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芯片只能用硅制造吗
发布时间：2023-05-29 03:20:08
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大家好！今天让创意岭的小编来大家介绍下关于芯片只能用硅制造吗的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，让我们一起来看看吧。
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本文目录:
芯片是什么材料
芯片的主要材料是硅。
芯片是半导体元件产品的统称，电路制造在半导体芯片表面上的集成电路又称薄膜集成电路。另有一种厚膜集成电路是由独立半导体设备和被动组件，集成到衬底或线路板所构成的小型化电路。
从1949年到1957年，维尔纳·雅各比、杰弗里·杜默、西德尼·达林顿、樽井康夫都开发了原型，但现代集成电路是由杰克·基尔比在1958年发明的。其因此荣获2000年诺贝尔物理奖，但同时间也发展出近代实用的集成电路的罗伯特·诺伊斯，却早于1990年就过世。
芯片的分类
集成电路的分类方法很多，依照电路属模拟或数字，可以分为：模拟集成电路、数字集成电路和混合信号集成电路。
数字集成电路可以包含任何东西，在几平方毫米上有从几千到百万的逻辑门、触发器、多任务器和其他电路。这些电路的小尺寸使得与板级集成相比，有更高速度，更低功耗（参见低功耗设计）并降低了制造成本。这些数字IC，以微处理器、数字信号处理器和微控制器为代表，工作中使用二进制，处理1和0信号。
模拟集成电路有，例如传感器、电源控制电路和运放，处理模拟信号。完成放大、滤波、解调、混频的功能等。通过使用专家所设计、具有良好特性的模拟集成电路，减轻了电路设计师的重担，不需凡事再由基础的一个个晶体管处设计起。
芯片的主要材料是硅吗
芯片的主要材料是硅。
芯片原材料主要是硅，稀土也是芯片制作的一种重要的战略金属资源，氮化镓是第三代半导体的关键材料，硅锭经过横行切割后就得到了晶圆。
制作芯片第一步需要在沙子里面提炼出硅，硅原子中最多只有一个杂质原子。然后把光刻好的额材料中注入离子，把晶圆经过抛光之后就可以在上面涂上光刻胶，最后把芯片的电路布局打印出来。
使用硅的原因
“这主要是因为，硅的化学性质较稳定，具有优异的半导体特性；其次，硅的储量极为丰富，在地壳中的丰度高达27.72%。”北京理工大学材料学院副研究员常帅在接受科技日报记者采访时表示，此外如今单晶硅制取技术十分成熟，相关的基于硅片的半导体制造工艺如掺杂、光刻等也已普及，制造成本相对可控。
芯片是什么材料做的
单晶硅。
芯片原材料主要是单晶硅,硅的性质是可以做半导体,高纯的单晶硅是重要的半导体材料,因此芯片是半导体。而半导体指常温下导电性能介于绝缘体与导体之间的材料,也就在使用的过程中有时传电、有时不传电。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅则是各种半导体材料中,在商业应用上最具有影响力的一种。
发展。
晶体管发明并大量生产之后，各式固态半导体组件如二极管、晶体管等大量使用，取代了真空管在电路中的功能与角色。到了20世纪中后期半导体制造技术进步，使得集成电路成为可能。相对于手工组装电路使用个别的分立电子组件，集成电路可以把很大数量的微晶体管集成到一个小芯片，是一个巨大的进步。
集成电路的规模生产能力，可靠性，电路设计的模块化方法确保了快速采用标准化集成电路代替了设计使用离散晶体管。
集成电路对于离散晶体管有两个主要优势：成本和性能。成本低是由于芯片把所有的组件通过照相平版技术，作为一个单位印刷，而不是在一个时间只制作一个晶体管。性能高是由于组件快速开关，消耗更低能量，因为组件很小且彼此靠近。2006年，芯片面积从几平方毫米到350 mm²，每mm²可以达到一百万个晶体管。
为何芯片要用硅作为半导体材料，怎么不用其他的？
理论上所有半导体都可以作为芯片材料，但是硅的性质稳定、容易提纯、储存量巨大等等性质，是所有半导体材料中，最适合做芯片的。
在晶体管（二极管、三极管等等）未发明之前，初期电子计算机使用的是电子管，但是电子管体积巨大、功耗高、寿命短；人类第一台电子计算机使用18000个电子管，重30吨，占地150平方米，耗电功率高达150千瓦，但是其运算能力远远赶不上如今的一台掌上计算机。
后来科学家发明了晶体管，晶体管功耗低、体积小且寿命长，最早的晶体管是使用半导体材料锗来制作的，从此微电子出现在人们视野当中。
晶体管可以简单地理解为一种微型的开关，根据不同的组合设计，具有整流、放大、开关、稳压等等功能；制作晶体管的关键就是半导体材料，因为半导体材料一般具有特殊性质，比如硅掺入磷元素可以形成N型半导体，掺入硼元素可以形成P型半导体。
我们把N型半导体和P型半导体进行组合，可以形成PN结，这是电子芯片当中的重要结构，我们把各种结构进行组合，就可以完成特定的逻辑运算（比如与门、或门、非门等等）。
理论上，所有的半导体材料都可以作为芯片材料，但是芯片对材料的要求极高，所以真正适合做芯片的半导体材料并不多，比如硅、锗、碳化硅、氮化镓等等。
其中硅因为拥有众多优良特性，使得硅成为芯片的主要材料：
（1）硅元素的含量巨大，地球元素中仅次于氧元素（地球元素含量排行：氧>硅>铝>铁>钙>钠>钾……）。
（2）硅元素提纯技术成熟，制作成本低，最初晶体管使用锗作为芯片材料，是因为当初硅元素的提纯技术不成熟，如今硅的提纯可以达到99.999999999%。
（3）硅元素的性质稳定，包括化学性质和物质性质，比如锗做成晶体管，当温度达到75℃以上时，其导电率有较大变化，而且做成PN结后锗的反向漏电流比硅大，这对芯片的稳定性非常不利。
（4）硅本身是无毒无害的物质，我们常见的很多石头都含有二氧化硅（SiO2）。
以上就是关于芯片只能用硅制造吗相关问题的回答。希望能帮到你，如有更多相关问题，您也可以联系我们的客服进行咨询，客服也会为您讲解更多精彩的知识和内容。
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