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芯片是什么(是干什么用的)

2023-09-23 21:24:00

芯片指内含集成电路的硅片，体积很小，常常是计算机或其他设备的一部分。芯片英文名称为coreplate。芯片（chip）就是半导体元件产品的统称。是集成电路（IC，integratedcircut）的载体，由晶圆分割而成。硅片是一块很小的硅，内含集成电路，它是电脑或者其他电子设备的一部分。

芯片其实就是一块高度集成的电路板，又叫IC。集成电路实体往往要以芯片的形式存在，依托芯片来发挥它的作用。它是电子设备中最重要的部分，承担着完成运算，处理任务和控制存储的功能。电脑、手机、电视和各种智能电子产品都都离不开芯片。

就像汽车之发动机，汽车性能的好坏主要看发动机。比如说电脑的CPU（中央处理器）其实也是一块芯片，它是一台电脑的运算核心和控制核心。

你看别人玩电脑游戏时溜溜的要飞，而你的电脑一上手就死机，恨不得砸了它，都是因为你的电脑CPU太“low”。手机运行速度的快慢也取决于它的CPU，平均每两年就要换一部手机，就是为了体验它腾飞的速度。

芯片内部都是半导体材料。里面的电容，电阻，二极管，三极管都是用半导体做出来的。半导体是导电性介于导体和绝缘体之间，导电性可受控制的材料。高纯的单晶硅是重要的半导体材料。芯片的原材主要是高纯的单晶硅。

硅谷位于美国旧金山湾区的圣塔克拉拉谷。硅谷最早是研究和生产以硅为基础的半导体芯片的地方，因此得名。这里是拥有十几所美国顶尖大学和几千家高科技公司的新兴工业区。
北京的中关村被认为是中国的“硅谷”，地理位置上由中国科学院和毗邻的北京大学，清华大学环抱而成。1980年，这里办起了中国第一家IT公司。以后，中关村变成了我国高科技行业的代名词。
如今迅速崛起的深圳被公认为“中国硅谷”，其城市的发展模型参照了美国旧金山湾区。总部位于深圳的著名高科技公司包括华为、中兴、腾讯、比亚迪、大疆等。

集成电路需要高纯度的硅，它是怎样产生的呢? 在半导体工业中有这样一句话：“从沙滩到用户”。怎么来理解？一起来看看硅的前生今世吧！

硅元素在周期表中位于第三周期，第ⅣA主族。在地壳里，硅的含量在所有元素中居第二位，约占地壳总质量26.4%，仅次于氧元素。碳、硅均为ⅣA元素，但是碳在自然界中有稳定的单质（金刚石）存在，而硅却没有。

硅是亲氧元素，在氧化气氛包围的地球上，硅主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。在自然界里硅元素广泛存在于岩石、沙子、土壤中，没有单质形式的硅。以硅的氧化物形式存在的二氧化硅又叫硅石，约占地壳质量的12%。比较纯的二氧化硅晶体是石英，还比如水晶玛瑙也含有二氧化硅。沙子中含有大量二氧化硅。

做硅芯片的高纯晶体硅就是用来源最广的沙滩上的沙子来制取的，主要成分是二氧化硅。

注意哦！制芯片的晶体硅纯度之高是小数点后9个9，总共11个9。相当于黄金中的24K金，最纯的啦。

生产的粗硅所含的杂质有C、Si02、SiC等，它们都是高熔沸点物质。为了提纯硅采用下列方法：将粗硅与氯气在高温下反应，得液态不纯的四氯化硅，经分馏提纯用氢气还原即可得纯硅。SiCl4的沸点很低，可以采用蒸馏的方法反复提纯，直所需的纯度。

高纯硅的制取原理

哇塞！芯片，以储量最丰富成本最廉价的沙子（二氧化硅）为原料，成长为这个星球的高科技之星。颁一枚最佳逆袭奖！

单晶硅顺利战败锗等元素所向披靡一举拿下芯片界的最佳明星奖的原因还与它的结构和特性有关。晶体硅的结构跟金刚石相似，具有正四面体结构的立体网状结构。

晶体硅结构

金刚石是最硬的物质。这种网状立体结构也决定了硅有类似的性质。如硅晶体带有金属光泽、灰黑色、熔、沸点高。

硅还有不同于金刚石独特的个性，即导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，这也是它之所以能做芯片的关键。还有最外层4个电子，其原子既不易失去电子，也不易得到电子，化学性质稳定。所以在受热或者高温也不会发生改变。

硅除了被用作半导体材料、芯片外，还能制作能将光能直接转换成电能的光电池。

太阳能电池板

将石头沙子融化提取硅，然后再提纯到99.999999999以上，做成晶圆，这就是芯片的原型。然后再将设计好的电路经过光刻工艺印制在晶圆上，裁剪成一个个的晶圆，封装出来就是芯片了！不过制作芯片的难点不在它的原材料硅的制取上，在芯片的设计和制作工艺上。

目前来说我国在高纯硅的制取不成问题，属于世界领先水平。这几年随着华为海思芯片实力的提升，已经逐渐实现芯片设计方面的自主知识产权了！但就制造芯片这件事来说，华为还没有能力做到。海思芯片没有自己的制造能力，代工制造主要依托于台积电。

芯片的制造要依赖于光刻机，目前我国光刻机的技术研发还属于一个短板，与先进光刻机技术至少要差4代。计算机芯片以纳米为单位测量，越小越好。台积电生产芯片对5nm工艺、7nm工艺都很成熟，华为的麒麟芯就是借助台积电的5nm工艺。

在芯片的研发上，谁能先人一步，就会在手机市场上叱咤风云，落后一步，就会受制于人。如今受到美国的芯片管制，华为在和苹果、三星的竞争中就显得被动。

很多领域我们已经奋起直追，达到了国际甚至领先的水平，为什么在芯片领域却一再受制于人呢？

芯片造假的“汉芯”事件不得不提。这件事要追溯到2003年，在上海交大任教的陈进博士从国外买回一个芯片，雇人将原来的标志用砂纸磨掉，然后加上“汉芯”的标志，发布“汉芯一号”。

直至2006年造假被曝光，当事人共骗取了上亿元的科研经费。“汉芯”事件在世界上也引来了一片嘲笑之声，也使得公众对于国产芯片开始了铺天盖地的质疑，所有新上马的芯片项目都会被质疑，重创了国产芯片产业，从“不遗余力”转变为“谨慎小心”。

造假之殇，今日尚在！

近年来国家极力扶持芯片国产化，为半导体行业进行税费优惠，加大科研人才培养。亡羊补牢，为时未晚。中国芯片，未来可期！雄关漫道真如铁，而今迈步从头越！

去年美国对华为的打压，就让很多人觉得华为无法应付，但没想到华为早就藏有一手，推出了全新的鸿蒙系统，并且日趋成熟。作为一个有追求的领军企业华为，肯定不会放弃技术自立。期待华为的"备胎"芯片尽快来到。