集成电路的原料是什么?如何理解集成电路及其就业前景?
第三个决定性因素是硅的空穴迁移率远高于其他材料。在开发CMOS逻辑电路时,高迁移率直接决定了能不能做出高速的P沟道场效应晶体管。虽然砷化镓的电子跑得更快,但它的功耗实在太高,根本没法跟现有的硅逻辑电路无缝对接。如果要兼顾速度和低功耗,硅依然是目前最理想的选择,这也是它长期霸占芯片制造领域的根本原因。
第三个决定性因素是硅的空穴迁移率远高于其他材料。在开发CMOS逻辑电路时,高迁移率直接决定了能不能做出高速的P沟道场效应晶体管。虽然砷化镓的电子跑得更快,但它的功耗实在太高,根本没法跟现有的硅逻辑电路无缝对接。如果要兼顾速度和低功耗,硅依然是目前最理想的选择,这也是它长期霸占芯片制造领域的根本原因。
说得太对了,很多人只盯着电子迁移率看,却忽略了空穴迁移率对CMOS完整性的关键作用。砷化镓虽然快,但功耗和成本确实是个大坑,硅之所以能稳坐钓鱼台,靠的就是这种综合性能的极致平衡,毕竟芯片不是实验室里的单项冠军,而是工业化的系统工程。
确实,虽然大家都在吹氮化镓、碳化硅这些第三代半导体,但在数字逻辑领域,硅的地位还是难以撼动。毕竟芯片不仅要算得快,还得能便宜、能大规模量产。要是为了追求那一点速度把功耗搞上去,或者良品率做不高,那在消费电子市场根本活不下去。所以硅依然是性价比之王,不过未来随着摩尔定律逼近物理极限,异构集成和多核封装可能是突破瓶颈的关键。
硅确实是个偏科天才,电子迁移率不如砷化镓,但胜在综合性能最均衡,特别是空穴迁移率对CMOS工艺太友好了。不过随着制程逼近物理极限,单纯靠硅堆密度越来越难,未来肯定得靠GaN、SiC或者二维材料来补齐短板,毕竟功耗和散热才是芯片行业的终极BOSS。
原来硅的优势这么明显,难怪一直没被替代。不过随着技术发展,未来会不会有新材料突破呢?