Semikonduktor, saat ini kita banyak membahas tentang material, perangkat, investasi, dan lain-lain. Setiap topik memiliki fokus yang berbeda. Materialnya tidak lain adalah material semikonduktor celah pita lebar generasi ketiga; perangkatnya terutama MOS, HEML, dan lain-lain yang berbasis material WBG, yang telah kita bahas sebelumnya; saya tidak akan membahas detail tentang investasi, tren industri, informasi perusahaan, pasar saham, dan lain-lain. Hari ini kita akan membahas sejarah industri semikonduktor dan mempelajari asal-usul industri semikonduktor.    
           

Triode vakum "menimbulkan masalah"

Berbicara tentang trioda vakum, alat ini ditemukan oleh Lee Deforest pada tahun 1906, yang memungkinkan terciptanya elektronik konsumen seperti radio dan televisi. Alat ini juga merupakan otak dari komputer elektronik pertama di dunia. Luasnya hampir 140 meter persegi dan beratnya 30 ton. Alat ini menggunakan hampir 19,000 tabung vakum dan ribuan resistor serta kapasitor. Trioda vakum terdiri dari kisi-kisi dan dua elektroda yang dipisahkan oleh kisi-kisi dalam ruang tertutup kaca. Bagian dalam ruang tertutup tersebut berisi vakum, yang mencegah komponen terbakar dan memfasilitasi pergerakan elektron secara bebas.  
   
Alat ini memiliki dua fungsi utama: pengalihan dan penguatan. Pengalihan mengacu pada menghidupkan dan mematikan arus, dan penguatan mengacu pada penguatan arus atau sinyal kecil sambil mempertahankan fungsi karakteristik asli sinyal tersebut. Namun, terdapat sejumlah kekurangan, seperti ukuran yang besar, koneksi yang mudah longgar, masa pakai yang pendek, dan penuaan yang cepat.  
Serangkaian kekurangan ini menyebabkan pengembangan atau penggantiannya yang tak terhindarkan. Pada tahun 1949, John Bardeen, Walter Brattin, dan William Shockley dari Bell Labs (William Shockley) menemukan penguat elektronik yang terbuat dari bahan semikonduktor germanium, yang merupakan transistor generasi pertama (ketiga ilmuwan ini memenangkan Hadiah Nobel Fisika tahun 1956). Transistor awalnya disebut "resistor transmisi" dan kemudian diganti namanya menjadi transistor.  
   
Transistor jenis ini mencakup fungsi tabung vakum, dan merupakan transistor solid-state, tidak memiliki vakum, memiliki keunggulan ukuran kecil, ringan, konsumsi daya rendah, dan umur panjang. Sejak saat itu, kita telah memasuki "era solid-state", yang merupakan hal yang paling banyak kita saksikan hingga saat ini.  
Perkembangan dari transistor pertama hingga banyak perangkat elektronika daya kita saat ini telah menyebabkan perkembangan pesat teknologi elektronika daya. Perangkat-perangkat ini umumnya disebut sebagai perangkat diskrit, yaitu, setiap chip hanya berisi satu komponen. Perangkat terkait semikonduktor lain yang belum kita sebutkan sebelumnya adalah sirkuit terpadu.      
       

sirkuit terpadu

Sirkuit terpadu (Integrated circuit) adalah perangkat mikroelektronik yang menggunakan proses tertentu untuk menghubungkan transistor, resistor, kapasitor, induktor, dan komponen serta kabel lain yang dibutuhkan dalam suatu rangkaian pada substrat semikonduktor, dan kemudian membungkusnya dalam cangkang tabung untuk membentuk struktur mikro dengan fungsi rangkaian yang dibutuhkan.  
Sirkuit terpadu pertama ditemukan oleh Jack Kilby dari Texas Instruments, tetapi bentuknya bukan seperti sirkuit terpadu yang kita kenal sekarang.  
Awalnya, komponen-komponen tersebut dihubungkan oleh kabel-kabel terpisah, tetapi sebelumnya Jean Horni dari Fairchild Camera telah mengembangkan proses manufaktur planar yang membentuk sambungan elektronik pada permukaan chip untuk membuat transistor, memanfaatkan kemudahan silikon dalam membentuk isolator silikon oksida. Robert Noyce kemudian menerapkan teknologi ini untuk menghubungkan perangkat-perangkat diskrit yang telah dibentuk sebelumnya pada permukaan silikon, yang akhirnya membentuk pola yang digunakan oleh semua sirkuit terpadu.  
         

