1. Semiconductor laser also known as laser diodes (LD). Into the 1980s, people absorb the semiconductor development of the latest achievements in physics, using a quantum well (QW) and strained quantum well (SL-QW), and other new structures, the introduction of index modulation Bragg launchers and enhanced modulation Bragg launchers The latest technology, and also the development of the MBE, MOCVD and the CBE, and other new technology of crystal growth, making the new epitaxial growth technology to precisely control the crystal growth, to achieve the precision of atomic layers thick, high-quality grown quantum wells and strained quantum well materials. Thus, to create the LD, the threshold current significant drop significantly improve the conversion efficiency, output power have increased significantly lengthen life. 2. Optoelectronics, the rapid development mainly based on quantum mechanics and materials science in the development, with particular attention is the development of optoelectronic semiconductors. LED, LD Shenqi these electronic devices is the result of this development, particularly the recent development of the organic photoelectric materials, and more is great to promote the progress of the photoelectric materials. Why is the first semiconductor LED » When the electronic conduction band jumped from the top to enter the zone at the time, a certain loss of energy, the energy becomes a photon emission out, is popular to say that the luminescence. Oh:) semiconductor laser is a direct bandgap semiconductor materials constitute the PN junction of material or PIN entered into a small laser. Semiconductor laser work of dozens of substances, has made laser Jia arsenide semiconductor material (GaAs), arsenic Gu (InAs), gallium nitride (GaN), antimony and Gu (InSb), curing the pot (cds), hoof-fu (CdTe), lead selenide (PbSe), tellurium and lead (PhTe ), Al Jia arsenic (A1xGa, -, As), Gu phosphorus arsenic (In-PxAS), and so on. Semiconductor laser incentive There are three main ways, that is, people-Note, optical pump-and-high-energy electron beam incentives. The vast majority of Semiconductor laser is the way of incentives, Notes, or to Pn guitar and forward voltage, so that the guitar in a regional plane stimulated emission, that is a positive bias of the diodes, also known as the semiconductor laser diode laser diode . On the semiconductor, electronics is due in the transition between the band, rather than in discrete energy levels between the transition, the transition energy is not a set value, which makes semiconductor laser output wavelength distribution in a very broad The scope. They issued by the wavelength of between . Wavelength range of its decision on the materials used by the band gap, the most common is AlGaA: double-heterojunction laser, the output wavelength of 750 - 890nm. The world On the first semiconductor laser is available in 1962, after several decades of research, semiconductor laser achieved a surprising development, and its infrared wavelengths from the red light green to blue, gradually expanding the scope covered, the performance Parameters also have greatly increased their production by the proliferation of technology has to LPE Law Act (LPE), extension of gas (VPE), MBE Act (MBE), MOCVD method (metal organic compounds vapor deposition) , Chemical beam epitaxy (CBE) and their various combined, and other technology. Lasing closure of its current value from a few hundred mA down to a few dozen mA, until the sub-mA, its life expectancy by a few hundred to tens of thousands of hours, and 1 million hours from the initial low-temperature (77 K) under development to operate at room temperature for work, the power output by several milliwatts to kilowatts level (Array) it has a high efficiency, small size, light weight, simple structure, can Power for the direct conversion of laser energy, high power conversion efficiency (has reached more than 10 per cent, up to 50 per cent). Facilitate direct modulation, power-saving advantages, applications growing. At present, the fixed-wavelength laser diode to use the number of Habitat All of the first laser, the application of certain important areas over the past used the other lasers, has gradually been