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半导体技术文章

2023-12-08 14:21 来源:学术参考网 作者:未知

半导体技术文章

  一般是1-2篇的要求,研究生一篇就OK了。之前我也是苦于发表不出来,文章质量太次,那个急啊,还是学长给的莫‘文网,帮忙修改的文章,很快就录用了

芯片的发展历史(一)

芯片的发展历史(一)

第一,本人不是从事芯片产业工作的,只是理工科毕业,知道一些,但是对于芯片及技术方面的,大部分是不懂的。

第二,文中会提到很多上市公司,只是作为一个分析,不做买卖参考。如果有人要去操作,一定自己研究一下基本面,我尽量保证引用的资料正确,但是买卖操作还是要自己负责。

近期在研究半导体产业链,所以想写一些文章,尤其是希望能够分享自己研究的心得,希望大家能够多多支持。

本文主要是讲讲芯片技术的发展。

半导体产业中,集成电路(IC)占比超过80%,所以集成电路基本上等同于半导体产业。所以经常说到的芯片,集成电路,IC,半导体产业都是同一个意思,都是是指将一定数量的元器件及其连线,通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路,可细分为逻辑电路、存储器、微处理器、模拟电路。

半导体技术从19世纪开始诞生,发展至今扮演着越来越重要的角色,我们日常所熟知的手机(移动终端)、宽带(网络通信)、摄像头(安防监控)等都跟IC有关,就连美国硅谷的诞生也跟IC有关。

1、半导体技术发展的基础

半导体导电能力随着温度、光照条件、输入电压(电流)和掺入杂质的不同而发生很大变化,这四大特性的发现顺序分别如下:

1833年:法拉第发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次发现;

1839年:法国贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结,在光照下会产生一个电压,这就是半导体的第二个特性:光生伏特效应;

1873年:英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应,这是半导体的第三种特性;

1874年:德国布劳恩观察到某些硫化物的导电有方向性,也就是半导体的整流效应,也是半导体所特有的第四种特性。

半导体的这四个特性,虽在1880年以前就先后被发现了,但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。

直到1947年12月,人类 历史 上的第一个半导体点接触式晶体管才诞生于美国贝尔实验室,从此开创了人类的硅文明时代。

半导体的这四个特性,虽在1880年以前就先后被发现了,但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。

直到1947年12月,人类 历史 上的第一个半导体点接触式晶体管才诞生于美国贝尔实验室,从此开创了人类的硅文明时代。

2、半导体技术发展历程

常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等。世界上最早的电子产品是由电子真空管组成的,具有体积大、易碎、密封性差等一系列 缺点,以硅晶圆材料为衬底制作的晶体管具有固态、体积小、质量轻、耗电低且寿命长的优点,被人们发现成为替代真空管的最佳材料,得到广泛应用。

从晶体管到集成电路再到高度集成。晶体管的出现开启了半导体工业的 篇章,接着将分立器件集成化、缩小结构尺寸、提升数量、降低功耗, 成为技术发展的迫切需求,集成电路应运而生。所谓集成电路,是指在 单个半导体晶片上,将晶体管、电阻、电容及连接线等有机结合的电路 结构,其本质上是晶体管制造工艺的延续。集成电路、分立器件、被动 元件以及各类模组器件通过 PCB 板连接,又构成了智能手机、PC 等各 类电子产品的核心部件。集成电路的出现,在一定程度上预示着半导体 工业走向规模产业化和技术上的成熟,也预示着半导体技术向微电子技 术方向上的演变。随着工艺水平和封装技术的提升,集成电路又逐步由 小规模(SSI)、中规模(MSI),逐步发展至大规模(LSI)、特大规模 (VLSI)乃至巨大规模(GSI)。当前,半导体产业经过半个多世纪的发 展,不仅带来了世界经济与技术的飞速发展,也带来了整个 社会 的深刻 变革,从日常使用的电子产品到航空航天,处处都有半导体的身影。可 以毫不夸张的说,半导体技术是现代电子信息技术发展的原动力和重要基础。

三、硅谷的诞生及仙童半导体的传奇

业内都说“先有仙童后有硅谷”要了解美国硅谷的发展史,那就绕不过早期的仙童半导体公司。

1955年,“本世纪最伟大发明”的“晶体管之父”的肖克利(W.Shockley)博士离开贝尔实验室, 肖克利回到了自己的家乡圣克拉拉(Santa Clara)谷,并创建“肖克利半导体实验室”。

世界英才慕名而来,最后肖克利在各领域的天才与精英中,确定了公司创立之初的八位成员,而这八位初创成员也是后来对硅谷乃至世界范围产生深远影响的“八叛将”(The Traitorous Eight):罗伯特·诺伊斯(Robert Noyce)、戈登·摩尔(Gordon Moore)、谢尔顿·罗伯茨(Sheldon Roberts)、朱利亚斯·布兰克(Julius Blank)、尤金·克莱纳(Eugene Kleiner)、金·赫尔尼(Jean Hoerni)、杰·拉斯特(Jay Lsat)、维克多·格里尼克(Victor Grinnich)。

