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半導(dǎo)體名詞解析
半導(dǎo)體材料是芯片制造的基石。不同類型的半導(dǎo)體材料決定了芯片的基本屬性和性能。
來源: | 作者:pmoe2a7d5 | 發(fā)布時(shí)間: 2024-01-26 | 2235 次瀏覽 | 分享到:

1.Wafer(晶圓)指制作硅半導(dǎo)體電路所用的硅晶片,其原始材料是硅。高純度的多晶硅溶解后摻入硅晶體晶種,然后慢慢拉出,形成圓柱形的單晶硅。硅晶棒在經(jīng)過研磨,拋光,切片后,形成硅晶圓片,也就是晶圓。

硅晶圓:硅是晶圓制造的材料,硅晶圓通常直徑為2英寸、4英寸、6英寸、8英寸、12英寸等。根據(jù)硅晶圓的摻雜類型,又可以分為N型和P型兩種。

氮化鎵晶圓:氮化鎵是一種寬能隙的半導(dǎo)體材料,氮化鎵晶圓通常直徑為2英寸、4英寸、6英寸、8英寸等,主要用于制造高速電子器件和LED燈。

碳化硅晶圓:碳化硅是一種寬帶隙的半導(dǎo)體材料,碳化硅晶圓通常直徑為2英寸、3英寸、4英寸、6英寸等,主要用于制造高溫、高頻、高壓電子器件。

2.Chip(芯片):指的是芯片,也就是集成電路的一種,是將多個(gè)Die封裝在一起的集成電路。它是半導(dǎo)體制造的最終產(chǎn)品,包含了芯片的所有電路和功能。按照常見的使用功能分類,芯片可以分為處理器芯片、存儲(chǔ)器、傳感器、電源管理芯片、通信芯片、接口芯片、專用集成電路(ASIC)等。處理器芯片主要用于系統(tǒng)中承擔(dān)具體計(jì)算和控制任務(wù),如MCU、CPU、GPU、NPU等;存儲(chǔ)器芯片主要用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù),如DRAM、SRAM、Flash等;傳感器芯片主要用于采集、呈現(xiàn)和交互信息,如一般意義上的傳感器、輸入輸出設(shè)備等;通信芯片主要用于系統(tǒng)中的通訊功能,如WiFi、藍(lán)牙、5G基帶、GPS、NB-IoT、網(wǎng)卡、交換機(jī)等。

3.Die(晶粒):指芯片內(nèi)部由多個(gè)晶粒構(gòu)成的零件,每個(gè)晶粒都有一個(gè)晶格結(jié)構(gòu),是芯片制造的基本組成部分。在制造芯片的過程中,晶粒的制造是非常重要的環(huán)節(jié),它涉及到多個(gè)工藝流程,如單晶制備、切割晶片、擴(kuò)散制程和清晰涂層等。晶粒的尺寸大小也會(huì)影響芯片的性能,根據(jù)其直徑可分為微型晶粒、小型晶粒、中型晶粒、大型晶粒和巨大晶粒等。選擇合適的晶粒大小需要綜合考慮芯片的工作速度、散熱效果、穩(wěn)定性和可靠性等多個(gè)因素。總之,了解晶粒的基本概念和制造工藝對(duì)于深入了解微電子產(chǎn)業(yè)和芯片制造技術(shù)至關(guān)重要。根據(jù)粒度,晶粒可以分為礫晶、砂晶、粉晶、泥晶等。根據(jù)形態(tài),晶粒可以分為極粗晶、粗晶、中晶、細(xì)晶及極細(xì)晶等。

4.EPI(外延層):指在集成電路制造工藝中,生長沉積在晶圓襯底上的部分。在某些情況下,需要硅片有非常純的與襯底有相同晶體結(jié)構(gòu)(單晶)的硅表面,還要保持對(duì)雜質(zhì)類型和濃度的控制。這通常通過在硅表面淀積一個(gè)外延層來實(shí)現(xiàn)。外延層可以是同質(zhì)外延層(例如Si/Si),也可以是異質(zhì)外延層(例如SiGe/Si或SiC/Si等)。在集成電路工藝中,常用的外延技術(shù)包括氣相、液相和分子束外延等,其中CVD外延是應(yīng)用廣泛的一種。CVD外延溫度較低,可以減少自摻雜效應(yīng)和擴(kuò)散效應(yīng)等,近年來應(yīng)用較多。

