芯片到底是什么
芯片其实就是半导体元件产品的统称,属于集成电路的一种,英文全称为:“integrated circuit”,我们在使用中经常把它们称呼为“IC”或者“微电路”,它被广泛的应用在电子电路中:
芯片的种类
芯片的种类笼统一点可以分为三种:
模拟集成电路:比如运算放大器、开关电源芯片、逻辑运算器等,一般是用来做信号放大和逻辑运算处理的。
数字集成电路:单片机、ARM芯片等,这种一般是通过纳米技术等在里面刻有成千上万,甚至上亿的晶体管,需要通过代码来驱动来执行的。
混合电路:这种电路属于数字电路和模拟电路的组合,比如我们的数模转换电路等。
芯片的制作过程
芯片的制作过程主要有,芯片图纸的设计→晶片的制作→封装→测试等四个主要步骤。其中最复杂的要数晶片的制作了,晶片的制作要分为,硅锭的制作和打磨→切片成晶片→涂膜光刻→蚀刻→掺加杂质→晶圆测试→封装测试。这样一个芯片才算完成了。
芯片的应用
模拟芯片的应用:如运算放大电路,一般用在电子电路中做信号放大的左右,比如从传感器获得的信号比较微弱,通过比例放大器之后就可以把这个信号放大处理了,另外还有比较器用来做信号对比等。开关电源芯片一般是用在电源电路上面,用来提升电源电路的可靠性,比如电脑的电源,充电器的插头等。
数字芯片的应用:也可以称之为“微电脑芯片”,需要通过代码编程才能运行,数字芯片应用比较灵活简单和广泛,但是对编程人员有一定的要求。常用语电脑主板、手机处理器、伺服机控制、自动驾驶芯片等高端行业。
总结
目前芯片的使用越来越多样化,通过纳米技术也已经将芯片做的越来越小,像华为的麒麟990处理器,里面已经超过100亿个晶体管了。未来还将开始发展光芯片、量子芯片技术。将会是现在芯片的成百上千倍的性能。
芯片这个东东在我们的生活中已经无处不在了,在电子产品领域哪里都有芯片的身影。我们拆开一个电子产品,比如把机顶盒拆开,你会看到一块绿色的板子,上面嵌满了各种各样的元器件,这块绿板叫做PCB板子。还有不少人把PCB板子等同于芯片呢。芯片就在这块PCB板子上,往往用一块散热器盖住。
从外形上看,芯片是一块小方块,它的制作材料是硅。就在这小小的一片小方块上,聚集着大量的晶体管、集成电路。芯片周围延伸出很多的管脚,每一根管脚都有自己的作用,比如这根管脚做供电用,那根管脚做音视频输出用等。
芯片厂商把芯片卖给终端厂商,比如卖给机顶盒厂商,机顶盒厂商将芯片焊接到PCB板上,并且将芯片与PCB板的其他器件对接好,比如与DDR、Flash等器件对接好。
所以芯片就好比是PCB板子上的心脏,好多的信息都要输入进芯片处理,再由芯片将处理结果输出。
随着科技的发展,芯片在制造业各领域的应用越来越广泛。那么,什么是芯片?如何制造芯片?涉及到多少高科技?
跟随央视新闻出品的科普长图,一起了解芯片那些事。
别看芯片的体积小,但制造难度非常大,其制作过程不亚于在指甲盖上建造一座城市,我们一般看到的芯片是这样的↓↓↓
但是在显微镜下,如同街道星罗棋布,无数的细节令人惊叹不已!
原来,指甲盖大小的芯片,上面却有数公里的导线和几千万甚至上亿根晶体管。
为了让这些纳米级的元件“安家落户”,芯片在投入使用前要经历上百道工序的纳米级改造……
半导体圈(微信:icquanzi)半导体圈(微信icquanzi)
芯片,以储量最丰富成本最廉价的二氧化硅为原料,成就了这个星球的科技之巅,颁一枚最佳逆袭奖,实至名归!
来源:央视新闻
什么是芯片呢?芯片实际上是一片载有集成电路的一个半导体元件。总的来说,芯片可以大致分为以下两类:
1.功能芯片,比如CPU,它可以实现一定的计算功能,当然除了CPU还有很多种芯片。
2.存储芯片,比如说我们电脑里有一种叫闪存的东西,flash,它可以存储一定的信息。但与我们的硬盘不一样,闪存是靠半导体芯片集成存储的(硬盘是靠磁介质进行存储的)。
用于制作集成电路的材料则是半导体,所谓半导体,就是有时导电,有时不导电的材料,如锗、硅、砷化镓等,科学家利用它们的特性,通过一定工艺,制作成晶体管,再把这些不同功能的大量的晶体管(可能上亿个)做成各种复杂的电路,这种复杂的电路具有各种功能、能完成各种指令,被称为集成电路。随着现代工艺的进步,集成电路越来越复杂,体积越来越小,最终的产品形态就是我们今天各行各业都在使用,都离不开的芯片。
芯片为何难造?
小小的芯片里面却是包含了十分精密的工艺,一片比拇指大点的芯片使用的材料需要十分高的纯度,纯度几乎接近100%(99.9999999%),而且并不是部分的几个,是所有的材料都要精确。小小的芯片之所以可以容纳这么多信息,是因为制作芯片所采用的技术,全都是最高级的纳米技术,绝对不能容忍有一丝杂质。正因为这样所以制造一片芯片的费用也是相当的高,动辄就是几十万,从设计到生产需要经过两千多道的制作过程,时间能长达半年以上。芯片的制作不仅仅是工艺复杂,费用也是相当的昂贵。
所有的高科技电子设备都离不开芯片,现代化的生活也离不开芯片,对国家的发展和帮助不是数据可以衡量的,2019年进口数据可能会给你一些参考:
2019年中国进口商品中,芯片是第一大类型。全年进口的芯片总量为4451.3亿个,进口金额约为3055.5亿美元,约为同期进口商品总额的14.72%。从宏观来看,咱们中国已成为了世界上最大的电子产品制造大国、出口大国。
石油是中国进口商品类型中的第二大类。据统计,2019年中国进口了约5亿吨石油原油,进口总金额约为2413.2亿美元。
第三大类型是铁矿石。数据显示,2019年中国进口的铁矿石、铁矿砂总量高达10.69亿吨,进口金额高达1014.62亿美元。