
而中国芯片未来五年规划细节也证明了政府的决心:企业减税、加强材料、装备、人才发掘与保存、国际合作等配套产业。培养国家人才,与及进行生产设备的研究,华为与小米的芯片也是一个有力的证明。
国家批准中芯国际以12亿美元购买ASML深紫外线光刻设备。这意味着我们可能进行12纳米芯片的生产。由于中国共享AMD的芯片技术,这一措施将使12纳米的芯片性能可以与7纳米单模芯片竞争。中芯国际估计两年内可以达到这个水平。
无论是半导体物理考研专业课,还是本科课程学习,搭建框架都挺重要的。不知道哪里是重点?这篇文章介绍《半导体物理学》的框架,有助于初学者了解这个科目的整体结构。
面对比较复杂的科目,初学者可能会遇到这种情况——学了好几章,仍然云里雾里,不知自己在学什么,接下来又要学什么。等到学完,只记得一些零零散散的知识点,无法形成完整体系。这可能是因为忽略了一些内容,那就是这个科目的框架。
接下来以刘恩科《半导体物理学(第七版)》为参考书,讲讲半导体物理学的框架。当然,同样的知识可以有很多种分类方式,我非常鼓励大家按自己的理解去划分,以下内容可供参考借鉴。
这本《半导体物理学》共13章,但大部分本科课程及考研大纲,重点在1~8章(半导体的电效应),剩余章节仅对少量内容作要求。
按大的来分,就是两个部分:1~9章是半导体的电效应(核心)、10~13章是其他效应和拓展。再分细一点,我们可以把整本书分为四个部分:
第一部分:固体物理基础(1,2章)
第二部分:载流子的性质(3,4,5章)
第三部分:器件结构(6,7,8,9章)
第四部分:其他效应及拓展(10,11,12,13章)
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第1章 半导体中的电子状态
第2章 半导体中的杂质和缺陷能级
第一部分,主要解决【半导体是什么】、【半导体中有什么】这两个问题。
首先介绍半导体作为晶体的性质:晶格结构,以及晶体的能带。
然后介绍半导体中有什么:载流子(电子和空穴),以及杂质等缺陷。
电子和空穴这两种载流子,决定了半导体的电、光、热、磁等基本性质。而杂质,则是调控半导体这些性质最重要的手段。
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第3章 半导体中载流子的统计分布
第4章 半导体的导电性
第5章 非平衡载流子
第二部分中,主要解决【如何调控载流子浓度】、【如何调控半导体电学性质】这两个问题。
第3章介绍“温度、杂质浓度和载流子浓度的关系”。温度和杂质浓度对载流子浓度有决定性的影响,控制这两个量,就能控制载流子浓度,调控半导体的各种性质。
第4章介绍“温度、杂质浓度和导电性的关系”。从σ=nqμ知道,半导体导电性主要受载流子浓度、迁移率的影响,其中迁移率主要受散射影响。无论是载流子浓度还是散射,都由温度和杂质浓度控制。因此,确定了温度和杂质浓度,就能调控半导体的导电性。
第5章介绍“载流子的动态变化”。载流子不是静态的,它有产生、复合、扩散、漂移等活动,载流子浓度会因此发生动态变化。我们据此采取措施,可以进一步调控载流子浓度。
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第6章 pn结
第7章 金属和半导体的接触
第8章 半导体表面与MIS结构
第9章 半导体异质结构
第三部分主要解决【半导体有什么用】这个问题。
半导体最重要的性质就是电效应,1~9章都在讲电效应,后面的10~13章,研究方法与电效应是相通的。
半导体电效应的应用,最重要的就是6~9章对应的四种结构——pn结、肖特基结、MIS结构、异质结。重中之重是pn结和MIS结构,它们是信息时代的基石。
基于pn结的双极晶体管,是集成电路的滥觞,它的问世掀起了一场技术革命,让人类社会从工业时代进入了信息时代。