5.Fabrication(制造):在半導(dǎo)體領(lǐng)域中,是指制造的過程。這個(gè)過程涉及將集成電路設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的產(chǎn)品,包括晶圓的準(zhǔn)備、薄膜的沉積、光刻、刻蝕、離子注入、測試和封裝等步驟。Fabrication是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中非常重要的環(huán)節(jié),需要高精度的工藝控制和設(shè)備。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,F(xiàn)abrication的工藝也在不斷進(jìn)步,以實(shí)現(xiàn)更小的制程、更高的集成度和更低的成本。

6.RF(射頻):指可以輻射到空間的電磁頻率,頻率范圍從300KHz~30GHz之間。在半導(dǎo)體芯片中,射頻芯片是一種將無線電信號(hào)通信轉(zhuǎn)換為特定無線電信號(hào)波形并通過天線諧振將其發(fā)送出去的無線電信號(hào)處理單元。

7.Cell(單元):通常指的是集成電路中的基本單元,它是構(gòu)成整個(gè)電路的基本組成部分。每個(gè)Cell都有特定的功能,例如邏輯門、存儲(chǔ)單元等,并且由特定的器件和連線組成。通過將多個(gè)Cell按照一定的規(guī)則組合起來,就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的電路功能。Cell的設(shè)計(jì)和優(yōu)化是半導(dǎo)體制造中非常重要的一環(huán)。同時(shí),為了提高電路的性能和降低成本,還需要對(duì)Cell進(jìn)行優(yōu)化,例如通過調(diào)整器件的尺寸、形狀、材料等參數(shù),以及優(yōu)化Cell的布局和連線等。Cell是半導(dǎo)體制造中的基本單元,其設(shè)計(jì)和優(yōu)化對(duì)于提高集成電路的性能、降低成本、縮短研發(fā)周期等方面都具有重要意義。

Cell分類:

邏輯門Cell:邏輯門是實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算的電路,其Cell包括與門、或門、非門等。這些Cell由晶體管和電阻器等器件組成,可以實(shí)現(xiàn)基本的邏輯運(yùn)算功能。

存儲(chǔ)單元Cell:存儲(chǔ)單元是實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)功能的電路,其Cell包括靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)等。這些Cell由晶體管和電容等器件組成,可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取功能。

輸入輸出Cell:輸入輸出Cell是實(shí)現(xiàn)電路與外部設(shè)備進(jìn)行通信的電路,其Cell包括輸入緩沖器、輸出緩沖器等。這些Cell由晶體管和電阻器等器件組成,可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸入和輸出功能。

模擬電路Cell:模擬電路Cell是實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)處理的電路,其Cell包括運(yùn)算放大器、比較器等。這些Cell由晶體管和電阻器等器件組成,可以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的處理和轉(zhuǎn)換功能。

特殊Cell:特殊Cell包括時(shí)鐘發(fā)生器、振蕩器等特殊功能的電路,其Cell由特定的器件和連線組成,可以實(shí)現(xiàn)特定的功能。

8.IP核:IP核(Intellectual Property Core)是一種可重用的設(shè)計(jì)模塊,通常用于集成電路設(shè)計(jì)。IP核是在集成電路的可重用設(shè)計(jì)方法學(xué)中提出的,指某一方提供的、形式為邏輯單元、芯片設(shè)計(jì)的可重用模組。IP核通常已經(jīng)通過了設(shè)計(jì)驗(yàn)證,設(shè)計(jì)人員以IP核為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì),可以縮短設(shè)計(jì)所需的周期。IP核可以通過協(xié)議由一方提供給另一方,或由一方獨(dú)自占有。IP核可以分為軟核、硬核和固核。軟核通常作為RTL(寄存器傳輸級(jí))交付給芯片設(shè)計(jì)人員,允許芯片設(shè)計(jì)人員在功能級(jí)別修改設(shè)計(jì),但許多IP供應(yīng)商不對(duì)修改后的設(shè)計(jì)提供保證或支持。硬核是物理級(jí)的設(shè)計(jì),可以直接在芯片上實(shí)現(xiàn)。固核則是介于軟核和硬核之間的一種形式,它提供了物理設(shè)計(jì)和邏輯設(shè)計(jì)的中間層。IP核的概念源于產(chǎn)品設(shè)計(jì)。專用集成電路(ASIC)和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)邏輯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員可以使用IP內(nèi)核作為構(gòu)建塊。每個(gè)IP核都是設(shè)計(jì)邏輯的可重用組件,具有已定義的接口和行為,已由其創(chuàng)建者驗(yàn)證并集成到更大的設(shè)計(jì)中。

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