Keahlian dan Tren

Sejak tahun 1947, industri semikonduktor mulai mengalami peningkatan dan pengembangan teknologi, dan masih terus berkembang hingga saat ini. Peningkatan proses dapat dikategorikan menjadi dua hal: proses dan struktur.  
Peningkatan proses: Memproduksi perangkat dan sirkuit dalam ukuran yang lebih kecil, sehingga memungkinkan kepadatan yang lebih tinggi, kuantitas yang lebih besar, dan keandalan yang lebih tinggi.  
Peningkatan struktural: Inovasi dalam desain perangkat baru memungkinkan kinerja yang lebih baik, kontrol konsumsi energi yang lebih baik, dan keandalan yang lebih tinggi.  
Dampak yang ditimbulkan oleh kedua peningkatan ini dapat dipahami dengan baik dari sejarah pengembangan beberapa generasi IGBT. Tentu saja, banyak faktor yang telah kita sebutkan sebelumnya, seperti beberapa cacat dalam proses peralatan, dan lain-lain, dapat dikaitkan dengan peningkatan proses.  
Ukuran dan jumlah perangkat dalam sirkuit terpadu adalah dua tanda umum perkembangan IC. Ukuran perangkat dinyatakan dengan ukuran terkecil dalam desain, yang kita sebut ukuran pola fitur. Perkembangan dari sirkuit terpadu skala kecil hingga jutaan chip saat ini telah diuntungkan dari pengurangan ukuran pola fitur komponen tunggal, yang telah diuntungkan dari peningkatan besar proses pembuatan pola mesin fotolitografi dan teknologi pengkabelan multi-lapisan. Hal ini juga banyak dibahas saat ini, seperti chip 22nm, 10nm atau bahkan 7nm, dll. Ekspresi yang lebih profesional adalah lebar gerbang, yaitu, kita mengontrol lebar bagian gerbang. Transistor yang lebih kecil dan lebih cepat serta sirkuit dengan kepadatan lebih tinggi diuntungkan dari lebar gerbang yang lebih kecil. Berbicara tentang ini, saya harus menyebutkan istilah "Hukum Moore" yang sering saya lihat beberapa waktu lalu. Gordon Moore, salah satu pendiri Intel, memprediksi pada tahun 1965 bahwa jumlah transistor pada sebuah chip akan berlipat ganda setiap 18 bulan. Setelah bertahun-tahun verifikasi aktual, tingkat ini relatif akurat dan telah menjadi dasar untuk memprediksi kepadatan transistor pada chip di masa depan. Menurut jumlah perangkat dalam sirkuit, yaitu tingkat integrasi, kita dapat membaginya menjadi beberapa tingkatan: integrasi skala kecil (SSI): 2~50 unit/chip; integrasi skala menengah (MSI): 50~5000 unit/chip; integrasi skala besar (LSI): 5000~100000 buah/chip; Integrasi Skala Sangat Besar (VLSI): 100000~1000000 buah/chip; Integrasi Skala Sangat Besar (ULSI): >1000000 buah/chip.  
Hukum Moore tidak berkembang tanpa batas seiring waktu. Hukum ini terutama dibatasi oleh keterbatasan material semikonduktor dan proses pembuatannya. Oleh karena itu, kita akan mendengar kabar bahwa material semikonduktor silikon mendekati batas kemampuannya. Karena itu, perlu untuk mengembangkan material baru dan terus meningkatkan peralatan dan desain.  
         

Ukuran chip dan wafer

Kita semua tahu bahwa chip dibuat di atas leแmpengan tipis silikon atau bahan semikonduktor lainnya yang disebut wafer.  
 
Pembuatan chip persegi panjang pada wafer melingkar menghasilkan area yang tidak dapat digunakan di tepi wafer. Ketika ukuran chip lebih besar, area yang tidak dapat digunakan ini juga akan lebih besar, sehingga wafer berukuran lebih besar secara bertahap diadopsi, yang secara tidak langsung "mengurangi" ukuran chip, dan juga meningkatkan efisiensi dan hasil produksi. Ini adalah salah satu alasan mengapa ukuran wafer telah berubah dari 6 inci menjadi 8 inci dan sekarang menjadi 12 inci.  
Ukuran chip saat ini semakin kecil, biaya semakin rendah, dan kinerja semakin tinggi. Hal ini disebabkan oleh peningkatan proses dan pengembangan peralatan yang telah kami sebutkan di atas, yang juga menyebabkan persaingan yang semakin ketat di industri semikonduktor.  
Saat ini, secara garis besar terdapat tiga jenis produsen: produsen perangkat terintegrasi (IDM): mengintegrasikan desain, manufaktur, pengemasan, dan penjualan; Foundry: pemasok chip lain memproduksi chip; Fabless: hanya bertanggung jawab atas desain dan penjualan chip, dan sebagian besar环节 lainnya dialihdayakan. Tentu saja, ada model-model lain yang saling terkait. Pada saat yang sama, lokalisasi semikonduktor telah menyebabkan semakin banyak produsen semikonduktor domestik dan semakin banyak model perusahaan.  
         

tulis di akhir

Saat ini, lokalisasi industri semikonduktor merupakan sebuah tren, dan hal ini tidak hanya bergantung pada jumlah perusahaan domestik, tetapi juga pada berapa banyak perusahaan yang mampu bertahan dalam lingkungan yang penuh gejolak ini. Singkatnya, jika Anda punya waktu untuk mengikuti arus dan gelombang, lepaskan layar Anda dan berlayarlah menyeberangi lautan!