replaced by a semiconductor laser. Semiconductor Laser is the biggest drawback: laser properties affected by temperature, the beam divergence angle greater (in general several times to 20 degrees), so in the direction and coherence of monochrome and other poor areas. But with the With the rapid development of science and technology, the semiconductor laser-depth study positive direction, the performance of semiconductor laser continuously improve. Semiconductor laser power can reach very high level, and beam quality has been greatly improved. Semiconductor laser as to The core semiconductor photonics technology in the 21st century information society will make more progress, play a bigger role.
人们对开发环境稳定、通过可见光吸收并具有极性晶体结构的新型太阳能收集器有相当大的兴趣。车轮矿CuPbSbS3是一种自然形成的硫盐矿物,它在非中心对称的Pmn21空间群中结晶,并且 对于单结太阳能电池具有最佳的带隙。 然而,关于这种四元半导体的合成文献很少,它还没有作为薄膜被沉积和研究。
基于此,来自南加州大学洛杉矶分校的一项研究,描述了二元硫醇-胺溶剂混合物在室温和常压下溶解大块布氏体矿物以及廉价的块状CuO、PbO和Sb2S3前驱体以生成墨水的能力。合成的复合墨水是由大量的二元前驱体按正确的化学计量比溶解而得到的,在溶液沉积和退火后,生成CuPbSbS3的纯薄膜。相关论文以题为“Solution Deposition of a Bournonite CuPbSbS3 Semiconductor Thin Film from the Dissolution of Bulk Materials with a Thiol-Amine Solvent Mixture”于3月11日发表在Journal of the American Chemical Society上。
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近来,Wallace等人通过对天然矿物的筛选,得到的材料具有热力学稳定性,不具有杂化卤化铅钙钛矿所固有的环境不稳定性问题。极性结构可以降低激子的结合能,减少材料中的复合速率。极性晶体结构可以使直接带隙材料的偶极不允许跃迁的几率和在吸收开始时振子强度的相应降到最低。从筛选到的自然生成的多种矿物中,符合选择标准的结果之一是车轮矿CuPbSbS3。车轮矿CuPbSbS3是一种硫盐矿物,它在正交晶立方Pmn21空间群中结晶,根据实验报道,从 eV到 eV的带隙是单结太阳能电池的最佳选择。有关CuPbSbS3的合成文献很少,目前只有少量的固态合成和一种溶剂热合成。 到目前为止,这种材料还没有以薄膜的形式沉积或研究。
基于以上考虑,研究者开发了一种碱化溶剂系统,它利用短链硫醇和胺的二元混合物,能够溶解100多种散装材料,包括散装金属、金属硫族化合物和金属氧化物。所得到的油墨在溶液沉积和温和退火后通过溶解和恢复的方法返回纯相的硫族化合物薄膜,使其适用于大规模的溶液处理。事实上,硫醇-胺油墨已被有效地用于大面积黄铜矿和酯基太阳能电池的溶液沉积,具有极好的功率转换效率。
研究者首次展示了车轮矿CuPbSbS3薄膜沉积的方法。通过简单地调整大块前驱体的化学计量学,就可以精细地调整复合油墨的组成,从而允许沉积纯相的CuPbSbS3。制备的CuPbSbS3薄膜具有 eV的直接光学带隙,在~105cm-1的可见光范围内具有较高的吸收系数。电学测量证实,固溶处理的CuPbSbS3薄膜具有 cm2(V•s)-1范围内的流动性,载体浓度为1018-1020cm-3。这突出了在薄膜太阳能电池中作为吸收层的潜力,需要进一步的研究。
图1 车轮矿CuPbSbS3的晶体结构图
图2 合成油墨以及相关测试图
图3 将纯相CuPbSbS3从油墨中滴铸并退火到450 ˚C的粉末XRD图谱。
图4 CuPbSbS3薄膜的相关测试表征图
图5 CuPbSbS3薄膜电阻率(ρ)随温度变化的函数。
该方法可推广应用于其它多晶半导体薄膜的溶液沉积,包括与I-IV-V-VII组成相关的半导体,如CuPbBiS3。 结果突出了碱化法在解决硫酸盐吸收层沉积问题上的前景 。(文:水生)
兄弟这是我的给你用下吧。反正也毕业了,给分啊附件1:外文资料翻译译文含有非共面的2,2'-二甲基-4,4'-二苯基单元和纽结性的二苯甲撑键的高度有机可溶解的聚醚酰亚胺的合成和特征两种新的双醚酐2,2'-二甲基-4,4'-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)]二苯基二酐(4A)和双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]二苯甲烷二酐(4B)可以由三步反应制得。首先,由4-硝基邻苯二甲腈分别与2,2'-二甲基二苯基-4,4'-二醇和双(4-羧基苯基)二苯甲烷发生硝基取代,然后双醚四腈在碱性条件下水解和随后的双醚四酸脱水。一系列的新的高度有机可溶解的聚醚酰亚胺采用常规的两步合成法由双醚二酐和各样的二胺制得。制得的聚醚酰亚胺固有粘度在-范围内。GPC测量显示这些聚合物的数均分子量和重均分子量分别高达45000和82000所有的聚合物表现出典型的无定型衍射图样。几乎所有的聚醚酰亚胺都表现出优良的溶解性以及容易在不同的溶剂中,例如N-甲基-2-吡咯烷酮,N,N-二甲基乙酰胺(DMAC),N,N-二甲基甲酰胺,吡啶,环己酮,四氢呋喃和氯仿。这些聚合物的玻璃化转变温度在224-256℃范围内。热重分析表明这些聚合物都是稳定的,在氮气下10%重量损失点在489℃以上。等温重量分析结果说明这些聚合物在350℃的静态空气中等温老化的重量损失都在-%。具有韧性和柔性的聚合物膜可以通过其DMAC溶液浇注制得。这些膜的抗张强度具有84-116MPa,抗张模量具有-。引言芳香族聚酰亚胺由于其突出的热稳定性,因具有低介电常数而有优良的电绝缘性,对常用基材具有好的黏附性,以及卓越的化学稳定性,及其在半导体和电子封装工业领域被广泛的应用。但是由于最初的聚酰亚胺是不溶不熔的,它们在许多领域的应用受到限制。因此,目前已经进行了大量的研究来寻找新的方法来绕过这些局限性.改变聚酰亚胺回避化学结构的通用方法是引入柔性基团和/或庞大的单元到聚合物主链中。聚醚酰亚胺作为芳香族的亲核取代反应产物得到迅速发展,又成为与市场需要接轨的高性能的而且能够用注射挤出工艺制造的聚合物。GeneralElectric Co.开发并商业化的Ultem 1000就是一个重要的例子,它表现出比较好的热稳定性和良好的力学性能另外还有良好的可塑性。目前的研究主要集中在一系列新的有好的溶解性的聚醚酰亚胺的合成和特性化,主要基于包含异面的2,2'-二甲基-4,4'-二苯撑单元的4A和包含二苯甲撑纽结环的双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]二苯甲烷二酐的4B。在对位键合的聚合物链中结合2,2'-二取代的二苯撑降低了聚合物分子链间的相互影响。通过2,2'-二取代将苯环加在异面构象中,减弱了分子链间的分子间力,结晶倾向明显降低,溶解性显著提高。另外获得有机可溶性的聚酰亚胺的另一个有效途径是结合取代的甲撑键,例如异丙叉[(CH3)2C=]、六氟异丙叉和二苯甲撑单元,它们提供主链上的刚性苯环间的纽结,来提高聚合物的溶解性。聚合物主链中的纽结单元的出现降低了分子链的刚性,以至提高了聚合物的溶解性。试验发现有二苯甲撑单元的聚合物比含有异丙叉和六氟异丙叉单元的聚合物有更好的热稳定性。因此,结合异面的2,2'-二甲基-4,4'-二苯撑和纽结单元的二苯甲撑可以制成具有良好热稳定性的可溶性聚醚酰亚胺。不同的结构单元对聚合物性能的影响如溶解性、热稳定性和力学性能,这里也将讨论。实验步骤材料:原料二元醇,2,2'-二甲基-4,4'-二羟基-二苯(1A)和双(4-羟基苯基)二苯甲烷(1B)分别由2,2'-二甲基-4,4'-二氨基二苯和4,4'-二氯二苯甲烷制得。DMF,DMAC和吡啶在使用前减压蒸馏纯化,醋酐用真空蒸馏纯化。单体合成:见图12,2'-二甲基-4,4'-双[4-(3,4-二腈基苯氧基)]二苯(2A)。在100mL圆底烧瓶中加入()的2,2'-二甲基-4,4'-二羟基-二苯(1A)和(70mmol)的4—硝基邻苯二腈溶解在80ml的纯DMF中。加入无水碳酸钾(),浊液在室温下搅拌两天。然后将反应的混合物加入到500ml的水中沉析,得到浅黄固体产物,用水和甲醇重复冲洗,过滤和干燥。粗产品在乙腈中重结晶得到黄色晶体双(醚二腈)(2A),产率83%,熔点227-228℃。双[4-(3,4-二腈基苯氧基)苯基]二苯(2B)。合成2B的步骤和合成2A的步骤相似,用双(4-羟基苯基)二苯甲烷替换二元醇做反应物。同样在乙腈中重结晶两次得到棕色晶体双(醚二腈)(2B),产率86%,熔点219-220℃。2,2'-二甲基-4,4'-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)]二苯(3A)。