3.2. Собственные (чистые) полупроводники. 3. Полупроводниковые материалы. Химия радиоматериалов. Курс лекций
- Главная
- Естественные науки
- Химия радиоматериалов
- 3. Полупроводниковые материалы
- Категория: 3. Полупроводниковые материалы
На внешней оболочке атомов простых полупроводников имеется четыре валентных электрона.
Рис. 3.1. Кристаллическая решетка собственного полупроводника
В невозбужденном состоянии свободных электронов нет. Но при внешнем энергетическом воздействии какому-либо электрону сообщается дополнительная энергия, он отрывается от атома и начинает свободно перемещаться по кристаллу. Но при этом на его месте образуется электронная дырка. Т.о. процесс генерации носителей в собственном полупроводнике – образование электронно-дырочной пары. А процесс исчезновения этой пары, т.е., когда дырка встречается с электроном –
Дырки и электроны, образованные в процессе генерации, есть собственные носители зарядов ni , pi
3.
2.1. Концентрация собственных носителей зарядаТак как при каждом акте возбуждения в собственном полупроводнике одновременно образуются два заряда, противоположных по знаку, то общее количество носителей будет в два раза больше числа электронов в зоне проводимости, т.е.
В результате процессов генерации и рекомбинации при любой температуре тела устанавливается равновесная концентрация возбужденных носителей:
электронов
noi = 2Ncexp( ) (3.2)
дырок
poi = 2NBexp( ) (3.3)
D W — ширина запрещенной зоны полупроводника, Nc — эффективная плотность состояния (число энергетических уровней в единице объема ПП) в свободной зоне, NB — то же в валентной зоне. Коэффициент 2 показывает, что на каждом уровне могут находиться по два электрона с противоположными спинами.
В случае собственной электропроводности
ni = pi, но Jn > Jp
т.к. подвижность электрона больше подвижности дырки. А подвижность µ есть отношение скорости перемещения носителя к напряженности электрического поля в ПП:
m = (3.4)
Следовательно, в поле кристаллической решетки электроны и дырки обладают различной инерционностью, т.е. отличаются друг от друга эффективными массами. В большинстве случаев, следовательно, собственная электропроводность полупроводника имеет слабо преобладающий электронный характер.
- Главная
- 3. Полупроводниковые материалы
org/ListItem»>
Естественные науки| на главную | доп. материалы | физика как наука и предмет | квантовая физика атомов, молекул и твердых тел | Организационные, контрольно-распорядительные и инженерно-технические услуги Полупроводниками являются твердые тела, которые при Т=0 характеризуются полностью занятой электронами валентной зоной, отделенной от зоны проводимости сравнительно узкой (D  314, г). Своим названием они обязаны тому,
что их электропроводность меньше электропроводности металлов и больше
электропроводности диэлектриков.В природе полупроводники существуют в виде элементов (элементы IV, V и VI групп Периодической системы элементов Менделеева), например Si, Ge, As, Se, Те, и химических соединений, например оксиды, сульфиды, селениды, сплавы элементов различных групп. Различают собственные и При 0 К и отсутствии других внешних факторов собственные
полупроводники ведут себя как диэлектрики. При повышении же температуры
электроны с верхних уровней валентной зоны I могут быть переброшены на нижние
уровни зоны проводимости II (рис. В результате тепловых забросов электронов из зоны I в зону II в валентной зоне возникают вакантные состояния, получившие название дырок. Во внешнем электрическом поле на освободившееся от электрона место — дырку — может переместиться электрон с соседнего уровня, а дырка появится в том месте, откуда ушел электрон, и т. д. Такой процесс заполнения дырок электронами равносилен перемещению дырки в направлении, противоположном движению электрона, так, как если бы дырка обладала положительным зарядом, равным по величине заряду электрона. Проводимость собственных полупроводников, обусловленная квазичастицами — дырками, называется  positive — положительный).Таким образом, в собственных полупроводниках наблюдаются два механизма проводимости: электронный и дырочный. Число электронов в зоне проводимости равно числу дырок в валентной зоне, так как последние соответствуют электронам, возбужденным в зону проводимости. Следовательно, если концентрации электронов проводимости и дырок обозначить соответственно (242.1) Проводимость полупроводников всегда является возбужденной, т. е. появляется только под действием внешних факторов (температуры, облучения, сильных электрических полей и т. д.). В собственном полупроводнике уровень Ферми находится в середине запрещенной зоны (рис. 316). Действительно, для переброса электрона с верхнего уровня валентной зоны на нижний уровень зоны проводимости затрачивается  При появлении же электрона в зоне проводимости в валентной зоне обязательно
возникает дырка. Следовательно, энергия, затраченная на образование пары
носителей тока, должна делиться на две равные части. Так как энергия,
соответствующая половине ширины запрещенной зоны, идет на переброс электрона и
такая же энергия затрачивается на образование дырки, то начало отсчета для
каждого из этих процессов должно находиться в середине запрещенной зоны. Энергия
Ферми в собственном полупроводнике представляет собой энергию, от которой
происходит возбуждение электронов и дырок.Вывод о расположении уровня Ферми в середине запрещенной зоны собственного полупроводника может быть подтвержден математическими выкладками. В физике твердого тела доказывается, что концентрация электронов в зоне проводимости (242.2) где E2—энергия,
соответствующая дну зоны проводимости (рис. 316), ЕF — энергия Ферми, Т — термодинамическая температура, С1 — постоянная, зависящая от температуры и эффективной массы электрона
проводимости. Концентрация дырок в валентной зоне (242.3) где С2 — постоянная, зависящая от температуры и
эффективной массы дырки, Е1 — энергия, соответствующая
верхней границе валентной зоны. Энергия возбуждения в данном случае
отсчитывается вниз от уровня Ферми (рис. 316), поэтому величины в
