半导体助力互联 芯片融入千家万户
- 2021/3/23 11:48:54 25779
- 来源：仪表网
从口袋里的智能手机到支持互联网运作的庞大数据中心，从电动踏板车到超音速飞机，从起搏器到预测天气的超级计算机，不管是看不见的还是鲜为人知的，所有这些设备或设施的内部，都包含一项使这一切成为可能的微小技术：半导体。
半导体是现代计算的基本组成部分。被称为晶体管的半导体设备是在计算机内部运行计算的微型电子开关。1947年，美国科学家建造了晶体管。在此之前，人们借助真空管完成计算机制。但真空管计算机既慢又笨重。直到硅的应用，改变了一切。
用硅制造的晶体管，体积足够小，可以安装在微芯片上，从而打开一扇新世界的大门：各种设备层出不穷。每一年，这些设备都在变得更小更智能。芯片开始以稳定的速度越变越小，仿佛这项技术有规律可循。大约五十年前，芯片制造巨头英特尔的联合创始人戈登·摩尔率先提出这个规律，即后来所说的摩尔定律。摩尔定律预测，芯片上可容纳的晶体管数目，约每隔两年便会增加一倍。
事实证明，摩尔定律曾经是正确的。直到近，情况开始有变。当一再缩小晶体管的努力越来越接近物理极限时，芯片微型化的步伐才有所放缓。早期的晶体管肉眼可见。而如今，一枚微芯片上可容纳数十亿个微型晶体管。重要的是，这种制造业的指数级进步，推动了数字革命的发生。
但是这场伟大革命中的核心元素——硅，却自始至终都是一个无比不显眼的物质，也是地球上常见的物质之一。地壳中90%的矿物质含有硅。地球上普遍存在的一种物质，带来了一项遍布的技术，着实有趣。
硅是5000亿美元芯片产业的基础。而该产业则带动了科技经济的发展。如今，科技经济价值约达3万亿美元。半导体产业也已经成为历史上化的产业之一：原材料来自日本和墨西哥，芯片在美国和中国制造。然后，这些芯片被运送到世界各地，以安装在设备上。后，设备来到世界各个国家的人手中。
把硅粉变成芯片，需要将硅材料投入1400℃高温的熔炉进行融化，并制成圆柱形的晶棒。然后，像切黄瓜一样，将晶棒切成薄片，得到晶圆。后，在工厂里，十几个矩形电路——也就是芯片本身——被印刷到每一个晶圆上。从这里开始，芯片将分散到世界的各个角落。
因为芯片非常微小，所有任何灰尘颗粒或头发丝都可能会破坏芯片的复杂电路。为了防止污染微电子产品，整个车间必须是无菌无尘的。大约六个足球场大小的区域，要比手术室还干净数千倍，并用昏暗的黄色灯光照明，以防止紫外线辐射破坏生产过程中使用的一些化学药品。
在无菌室内，大多数操作由真空密封的机器人自动完成。从屋顶上悬下来的单轨道在机器人之间运送着零部件。根据设计的不同，每个芯片的制作可能需要1000到2000个步骤。
半导体是美国的第四大出口商品，仅次于飞机、汽车和石油。大部分收入都用于开发新的产品，使得半导体行业与制药行业一样，成为研究型行业。
随着半导体越来越小、越来越便宜，现在几乎人人都可以用上半导体产品。据估计，有超过50亿人拥有移动设备，其中一半以上为智能手机。发展中国家也正在迎头赶上。
随着半导体技术的不断发展以及越来越多人开始学习数字技术，这些差距应该会逐渐缩小。智能手机甚至也可以促进一个国家的整体经济。根据一项研究估计，在发展中国家，每一百人中，每增加十部手机可以使GDP增长0.5%。
资料来源：新浪科技
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