在100ml的圆底烧瓶中将()的双(醚四腈)(2A)加入到含有()gKOH的40ml水/40ml乙醇溶液。固体双醚四腈在一个小时内溶解。回流持续两天直到不再放出氨气。在过滤和减压下除去剩下的乙醇后,用200ml水稀释然后用分析纯盐酸酸化。过滤双(醚四酸)沉淀用蒸馏水洗涤直到滤液澄清。产率在92%。反应物因为热环化脱水而产生的吸收峰在165℃附近(用DSC)。双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]二苯(3B)。3B的合成步骤类似3A,只是用2B替换双(醚四腈)做反应物。产物收率为91%,熔点138-170℃。2,2'-二甲基-4,4'-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)]二苯酐(4A)。在100ml的原地烧瓶中,将双(醚四酸)(3A)溶解于35ml冰醋酸和25ml醋酐的溶液中,回流24小时。然后,过滤混合物放置结晶一天。过滤出沉淀物再在醋酐中重结晶。过滤得到棕色晶体,用纯甲苯洗涤并在100℃下真空中烘干24h得到双(醚二酐)(4A)。产率81%,熔点217-218℃。双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]二苯酐(4B)。4B的合成步骤类似4A,只是用3B替换双(醚四酸)做反应物。获得产率84%,熔点262℃。聚合步骤:见图二。在搅拌下缓慢地将双醚二酐(4A)(,)加入到3,3',5,5'-四甲基-2,2'-双[4-(4氨基苯氧基)苯基]丙烷(5b)()的DMAC溶液中。混合物在室温下于氩气环境下反应2h形成聚醚酰亚胺酸预聚体(A-6b)。化学亚胺化可通过将3mlDMAC、1ml酸酐和吡啶加入到上述A-6b溶液中,在室温下搅拌1h升温至100℃反应3h。接着将均匀的溶液加入到甲醇中过滤,将沉析出的黄色固体用甲醇和热水洗涤,然后在100℃下干燥24h,得到聚醚酰亚胺A-7b。在浓度为温度为30℃的条件下,聚合物在DMAC中的固有粘度是。所有其他聚醚酰亚胺用采用相似步骤来制备。表征熔点用BUCHI装置的毛细管测量(型号 BUCHI 535)。红外光谱在4000-400cm‐1范围用JASCO IR-700光谱仪测量。13C和1H的核磁共振光谱由在的炭和的质子通过JEOLEX-400获得。所有的聚醚酰亚胺的固有粘度通过Ubbelohocle粘度计测得。用Perkin-Elmer2400装置作元素分析。用(GPC)凝胶渗透色谱的方法确定质均和数均分子量。四个300*水柱(105、104、103、50埃系列)由THF(四氢呋喃)冲洗液用来作GPC(凝胶渗透色谱)分析。用UV探测器(Gillon型号116)在254nm处监测,用聚苯乙烯做标样。在室温下,与胶片样品上用Ni过滤地Cu,Ka射线的X射线(30KV,20mA)衍射仪测得广角X射线衍射图样。热解重量通过流动速率为(100cm3·min‐1)的以20℃·min‐1的加热速率加热的空气或氮气的热解重量分析仪(TGA 250)来获得。差示量热分析通过Dupont的差示量热分析仪来实现,该差示量热分析仪的加热速率是20℃·min‐1。玻璃化转变温度就是它的屈服点。抗张性能通过一个载荷为10Kg的定向拉伸机测得的应力-应变曲线决定。通过ULVAC等温重量分析仪(型号7000)来获得等温重量分析。这项研究用厚度3cm的试样在应变速率为2cm·min‐1的条件下进行,在室温下用5个胶片样品(4mm宽,5cm长,厚)来测量。结果和讨论单体合成如图1所示,二醚酐由三步合成方法制得,以二元醇(1A和1B)与4-硝基邻苯二腈在室温下碳酸钾的存在下于无水的DMF中的亲核硝基取代开始。硝基取代反应最好在低温下进行,不要在高温(高于100℃)下进行。因为在高温下得到的产品(2A和2B)往往是黑色的。获得的双(醚二腈)2A和2B各自在碱性溶液中水解得到双(醚二酸)3A和3B。2A的水解反应需要进行两天。然而,2B因为其溶解性小于2A,所以2B的水解反应还要用更长的时间等到完全水解,完全水解的溶液变得澄清。在用盐酸酸化以前必需除去残留的乙醇,如果在水溶液中有未除尽的乙醇存在,往往使反应物在酸化的时候发粘,然后双(醚二酸)环化脱水得到双醚酐4A和4B。这些合成化合物的结构可以用元素分析、IR和NMR的方法的得到确认。例如,二醚酐的红外光谱显示出环酐的特征吸收峰在1837和1767cm-1,分别归属于酐基团中的C=O地对称和部对称的伸缩振动。NMR谱数据列在实验部分。NMR光谱提供了清晰的证据,在此制备的双(醚二酐)单体与预期结构是相互关联的。聚醚酰亚胺的制备聚醚酰亚胺是用常规的两步法合成的,如流程2所示。包括开环加成聚合行成聚醚酰胺酸和随后的化学环化脱水。一般聚醚酰亚胺酸的热环化脱水反应也可在减压高温(大约300℃)下进行。然而如此热环化脱水得到的产物比化学环化脱水产物的溶解性差。因为我们研究的目的就是制得有机可溶性的PEI,在此采用了化学环化脱水。聚醚酰胺酸的预聚物是通过聚醚二酐(4A合4B)缓慢地加入到二胺溶液中反应制得。然后将脱水剂如醋酐和吡啶的混合物加到获得的粘性聚醚酰胺酸溶液中得到各种PEI。这些PEI固有粘度在-(表1)。除了聚合物A-7c,这些PEI地数均分子量(——Mn)和重均分子量(——Mw)分别在32000和52000g/mol以上。以聚苯乙烯为标样采用GPC法测量,所有的聚合物膜都可以由其DMAC溶液浇注制得。所有的聚合物膜都是坚韧的、透明的、柔软的。这些膜都经受了拉力试验。聚合物表征聚合物的结晶性用广角X-射线衍射图谱检测。所有的聚合物都在2θ=8°和40°之间表现完全非晶样式,说明聚合物是非晶的,这个发现是合理的。因为异面结构2,2'-二取代苯撑单元的存在和二苯甲撑中的苯结构减弱了分子链间的分子间力,引起了结晶度的减少。一般,聚合物主链中二苯撑单元的存在导致刚性棒聚合物有高结晶性和低溶解性。尽管如此,在4,4´-二苯撑单元上结合2,2´-二甲基取代基,可以有效地降低聚合物的堆砌效应。值得注意的是聚合物链中含有对称的取代基往往带来好的堆砌。在甲撑结构中的二苯基取代,也可以看成是聚合物主链上的对称取代。尽管如此,二苯甲撑键往往以扭结构型存在,因此聚合物分子链的刚性降低了。因而结晶性也因为聚合物含有纽结链降低了。这些PEI在一些有机溶剂中的%(w/v)的溶解度也概括到了表2中。几乎所有的PEI都溶解在这些测试的溶剂中,包括N-甲基-2-吡咯烷酮、DMAC、吡啶、环己酮、四氢呋喃、甚至氯仿在室温下溶解。这些PEI有好的溶解性可以归结为柔软的醚键,异面的二苯撑和纽结键的存在。正是这些结构降低了分子间的作用力和刚性。这些PEI溶解性的对比暗示着含有二苯甲撑的PEI比含有2,2'-二甲基-4,4'-二苯撑单元的PEI有稍好的溶解性。这就说明了扭结单元对于增加聚合物的溶解性比异面的2,2'-二甲基-4,4'-二苯撑单元更有效。这些PEI地热稳定性也在表3中列出。用DSC法测得这些PEI的玻璃化转变温度(Tg's),其值在224-256℃范围内。DSC检测中没有发现熔融吸收峰,这也证明了PEI是非晶的。显而易见含有2,2'-二甲基-4,4'-二苯撑的单元比含有纽结键的聚合物显示出更高的Tg值。这是因为有二苯撑单元的聚合物比有纽结键的表现出更高的刚性。热重分析(TG)揭示了这些PEI有优良的热稳定性。它们在450℃以上仍然保持稳定。在氮气气氛下,这些聚合物有10%重量损失的温度(Td10)可以达到489-535℃。研究发现有二苯撑单元的2,2'-二甲基-4,4'-二苯撑的聚合物比那些有二苯甲撑键的单元有更高的Td10。通过对用二胺(A-C)制得的聚合物A-7a-A-7c的比较,可以发现有2,2'-二甲基-4,4'-二苯撑单元的聚合物(A-7c)比含有不对称的特丁基取代基团的聚合物(A-7a)表现出更高的Td10,含有四甲基取代的聚合物(A-7b)在这些聚合物中(A-7a-A-7c)表现出最低的Td10。和我们以前的研究中的相似发现差不多,异面结构比特丁基取代基和四甲基取代基团赋予聚合物更好的热稳定性。另外有2,2'-二甲基-4,4'-二苯撑单元的聚合物(B-7c)比含有不对称的特丁基取代基团的聚合物(B-7a)表现出更高的Td10,含有四甲基取代基的聚合物(B-7b)在这些聚合物中(B-7a-B-7c)表现出最低的Td10。在我们以前的研究中就发现异面结构2,2'-二甲基-4,4'-二苯撑在聚合物的主链上可以提高聚合物的溶解性。因为它降低了分子间作用力和刚性,就像以前的相似结论一样,在2,2'-二甲基-4,4'-二苯撑单元上结合上甲基取代基在有效范围内牺牲了聚合物少量的热稳定性但却提高了加工性。根据以前的研究结果,在苯撑单元上有四甲基取代的聚合物比没有的,不仅有效地提高了聚合物的溶解性还提高了聚合物的热氧稳定性。这些聚合物的IGA测试结果说明了异面二苯撑结构的聚合物比哪些有二苯甲撑纽结结构的聚合物有更高的热稳定性。IGA的结果说明了这些PEI有好的热氧稳定性,一般地,IGA结果与TGA数据相仿。特别地在静止的空气中350℃下进行20h的恒温老化,聚合物重量损失在-%(表3),通过重量损失值的对比发现,有2,2'-二甲基-4,4'-二苯撑单元的聚酰亚胺要比含有二苯甲撑单元的有稍高的热稳定性。2,2'-二甲基-4,4'-二苯撑的聚合物有较少的重量损失,包括PEI在空气中主链中的甲基结构被氧化生成(C=O)结构导致增重。通过热稳定性的对比,所有的这些聚酰亚胺都比我们以前报告过的聚酰亚胺热稳定性好。这些聚酰亚胺可以被称为新的高性能工程塑料。这两系列在DMAC溶液中用溶液浇注的方法得到的PEI膜的机械性能概括在表4中。这些坚韧有弹性的膜抗张强度在84-116MPa,断裂伸长率在6-12%,初始模量为-。这些膜有强而韧的物理性能,可以总结出含有2,2'-二甲基-4,4'-二苯撑单元的聚合物膜比有纽结的二苯甲撑键的强度大,这是非常合理的。在PEI中有4,4'-二苯撑单元表现出棒状结构以致聚合物链比纽结键有更高的刚性。通过对这些聚合物的机械性能的对比,聚酰亚胺A-7b-A-7c也比商业化的聚酰亚胺Ultem 1000(105MPa)有更高的抗张强度。所有这些聚酰亚胺的机械性能也必我们以前的报告中提到的要高。结论含有异面2,2'-二甲基-4,4'-二苯撑单元和含有扭结性的二苯甲撑键的两种新的双醚二酐用三步方法成功制得。一系列有适当的分子量的PEI用这些双醚二酐单体和不同的二胺制得。这些PEI可以很容易在多种有机溶剂中溶解,包括常用的有机溶剂如环己酮和氯仿。另一方面这些PEI有好的热稳定性和机械性能。因此这些新的可溶性的PEI可以被认为是新的高性能的工程塑料。这里提供的结果也说明了含有2,2'-二甲基-4,4'-二苯撑单元的聚合物比那些有扭结性二苯甲撑键的聚合物表现出更高的热稳定性和机械性能。然而,后者比前者有更好的溶解性。
