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書(shū)接上回。我們提到了真空管的誕生催生了集成電路行業(yè)的發(fā)展，但是最初的真空管由于其體積較大、壽命較短、功耗較等缺點(diǎn)，所以將許多商業(yè)巨擘將其推向更廣泛市場(chǎng)的想法胎死腹中。但是，對(duì)于眾多的科學(xué)家以及工程師而言，他們習(xí)慣于接受各種技術(shù)挑戰(zhàn)并為之付出大量努力。真空管的這些問(wèn)題反而作為一個(gè)不竭的動(dòng)力，吸引著世界各地的實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)尋求替代真空管的方法。這不懈的努力最終在1947年12月23日結(jié)出了絢麗的果實(shí)，貝爾實(shí)驗(yàn)室的研究人員首次在鍺半導(dǎo)體材料上面設(shè)計(jì)加工成功了電子放大器，這是一個(gè)巨大的進(jìn)步。

現(xiàn)代電力電子正面臨著提高效率，同時(shí)減小系統(tǒng)尺寸和成本的巨大需求，適用于廣泛的領(lǐng)域，包括電動(dòng)汽車(chē)、可再生能源、工業(yè)電機(jī)和發(fā)電機(jī)以及配電網(wǎng)應(yīng)用。為了跟上這種能源消耗的步伐，必須通過(guò)提高控制電機(jī)和發(fā)電機(jī)的電力電子設(shè)備的效率來(lái)降低驅(qū)動(dòng)設(shè)備的工業(yè)電機(jī)和發(fā)電機(jī)的能耗，例如風(fēng)扇、泵、壓縮機(jī)和輸送系統(tǒng)。節(jié)能需求也可以在其他應(yīng)用中找到。在電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用中，效率直接影響車(chē)輛的性能，例如行駛距離。因此，提高效率，同時(shí)減少電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成系統(tǒng)的體積和重量，將有可能節(jié)省大量能源。隨著風(fēng)力渦輪機(jī)和太陽(yáng)能電池板的安裝迅速增長(zhǎng)以及這些機(jī)器中電力電子設(shè)備效率的提高，預(yù)計(jì)會(huì)有顯著的能量收益。

新思科技一直致力于打造“人人都能懂”的行業(yè)科普視頻，傳播更多芯片相關(guān)小知識(shí)，解答各類(lèi)科技小問(wèn)題。每周3分鐘，多一些“芯”知識(shí)。 這一期，我們聊一聊集成電路上晶體管結(jié)構(gòu)的那些事兒。 在解釋集成電路上晶體管的工作原理之前，我們得先來(lái)聊聊最常用的硅（和它元素家族）的特點(diǎn)。 硅原子作為一個(gè)大哥，最外層圍繞著四個(gè)電子。硅原子排列成晶體時(shí)，最外層電子正好兩兩組隊(duì)，形成穩(wěn)定的八電子結(jié)構(gòu)，也就是很難游離成為自由電子。缺少

一、半導(dǎo)體 1、半導(dǎo)體的有關(guān)概念 1）半導(dǎo)體 半導(dǎo)體是導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的一種物體。純凈的半導(dǎo)體是四價(jià)元素，呈晶體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部原子按一定規(guī)律整齊排列。在高溫或光照下，其電子沖破束縛，成為自由電子。電子跑出后留下的空位稱(chēng)為空穴。半導(dǎo)體有電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電兩種形式。硅、鍺、硒以及大多數(shù)金屬氧化物和硫化物都是半導(dǎo)體。 2）晶體 凡是原子按照一定規(guī)律、連續(xù)整齊地排列著的物體都稱(chēng)為晶體。半導(dǎo)體一般都具有這種結(jié)構(gòu)

