芯片是什么东西？芯片的组成材料有什么？

芯片是什么东西？芯片的组成材料有什么？

说起芯片，大家都知道，这个小小的玩意儿已经广泛的应用到了我们的生活当中，小到手机电脑，大到汽车飞机都用到了芯片，对现代高科技产品来说已经是不可或缺的部分了，今年芯片短缺的问题也影响了一众企业，可见芯片对现代工业的重要性。不过芯片这么重要，那么大家知道芯片具体是什么东西、芯片的组成材料有什么吗？接下来小编就带大家了解一下关于芯片的一些知识。

芯片是什么？

芯片就是集成电路，采用先进技术将大量的晶体管等电路中的元器件集成堆叠在一块很小的半导体晶圆上，从而缩减体积，并且能够完成大量计算，由此可见，芯片的技术决定了电子产品的性能。

以前的电子产品内部存在着成百上千个电子元件，占用了巨大的空间，这导致了当时电子产品体积庞大、耗电量高等问题。后来人们发现了半导体这种材料，并且意识到将这些电子元件集成在一小块便可以极大地缩减电子产品的体积并且降低能耗，于是芯片就这样被研发出来了。

芯片的组成材料有什么？

芯片的原料是晶圆，硅又是晶圆的组成成分，硅主要由由石英沙所精练出来，晶圆便是硅元素加以纯化（99.999%），接着是将这些纯硅制成硅晶棒，成为制造集成电路的石英半导体的材料，将其切片就是芯片制作具体所需要的晶圆。晶圆越薄，生产的成本越低，但对工艺就要求的越高。

可能会有人问了，半导体有这么多，为什么会选择硅来生产芯片呢？其实选择硅作为芯片原材料的原因主要有以下几点：

1、硅作为地球第二多的元素，很容易就能找到提纯的原材料，并且硅相关的处理工艺已经发展了几十年，相对其他元素来说已经很成熟了。

2、硅的价格便宜，易于推广。

3、硅的化学性质稳定，因此制造出来的芯片稳定性也较强。

不过由于近期全球半导体短缺的情况出现，已经有部分公司开始用氮化镓来代替硅作为芯片的原材料。

氮化镓有着比硅更宽的带隙，因此其生产的器件有着更小的晶体管和更短的电流，超低电阻和电容能够将速度大幅度的提升。氮化镓在射频器件和电力电子器件的制造上比硅更具优势，能够用来制造5G技术所使用的的高频无线电波脉冲芯片组，并且氮化镓的耐热性也高于硅，另外氮化镓作为一种加工副产品，它的生产成本较低，并且交货时间快，产能高，故此已经有不少国家开始重视起了镓这种元素。

芯片制造的难点

芯片可以说是汇聚了人类科技巅峰的产物，它的制造过程也是十分困难，主要难处在以下两点：

1、材料

虽然制造芯片的硅元素很常见，但是用于制造芯片的晶圆纯度要求达到99.99999%以上，95%以上高纯度的电子级硅晶圆都被全球15家晶圆厂所垄断，光刻用的光刻胶作为一种顶级工业的产物，绝大多数也是被大厂所垄断。

2、光刻

芯片制造过程中，需要以纳米级的工艺将线路刻在晶片上，这无疑是相当困难的。而这部分工艺需要用光刻机来完成。光刻机能通过将光束透过有着电路图的光罩通过透镜微缩在晶圆上，当晶圆收到光照射时，涂在上面的光刻胶将发生变化，然后将感光的光刻胶去除，这样就在晶圆上留下了一层电路，这便是光刻最基本的步骤。而目前能够生产光刻机的厂商只有ASML、尼康、佳能等寥寥几家，ASML占据了全球光刻机89%的市场，顶级的EUV光刻机只有ASML才能生产，而ASML又从许多国家进口零件设备才能生产顶级光刻机，目前EUV光刻机可以说是有价无市。

综合整理自 半导体技术 金十数据 汇聚魔杖 51CTO 聊看科技

编辑 黄昊宇