半导体射线探测器最初约年研究核射线在晶体上作用, 表明射线的存在引起导电现象。但是, 由于测得的幅度小、存在极化现象以及缺乏合适的材料, 很长时间以来阻碍用晶体作为粒子探测器。就在这个时期, 气体探测器象电离室、正比计数器、盖革计数器广泛地发展起来。年, 范· 希尔顿首先较实际地讨论了“ 传导计数器” 。在晶体上沉积两个电极, 构成一种固体电离室。为分离人射粒子产生的载流子, 须外加电压。许多人试验了各种各样的晶体。范· 希尔顿和霍夫施塔特研究了这类探测器的主要性质, 产生一对电子一空穴对需要的平均能量, 对射线作用的响应以及电荷收集时间。并看出这类探测器有一系列优点由于有高的阻止能力, 人射粒子的射程小硅能吸收质子, 而质子在空气中射程为, 产生一对载流子需要的能量比气体小十倍, 在产生载流子的数目上有小的统计涨落, 又比气体计数器响应快。但是, 尽管霍夫施塔特作了许多实验,使用这种探侧器仍受一些限制, 像内极化效应能减小外加电场和捕捉载流子, 造成电荷收集上的偏差。为了避免捕捉载流子, 需外加一个足够强的电场。结果, 在扩散一结, 或金属半导体接触处形成一空间电荷区。该区称为耗尽层。它具有不捕捉载流子的性质。因而, 核射线人射到该区后, 产生电子一空穴载流子对, 能自由地、迅速向电极移动, 最终被收集。测得的脉冲高度正比于射线在耗尽层里的能量损失。要制成具有这种耗尽层器件是在年以后, 这与制成很纯、长寿命的半导体材料有关。麦克· 凯在贝尔电话实验室, 拉克· 霍罗威茨在普杜厄大学首先发展了这类探测器。年, 麦克· 凯用反偏锗二极管探测“ 。的粒子, 并研究所产生的脉冲高度随所加偏压而变。不久以后, 拉克· 霍罗威茨及其同事者测量一尸结二极管对。的粒子, “ , 的刀粒子的反应。麦克· 凯进行了类似的实验, 得到计数率达, 以及产生一对空穴一电子对需要的能量为土。。麦克· 凯还观察到,加于硅、锗一结二极管的偏压接近击穿电压时, 用一粒子轰击, 有载流子倍增现象。在普杜厄大学, 西蒙注意到用粒子轰击金一锗二极管时产生的脉冲。在此基础上, 迈耶证实脉冲幅度正比于人射粒子的能量, 用有效面积为二“ 的探测器, 测。的粒子, 得到的分辨率为。艾拉佩蒂安茨研究了一结二极管的性质, 载维斯首先制备了金一硅面垒型探测器。年以后, 许多人做了大量工作, 发表了广泛的著作。沃尔特等人讨论金一锗面垒型探测器的制备和性质, 制成有效面积为“ 的探测器, 并用探测器, 工作在,测洲的粒子, 分辨率为。迈耶完成一系列锗、硅面垒型探测器的实验用粒子轰击。年, 联合国和欧洲的一些实验室,制备和研究这类探测器。在华盛顿、加丁林堡、阿什维尔会议上发表一些成果。如一结和面垒探测器的电学性质, 表面状态的影响, 减少漏电流, 脉冲上升时间以及核物理应用等等。这种探测器的发展还与相连的电子器件有很大关系。因为, 要避免探测器的输出脉冲高度随所加偏压而变, 需一种带电容反馈的电荷灵敏放大器。加之, 探测器输出信号幅度很小, 必需使用低噪声前置放大器, 以提高信噪比。为一一满足上述两个条件, 一般用电子管或晶体管握尔曼放大器, 线幅贡献为。在使用场效应晶体管后, 进一步改善了分辨率。为了扩大这种探测器的应用, 需增大有效体积如吸收电子需厚硅。采用一般工艺限制有效厚度, 用高阻硅、高反偏压获得有效厚度约, 远远满足不了要求。因此, 年, 佩尔提出一种新方法, 大大推动这种探测器的发展。即在型半导体里用施主杂质补偿受主杂质, 能获得一种电阻率很高的材料虽然不是本征半导体。因为铿容易电离, 铿离子又有高的迁移率, 就选铿作为施主杂质。制备的工艺过程大致如下先把铿扩散到型硅表面, 构成一结构, 加上反向偏压, 并升温, 锉离一子向区漂移, 形成一一结构, 有效厚度可达。这种探测器很适于作转换电子分光器, 和多道幅度分析器组合, 可研究短寿命发射, 但对卜射线的效率低, 因硅的原子序数低。为克服这一点, 采用锉漂移入锗的方法锗的原子序数为。年, 弗莱克首先用型锗口,按照佩尔方法, 制成半导体探测器,铿漂移长度为, 测‘“ 、的的射线, 得到半峰值宽度为直到年以前, 所有的探测器都是平面型, 有效体积受铿通过晶体截面积到“和补偿厚度的限制获得补偿厚度约, 漂移时间要个月, 因此, 有效体积大于到” 是困难的。为克服这种缺点, 进一步发展了同轴型探测器。年, 制成高分辨率大体积同轴探测器。之后, 随着电子工业的发展而迅速发展。有效体积一般可达几十“ , 最大可达一百多“ , 很适于一、一射线的探测。年以后广泛地用于各个部门。最近几年, 半导体探测器在理论研究和实际应用上都有很大发展。
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我们先说说碳基芯片是不是靠谱的。 2020年5月在美国知名杂志《科学》上,北大团队刊登了一篇关于碳基半导体的论文,文中提到了“高密度碳纳米管”的提取和组装方法,业界更是将这一成果称为——碳基半导体进入规模工业化的基础,通俗讲就是利用这个方法提取的碳纳米管,可以用来制取芯片。 目前制取芯片的材料是硅基,而碳纳米管制取的碳基芯片,相比于传统硅基在成本、性能和功耗上更加具有优势。而且碳基芯片最突出的一个地方就是,28纳米制程的碳基芯片与目前主流7纳米硅基芯片的性能相当,所以我们只需用28纳米的光刻机,便可以获得全球最先进EUV光刻机的效果。 这样看来碳基芯片确实是比较靠谱的,中国在碳基半导体的提取技术上,也已经做到了行业顶尖水平。那么台积电这些已经将硅基芯片做到工艺极限的大厂,为什么要用咋们的碳基材料,将行业话语权乖乖交出来呢? 问题不是台积电或者整个芯片行业想不想用,而是他们——必须要面临这一步的选择。而这一切就要从芯片业界的一条至尊定律——摩尔定律说起。1965年美国人戈登摩尔提出了一条芯片定律,遵循这条定律,硅基芯片的性能每隔两年左右就会翻一倍,具体表现在芯片的制程有规律提高。但是硅基芯片进入5纳米、乃至2纳米制程以下后,人类的加工工艺也逼近了极限,所以摩尔定律正在逐渐失去“预言“的作用。 而这正是由于硅基芯片本身的物理性质所限制的,往更小的制程做、芯片中的晶体管更小时,硅基芯片会出现漏电效应和短沟道效应等问题,而用碳基材料来做晶体管,就不用做这么小,不用去逼近工艺极限,就可以获得与硅晶体管同等的性能。所以芯片从业者们要么继续寻求破解的技术,要么就更换制作芯片的材料,这是今后芯片行业必须面对的抉择。 所以碳基芯片的方向是有一定可行性的。要知道数码相机的诞生,打败了胶片大厂柯达,智能手机的出现干掉了翻盖巨头诺基亚,所以我们不能忽视中国芯片行业的任何一次机会。 但除了看到碳基芯片给中国半导体行业,带来的一线生机外呢,还要理性看待碳基芯片存在的技术障碍和研发周期。北大碳纳米管提取团队的带头人彭练矛教授曾表示,该团队的下一步目标是在3年内完成90纳米碳基CMOS先导工艺的开发,性能上相当于28纳米的硅基芯片。也就是说,我们在这几年是要完成90纳米碳基芯片的工艺研发,也就是将90纳米碳基芯片设计出来,其性能相当于28纳米的硅基芯片,相比于目前硅基芯片5纳米的一线水平,我们刚好可以迈入门槛。 其次此次碳纳米管的提取是将碳基半导体技术,从实验室向着产业化应用推进了一大步,但是呢,在完全达到产业化之前,我们还有很长的一段距离要走。碳纳米管的提取仅是完成芯片众多制造步骤中的一小步——芯片材料的提取,后续芯片内部结构的制作步骤还有不少,在电路缩放版图的印刻上我们仍然需要用到光刻机,但对光刻机精度的需求没有像现在这样急迫。即使我们完成了硅基芯片的设计,但整个行业也没有生产制造的能力,而硅基芯片制造技术这一步也是我们必须面对的。 最后碳基芯片产业和生态的建立还需要一定的时间,而今后发展的趋势很可能是和硅基芯片产业链相融合。目前各大厂商在硅集成电路产业投入了巨额资金研发,完善了芯片设计、制造和封装等一系列环节,才有了今天如此成熟的硅基芯片产业链。如果行业最终选择碳基芯片、以及碳基芯片的技术愈发成熟时,产业链和生态的更换,或者因为碳基芯片和硅基芯片有着技术交叉,我们可以进行产业链的融合时,都是需要一个时间周期。 所以我们现在虽然有了领先的碳基半导体技术,在碳基芯片的发展上有一定的先发、主导优势。但是我们仍然要埋头发展整个芯片产业链,更不能沉醉于马上弯道超车的幻想中。短时间内,华为的芯片困境不会改变,中国芯片行业的障碍不会解除。
我今年近7O岁了,可以说半导体陪伴着我们长大,从小就爱听,听少儿节目,听老电影,听新闻,听小说,印象最深的是(欧阳海之歌)等等许多许多,收获很大,获得了知识,享受了快乐,直到现在我还是爱听半导体,现在主要听小品,相声,养生知识等等,因为半导体听起来方便,也不费眼晴,挺好的!
