当前位置: 绝缘体 >> 绝缘体前景 >> 芯片内部是什么结构,3纳米已经在实验阶段
小伙伴们总是问我这样一个问题:我们看不到芯片内部的样子,它到底长什么样?能描述一下吗?
我也是出于科普的角度,大略说一说,不同之处,请指教哦。
小小芯片,内有乾坤。
芯片的内部结构极为复杂,原因很简单,一般芯片都是纳米级的,可想而知,有多么小,小到你难以想象。
当然,你要是有个废弃的芯片,拆开了你也几乎什么也看不到,原因很简单,芯片都是纳米级别的,我们肉眼凡胎是看不到里面是什么样子的。
那什么仪器才能看得到呢?至少是电子透视显微镜,或者电子隧道显微镜才能一窥它的真容。
那么,芯片是用什么材质做的呢?这个很好回答,那就是硅!
首先我们要了解一下,芯片为什么用硅来做。
一,硅是首选的半导体原料
半导体就是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明应用、大功率电源转换等领域应用。如二极管就是采用半导体制作的器件。无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。
今日大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅更是各种半导体材料中,在商业应用上最具有影响力的一种。半导体硅晶片,首先要了解的是硅晶片。硅是一种灰色、易碎、四价的非金属化学元素。地壳成分中27.8%是硅元素构成的,其次是氧元素,硅是自然界中最丰富的元素。
半导体硅是这样定义的:导体硅材料的现状,在当今全球超过亿美元的半导体市场中,95%以上的半导体器件和99%以上的集成电路(LSI)都是用高纯优质的硅抛光片和外延片制作的。在未来30-50年内,它仍将是LSI工业最基本和最重要的功能材料。半导体硅材料以丰富的资源、优质的特性、日臻完善的工艺以及广泛的用途等综合优势而成为了当代电子工业中应用最多的半导体材料,它还是可获得的纯度最高的材料之一,其实验室纯度可达12个“9”的本征级,工业化大生产也能达到7~11个“9’的高纯度。
二,硅在扫描显微镜下的结构
从图片中我们看到,硅晶体非常均匀,就是在1纳米级也是如此。
硅作为半导体所特有的性质,为制造芯片提供了前提。
三,光刻机与硅的舞蹈
光有硅这种材料还不行,必须有一种能够把硅制造成芯片的关键设备,那就是光刻机。
当然,光刻机这是制造芯片的步骤之一,就是这个之一,决定了芯片的内部结构的基本蓝图。
我们所知道的是一个小小的芯片里有成千上万个什么二极管,电阻,三极管,等等电器元器件,这些电器元器件要一次镶入小小的新片里,那么芯片内部会是什么样子的呢?
这些结构就像是高楼大厦,电子按照指令各行其道,把一个个指令传递给接受单元。
不可思议的是在三星实验室已经有了3纳米的芯片,未来有望突破一纳米技术。
小结:硅为芯片的制造提供了绝好的材料,现今已经突破3纳米技术,向1纳米进军。在这就意味着,小小的芯片可容纳的电子元器件数量在不断增加,当然性能也是不断刷新纪录。
有的网友问,假如突破了1纳米技术,硅这种材料就不可能适用于芯片高端制造了。从这个意义上来讲,研发人员已经意识到了这个问题,或许他们认为,未来石墨烯材料更适合呢。