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电子芯片是未来石油 它由什么组成?如何工作?

电子芯片是未来石油 它由什么组成?如何工作?

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电子芯片是由硅制成的小块(路透)

芯片短缺对许多行业造成了严重破坏,因此,美国正在大力投资被某些人称之为“新石油”的半导体行业。

计算机芯片用于各种行业,从智能手机和微波炉,到汽车、导弹和飞机。

《福克斯》网站发表的一篇报道援引英特尔首席执行官帕特·基辛格的话称,芯片“对人类生存的方方面面都至关重要”,他并补充说,“一切都变得越来越数字化,一切都与半导体有关,” 因此,这对于人类生存的各个方面都非常重要,在过去的五十年中,石油储量确定了地缘政治,而技术供应链和半导体的存在将决定未来几年的地缘政治。”

但是,什么是电子芯片? 它由什么组成?

电子芯片是由硅制成的小块,封装在称为封装的塑料或陶瓷容器中,电子芯片放大电信号,或者充当计算机应用中的操作密钥/开关,芯片可能是单个晶体管,也可能是包含一组晶体管的集成圆。

晶体管是电子电路中最重要的元件,充当允许电流沿一个方向流动的阀门,电子电路由除晶体管外的其他元件组成,例如电容器和电阻器,其中电阻器提供特定量的电阻电流,而电容器则存储电荷,电路中有一个元件以磁场的形式存储能量,称为电感器。

电子芯片具有一组可以控制的电气门,以允许或阻止电流流动。

制造电子芯片需要专门的工厂,生产过程首先将材料片切割成薄片,然后利用光印技术将电子元件添加到芯片表面,再通过细线将这些元件连接在一起,形成电子电路。

当将电压施加到电子芯片上时,电流会流过电动门,这就可以将电信号转换成电子在半连接材料上的运动,从而使电子芯片按照特定的方式工作编程,并产生制造不同电子设备所需的电子信号。

电子芯片的尺寸、复杂性、设计和性能各不相同,电子芯片的制造需要使用现代和先进的技术,在这个过程中需要仔细监测所用材料的温度、压力和浓度,还需要精确的表面清洁和准备程序,之后才添加电子元件。

此外,电子芯片行业需要先进的技术来测试和分析其性能,对电子芯片进行严格的测试过程,以确保其质量、耐用性和可靠性。

因此,微芯片是电子领域的一项重要创新,对于提高市场上许多电子设备的性能和功能具有重要意义。

电子芯片由多层组成,由称为“芯片处理器”的先进机器制成,该过程是在特定温度和高清洁条件的特定房间中完成的,以确保最终芯片质量。

电子芯片的制造涉及放置多层电路,并准确控制这些层的排列和放置,以提供所需的电子特征。

电子芯片使用一种称为“电线连接”的技术连接到其他电子设备和工具,这是通过将细铜线连接到电子芯片,然后将这些线连接到其他电子设备来完成的。

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组成电子芯片的材料

电子芯片由主要元件组成,分别是:

  1. 导体:它们是以能够通过电流为特征的元件,例如铜和铝。
  2. 绝缘体:它们是无法通过电流的元件,例如塑料和玻璃。
  3. 半导体:它们是传递电流不如导体的元件,但比绝缘体更好,例如硅。

电子芯片稀缺的原因是什么?

电子芯片可以归类为相对稀缺商品有几个原因,其中包括:

  1. 制造成本:制造电子芯片需要使用先进且昂贵的技术和设备,这使得它们的成本非常昂贵。
  2. 全球需求:技术先进国家对电子芯片的需求增加,而这种情况发生在电子芯片的使用在许多行业和应用中不断扩大之际,这种全球需求影响了市场上电子芯片的可用性。
  3. 对稀有材料的依赖:电子芯片中含有许多稀有材料,如钨、钽、钴、镓等,这些材料是从一些国家的私人矿山中提取的,这使得它们的可用性变得困难并增加了生产成本。

哪些国家以制造电子芯片而闻名?

  1. 美国:它是电子芯片制造的主要国家之一,因为它拥有一大批从事该领域的公司和工厂,例如英特尔和苹果公司。
  2. 日本:日本芯片制造业规模大、发达,包括索尼公司、东芝公司等多家大公司。
  3. 韩国:韩国电子芯片产业活跃着一批大公司,如三星、LG。
  4. 中国台湾:许多专门从事电子芯片行业的初创公司活跃在台湾,例如台积电和台星。
  5. 中国:中国是电子芯片产业的新兴国家,包括华为、小米等许多该领域的大公司和新兴公司。

根据半导体行业协会的数据,美国公司已在 40 个独立项目中投资近 2000 亿美元,估计增加了约4万个工作岗位。

与中国的芯片战争

随着北京准备斥资 1430 亿美元促进制造业发展,中美之间的芯片战争愈演愈烈。

直到最近,美国还在设计和制造最快的芯片,并保持着第一超级大国的领先地位,但它已经开始衰落,被来自中国台湾、韩国、欧洲,尤其是中国竞争对手的削弱。

美国已经让芯片制造过程的关键组成部分从手中溜走,这不仅导致了全球芯片短缺,还与中国展开新冷战,控制21世纪的芯片制造就像控制20世纪的石油供应,一个国家控制了芯片的制造就可以扼杀其他国家的军事和经济实力。

也许这方面最突出的例子是美国前总统唐纳德·特朗普政府,于 2020 年 6 月对使用美国技术和设备的外国半导体公司施加的限制,这些限制禁止向中国公司“华为”出口,而在这些被要求遵守禁令的公司中,排在首位的是台湾半导体制造公司“台积电”,华为在先进芯片领域的主要供应商,已成为在智能手机市场和网络设备的激烈竞争中。

目前,台湾约占全球10纳米以下精密半导体产量的92%,成为中国大陆生产的绝大部分芯片的主要供应商,而芯片为世界上最先进的设备提供动力,从苹果的 iPhone 到 F-35 战斗机,台积电生产的芯片中约有60%是为美国公司生产的。

2022 年 8 月,美国国会批准了 527 亿美元用于支持半导体制造和研究,还批准了价值约 240 亿美元的芯片制造商 25% 的投资税补助。

该立法旨在通过加强美国制造业、供应链和国家安全,以及对研发、科学和技术的投资来改善与中国的竞争。

来自半岛网

 

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