半导体物理学的迅速发展及随之而来的晶体管的发明,使科学家们早在50年代就设想发明半导体激光器,60年代早期,很多小组竞相进行这方面的研究。在理论分析方面,以莫斯科列别捷夫物理研究所的尼古拉·巴索夫的工作最为杰出。在1962年7月召开的固体器件研究国际会议上,美国麻省理工学院林肯实验室的两名学者克耶斯(Keyes)和奎斯特(Quist)报告了砷化镓材料的光发射现象,这引起通用电气研究实验室工程师哈尔(Hall)的极大兴趣,在会后回家的火车上他写下了有关数据。回到家后,哈尔立即制定了研制半导体激光器的计划,并与其他研究人员一道,经数周奋斗,他们的计划获得成功。像晶体二极管一样,半导体激光器也以材料的p-n结特性为敞弗搬煌植号邦铜鲍扩基础,且外观亦与前者类似,因此,半导体激光器常被称为二极管激光器或激光二极管。早期的激光二极管有很多实际限制,例如,只能在77K低温下以微秒脉冲工作,过了8年多时间,才由贝尔实验室和列宁格勒(现在的圣彼得堡)约飞(Ioffe)物理研究所制造出能在室温下工作的连续器件。而足够可靠的半导体激光器则直到70年代中期才出现。半导体激光器体积非常小,最小的只有米粒那样大。工作波长依赖于激光材料,一般为~微米,由于多种应用的需要,更短波长的器件在发展中。据报导,以Ⅱ~Ⅳ价元素的化合物,如ZnSe为工作物质的激光器,低温下已得到微米的输出,而波长~微米的室温连续器件输出功率已达10毫瓦以上。但迄今尚未实现商品化。光纤通信是半导体激光可预见的最重要的应用领域,一方面是世界范围的远距离海底光纤通信,另一方面则是各种地区网。后者包括高速计算机网、航空电子系统、卫生通讯网、高清晰度闭路电视网等。但就目前而言,激光唱机是这类器件的最大市场。其他应用包括高速打印、自由空间光通信、固体激光泵浦源、激光指示,及各种医疗应用等。晶体管利用一种称为半导体的材料的特殊性能。电流由运动的电子承载。普通的金属,如铜是电的好导体,因为它们的电子没有紧密的和原子核相连,很容易被一个正电荷吸引。其它的物体,例如橡胶,是绝缘体 --电的不良导体--因为它们的电子不能自由运动。半导体,正如它们的名字暗示的那样,处于两者之间,它们通常情况下象绝缘体,但是在某种条件下会导电。
全球半导体行业经历了三次迁移
自发展以来,全球半导体产业格局在不断发生变化。当前,全球半导体产业正在经历第三次产能转移,行业需求中心和产能中心逐步向中国大陆转移。
全球半导体行业正在快速增长
2021年,全球半导体市场快速增长,共销售了万亿片芯片,市场规模达到5560亿美元,创历史新高,同比大幅增长。整个半导体市场并未受到2021年新冠疫情大流行的负面影响。强劲的消费需求推动所有主要产品类别实现两位数的增长率(光电除外)。
从半导体细分领域来看,集成电路一直是半导体行业的主要细分领域。2021年,集成电路市场规模达到亿美元,同比增长,占全球半导体市场规模的。其中,集成电路又可细分为逻辑电路、存储器、处理器和模拟电路,2021年这四个产品占比分别为、、、。2021年存储器、模拟电路和逻辑电路都实现较大的增长。
此外,2021年全球光电子器件、分立器件、传感器市场规模分别为、、亿美元,占比分别为、、。
全球半导体行业企业开展多方面竞争
半导体行业高度全球化,大量国家/地区的企业在半导体生产的多个方面展开竞争,从半导体设计到制造,再到ATP(组装、测试和封装)。
据美国研究机构Gartner发布的报告显示,2021年全球半导体行业排名前十的企业分别是三星(Samsung)、英特尔(Intel)、SK海力士(SK Hynix)、美光(Micron)、高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)、联发科技(MediaTek)、德州仪器(TI)、英伟达(NVIDIA)、超威半导体(AMD)。其中,三星(Samsung)超过英特尔(Intel),成为顶级芯片销售商。2021年三星的半导体收入激增,达到亿美元。英特尔的收入下降到第二位,只增长了,达到731亿美元,销售额在前25家公司中增长最慢。
—— 以上数据来源于前瞻产业研究院《中国半导体行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
半导体射线探测器最初约年研究核射线在晶体上作用, 表明射线的存在引起导电现象。但是, 由于测得的幅度小、存在极化现象以及缺乏合适的材料, 很长时间以来阻碍用晶体作为粒子探测器。就在这个时期, 气体探测器象电离室、正比计数器、盖革计数器广泛地发展起来。年, 范· 希尔顿首先较实际地讨论了“ 传导计数器” 。在晶体上沉积两个电极, 构成一种固体电离室。为分离人射粒子产生的载流子, 须外加电压。许多人试验了各种各样的晶体。范· 希尔顿和霍夫施塔特研究了这类探测器的主要性质, 产生一对电子一空穴对需要的平均能量, 对射线作用的响应以及电荷收集时间。并看出这类探测器有一系列优点由于有高的阻止能力, 人射粒子的射程小硅能吸收质子, 而质子在空气中射程为, 产生一对载流子需要的能量比气体小十倍, 在产生载流子的数目上有小的统计涨落, 又比气体计数器响应快。但是, 尽管霍夫施塔特作了许多实验,使用这种探侧器仍受一些限制, 像内极化效应能减小外加电场和捕捉载流子, 造成电荷收集上的偏差。为了避免捕捉载流子, 需外加一个足够强的电场。结果, 在扩散一结, 或金属半导体接触处形成一空间电荷区。该区称为耗尽层。它具有不捕捉载流子的性质。因而, 核射线人射到该区后, 产生电子一空穴载流子对, 能自由地、迅速向电极移动, 最终被收集。测得的脉冲高度正比于射线在耗尽层里的能量损失。要制成具有这种耗尽层器件是在年以后, 这与制成很纯、长寿命的半导体材料有关。麦克· 凯在贝尔电话实验室, 拉克· 霍罗威茨在普杜厄大学首先发展了这类探测器。年, 麦克· 凯用反偏锗二极管探测“ 。的粒子, 并研究所产生的脉冲高度随所加偏压而变。不久以后, 拉克· 霍罗威茨及其同事者测量一尸结二极管对。的粒子, “ , 的刀粒子的反应。麦克· 凯进行了类似的实验, 得到计数率达, 以及产生一对空穴一电子对需要的能量为土。。麦克· 凯还观察到,加于硅、锗一结二极管的偏压接近击穿电压时, 用一粒子轰击, 有载流子倍增现象。在普杜厄大学, 西蒙注意到用粒子轰击金一锗二极管时产生的脉冲。在此基础上, 迈耶证实脉冲幅度正比于人射粒子的能量, 用有效面积为二“ 的探测器, 测。的粒子, 得到的分辨率为。艾拉佩蒂安茨研究了一结二极管的性质, 载维斯首先制备了金一硅面垒型探测器。年以后, 许多人做了大量工作, 发表了广泛的著作。沃尔特等人讨论金一锗面垒型探测器的制备和性质, 制成有效面积为“ 的探测器, 并用探测器, 工作在,测洲的粒子, 分辨率为。迈耶完成一系列锗、硅面垒型探测器的实验用粒子轰击。年, 联合国和欧洲的一些实验室,制备和研究这类探测器。在华盛顿、加丁林堡、阿什维尔会议上发表一些成果。如一结和面垒探测器的电学性质, 表面状态的影响, 减少漏电流, 脉冲上升时间以及核物理应用等等。这种探测器的发展还与相连的电子器件有很大关系。因为, 要避免探测器的输出脉冲高度随所加偏压而变, 需一种带电容反馈的电荷灵敏放大器。加之, 探测器输出信号幅度很小, 必需使用低噪声前置放大器, 以提高信噪比。为一一满足上述两个条件, 一般用电子管或晶体管握尔曼放大器, 线幅贡献为。在使用场效应晶体管后, 进一步改善了分辨率。为了扩大这种探测器的应用, 需增大有效体积如吸收电子需厚硅。采用一般工艺限制有效厚度, 用高阻硅、高反偏压获得有效厚度约, 远远满足不了要求。因此, 年, 佩尔提出一种新方法, 大大推动这种探测器的发展。即在型半导体里用施主杂质补偿受主杂质, 能获得一种电阻率很高的材料虽然不是本征半导体。因为铿容易电离, 铿离子又有高的迁移率, 就选铿作为施主杂质。制备的工艺过程大致如下先把铿扩散到型硅表面, 构成一结构, 加上反向偏压, 并升温, 锉离一子向区漂移, 形成一一结构, 有效厚度可达。这种探测器很适于作转换电子分光器, 和多道幅度分析器组合, 可研究短寿命发射, 但对卜射线的效率低, 因硅的原子序数低。为克服这一点, 采用锉漂移入锗的方法锗的原子序数为。年, 弗莱克首先用型锗口,按照佩尔方法, 制成半导体探测器,铿漂移长度为, 测‘“ 、的的射线, 得到半峰值宽度为直到年以前, 所有的探测器都是平面型, 有效体积受铿通过晶体截面积到“和补偿厚度的限制获得补偿厚度约, 漂移时间要个月, 因此, 有效体积大于到” 是困难的。为克服这种缺点, 进一步发展了同轴型探测器。年, 制成高分辨率大体积同轴探测器。之后, 随着电子工业的发展而迅速发展。有效体积一般可达几十“ , 最大可达一百多“ , 很适于一、一射线的探测。年以后广泛地用于各个部门。最近几年, 半导体探测器在理论研究和实际应用上都有很大发展。
超导体与半导体的相似之处如下:
当某些条件满足时,可以充当导体。
超导体与半导体的区别如下:
一丶物理性质
1.半导体的电阻比超导体的电阻大。
2.超导体是在一定条件下电阻为0的材料。半导体是一种导体和绝缘体在室温下导电的材料。
二、关于使用
3.半导体需要在室温下使用,超导体一般需要在超低温下使用。
4.不同的功能在实际应用中。
半导体已经使用了很长时间,但是超导体仍然处于发展阶段。
超导体和半导体的作用是:
半导体:电子元件,芯片,晶体管
超导体:远距离传输高压、全超导托卡马克聚变发电机
扩展资料:
超导体的三个基本特性:
1.完全导电性:完全导电性又称零电阻效应,是指温度下降到一定温度以下,电阻突然消失。
2.完全反磁性:完全反磁性也被称为梅斯纳效应。“抗磁性”是指当磁场强度低于临界值时,磁力线不能通过超导体的现象。
完全反磁性的原因是超导体的表面产生一种无损的抗磁超导电流,这种电流产生的磁场抵消了超导体内部的磁场。
3.通量化:量化通量,也称为约瑟夫逊效应,指的是现象,当两层超导体之间的绝缘层薄原子大小,电子对产生隧道电流通过隔热层,也就是说,超导电流可以superconductor-insulator-superconductor结构生成。
参考资料来源:百度百科-半导体
参考资料来源:百度百科-超导体