1960s“八叛徒”离开肖克利成立了仙童半导体公司。到了1969年,“八叛将”的叛变精神再次燃烧,随着布兰克的出走,当初创立仙童的 “八叛将”也尽数离开了仙童半导体公司。一时间,仙童迎来了大量的离职潮,也由此孕育了更多的半导体公司的诞生。

(1)1961年,赫尔尼、拉斯特和罗伯特出走,三人创办了Amelco,就是后来的Teledyne(泰瑞达),从事半导体测试业务。

(2)1962年,克莱纳离开,创办了Edex以及后来知名的风险投资公司凯鹏华盈(KPCB)。

(3)鲍勃.韦勒,1966年离开仙童加入美国国家半导体公司。查尔斯·斯波克,1967年离开仙童加入美国国家半导体公司,任CEO。

(4)到了1968年,诺伊斯带着戈登·摩尔与工艺开发专家安迪·格鲁夫(Andrew S·Grove)离开了仙童半导体公司,而由他们三人所创立的公司就是由仙童衍生出来的公司中最为人所熟知的IT业巨头——英特尔(Intel)。

(5)仙童销售部门主任杰里·桑德斯(Jerry Sanders)带着几名员工创立了AMD半导体公司,成为英特尔的主要竞争对手。

(6)美国国家半导体(现已被TI收购),Altera(现已被英特尔收购)等的创始人都出自仙童半导体公司。

得到仙童半导体八位联合创始人支持的公司数量超过2000家,其中包括Instagram,Palantir,Pixar,Nest,Whatsapp,Yammer,以及苹果(乔布斯的创业得到过仙童半导体创始人的潜心指导,在此就不赘述了)。

乔布斯对仙童的评价:“仙童半导体公司就像棵成熟了的蒲公英,你一吹它,这种创业精神的种子就随风四处飘扬了”

到2013年为止,由仙童公司直接或间接衍生出来的公司共达到了92家,而其中上市的30家公司的市值更是超过了2.1万亿美元,产值甚至超过了当年的一些发展中国家GDP。

可以说是仙童给旧金山湾区带来了半导体产业,因为半导体的材料是硅,所以加州这个原本拗口的“圣塔克拉拉谷”,在上世纪70年代开始被更多的人称之为——硅谷(Silicon Valley)。

总之,以上就是芯片的发展历程,包括技术上的发展及硅谷的诞生。后面从产业链的转移角度,回顾芯片的发展。

CPU45nm制程是指什么?

您好! 很高兴为您解答!
是指CPU的制作工艺 45NM 45纳米
希望您能满意!

阳光IT团队

中国半导体产业什么时候会爆发

每年年末都会对当年度全球半导体产业情况作出回顾,同时对下一年的产业走势作出预测。在市场需求持续疲弱的底色下,叠加了中美战略博弈对抗升级,以及国内疫情防控等超预期因素冲击,毫无疑问2022年的全球半导体行业是极其艰难的一年。

面对2023年,WSTS、ICinsights、Gartner等知名分析机构都给出了悲观预测,甚至认为全球半导体行业正走向自2000年互联网泡沫后的最大衰退。

在对2023年全球半导体产业发展悲观预期如此一致的情况下,最大的不确定性可能就在于国内半导体行业将会如何发展?尤其是在政治因素正在最大限度的干扰半导体行业自身规律的情况下,有必要对2023年及以后的全球及国内半导体产业发展趋势作出分析和预判,也欢迎各位一起讨论。

全球经济向中低速增长回归,半导体行业缺乏基础驱动力。新冠疫情爆发以来的3年,全球GDP平均增长速度下降接近50%,除此之外,俄乌冲突、通胀攀升和央行货币政策紧缩等也引发世界性的全面经济衰退,预计2023年及未来一段时间全球经济将向GDP增速低于3%的中低速增长回归。半导体行业作为充分反映全球经济的风向标,未来有可能将长期陷入缺乏宏观经济基本面支撑的困局,2023年全球半导体行业将可能迎来5%-10%的负增长,而以后2-3年也将维持在低于8%的低速区间徘徊运行。

市场创新出现断层危机,引发技术创新投入边际报酬递减。2023年全球半导体产业仍然面临“需求创新困境”持续低迷,基于PC、手机、消费电子等市场的渐进式创新已经进入衰退期,增量空间显著收窄,如同手机、PC等可以支撑半导体技术快速迭代升级的下一代现象级市场尚未成熟和全面爆发,市场端的创新需求出现“断层”。而当前结构性的技术变化依然主要停留在工程层面,并未发生能够在短期内扩张总体经济空间的重大基础技术革命,因此同业竞争会更趋近于零和博弈,技术创新投入遵循边际报酬递减规律,部分国家对先进技术的高成本投入将逐步趋缓。

