A félvezető termékek az alapdiódáktól és tranzisztoroktól a komplex integrált áramkörökig és mikroprocesszorokig mindent lefednek. Ezek a termékek döntő szerepet játszanak az elektronikus eszközökben, beleértve az áramerősítő és kapcsoló tranzisztorokat, a feszültség egyenirányító és stabilizáló diódáit, valamint az adatok tárolására és feldolgozására szolgáló memóriaeszközöket, például a DRAM-ot és a flash memóriát. Az integrált áramkörök, például a mikroprocesszorok és a kommunikációs chipek a modern elektronikai technológia magját képezik, lehetővé téve az összetett adatfeldolgozási és kommunikációs funkciókat. A félvezetőgyártás és -csomagolás technológia fejlődése hatékonyabbá és miniatürizáltabbá tette ezeket a termékeket, ami az egész elektronikai ipar fejlődését hajtotta végre.
félvezető eszköz
tranzisztor
A tranzisztorok a félvezető technológia alapvető alkotóelemei, széles körben használják az erősítő és kapcsoló áramkörökben. A fő típusok közé tartoznak a térhatású tranzisztorok (FET-ek) és a bipoláris tranzisztorok (BJT-k). A térhatású tranzisztorok uralják a digitális és analóg áramköröket nagy bemeneti impedanciájuk és alacsony energiafogyasztási jellemzőik miatt. Például a fém-oxid félvezető térhatású tranzisztorok (MOSFET-ek) a modern integrált áramkörök alapját képezik. A bipoláris tranzisztorok továbbra is fontosak a teljesítményerősítő és a nagyfrekvenciás alkalmazásokban nagy sebességű kapcsolási képességük és nagy áramterhelhetőségük miatt.
dióda
A diódák a legalapvetőbb félvezető eszközök, amelyeket főként egyirányú áramvezetésre használnak. A gyakori típusok közé tartoznak az egyenirányító diódák és a feszültségszabályozók. Az egyenirányító diódákat általában a váltakozó áram egyenárammá alakítására, míg a feszültségszabályozókat a stabil feszültségszint fenntartására és az áramkör túlfeszültségének megelőzésére használják. Ezeknek a diódáknak a legfontosabb paraméterei közé tartozik az előremenő áram, a fordított áttörési feszültség, az energiafogyasztás és a kapcsolási sebesség.
Optoelektronikai eszközök
Az optoelektronikai eszközök a félvezető technológia fontos ágát alkotják, elsősorban a fénykibocsátó diódákat (LED) és a fényérzékeny eszközöket. A LED-et széles körben használják a világítás- és kijelzőtechnológiában nagy hatékonyságának, hosszú élettartamának és megbízhatóságának köszönhetően. A fényérzékeny eszközök, például a fotodiódák és a fototranzisztorok fontos szerepet játszanak az automatikus vezérlési és kommunikációs rendszerekben.
Tárolóeszközök
A memóriaeszközök képezik az adattárolási technológia magját, beleértve a dinamikus véletlen hozzáférésű memóriát (DRAM) és a flash memóriát. A DRAM-ot széles körben használják fő memóriaként a számítógépes rendszerekben a nagy sebességű teljesítmény előnye miatt. A flash memória nem felejtő és nagy sűrűségű jellemzőivel dominál a mobil eszközökben és a szilárdtestalapú meghajtókban. Ezeknek a tárolóeszközöknek a legfontosabb paraméterei közé tartozik a tárolókapacitás, az olvasási és írási sebesség, az energiafogyasztás és az élettartam.
A félvezető eszközök tervezése során az anyagválasztás, a gyártási folyamat és az elektromos teljesítmény kulcsfontosságú szempont. Például a szilícium anyagok dominálnak a félvezető eszközökben költséghatékonyságuk és kiforrott gyártási folyamataik miatt. A technológia fejlődésével azonban más anyagok, például a gallium-arzenid kiváló teljesítményt mutattak bizonyos alkalmazásokban. A félvezető eszközök kiválasztásakor a fent említett műszaki paramétereken túl a költséget, a méretet és a megbízhatóságot is figyelembe kell venni.
integrált áramkör
mikroprocesszor
A mikroprocesszorok a modern számítástechnikai eszközök agya, amelyek az utasítások feldolgozásáért és más hardverek vezérléséért felelősek. Teljesítményüket általában a magok számával, az órajellel (általában a GHz-es tartományban), az energiafogyasztással (néhány watttól több tíz wattig) és a folyamattechnológiával (például 7 nanométer, 5 nanométer) mérik. A nagy teljesítményű mikroprocesszorok kihívásokkal néznek szembe az energiafogyasztás és a hűtés terén, amelyek hatékony hűtési megoldásokat igényelnek.
Tároló chip
A tárolóchipek az adattárolás kulcsfontosságú elemei, beleértve a statikus véletlen elérésű memóriát (SRAM) és a dinamikus véletlen hozzáférésű memóriát (DRAM). Az SRAM előnye a nagy sebesség és az alacsony késleltetés, de költsége magas és kapacitása kicsi. A DRAM nagyobb tárolókapacitást és alacsonyabb költséget biztosít, de lassabb sebességgel és nagyobb energiafogyasztással. A tárolóchip legfontosabb paraméterei közé tartozik a tárolókapacitás (néhány MB-tól néhány GB-ig), a hozzáférési idő (nanoszekundumban) és az energiafogyasztás (néhány milliwatttól néhány wattig).
Kommunikációs chip
A kommunikációs chipet vezeték nélküli vagy vezetékes kommunikációs jelek feldolgozására használják, és a kulcs az, hogy támogassa a különböző kommunikációs szabványokat, például 5G, Wi-Fi, Bluetooth stb. Ezeknek a chipeknek a teljesítménymutatói közé tartozik az átviteli sebesség (Mbps vagy Gbps), a frekvencia hatótávolság, energiahatékonysági arány (bitenkénti energiafogyasztásban mérve), valamint támogatott kommunikációs szabványok és protokollok.
Analóg chip
Az analóg chipek átalakítják a digitális és analóg jeleket, beleértve az analóg-digitális átalakítókat (ADC) és a digitális analóg átalakítókat (DAC). Teljesítményük kulcsa a konverziós sebességben (másodpercenkénti minták száma), a pontosságban (bitek száma), az energiafogyasztásban (általában milliwattban) és a zajszintben (általában jel-zaj arányban kifejezve) rejlik. Az analóg chipek fontos szerepet játszanak a jelfeldolgozásban és az érzékelő interfészekben.
Vegyes jelű chip
A kevert jelű chip analóg és digitális áramköröket kombinál, amelyek képesek analóg jelek feldolgozására és digitális rendszerekben történő felhasználására. Ez a típusú chip különösen fontos a mobiltelefonokban, a fogyasztói elektronikában és az autóelektronikában. Főbb paramétereik közé tartozik az integrációs szint, az energiafogyasztás és a méret (általában milliméterben) ² Számítás és költség. A vegyes jelű chip pontos tervezést igényel, hogy az analóg és a digitális részek ne zavarják egymást.
Az integrált áramkörök tervezése és gyártása rendkívül összetett és költséges folyamatok, amelyekhez fejlett anyagok, például szilícium és gallium-arzenid, valamint fejlett gyártási technológiák, például mély ultraibolya litográfia szükséges. A technológia fejlődésével az integrált áramkörök mérete folyamatosan csökken, a teljesítmény pedig folyamatosan javul, ugyanakkor olyan kihívásokkal is szembesülnek, mint a költségek, a tervezés bonyolultsága és a fizikai korlátok.