自己的话导体,一般指金属,其在常温下的金属晶体结构与晶体硅等半导体是大不相同的,虽然名义上金属在非化合态的时候电子轨道最外层也有1-4个电子在围绕原子核高速旋转,看起来是受原子核严密控制的,但实际上金属晶体的结构却十分松散,金属原子之间可以滑动,这就是为什么金属有或多或少的延展性,而电子们的活动就更为自由,当有外电压的作用时,他们就会发生定向移动,形成电流.半导体晶体的内部结构相比之下就牢固得多,特别是体现在原子核对其外层电子的作用力较强,当电子离开原子核的时候,原子核对电子原来的作用力就在原先电子存在处形成了"力量真空",就是我们所说的空穴.而金属的力量相比之下小得多,当失去电子之后就不能认为出现了"力量真空”。所以,只有在描述半导体导电原理是才引入“空穴”这个概念(清华资源)
顾名思义,其区别在于导电能力上:半导体是导电能力在所有物质中处于中等水平的,如硅;导体是导电能力很强的,如金属;超导体就是导电能力比金属还强的,需要在温度极低的情况下才能获得。半导体因为导电能力居中,可以通过其他方法随意的调整其导电能力,所以广泛应用在电子领域,身边的一切电器、手机、电脑等等,都有无数大小半导体芯片组成。
超导体与半导体的相同点为:
在达到特定条件的时候都能作为导体。
超导体与半导体的不同点有:
一、物理性质上
1、半导体的电阻大于超导体的电阻。
2、超导体是在特定条件下电阻为0的材料,半导体是常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。
二、使用上
3、半导体需要在常温条件下使用,超导体一般需要在超低温条件下使用。
4、在实际运用中作用不同。
5、半导体已经投入使用很长时间,但超导体仍在研发阶段。
超导体和半导体的作用分别是:
半导体:电子元件,芯片,晶体管
超导体:远距离传输高压电,全超导托卡马克核聚变发生器
扩展资料
超导体的三个基本特性:
1、完全电导性:完全导电性又称零电阻效应,指温度降低至某一温度以下,电阻突然消失的现象。
2、完全抗磁性:完全抗磁性又称迈斯纳效应,“抗磁性”指在磁场强度低于临界值的情况下,磁力线无法穿过超导体,超导体内部磁场为零的现象,“完全”指降低温度达到超导态、施加磁场两项操作的顺序可以颠倒。
完全抗磁性的原因是,超导体表面能够产生一个无损耗的抗磁超导电流,这一电流产生的磁场,抵消了超导体内部的磁场。
3、通量量子化:通量量子化又称约瑟夫森效应,指当两层超导体之间的绝缘层薄至原子尺寸时,电子对可以穿过绝缘层产生隧道电流的现象,即在超导体—绝缘体—超导体)结构可以产生超导电流。
参考资料来源:百度百科-半导体
参考资料来源:百度百科-超导体
我国半导体产业现状及前景分析全球半导体产业向亚太转移,我国半导体产业融入全球产业链全球半导体市场规模06年达到亿美元。主要应用领域包括计算机、消费电子、通信等。在电子制造业转移和成本差异等因素的作用下,全球半导体产业向亚太地区转移趋势明显。我国内地半导体产业发展滞后于先进国家,内地企业多位于全球产业链的中下游环节。我国半导体产业成为全球产业链的组成部分,产量和产值提高迅速,但是产品技术含量和附加值偏低。2007年半导体产业大幅波动,长远发展前景良好半导体产业的硅周期难以消除。2007年上半年,在内存价格上升等因素作用下,全球半导体市场增速明显下滑。至2007年下半年,由于多余库存的降低、资本支出的控制,半导体市场开始回升。预计2008年,半导体产业增速恢复到一个较高的水平。长远来看,支撑半导体产业发展的下游应用领域仍然处在平稳发展阶段,半导体产业的技术更新也不曾停滞。产品更新与需求形成互动,推动半导体产业持续增长。我国半导体市场规模增速远快于全球市场我国半导体市场既受全球市场的影响,也具有自身的运行特点。我国半导体应用产业中,PC等传统领域仍保持平稳增长,消费电子、数字电视、汽车电子、医疗电子等领域处于快速成长期,3G通信等领域处于成长前期。我国集成电路市场规模增速远快于全球市场,是全球市场增长的重要拉动元素。2006年,我国集成电路市场已经成为全球最大市场。我国半导体产业规模迅速扩大,产业结构逐步优化我国半导体产业规模同样快速提高。在封装测试业保持高速增长的同时,设计和制造业的比例逐步提高,产业结构得到优化。在相关管理部门、科研机构和企业的共同努力下,我国系统地开展了标准制定和专利申请工作,有效地保障本土企业从设计、制造等中上游产业链环节分享内地快速增长的电子设备市场。分立器件、半导体材料行业是我国半导体产业的重要组成部分集成电路是半导体产业的最大组成部分。分立器件、半导体材料和封装材料也是半导体产业的重要组成部分。我国内地分立器件和半导体材料市场和产业也处于快速增长之中。上市公司我国内地半导体产业上市公司面对诸多挑战。技术升级和产品更新是企业生存发展的前提。半导体材料生产企业有较强的定价能力,在保持产品换代的前提下,有较大的成长空间;封装测试公司整体状况较好;分立器件企业发展不均。全球半导体产业简况根据WSTS统计,2006年全球半导体市场销售额达2477亿美元,比2005年增长;产量为5192亿颗,比2005年增长;ASP为美元,比2005年下降。从全球范围来看,包括计算机(Computer)、通信(Communication)、消费电子(ConsumerElectronics)在内的3C产业是半导体产品的最大应用领域,其后是汽车电子和工业控制等领域。美、日、欧、韩以及中国台湾是目前半导体产业领先的国家和地区。2006年世界前25位的半导体公司全部位于美国、日本、欧洲、韩国。2005年,美国和日本分别占有48%和23%的市场份额,合计达71%。韩国和台湾的半导体产业进步很快。韩国三星已经位列全球第二;台积电(TSMC)的收入在2007年上半年有了很大的提高,排名快速升至第6,成为2007年上半年进入前20名的唯一一家台湾公司,这从一个侧面反映了台湾代工业非常发达。中国市场简况中国已经成为全球第一大半导体市场,并且保持较高的增长速度。2006年,中国半导体市场规模突破5800亿,其中集成电路市场达4863亿美元,比2005年增长,远高于全球市场的增速。我国市场已经达到全球市场份额的四分之一强。在市场增长的同时,我国半导体产业成长迅速。以集成电路产业为例,2006年国内生产集成电路亿块,同比增长。实现收入亿元,同比增长。我国半导体产业规模占世界比重还比较低,但远高于全球总体水平的增长率让我们看到了希望。中国集成电路的应用领域与国际市场有类似之处。2006年,3C(计算机、通信、消费电子)占了全部应用市场的,高于全球比例。而汽车电子的比例,比起2005年的有所提高,仍明显低于全球市场的。与此相对应的是,我国汽车市场销量呈增长态势,汽车电子国产化比例逐步提高。这说明,在汽车电子等领域,我国集成电路应用仍有较大成长空间。我国在国际半导体产业中所处地位我国半导体市场进口率高,超过80%的半导体器件是进口的。国内半导体产业收入远小于国内市场规模。2006年国内IC市场规模达5800亿,而同期国内IC产业收入是亿。我国有多个电子信息产品产量已经位居全球第一,包括台式机、笔记本电脑、手机、数码相机、电视机、DVD、MP3等。中国已超过美国成为世界上最大的集成电路产品应用国。但目前国内企业只能满足不到20%的集成电路产品需求,其他依赖进口。中国大陆市场的半导体产品前十名的都是跨国公司。这十家公司平均21%的收入来自中国市场。这与中国市场占全球市场规模的比例基本吻合。2006年这十家公司在中国的收入总和占到中国大陆半导体市场规模的。上述两组数字从另一个侧面反映出跨国公司占有国内较高市场份额。国内半导体市场对进口产品依赖性高。虽然我国半导体进口量非常大,但出口比例也非常高。2005年国内半导体产品有64%出口。这种现象被称为“大进大出”,主要是由我国产业链特点造成的。总的来看,我国IC进口远远超过出口。据海关统计,2006年我国集成电路和微电子组件进口额为1035亿美元,出口额为200亿美元,逆差巨大。由于我国具有劳动力竞争优势,国际半导体企业把技术含量相对较低、劳动密集型的产业链环节向我国转移。我国半导体产业逐渐成为国际产业链的一环。产业链调整和转移的结果是,我国半导体产业在低技术、劳动密集型和低附加值的环节得到了优先发展。2006年,我国IC设计、制造和封装测试业所占的比重分别是、和。一般认为比较合理的比例是3:4:3。封装测试在我国先行一步,发展最快,规模也最大,是全球半导体产业向中国转移比较充分的环节。而处于上游的IC设计成为最薄弱的环节。芯片制造业介于前两者之间,目前跨国公司已经开始把芯片制造逐步向我国转移,中芯国际等国内企业发展也比较快。这样的产业结构特点说明,国内的半导体企业多数并未直接面对半导体产品的用户—电子设备制造商和工业、军事设备制造商,甚至多数也没有直接分享国内市场。更多的是充当国际半导体产业链的一个中间环节,间接服务于国际国内电子设备市场。这种结构,利润水平偏低,定价能力不强,客户结构对于企业业绩影响较大。究其原因,还是国内技术水平低,高端核心芯片、关键设备、材料、IP等基本依赖进口,相关标准和专利受制于人。国内企业发展也不够成熟,规模偏小,设计、制造、应用三个环节脱节。与产业链地位相对应,我国大陆的企业多为Foundry(代工)企业,这与台湾的产业特点相类似。国际上大的半导体跨国公司多为IDM形式。2007全球半导体市场波动,未来增长前景良好半导体产业长期具有行业波动性硅周期性依然将长期存在。这是由半导体产业所处的位置决定的。半导体产业本身具有较长的产业链环节。同时,半导体产业本身是电子设备大产业链的一个中间环节。下游需求和价格变动等外在扰动因素、产业技术升级等内在扰动因素必然在整个产业链产生传导作用。传导过程存在延时,从而导致半导体公司的反应滞后。半导体产业只有提高自身的下游需求预见性,及早对价格、需求和库存等变动做出预测,从而尽量减小波动的幅度。但是,半导体产业的波动性将长期存在。2006年全球手机销售量增加21%2006年全球手机销售量为亿部,同比增长21%,其中,2006年四季度售出亿部,占全年。Gartner预测2007年手机销量为12亿部,比2006年增加2亿部。手机市场增长平稳。手机作为个人移 动终端,除了通信和已经得到初步普及的音乐播放功能外,将集成越来越多的功能,包括GPS、手机电视等等。3G的逐渐部署也极大促进手机市场的增长。手机用芯片包括信号处理、内存和电源管理等。图9反映了手机用内存需求的增加情况。