些知識點都不懂?你怎麼好意思吹牛說自己懂手機晶片
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提到半導體晶片,或許不少人的第一反應就是高科技、搞不懂!但其實,普通人也並非完全搞不懂!接下來,所長就用簡單的語言進行描述,讓更多的人來了解下晶片及其製造技術~
晶片(chip)是半導體元件產品的統稱,是集成電路(IC)的載體,由晶圓分割而成。
因此,我們首先需要了解一下半導體。
半導體指常溫下導電性能介於導體與絕緣體之間的材料。
具體的定義我們就不多說了,直接說重點!半導體中有一種P型半導體,還有一種N型半導體,這兩種半導體放在一起就形成了「PN結」!
PN結具有單嚮導電性:加正向電壓時,有較大電流;加反向電壓時,反向漂移電流非常小!將PN結兩端接上導線,就是傳說中的二極體= ̄ω ̄=
使用二極體,可以組成各種邏輯門電路!使用邏輯門電路能夠組成更加複雜的電路,進而達到運算的目的。
之後,隨著科技的發展,人類史上第一台計算機誕生了!
這第一台計算機使用了18000隻電子管,6000個開關,7000隻電阻,10000隻電容,50萬條線,重達30噸!而接下來就很簡單了,將這30噸的「電路」集成到指甲那麼大的地方上,便是晶片~
為了儘可能的將運算電路縮小,工程師們選擇在矽片上直接製作PN結和電路。
接下來,我們來聊一聊晶片的製作過程。
1.矽
把下圖中的東西氯化再蒸餾,便能得到純度很高的矽,切成片就是矽片~
矽的評判指標是純度,太陽能級高純矽要求99.9999%(全世界超過一半為中國產),晶片用的電子級高純矽要求99.999999999%( 共11個9),幾乎全賴進口!2018年,江蘇的鑫華公司剛剛實現量產,目前年產0.5萬噸,而中國一年進口15萬噸。
2.晶圓
矽提純時,需要旋轉,成品如下圖:
切片後的矽片也是圓的,因此就叫「晶圓」,相信很多人都聽過這個詞吧~
切好之後,需要在晶圓上把成千上萬的電路裝起來的,由「晶圓廠」完成,晶圓加工的過程比較繁瑣,這裡就不詳細說明了~
上圖中的一個個小方塊就是晶片,晶片放大來看就是一大堆電路,最底層使十分簡單的門電路~那麼問題來了,為什麼不把晶片做的更大一些來安裝更多的電路,以提升性能呢?答案就一個字:錢!
一塊300mm直徑的晶圓,16nm工藝可以做出100塊晶片,10nm工藝可以做出210塊晶片,於是價格就便宜了一半,這樣在市場上便更有優勢,能夠賺更多的錢繼續投入研發~
3.設計與製造
晶片公司有三類:設計製造都做、只做設計、只做製造。
早期的設計製造都是一起的,比較著名的有美國英特爾、韓國三星、台灣旺宏電子等。
隨著晶片越來越複雜,設計與製造逐漸分開;只做設計的晶片公司包括美國的高通、博通、AMD,台灣的聯發科,大陸的華為海思、展訊等。
下面所長來詳細介紹一下高通、麒麟、聯發科等手機晶片~高通驍龍處理器在安卓手機中應用十分廣泛,其中800系列為高端、600系列為中高端、400系列為中低端~
高通的設計偏向於性能模式,CPU、GPU等性能十分強悍,但一不小心容易成為「火龍」~
再來說聯發科處理器,台灣聯發科技股份有限公司(MediaTek.Inc)是全球著名IC設計廠商,專注於無線通訊及數字多媒體等技術領域。
雖然聯發科很出名,但可惜的是,其SoC的整體性能和優化均落後於「旗艦」的水平,因此經常被用於中低端手機上,而且還有網友戲稱其為「一核有難,九核圍觀」 ╮(╯▽╰)╭
最後了解一下麒麟晶片。
提起麒麟晶片,我們總是會說「海思麒麟」,其實海思即是麒麟晶片的設計廠商,是華為旗下的子公司。
華為於2009年開始啟動研發手機處理器晶片,並於2014年打造出第一款手機SoC,命名為麒麟晶片(Kirin)。
雖然初始的K3V2晶片功耗較高、兼容性較差,但之後每一代都的麒麟晶片都有大幅提升:解決了功耗和兼容性問題的麒麟910;搭載麒麟920的Mate7銷售量超過700萬台;2015年發布麒麟950,全年手機銷量達1.08億台,好評如潮;960系列GPU性能大幅提升;970系列首次搭載NPU……
到了最新的麒麟980,全球首發7nm工藝、第四代自研ISP、雙NPU加持、首個提供5G功能的移動平台……其實,這幾家能夠做出自己的SoC,都可稱得上是非常偉大的公司了,所以呢,具體性能就不對比啦~
還有一類只製造不設計的晶圓代工廠,包括台灣的台積電、聯華電子、力晶半導體等等。
可以說,晶圓代工廠基本上是台灣的天下,美國韓國也得靠邊站~
大陸的中芯國際具備28nm工藝,14nm的生產線也在路上,可惜還沒盈利。
而台積電幾乎拿下了全球70%的28nm以下代工業務!
說到這,就不得不提一下麒麟980晶片~麒麟980晶片全球首發7nm工藝,由華為海思設計,台積電進行加工!
晶片加工過程中需要用到的光刻機、刻蝕機、塗膠顯影機等設備,所長覺得有些複雜,就不多說啦,畢竟要說的話,這篇帖子就寫不完咯~
4.封測
晶片做好後,得從晶圓上切下來,接上導線,裝上外殼,進行測試,這一過程稱為封測。
8月10號,第一封裝大廠日月光(ASX)發布公告稱,將以29.18億新台幣(約合人民幣6.5億元)的價格,把旗下蘇州日月新半導體30%的股份賣給紫光集團。
很不錯的消息(^▽^ )
總體來說,中國的晶片行業還有很長的路要走,總體水平雖然不是很高,但可以說在每個領域都有所涉及,前景值得期待!
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