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半導體名詞解析
半導體材料是芯片制造的基石。不同類型的半導體材料決定了芯片的基本屬性和性能。
來源: | 作者:pmoe2a7d5 | 發(fā)布時間: 2024-01-26 | 4540 次瀏覽 | 分享到:

1.Wafer(晶圓)指制作硅半導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Die封裝在一起的集成電路。它是半導體制造的最終產品,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中承擔具體計算和控制任務,如MCU、CPU、GPU、NPU等;存儲器芯片主要用于存儲數據,如DRAM、SRAM、Flash等;傳感器芯片主要用于采集、呈現和交互信息,如一般意義上的傳感器、輸入輸出設備等;通信芯片主要用于系統中的通訊功能,如WiFi、藍牙、5G基帶、GPS、NB-IoT、網卡、交換機等。

3.Die(晶粒):指芯片內部由多個晶粒構成的零件,每個晶粒都有一個晶格結構,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),它涉及到多個工藝流程,如單晶制備、切割晶片、擴散制程和清晰涂層等。晶粒的尺寸大小也會影響芯片的性能,根據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因素。總之,了解晶粒的基本概念和制造工藝對于深入了解微電子產業(yè)和芯片制造技術至關重要。根據粒度,晶粒可以分為礫晶、砂晶、粉晶、泥晶等。根據形態(tài),晶粒可以分為極粗晶、粗晶、中晶、細晶及極細晶等。

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構(單晶)的硅表面,還要保持對雜質類型和濃度的控制。這通常通過在硅表面淀積一個外延層來實現。外延層可以是同質外延層(例如Si/Si),也可以是異質外延層(例如SiGe/Si或SiC/Si等)。在集成電路工藝中,常用的外延技術包括氣相、液相和分子束外延等,其中CVD外延是應用廣泛的一種。CVD外延溫度較低,可以減少自摻雜效應和擴散效應等,近年來應用較多。

5.Fabrication(制造):在半導體領域中,是指制造的過程。這個過程涉及將集成電路設計轉化為實際的產品,包括晶圓的準備、薄膜的沉積、光刻、刻蝕、離子注入、測試和封裝等步驟。Fabrication是半導體產業(yè)中非常重要的環(huán)節(jié),需要高精度的工藝控制和設備。隨著技術的不斷發(fā)展,Fabrication的工藝也在不斷進步,以實現更小的制程、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。在半導體芯片中,射頻芯片是一種將無線電信號通信轉換為特定無線電信號波形并通過天線諧振將其發(fā)送出去的無線電信號處理單元。

7.Cell(單元):通常指的是集成電路中的基本單元,它是構成整個電路的基本組成部分。每個Cell都有特定的功能,例如邏輯門、存儲單元等,并且由特定的器件和連線組成。通過將多個Cell按照一定的規(guī)則組合起來,就可以實現復雜的電路功能。Cell的設計和優(yōu)化是半導體制造中非常重要的一環(huán)。同時,為了提高電路的性能和降低成本,還需要對Cell進行優(yōu)化,例如通過調整器件的尺寸、形狀、材料等參數,以及優(yōu)化Cell的布局和連線等。Cell是半導體制造中的基本單元,其設計和優(yōu)化對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:邏輯門是實現邏輯運算的電路,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,可以實現基本的邏輯運算功能。

存儲單元Cell:存儲單元是實現存儲功能的電路,其Cell包括靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)、動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)等。這些Cell由晶體管和電容等器件組成,可以實現數據的存儲和讀取功能。

輸入輸出Cell:輸入輸出Cell是實現電路與外部設備進行通信的電路,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,可以實現信號的輸入和輸出功能。

模擬電路Cell:模擬電路Cell是實現模擬信號處理的電路,其Cell包括運算放大器、比較器等。這些Cell由晶體管和電阻器等器件組成,可以實現模擬信號的處理和轉換功能。

特殊Cell:特殊Cell包括時鐘發(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,可以實現特定的功能。

8.IP核:IP核(Intellectual Property Core)是一種可重用的設計模塊,通常用于集成電路設計。IP核是在集成電路的可重用設計方法學中提出的,指某一方提供的、形式為邏輯單元、芯片設計的可重用模組。IP核通常已經通過了設計驗證,設計人員以IP核為基礎進行設計,可以縮短設計所需的周期。IP核可以通過協議由一方提供給另一方,或由一方獨自占有。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)交付給芯片設計人員,允許芯片設計人員在功能級別修改設計,但許多IP供應商不對修改后的設計提供保證或支持。硬核是物理級的設計,可以直接在芯片上實現。固核則是介于軟核和硬核之間的一種形式,它提供了物理設計和邏輯設計的中間層。IP核的概念源于產品設計。專用集成電路(ASIC)和現場可編程門陣列(FPGA)邏輯系統的設計人員可以使用IP內核作為構建塊。每個IP核都是設計邏輯的可重用組件,具有已定義的接口和行為,已由其創(chuàng)建者驗證并集成到更大的設計中。

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