芯片是什么東西？芯片的組成材料有什么？

說起芯片，大家都知道，這個小小的玩意兒已經廣泛的應用到了我們的生活當中，小到手機電腦，大到汽車飛機都用到了芯片，對現代高科技產品來說已經是不可或缺的部分了，今年芯片短缺的問題也影響了一眾企業，可見芯片對現代工業的重要性。不過芯片這么重要，那么大家知道芯片具體是什么東西、芯片的組成材料有什么嗎？接下來小編就帶大家了解一下關于芯片的一些知識。

芯片是什么？

芯片就是集成電路，采用先進技術將大量的晶體管等電路中的元器件集成堆疊在一塊很小的半導體晶圓上，從而縮減體積，并且能夠完成大量計算，由此可見，芯片的技術決定了電子產品的性能。

以前的電子產品內部存在著成百上千個電子元件，占用了巨大的空間，這導致了當時電子產品體積龐大、耗電量高等問題。后來人們發現了半導體這種材料，并且意識到將這些電子元件集成在一小塊便可以極大地縮減電子產品的體積并且降低能耗，于是芯片就這樣被研發出來了。

芯片的組成材料有什么？

芯片的原料是晶圓，硅又是晶圓的組成成分，硅主要由由石英沙所精練出來，晶圓便是硅元素加以純化（99.999%），接著是將這些純硅制成硅晶棒，成為制造集成電路的石英半導體的材料，將其切片就是芯片制作具體所需要的晶圓。晶圓越薄，生產的成本越低，但對工藝就要求的越高。

可能會有人問了，半導體有這么多，為什么會選擇硅來生產芯片呢？其實選擇硅作為芯片原材料的原因主要有以下幾點：

1、硅作為地球第二多的元素，很容易就能找到提純的原材料，并且硅相關的處理工藝已經發展了幾十年，相對其他元素來說已經很成熟了。

2、硅的價格便宜，易于推廣。

3、硅的化學性質穩定，因此制造出來的芯片穩定性也較強。

不過由于近期全球半導體短缺的情況出現，已經有部分公司開始用氮化鎵來代替硅作為芯片的原材料。

氮化鎵有著比硅更寬的帶隙，因此其生產的器件有著更小的晶體管和更短的電流，超低電阻和電容能夠將速度大幅度的提升。氮化鎵在射頻器件和電力電子器件的制造上比硅更具優勢，能夠用來制造5G技術所使用的的高頻無線電波脈沖芯片組，并且氮化鎵的耐熱性也高于硅，另外氮化鎵作為一種加工副產品，它的生產成本較低，并且交貨時間快，產能高，故此已經有不少國家開始重視起了鎵這種元素。

芯片制造的難點

芯片可以說是匯聚了人類科技巔峰的產物，它的制造過程也是十分困難，主要難處在以下兩點：

1、材料

雖然制造芯片的硅元素很常見，但是用于制造芯片的晶圓純度要求達到99.99999%以上，95%以上高純度的電子級硅晶圓都被全球15家晶圓廠所壟斷，光刻用的光刻膠作為一種頂級工業的產物，絕大多數也是被大廠所壟斷。

2、光刻

芯片制造過程中，需要以納米級的工藝將線路刻在晶片上，這無疑是相當困難的。而這部分工藝需要用***來完成。***能通過將光束透過有著電路圖的光罩通過透鏡微縮在晶圓上，當晶圓收到光照射時，涂在上面的光刻膠將發生變化，然后將感光的光刻膠去除，這樣就在晶圓上留下了一層電路，這便是光刻最基本的步驟。而目前能夠生產***的廠商只有ASML、尼康、佳能等寥寥幾家，ASML占據了全球***89%的市場，頂級的EUV***只有ASML才能生產，而ASML又從許多國家進口零件設備才能生產頂級***，目前EUV***可以說是有價無市。

綜合整理自 半導體技術 金十數據 匯聚魔杖 51CTO 聊看科技

編輯 黃昊宇