基于MIS结构的场效应晶体管,占今天所用晶体管的绝大部分(具体比例没查到,可能要高于99%)。你现在拿着的手机里,就有几十亿、上百亿个基于MIS结构的场效应晶体管。[1]
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第10章 半导体的光学性质和光电与发光现象
第11章 半导体的热电性质
第12章 半导体磁和压阻效应
第13章 非晶态半导体
第四部分,解决的是【半导体还有什么用】、【介绍特殊的半导体】这两个问题。
光、热、磁效应的研究方法,与电效应是相通的,也是从载流子、能带、温度、杂质这几个方面去研究。看看采取什么措施能调控这些性质,能做出什么有用的器件。
1~12章的内容都是基于半导体晶体,因为我们日常所用的绝大部分半导体,都是晶态半导体。但除此之外,还有一种特殊的半导体——非晶态半导体。
如果要对非晶态半导体进行研究,方法和1~12章是一样的,我们同样按以下顺序,解决非晶态半导体的问题即可:
【半导体是什么】
【半导体中有什么】
【如何调控载流子浓度】
【如何调控半导体电学性质】
【半导体有什么用(电效应)】
【半导体还有什么用(光热磁)】
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怎么样,现在对半导体物理学的框架有概念了吧?在接下来的学习过程中,一步步解决问题,就能学懂半导体物理了。加油!
怎样学好半导体物理?
武忠祥这个是在营销吗?
PS. 写干货好累啊,一不小心就到一两点了。真吃不消。少熬夜。休息一段时间。
参考文献:[1] 麒麟9000集成153亿晶体管
【太平洋汽车网】可以不用。新能源车行业是一个新的颠覆性行业,目前仍处于导入期,半导体行业不是一个新的行业,进口替代短期冲动和政策扶持大概率造成行业的过剩,等东西早出来后,那个卡脖子的手也早松开了,还要回到全球竞争。
2、新能源车行业产业链全,且偏制造业,符合中国国家竞争优势,在重要环节,比如电池和隔膜已经有绝对世界龙头出现,而半导体行业还是偏高精尖技术,不是我国的优势,我们在投入在进步,别人也没停下,且没有绝对的世界龙头出来。
3.新能源车行业随着补贴退坡,市场竞争格局好转,市场相对越来越公平,劣币驱良币的情况得到扭转,垃圾公司开始市场出清;而半导体行业目前政策全力支持,参考历史可以知道,可能大股东都赚到了,投资人未必能赚到。
4.新能源车对油车替代趋势已成,所谓的充电慢,续航短,找不到充电桩,安全问题啊等等都不是核心问题,都会慢慢改善,你对比去年和前年,是不是已经很大提升?电动车最终体验肯定优于油车,如果他很成熟了,又便宜,又不用加油,修车也简单,再加上智能化,市场会选择谁?包括氢能,目前没有看到比纯电动好在哪里。未来全球能源80%成为光伏等新能源供应,充电绝对没那么污染环境了。
5.传统汽车企业和零部件企业总体不看好,尽管他们可能个别还是比较优秀,但是所做的事就是自己替代自己,同时还有新势力在替代自己,因此无论整车还是零部件都要选纯新能源车赛道的公司。
6.关于空间,太大,不用仔细算,终极情况下,假设未来全球每年如果销量有1亿部汽车(不考虑共享化影响),那至少有20万亿吧,中间如果电池能占20%成本,也有4万亿吧,龙头享受30%市场份额,也有1万亿以上吧。电池龙头和光伏龙头的竞争优势很像,就是持续提质降成本的能力,规模越大成本就越低,研发投入也越多,客户依赖度就越高,宁德时代这种不做整车的肯定更受车厂欢迎,谁愿意买竞争对手的电池呢?车厂自己做电池厂也不经济,产能做很大,销不出去,产生负向循环。
(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)
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