中美战略对抗日益升级,“科技脱钩”引发供应链低效率。2023年中美半导体领域的博弈有望迎来短时间的战略缓冲期,但随着美国2024年大选临近,美国仍会间歇性的联合其盟友以国家安全理由对中国半导体产业进行升级压制与围堵。除半导体关键设备、基础工业材料及零部件等供应链环节外,还可能涉及到新能源汽车、数字新基建等更广泛领域,短期内中国半导体产业高端化升级面临的“卡脖子”困境更加严重。而行政繁冗的内政环境可能会影响美国芯片政策的落实进程,联邦与各州对半导体产业设置的繁杂法律限制短期内很难出现根本性改变[1],全球供应链也由此进入2-3年的低效率调整期,资本支出大幅缩减。

产业格局“西进东出”,半导体人才等资源面临全球紧缺。2023年全球集成电路产业链布局的成本与效率导向势必要让位于安全原则和韧性偏好,出现了区域化与短链化同步、产业格局“西进东出”的趋势,以中国大陆为中心的东亚半导体产业链与布局可能面临更大不确定性,不少跨国半导体企业将重新思考既往布局与未来规划问题,由此引发了半导体人才等资源的全球短缺和风险偏好明显弱化。美国及其盟国将进一步升级半导体“人才隔离”的措施,中国有可能面临高水平半导体人才加速流失的极大困境,东南亚及欧洲、日韩等地区则由此受益。

国内市场呈现复苏潜力,防疫政策变化或在年底引发反弹。2023年上半年国内半导体市场会有较大压力,除受到全球经济衰退影响以外,防疫政策约束下的消费不振、美国打压政策的延续性影响会持续发酵,影响产业信心和动力。随着两会后防疫政策调整逐步见效,短期内产业驱动力依然受到疫情升温的抑制,但部分产品领域需求环境可能会在3-6个月后有所改善,芯片库存压力会在2023年下半年以后逐步释放。2023年底国内有望受益于疫情影响力度大幅减弱、消费信心阶段性恢复以及去库存完成等影响,迎来小规模反弹,芯片设计及封装测试等产业链环节、手机、消费电子、工业半导体、数据中心等应用领域的行情逐步恢复向好。

产业链高端替代是主线,前沿创新和基础突破关注度倍增。2023年产业链高附加值环节的国产替代依然是主线,基本替代逻辑从前些年的资本驱动转由内循环市场驱动,更多国内新基建、新能源、数字经济、信息消费场景的整机系统厂商将加速推进国产芯片的验证和采购,泛信创市场覆盖范围进一步扩大到金融、电力、轨道交通、运营商等领域。半导体设备、材料及零部件等供应链环节以及存储器等高端通用芯片受到美国管制新规影响,国产化进度进入到动态调整期,制造、设备企业对国内基础材料和零部件企业的支持力度明显提升,验证进度加快。同时,对Chiplet/先进封装、PIC光子集成电路、MRAM/RRAM新兴存储器、RISC-V计算架构、氧化镓等前沿创新和基础领域的关注度将大幅增加。

部分企业面临生存困境,“内卷”领域加速启动并购整合。2023年半导体行业过剩的投机资本将对这个赛道不再感兴趣,Pre-IPO项目、美籍高管为主项目、已出现头部企业或者多家上市公司的赛道项目中部分将面临融资困境,部分优质项目可能会因估值受影响而主动关闭融资窗口,进一步压低资本的投资偏好。产业中涌现出更多的潜在并购整合机会,上市公司和相关联的产业基金成为主要推手。在MCU、蓝牙/WIFI、射频前端、显示驱动、电源管理芯片等创企数量众多、中低端替代已经实现、头部企业优势明显的产品领域有望出现以上市公司推动的并购整合。而在估值、企业经营成本、技术门槛都高的一些大芯片领域,有可能出现由基金推动的并购整合。

打好“市场”“体制”牌,新一轮产业政策周期酝酿待发。2000年的“18号文”,2011年的“新4号文”,2014年的《纲要》以及2020年的“新8号文”共同构成了我国半导体产业政策体系的关键节点,并不断推动产业可持续发展。产业政策的重要性不仅在于解决特定领域关键技术有无问题,更要解决相应创新体制和生态的塑造问题。在中美战略博弈升级、半导体供应链形势不确定性显著增强、国内市场需求不振等多方面因素影响下,2023年国内新一轮半导体产业政策周期有望酝酿开启。

这篇文章我写的异常艰难,一是因为当前形势下很多内容和观点不方便书写,二是因为对2023年的悲观预期已成共识,似乎也没什么好写。但我总认为,无论是行业周期、疫情政策还是美国遏制如何影响,都还是要对我国半导体产业保持相对乐观的态度,要尝试在碎玻璃渣子里找糖吃,在苦日子里寻得一抹阳光。

要想中国半导体成功突破低端锁定,既不可能通过速战速决抄近路的战略,也无法通过继续依附于美国主导的全球半导体供应链体系获得,只能以坚定的战略意志,借由建设涵盖体制-技术-市场多重创新的内循环体系来实现,这势必是个“持久战”。

无论是中国还是美国,始终还是要回到全球化的轨道上,这是半导体产业的基本规律。那时的全球化将会赋予中国全然不同的角色,给予中国企业更多公平竞技的机会,进入更广阔的新兴市场;同时,中国也可以将更广大的世界纳入我们自己搭建的创新和产业共同体,实现真正的国际国内双循环。

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