2006至2011年全球数字电视机市场将增长一倍iSuppli预测,从2006年至2011年全球数字电视机半导体市场将增长一倍,从71亿美元增至142亿美元。数字电视机的芯片应用包括输入/输出电路、驱动电路、电源管理等方面。带动数字电视机增长的因素有多种,包括平板电视价格下降,新一代DVD播放机普及,高清电视推广等。此外,许多国家的政府都宣布了从模拟电视切换到数字电视广播系统的计划。例如,2009年2月17日,全美模拟电视将停播,全部切换为数字电视广播。中国内地半导体产业的“生态”环境中国大陆半导体产业作为国际产业链的一个环节,企业形态以代工型企业(foundry)为主,产业结构偏重封装测试环节,半导体制造快速发展,未来我国半导体产业与国际产业大环境的联系将愈发密切。总的来看,国内企业规模和市场份额相对较小,产品单一,企业发展和技术水平还不够成熟稳定,行业处于成长期。下游通信、消费电子、汽车电子等产业同样是正在上升的市场,发展程度低于国际先进水平,发展速度快于国际平均水平。各种因素共同作用,使得我国半导体产业发展并非完全与国际同步,具备自身的产业“生态环境”,具有不同的发展特点。2007年上半年,虽然全球市场增速只有2%,但我国内地依然保持了较高的增长速度。上半年中国集成电路总产量同比增长,达到亿块。共实现销售收入总额亿元,同比增长。收入增长与2006上半年的48%相比有所回落,部分是受国际市场的影响,但相当大的程度还是国内产业收入基数增大等因素及内在发展规律所致。我国半导体市场和产业规模增长远快于全球整体增速受益于国际电子制造业向我国内地转移,以及国内计算机、通信、电子消费等需求的拉动,我国内地半导体市场规模的增长远快于全球市场的增长速度,已经成为全球半导体市场增长的重要推动区域。作为半导体产业的重要组成部分,国内集成电路产业规模也是全球增长最快的。上世纪90年代初,我国IC产业规模仅有10亿元,至2000年突破百亿元,用了近10年时间;而从2000年的百亿元增至2006年的千亿元,只用了6年时间。今年年底,中国集成电路产业收入总额有望超过全球8%,提前实现我国“十一五”规划提出的“到2010年国内集成电路产业规模占全球8%份额”的目标。我国半导体应用产业处在高速发展阶段PC、手机等传统领域发展依然平稳,同时多媒体播放GPS和手机电视为手机等移 动终端带来了新的增长点。我国数字电视、3G、汽车电子、医疗电子等领域发展进程有别于国际水平,未来几年内将进入高速发展阶段,有力促进国内半导体需求。抢占标准制高点,充分利用国内市场资源其实,从目前的角度来看,我国市场规模的快速增长,国内企业在某种程度的程度还不是直接受益者。这是由国内半导体产业在国际产业链中所处的位置所决定的。这一情况在逐步改善,其中最重要的一点,就是我国在标准和专利方面取得突破。国内的管理部门、专家团队、科研机构和企业已经具有了产业发展的规划能力和前瞻性。在国内相关发展规划的指导下,产业管理部门、科研机构和企业的共同努力,促使3G通信标准TD-SCDMA、数字音视频编解码标准AVS标准、数字电视地面传输国家标准DTMB等系列国内标准出台;手机电视标准虽然尚未明确,但CMMB等国内标准已经打下了良好的基础。这些国有标准虽然未必使国内公司独享这些领域的半导体设计和制造市场,但是标准的制定主要是依靠国内科研机构和企业。在标准制定的过程之中,这些科研机构和企业已经系统地实现了相关技术,研发出了验证产品,取得先入优势。标准制定的同时,国内科研机构已经开展专利池的建设。这样,国内半导体产业就具备了分享这些领域的国内市场的有利条件。我们有理由相信,国内数字电视、消费电子等产业进一步发展,已经对国内半导体产业等上游产业具有了昔日不可比拟的带动能力,本土半导体公司可以更加直接的“触摸”到国内半导体应用产业了。产业链结构缓慢向上游迁移自有标准体系的建立,使国内半导体产业的发展具备了一定的优势。身处有利的“生态环境”内,我国半导体产业发展前景良好。目前,我国半导体产业结构已经在逐渐发生变化。2002年,中国IC设计、制造和封装测试业所占的比重分别为、、和,2006年,这一数字变为、和。设计、制造、封装测试三业并举,我国半导体产业才能产生更好的协同作用,国际公认的合理比例是3:4:3。我国半导体产业比例的改变,说明我国集成电路产业在向中上游延伸,但距离理想的比例还有差距。设计和制造业需要更快的提高。芯片设计水平和收入逐步提高从集成电路产业链的角度来看,只有掌握了设计,使产业链结构趋于合理,才能掌握我国IC产业的主动权,才能进入IC产业的高附加值领域。近年来,我国集成电路的设计水平不断提高。20%的设计企业能够进行微米、100万门的IC设计,最高设计水平已达90纳米、5000万门。虽然我国半导体产业很多没有直接分享国内3G、消费电子等领域的高成长。但是,这些领域确实对我国IC设计业的发展提供了良好的发展契机。例如,鼎芯承担了中国3G“TD-SCDMA产业化”国家专项,并在2006年成为中国TD产业联盟第一家射频成员;展讯通信(上海)有限公司是一家致力于手机芯片研发的半导体企业,2006年的销售额达亿元。内地排名第一的芯片设计企业是珠海炬力集成电路设计有限公司(晶门科技总部位于香港),MP3芯片产品做的比较成功,去年的销售额达到了亿美元。中星微电子和展讯通信公司先后获得国家科技最高奖—国家科技进步一等奖。芯片生产线快速增长我国新建IC芯片生产线增长很快。从2006年至今增加了10条线,平均每年增加6条。已经达到最高90纳米、主流技术微米的技术水平。12英寸和8英寸芯片生产线产能在国内晶圆总产能中所占的比重则已经超过60%。跨国企业加快了把芯片制造环节向国内转移的速度,Intel也将在大连投资25亿兴建一座芯片生产厂。建成投产后形成月产12英寸、90纳米集成电路芯片52000片的生产能力,主要产品为CPU芯片组。目前我国大尺寸线比例仍然偏小,生产线的总数占全世界的比例也还小于10%。“十一五”期间我国IC生产线有望保持快速增加。
返回英国房价高
2019年5月,美国商务部将华为列入实体清单,禁止美国企业向华为出口技术和零部件;2020年5月,美国进一步升级对华为贸易禁令,要求凡使用了美国技术或设计的半导体芯片出口华为时,必须得到美国政府的许可证,进一步切断华为通过第三方获取芯片或代工生产的渠道。
此前,高通、英特尔和博通等美国公司都向华为提供芯片,用于华为智能手机和其他电信设备,华为手机使用谷歌的安卓操作系统。华为自研的麒麟高端手机芯片,也依赖台积电代工。随着美国芯片禁令实施,华为手机业务遭遇重创,消费者业务收入大幅下滑,海外市场拓展也受到影响。
美国凭借芯片技术优势对中国企业“卡脖子”,使半导体产业陡然成为中美 科技 竞争的风暴眼。“缺芯”之痛,突显了中国半导体产业的技术短板。它如一记振聋发聩的警钟,惊醒国人看清国际 科技 竞争的残酷现实。
半导体产业是 科技 创新的龙头和先导,在信息 科技 和高端制造中占据核心地位。攻克半导体核心技术难题,解决高端芯片受制于人的现状,成为中国高 科技 发展和产业升级的当务之急。
全球半导体版图
半导体产业很典型地体现了供应链的全球化,各国在半导体产业链上分工协作,相互依赖。美国、韩国、日本、中国、欧洲等国家或地区发挥各自优势,共同组成了紧密协作的全球半导体产业链。
根据美国半导体行业协会发布的最新数据,美国的半导体企业销售额占据全球的47%,排名第二的是韩国,占比为19%,日本和欧盟半导体企业销售额占比均为10%,并列第三。中国台湾和中国大陆半导体企业销售额占比分别为6%和5%。
具体来看,美国牢牢控制半导体产业链的头部,包括最前端EDA/IP、芯片设计和关键设备等。具体而言,在全球产业链总增加值中,美国在EDA/IP上,占据74%份额;在逻辑芯片设计上,占据67%;在存储芯片设计上,占据29%;在半导体制造设备上,占据41%。
日本在芯片设计、半导体制造设备、半导体材料等重要环节掌握核心技术;韩国在存储芯片设计、半导体材料上发挥关键作用;欧洲在芯片设计、半导体制造设备和半导体材料上贡献突出;中国则在晶圆制造上发挥重要作用。
中国大陆在全球晶圆制造(后道封装、测试)增加值占比高达38%;中国台湾在全球半导体材料、晶圆制造(前道制造、后道封装、测试)增加值占比分别达到22%和47%。
以上国家和地区构成了全球半导体产业供应链的主体。
芯片是人类智慧的结晶,芯片制造是全球顶尖的高端制造产业之一,是典型的资本密集和技术密集行业。制造的过程之复杂、技术之尖端、对制造设备的苛刻要求,决定了芯片产业链的复杂性。半导体制造中的大部分设备,包含了数百家不同供应商提供的模块、激光、机电组件、控制芯片、光学、电源等,均需依托高度专业化的复杂供应链。每一个单一制造链条都可能汇集了成千上万的产品,凝聚着数十万人多年研发的积累。
芯片技术也涉及广泛的学科,需要长时期的基础研究和应用技术创新的成果累积。举例来说,一项半导体新技术方法从发布论文,到规模化量产,至少需要10-15年的时间。作为全球最先进的半导体光刻技术基础的极紫外线EUV应用,从早期的概念演示到如今的商业化花费了将近40年的时间,而EUV生产所需要的光刻机设备的10万个零部件来自全球5000多家供应商。
芯片制造的复杂性,创造了一个由无数细分专业方向组成的全球化产业链。在半导体市场中,专业的世界级公司通过几十年有针对性的研发,在自己擅长的领域建立了牢固的市场地位。比如,荷兰ASML垄断着世界光刻机的生产;美国高通、英特尔、韩国三星、中国台湾的台积电等也都形成了各自的技术优势。目前全世界最先进制程的高端芯片几乎都由台积电和三星生产。
中美芯片供应链各有软肋
“缺芯”,不仅困扰着中国企业。
自去年下半年以来,受新冠疫情及美国贸易禁令干扰,芯片产能及供应不足,全球信息产业和智能制造都遭遇了严重的“芯片荒”。
随着新一轮新冠疫情在东南亚蔓延, 汽车 行业芯片短缺进一步加剧,全球三家最大的 汽车 制造商装配线均出现中断。丰田称 9 月全球减产 40%。美国车企也不能幸免,福特 汽车 旗下一家工厂暂停组装 F-150 皮卡,通用 汽车 北美地区生产线停工时间也被迫延长。
