半導體、集成電路與芯片之簡介與辨析

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2022-10-15 12:50:33 16

半導體、集成電路與芯片這三個名詞大家或多或少都聽說過，有時會同時出現，三者分別指的是什么？它們之間有什么聯系？又有什么區別？本文簡要地做一下介紹和辨析。

半導體

半導體（英文名semiconductor）是一種材料學上的概念，它指的是“常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料”。導電性是物質的基本屬性，根據導電性能的高低，可以把物質分為導體、半導體和絕緣體。導體的導電性能最好，常見的比如鐵、銅等金屬以及石墨等非金屬。絕緣體的導電性能最差，常見的比如塑料、陶瓷、晶體等。而半導體的導電性能則位于兩者之間。根據歷史發展，可以將目前所研究的半導體材料分成三代。*代半導體材料主要是指硅（Si）、鍺元素（Ge）半導體材料；第二代半導體材料主要是指化合物半導體材料，如砷化鎵（GaAs）、銻化銦（InSb）；三元化合物半導體，如GaAsAl、GaAsP；還有一些固溶體半導體，如Ge-Si、GaAs-GaP；玻璃半導體（又稱非晶態半導體），如非晶硅、玻璃態氧化物半導體；有機半導體，如酞菁、酞菁銅、聚丙烯腈等。第三代半導體材料主要以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）、金剛石、氮化鋁（AlN）為代表的寬禁帶半導體材料。

集成電路

集成電路（英文名integrated circuit，也稱IC）是一種微型電子器件或元件。集成電路是1950年代末和1960年代發展起來的一種新型半導體器件，其使用一定的工藝將電路中所需的晶體管、電阻、電容、電感等元器件和布線相互連接起來，制作在一塊或幾塊小的半導體晶片或介質基板上，然后將它們封裝在一個封裝中，成為具有所需電路功能的微結構。集成電路的分類方法很多，依照電路屬模擬或數字，可以分為：模擬集成電路、數字集成電路和混合信號集成電路（模擬和數字在一個芯片上）。

芯片

芯片（英文名chip）通常與集成電路混用，大多數場合下這兩個詞表達的含義相同（相似的稱呼還有微電子電路、微芯片等），但是嚴格來說這兩個詞仍然是有區別的。*，集成電路的范圍更廣，把一些電阻電容二極管集成到一起就算是集成電路了，它可能是一塊模擬信號轉換的芯片，也可能是一塊邏輯控制的芯片；第二，制作方式有所不同，芯片使用單晶硅晶圓(或III-V族，如砷化鎵)用作基層，然后使用光刻、摻雜、CMP等技術制成MOSFET或BJT等組件，再利用薄膜和CMP技術制成導線，如此便完成芯片制作，而集成電路則需采用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上，然后封裝在一個管殼內；第三，兩者強調的側重點不同，芯片更多指的是一種器件、一種物質，而集成電路則更多指的是一種電路、一種結構。

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