam teknologi, dan ia masih berkembang sehingga kini. Penambahbaikan proses boleh dikaitkan dengan dua kategori: proses dan struktur.  
Penambahbaikan proses: Pembuatan peranti dan litar dalam saiz yang lebih kecil, membolehkannya mempunyai ketumpatan yang lebih tinggi, kuantiti yang lebih besar dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi.  
Penambahbaikan struktur: Ciptaan dalam reka bentuk peranti baharu membolehkan prestasi yang lebih baik, kawalan penggunaan tenaga yang lebih baik dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi.  
Kesan yang dibawa oleh kedua-dua penambahbaikan ini dapat difahami dengan baik daripada sejarah pembangunan beberapa generasi IGBT. Sudah tentu, banyak faktor yang telah kami sebutkan sebelum ini, seperti beberapa kecacatan dalam proses peralatan, dan sebagainya, boleh dikaitkan dengan penambahbaikan proses.  
Saiz dan bilangan peranti dalam litar bersepadu adalah dua tanda biasa perkembangan IC. Saiz peranti dinyatakan oleh saiz terkecil dalam reka bentuk, yang kita panggil saiz corak ciri. Perkembangan daripada litar bersepadu berskala kecil kepada sejuta cip hari ini telah mendapat manfaat daripada pengurangan saiz corak ciri komponen tunggal, yang telah mendapat manfaat daripada peningkatan besar proses pencorakan mesin fotolitografi dan teknologi pendawaian berbilang lapisan. Ini juga banyak dibincangkan pada masa kini, seperti cip 22nm, 10nm atau 7nm, dsb. Ungkapan yang lebih profesional ialah lebar get, iaitu, kita mengawal lebar sebahagian get. Transistor yang lebih kecil dan lebih pantas serta litar berketumpatan lebih tinggi mendapat manfaat daripada lebar get yang lebih kecil. Bercakap tentang ini, saya perlu menyebut istilah "Hukum Moore" yang sering saya lihat beberapa ketika dahulu. Gordon Moore, salah seorang pengasas Intel, meramalkan pada tahun 1965 bahawa bilangan transistor pada cip akan berganda setiap 18 bulan. Selepas bertahun-tahun pengesahan sebenar, kadar ini agak tepat dan telah menjadi asas untuk meramalkan ketumpatan transistor pada cip pada masa hadapan. Mengikut bilangan peranti dalam litar, iaitu tahap integrasi, kita boleh membahagikannya kepada beberapa peringkat: integrasi skala kecil (SSI): 2~50 unit/cip; integrasi skala sederhana (MSI): 50~5000 unit/cip; integrasi skala besar (L SI): 5000~100000 keping/cip; Integrasi Skala Sangat Besar (VLSI): 100000~1000000 keping/cip; Integrasi Skala Sangat Besar (ULSI): >1000000 keping/cip.  
Hukum Moore tidak berkembang tanpa had dari semasa ke semasa. Ia terutamanya terhad oleh batasan bahan semikonduktor dan penyediaannya. Oleh itu, kita akan mendengar berita bahawa silikon bahan semikonduktor semakin menghampiri hadnya. Oleh itu, adalah perlu untuk membangunkan bahan baharu dan sentiasa menambah baik peralatan dan reka bentuk.  
         

Saiz cip dan wafer

Kita semua tahu bahawa cip dibuat pada wafer nipis silikon atau bahan semikonduktor lain yang dipanggil wafer.  
 
Pembuatan cip segi empat tepat pada wafer bulat mengakibatkan sebahagian kawasan yang tidak boleh digunakan tertinggal di tepi wafer. Apabila saiz cip lebih besar, kawasan yang tidak boleh digunakan ini juga akan menjadi lebih besar, jadi wafer bersaiz lebih besar secara beransur-ansur digunakan, yang "mengurangkan" saiz cip yang terselindung, dan juga meningkatkan kecekapan dan output pengeluaran. Ini adalah salah satu sebab mengapa wafer telah berubah daripada 6 inci kepada 8 inci dan kini kepada 12 inci.  
Saiz cip hari ini semakin kecil, kos semakin rendah, dan prestasi semakin tinggi. Ini disebabkan oleh penambahbaikan proses dan pembangunan peralatan yang telah kami sebutkan di atas, yang juga telah membawa kepada persaingan yang semakin sengit dalam industri semikonduktor.  
Buat masa ini, terdapat kira-kira tiga jenis pengeluar: pengeluar peranti bersepadu (IDM): mengintegrasikan reka bentuk, pembuatan, pembungkusan dan jualan; Foundry: pembekal cip lain mengeluarkan cip; Fabless: hanya bertanggungjawab untuk reka bentuk dan jualan cip, dan kebanyakan pautan lain disumber luar. Sudah tentu, terdapat model interleaved lain. Pada masa yang sama, penyetempatan semikonduktor telah membawa kepada semakin banyak pengeluar semikonduktor domestik dan semakin banyak model perusahaan.  
         

tulis di penghujungnya

Buat masa ini, penyetempatan industri semikonduktor merupakan satu trend, dan ini bukan sahaja bergantung kepada bilangan syarikat domestik, tetapi juga berapa banyak syarikat yang boleh bertahan dalam persekitaran yang bergolak ini. Pendek kata, jika anda mempunyai masa untuk meredah angin dan ombak, gantungkan layar anda dan belayarlah merentasi laut!