蔓延全球的芯片荒,迫使各国对全球半导体供应链的安全性、可靠性进行重新审视和评估。中美两个大国在半导体供应链上各有优势,也各有软肋。
中国芯片产业起步较晚,但近年来加速追赶。根据中国半导体行业协会统计,2020年中国集成电路产业销售额为8848亿元,同比增长17%,5年增长了超过一倍。其中,设计业销售额为亿元,同比增长;制造业销售额为亿元,同比增长;封装测试业销售额亿元,同比增长。中国2020年出口集成电路2598亿块,出口金额1166亿美元,同比增长。
中国芯片核心技术与美国有较大差距,主要突破在芯片设计领域,芯片设计水平位列全球第二。在制造的封测环节也不是我们的短板。中国芯片制造的短板主要在三方面:核心原材料不能自己自足、芯片制造工艺与国际领先水平有较大差距、关键制造设备依赖进口。
由于不能独立完成先进制程芯片的生产制造,大量高端芯片依赖进口。2020年中国进口芯片5435亿块,进口金额亿美元。
美国是世界芯片头号强国,拥有世界领先的半导体公司,但其核心能力是主导芯片产业链的前端,包括设计、制造设备的关键技术等,但上游资源和制造能力也依赖国外。美国在全球半导体制造市场的市占率急速下降,从 1990 年 37% 滑落至目前 12%左右。
波士顿咨询公司和美国半导体行业协会在今年4月联合发布的《在不确定的时代加强全球半导体产业链》的报告显示,若按设备制造/组装所在地统计,2019年中国大陆半导体企业销售额占比高达35%;美国则排名第二,销售额占比为19%。
世界芯片的主要制造产能集中在亚洲, 2020 年中国台湾半导体产能全球占比为 22%,其次是韩国 21%,日本和中国大陆皆为 15%。这意味着美国在芯片的制造和生产环节,也存在很大的脆弱性。这也是伴随东南亚疫情爆发导致芯片产业链产能受限,美国同样遭遇“芯片荒”的原因。
对半导体产业链脆弱性的担忧,推动美国加大对半导体产业的投资和政策扶持。今年5月美国参议院通过一项两党一致同意的芯片投资法案,批准了520亿美元的紧急拨款,用以支持美国半导体芯片的生产和研发,以提升美国国内半导体产业链的韧性和竞争力。今年2月24日,美国总统拜登签署一项行政命令,推动美国加强与日本、韩国及中国台湾等盟国/地区合作,加速建立不依赖中国大陆的半导体供应链。
除了产能问题,美国在全球半导体竞争中的另一个软肋就是对中国市场的依赖。中国是全球最大的半导体需求市场,每年中国半导体的进口额都超过3000亿美元,大多数美国半导体龙头企业至少有25%的销售额来自中国市场。可以说,中国是美国及全球主要半导体供应商的最大金主。如果失去中国这个最富活力、最具成长性的市场,那么依赖高资本投入的美国各主要芯片供应商的研发成本将难以支撑,影响其研发投入及未来竞争力。
这从另一方面说,恰是中国的优势,中国庞大的市场需求和发展空间,足以支撑芯片产业链的高强度资本投入与技术研发,并推动技术和产品迭代。
“中国芯”提速
随着中国推进《中国制造2025》,芯片制造一直是中国 科技 发展的优先事项。如今,美国在芯片供应和制造上进行霸凌式断供,使中国构建自主可控、安全高效的半导体产业链的目标更加紧迫。
客观上,半导体产业链需要各国协作,这从成本和技术进步角度,对各国都是互利共赢。但美国的断供行为改变了传统的商业与贸易逻辑。在大国竞争的背景下,对具有战略意义的半导体和芯片产业链,安全、可靠成为主导的逻辑。
中国要成为制造强国,实现在全球产业链、价值链的跃升,摆脱关键技术受制于人的困境,芯片制造这道坎儿就必须跨过。
随着越来越多的中国高 科技 企业被列入美国实体清单,迫使半导体产业链中的许多中国企业不得不“抱团取暖”,携手合作,努力寻求供应链的“本土化”。“中国芯”突围,成为中国 科技 界、产业界不得不面对的一场“新的长征”。中国半导体产业进入攻坚期,也由此迎来发展的重大战略机遇期。
在国家“十四五”规划和2035远景目标纲要中,把 科技 自立自强作为创新驱动的战略优先目标,致力打造“自主可控、安全高效”的产业链、供应链;国家将集中资金和优势 科技 力量,打好关键核心技术攻坚战,在卡脖子领域实现更多“由零到一”的突破。国家明确提出到2025年实现芯片自给率70%的目标。
2020年8月,国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,瞄准国产芯片受制于人的短板,在投融资、人才和市场落地等方面进一步加大政策支持,助力打通和拓展企业融资渠道,加快促进集成电路全产业链联动,做大做强人才培养体系等。
全国多地制定半导体产业发展规划和扶持政策,积极打造半导体产业链。长三角地区是我国半导体产业重点聚集区,深圳市则是珠三角地区集成电路产业的龙头,京津冀及中西部地区的半导体产业也正在加快布局。
作为中国创新基地,上海市政府6月21日发布《战略性新兴产业和先导产业发展“十四五”规划》,其中集成电路产业列为第一位的发展项目,提出产业规模年均增速达到20%左右,力争在制造领域有两家企业营收进入世界前列,并在芯片设计、制造设备和材料领域培育一批上市企业。
上海市的规划中,对芯片制造也制定出具体目标和实施路径:加快研制具有国际一流水平的刻蚀机、清洗机、离子注入机、量测设备等高端产品;开展核心装备关键零部件研发;提升12英寸硅片、先进光刻胶研发和产业化能力。到2025年,基本建成具有全球影响力的集成电路产业创新高地,先进制造工艺进一步提升,芯片设计能力国际领先,核心装备和关键材料国产化水平进一步提高,基本形成自主可控的产业体系。
上海联合中科院和产业龙头企业,投资5000亿元,打造世界级芯片产业基地:东方芯港。目前东方芯港项目已引进40余家行业标杆企业,初步形成了覆盖芯片设计、特色工艺制造、新型存储、第三代半导体、封装测试以及装备、材料等环节的集成电路全产业链生态体系。
在国家政策指引和强劲市场的驱动下,国家、企业、科研机构、大学、 社会 资金等集体发力,中国芯片行业正展现出空前的发展动能和势头。
在外部倒逼和内部技术提升的共同作用下,中国芯片产业第一次迎来资金、技术、人才、设备、材料、工艺、设计、软件等各发展要素和环节的整体爆发。国产芯片也在加速试错、改造、提升,正在经历从“不可用”到“基本可用”、再到“好用”的转变。
中国终将重构全球半导体格局
中国芯片制造重大技术突破接踵而至:
中微半导体公司成功研制了5纳米等离子蚀刻机。经过三年的发展,中微公司5纳米蚀刻机的制造技术更加成熟。该设备已交付台积电投入使用。
上海微电子已经成功研发出我国首款28纳米光刻机设备,预计将在2021年交付使用,实现了光刻机技术从无到有的突破。
中芯国际成功推出N+1芯片工艺技术,依托该工艺,中芯国际芯片制程不断向新的高度突破,同时成熟的28纳米制程扩大产能。
7月29日,南大光电承担的国家 科技 重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”之光刻胶项目通过了专家组验收。
8月2日青岛芯恩公司宣布8寸晶圆投片成功,良率达90%以上,12寸晶圆厂也将于8月15日开始投片。
2017年,合肥晶合集成电路12寸晶圆制造基地建成投产,至2021年合肥集成电路企业数量已发展到近280家。
中国半导体行业集中蓄势发力,在关键技术和设备等瓶颈领域,从无到有,由易入难,积小成而大成,关键技术和工艺水平正在取得整体跃迁。
小成靠朋友,大成靠对手。某种意义上,我们应该感谢美国的遏制与封锁,逼迫我们在芯片和半导体行业加速摆脱对外部的依赖。
回望新中国 科技 发展史,凡是西方封锁和控制的领域,也是中国技术发展最快的领域:远的如两弹一星、核潜艇,近的如北斗导航系统以及登月、空间站、火星探测等航天工程。在外部压力的逼迫下,中国 科技 与研发潜能将前所未有地爆发。
实际上,中国的整体 科技 实力与美国的差距正在迅速缩小。在一些尖端领域,比如高温超导、纳米材料、超级计算机、航天技术、量子通讯、5G技术、人工智能、古生物考古、生命科学等领域已经居于世界前沿水平。
英国世界大学新闻网站8月29日刊发分析文章,梳理了中国 科技 水平的颠覆性变化:
在创新领域,中国在全球研发支出排名第二,全球创新指数在中等收入国家中排名第一,正在从创新落伍者转变为创新领导者。
人才方面,拥有庞大的高端理工人才库,中国已是知识资本的重要创造者,美中 科技 关系从高度不对称转变为在能力和实力上更加对等。
技术转让方面,中国从单纯的学习者和技术接收者,转变为技术转让的来源和跨境技术标准的塑造者。
人才回流,中国正在扭转人才流失问题,积极从世界各地招募科学和工程人才。
这些变化表明,中国 科技 整体实力已经从追赶转变为能够与国际前沿竞争,由全球 科技 中的边缘角色转变为具有重要影响力的国家之一。
中国的基础研究水平也在突飞猛进。据《日经新闻》8月10日报道,在统计2017年至2019年间全球被引用次数排名前10%的论文时,中国首次超过美国,位居榜首位置。报道还着重指出中国在人工智能领域相关论文总数占据,美国为,显示中国在人工智能领域的研究成果正在超越美国。
另有日本学者在研究2021QS世界大学排名后,发现世界排名前20的理工类大学中,中国有7所上榜,清华大学居于第一位,而美国有5所。如果进一步细分到“机械工程”、“电气与电子工程”,中国大学在排名前20中的数量更是全面碾压美国。
芯片技术反映了一个国家整体 科技 水平和综合研发实力,中国的基础研究、应用研究、人才实力具备了突破芯片核心技术的基础和能力。
正如世界光刻机龙头企业——荷兰ASML总裁温尼克今年4月接受采访时所说:美国不能无限打压中国,对中国实施出口管制,将逼迫中国寻求 科技 自主,现在不把光刻机卖给中国,估计3年后中国就会自己掌握这个技术。“一旦中国被逼急了,不出15年他们就会什么都能自己做。”
温尼克的忧虑,正在一步步变成现实。全球半导体产业正进入重大变革期,中国在芯片制造领域的发愤图强,正在改写世界半导体产业的竞争格局。
中国的市场优势加上国家政策优势、资金优势以及基础研究的深入,打破美国在芯片制造领域的技术垄断和封锁,这一天不会太遥远。