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手机电脑芯片主要由什么物质组成(芯片是怎么被制造出来的)

小编

手机电脑芯片主要由什么物质组成(芯片是怎么被制造出来的)

  芯片是半导体元件产品的总称,也称为集成电路、微电路和晶片。它是人类进入智能社会后不可或缺的一块小型集成电路板。芯片的设计和制造是一个极其复杂的过程。即使在21世纪,也只有少数国家能够独立完成芯片的设计和生产。因为制造芯片不仅需要理论技术,还需要制造芯片的原材料!那么芯片主要是由什么物质组成的呢?

手机电脑芯片主要由什么物质组成(芯片是怎么被制造出来的)(图1)

芯片组成

  芯片的种类有很多种,如果按照产品划分的话可以分为两大类,分别是手机芯片和计算机芯片。两种芯片的物质组成大致相同,只是在结构上有些许差别。

  计算机芯片包括电阻,电容,元件。计算机芯片实际上就是一种电子部件,在一块计算机芯片里,含有成千上万的电阻、电容和其它小部件。计算机中有许多芯片,存储器条上一块儿黑条就是芯片,主板、硬盘、显卡等等都有许多芯片, CPU也是一台电脑芯片,不过他比普通电脑芯片要复杂得多。

  移动电话芯片一般指应用于移动电话通信功能的芯片,包括基带、处理器、协处理器、 RF、触摸屏控制芯片、记忆卡、无线 IC及电源管理 IC等。IC的一种分类手机芯片,是一种将许多电子元件集合在一起,以实现某一特定功能的硅片。电子设备是电子设备的重要组成部分,起到操作、储存作用。

  手机和计算机的芯片原料都是晶片,芯片的成分是硅,硅是从石英砂中提取出来的。一块芯片由数百条微型电路板连接起来,体积非常小,充满了能产生脉冲电流的微电路。芯片内的大部分是半导体材料,大多数是硅基材料,里面的二极管、电容、电阻等等都是半导体做的。一种半导体是一种介于像铜这样易流过的导体与不能通电的橡胶一样的绝缘体之间的材料。用单晶硅片作为基底,再用光刻、掺杂、 CMP等工艺制成 MOSFET、 BJT等元件,再用薄膜及 CMP技术制成导线,即可完成芯片制造。

  值得注意的是,晶片原料硅是原子晶体,不溶于水或盐酸,表面有金属光泽。晶片中含有硅,而晶片中所含硅的主要原料为硅片,将硅片制成晶片,再加入离子变成半导体后,便可制成晶片,在地球上,硅的储存量仅次于氧,主要表现为沙子由二氧化硅构成,所以硅还是最适合芯片制造的原料。不过地球上虽然有大量的硅储藏,但把硅从沙中提取出来的全过程要求极其精确,而且技术含量也很高。要制作芯片,首先要掌握行业内最顶尖的硅提取技术,芯片需要生产出高纯度的单晶硅,其纯度要比24 k纯金还要纯。这一步就能让众多人望而却步,可以想象一块芯片的制造有多困难。


我们每天都离不开手机,电脑等电子产品。我们就以一台手机为例子:打开手机的外壳,我们会看到电路板,芯片就是最最重要的核心部件。

芯片包括哪些内容

手机电脑芯片主要由什么物质组成(芯片是怎么被制造出来的)(图2)

芯片也叫集成电路

去掉外壳,最里面是管芯、还有小方块的焊盘、连接管芯和外壳焊盘的连接线:细铝丝。管芯是极其小的,周围是极其小的铝丝线条,最细的线条5纳米。5纳米是什么概念呢?我们的直尺最小刻度是1毫米,一毫米等于1000微米,一微米等于1000纳米。一根头发平均大概是60微米到100微米,70微米的一根头发丝相当于芯片上万根铝线。

手机电脑芯片主要由什么物质组成(芯片是怎么被制造出来的)(图3)

集成电路表面的光显微图


晶体管代替电子管

晶体管是一种固体半导体固件,(包括二极管、三极管、场效应管、晶闸管等,有时特指双极型器件),具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。晶体管在发明以前,我们家里的电视机、收音机是电子管,电子管是玻璃外壳,易碎、耗电、体积大、重量大、可靠性差。1948年,美国的三个科学家发明了晶体管,晶体管不同于电子管,晶体管的外壳外壳可以是金属、塑料、陶瓷,具有不易碎、体积小、可靠、省电、轻的优点。晶体管代替了电子管。

手机电脑芯片主要由什么物质组成(芯片是怎么被制造出来的)(图4)

以前的老电视都是电子管

1958年,两个美国科学家又研制出来最简单的集成电路。可以将多个晶体管连接在一起,体积就会更小。

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半导体

芯片是什么

芯片就是把很多的晶体管、电容、电阻和电感等元器件,按照一定规律连接在一起,成为一个能完成特定功能的器件,俗称芯片。一个芯片能有上百亿晶体管,非常了不起。

手机电脑芯片主要由什么物质组成(芯片是怎么被制造出来的)(图6)

麒麟9000有150亿+个晶体管

电子产品有电路板、电路板上有芯片、最核心的就是芯片,芯片里面是管芯。管芯就是由无数的晶体管以及连接晶体管与晶体管之间的连接线。

芯片制作方法

材料是沙子,也就是二氧化硅。提炼出硅元素,然后提炼出高纯度的硅材料,硅材料融化冷却成棒状,硅棒然后切片,也就是硅圆片,有了硅圆片,然后用非常非常高精尖的仪器设备下(光刻机)

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光刻机集结了全球顶尖科技

进行极其复杂的工艺加工,才可以在硅圆片上做出管芯,硅圆片上有很多的管芯,有了管芯,我们要按照管芯的面积大小,以及根据引出端数量,去选择相对数量的合适外壳。

手机电脑芯片主要由什么物质组成(芯片是怎么被制造出来的)(图8)

硅晶圆上微电路制造控制装置


芯片最后的封装工艺

有多少个引出端就要选择具备相应数量的引线的外壳,才能满足使用要求。大芯片选择腔体大一点的外壳,反之亦然。所以芯片有的大有的小。然后把管芯和外壳底座粘接在一起,用很细很细的铝丝将外壳焊盘和管芯焊盘相连接,形成电流的通路。引线连接好就可以密封起来。外壳上打印电路商标,名称。芯片就做好了。


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