1、純凈的半導(dǎo)體是四價(jià)元素，呈晶體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部原子按一定規(guī)律整齊排列。 2、半導(dǎo)體有電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電兩種形式。 3、硅、鍺、硒以及大多數(shù)金屬氧化物和硫化物都是半導(dǎo)體。 4、本征半導(dǎo)體內(nèi)部電子和空穴的數(shù)量在任何情況下總是相等的。 5、摻雜是指在本征半導(dǎo)體中摻進(jìn)一定類(lèi)型和數(shù)量的其它元素（五價(jià)元素或三價(jià)元素）。 6、半導(dǎo)體摻雜的目的是改善導(dǎo)電能力，即摻雜后使半導(dǎo)體在原有“電子-空穴對(duì)”的基礎(chǔ)上，增加大量的電子或空穴。 7、

在本節(jié)中，我們將逐一闡述半導(dǎo)體發(fā)展的歷史性產(chǎn)品和世界主流半導(dǎo)體制程的代際演進(jìn)過(guò)程。從半導(dǎo)體主要制造階段所需主要材料的準(zhǔn)備開(kāi)始，到最終的產(chǎn)品封裝階段，我們將沿著主流的半導(dǎo)體產(chǎn)品類(lèi)型，半導(dǎo)體晶體管的制造結(jié)構(gòu)以及不同的集成度水平來(lái)進(jìn)行相關(guān)的介紹和闡述。除此之外，我們還將對(duì)實(shí)際應(yīng)用到的工業(yè)產(chǎn)品和制程演進(jìn)的趨勢(shì)進(jìn)行進(jìn)一步的介紹。

銅的電阻率取決于其晶體結(jié)構(gòu)、空隙體積、晶界和材料界面失配，這在較小的尺度上變得更加重要。傳統(tǒng)上，銅(Cu)線的形成是通過(guò)使用溝槽蝕刻工藝在低k二氧化硅中蝕刻溝槽圖案，然后通過(guò)鑲嵌流用Cu填充溝槽來(lái)完成的。

本文為大家介紹氮化鎵 (GaN) 和碳化硅 (SiC) 等寬帶隙半導(dǎo)體器件用作電子開(kāi)關(guān)的優(yōu)勢(shì)，以及如何權(quán)衡利弊。主要權(quán)衡因素之一是開(kāi)關(guān)損耗，開(kāi)關(guān)損耗會(huì)被高 di/dt 和 dv/dt 放大，造成電路噪聲。為了減少電路噪聲，需要認(rèn)真考慮柵極電阻的選擇，從而不必延長(zhǎng)死區(qū)時(shí)間而造成功率損耗。本文介紹選擇柵極電阻時(shí)的考慮因素，如脈沖功率、脈沖時(shí)間和溫度、穩(wěn)定性、寄生電感等。同時(shí)，將和大家探討不同類(lèi)型的柵極電阻及其在該應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)。

先進(jìn)半導(dǎo)體封裝的凸塊技術(shù)已取得顯著發(fā)展，以應(yīng)對(duì)縮小接觸間距和傳統(tǒng)倒裝芯片焊接相關(guān)限制帶來(lái)的挑戰(zhàn)。該領(lǐng)域的一項(xiàng)突出進(jìn)步是 3D Cu-Cu 混合鍵合技術(shù)，它提供了一種變革性的解決方案。

依托于光刻機(jī)的光罩(Litho)工藝是半導(dǎo)體芯片加工流程中的核心工藝，光罩的層數(shù)是影響半導(dǎo)體芯片工藝復(fù)雜度及加工成本的關(guān)鍵指標(biāo)。當(dāng)代溝槽-場(chǎng)截止型IGBT一般采用9-10層光罩進(jìn)行加工。安建早于2019年即在國(guó)內(nèi)頂尖8-inch晶圓廠成功開(kāi)發(fā)并量產(chǎn)了僅采用7層光罩工藝的第七代溝槽-場(chǎng)截止IGBT技術(shù)，是國(guó)內(nèi)第一家量產(chǎn)第七代IGBT的國(guó)產(chǎn)廠家，并完全擁有相關(guān)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。