экспоненциальном множителе (242.3) имеют знак, обратный знаку экспоненциального
множителя в (242. Если эффективные массы электронов и дырок равны (), то С1=С2 и, следовательно, –(E2–EF)= =E1–EF, откуда т. е. уровень Ферми в собственном полупроводнике действительно расположен в середине запрещенной зоны. Taк как для собственных полупроводников DE>>kT, то распределение Ферми — Дирака (235.2) переходит в распределение Максвелла — Больцмана. Положив в (236.2) E–EF» DE/2, получим (242.4) Количество электронов, переброшенных в зону проводимости, а следовательно, и количество образовавшихся дырок пропорциональны áN(Е)ñ. Таким образом, удельная проводимость собственных полупроводников
(242. где g0 — постоянная, характерная для данного полупроводника. Увеличение проводимости полупроводников с повышением температуры является их характерной особенностью (у металлов с повышением температуры проводимость уменьшается). С точки зрения зонной теории это обстоятельство объяснить довольно просто: с повышением температуры растет число электронов, которые вследствие теплового возбуждения переходят в зону проводимости и участвуют в проводимости. Поэтому удельная проводимость собственных полупроводников с повышением температуры растет. Если представить зависимость ln g от 1/T, то для собственных полупроводников — это прямая (рис. 317), по наклону которой можно определить ширину запрещенной зоны DЕ, а по ее продолжению — g0 (прямая отсекает на оси ординат отрезок, равный ln g0). Одним из наиболее широко распространенных полупроводниковых
элементов является германий, имеющий решетку типа алмаза, в которой каждый атом
связан ковалентными связями с четырьмя ближайшими соседями. При повышении температуры (или под действием других внешних
факторов) тепловые колебания решетки могут привести к разрыву некоторых
валентных связей, в результате чего часть электронов отщепляется и они
становятся свободными. В покинутом электроном месте возникает дырка (она
изображена белым кружком), заполнить которую могут электроны из соседней пары. В
результате дырка, так же как и освободившийся электрон, будет двигаться по
кристаллу. Движение электронов проводимости и дырок в отсутствие электрического
поля является хаотическим. Если же на кристалл наложить электрическое поле, то
электроны начнут двигаться против поля, дырки — по полю, что приведет к
возникновению собственной проводимости германия, обусловленной как электронами,
так и дырками. В полупроводниках наряду с процессом генерации электронов и дырок идет процесс рекомбинации: электроны переходят из зоны проводимости в валентную зону, отдавая энергию решетке и испуская кванты электромагнитного излучения. В результате для каждой температуры устанавливается определенная равновесная концентрация электронов и дырок, изменяющаяся с температурой согласно выражению (242.4). |
Эффективная масса — величина, имеющая размерность массы и
характеризующая динамические свойства квазичастиц — электронов проводимости и
дырок. Введение в зонную теорию эффективной массы электрона проводимости
позволяет, с одной стороны, учитывать действие на электроны проводимости не
только внешнего поля, но и внутреннего периодического поля кристалла, а с другой
стороны, абстрагируясь от взаимодействия электронов проводимости с решеткой,
рассматривать их движение во внешнем поле как движение свободных частиц.
2). Так как для собственного полупроводника пe=np (242.1), то
5)
Упрощенная плоская
схема расположения атомов в кристалле Ge дана на рис.
318, где каждая черточка обозначает связь, осуществляемую одним электроном. В
идеальном кристалле при 0 К такая структура представляет собой диэлектрик, так
как все валентные электроны участвуют в образовании связей и, следовательно, не
участвуют в проводимости.
40 ведущих компаний-производителей полупроводников, о которых следует знать 2022
Полупроводники распространены повсеместно. Эти аппаратные компоненты позволяют всему, от простых коммутационных схем до таких устройств, как компьютеры, смартфоны и медицинское оборудование, функционировать и точно реагировать на команды пользователя.
По мере того, как полупроводниковые технологии продолжают совершенствоваться, устройства всех видов также будут совершенствоваться, открывая новые возможности во всех отраслях.
Компании, производящие полупроводники, которые нужно знать
- Nvidia
- AMD
- Qualcomm
- Intel Corporation
- Micron Technology
- Broadcom Inc. путь к изучению приложений, которые облегчат жизнь людям во всем мире.
Совершенство в полупроводниковых технологиях достижимо только благодаря непрерывным исследованиям профессионалов, расширяющих границы того, что могут предложить нам наши устройства. Эти 40 полупроводниковых компаний иллюстрируют, что следующая технология, которая изменит жизнь, находится на расстоянии прорыва.
Полупроводниковые компании, о которых следует знать
Местонахождение: Саксонбург, Пенсильвания
II-VI производит инженерные материалы, оптоэлектронные компоненты и оптические системы, разрабатывает интегрированные решения для связи, аэрокосмической промышленности, обороны, медико-биологических наук и потребительской электроники.
отрасли. От производства автомобильных компонентов LiDAR и оптических усилителей для подводной связи до очистки редких металлов для использования в приложениях высокого давления, II-VI позволяет продолжать исследования в целом ряде отраслей.Подробнее об оборудовании20 Компании, занимающиеся квантовыми вычислениями, которые следует знать
Местоположение: Сан-Хосе, Калифорния
В полупроводниковой промышленности компания Advantest является крупным производителем автоматического измерительного оборудования. Он также разрабатывает тестовые системы, необходимые для разработки и производства передовых компьютерных и телекоммуникационных продуктов. Компания заявила, что линейка включает системы тестирования SoC и памяти, обработчик тестов, интерфейс устройства, тестовую ячейку и решения для автоматизации.
Местонахождение: Санта-Клара, Калифорния
AMD, хорошо известная в мире игрового оборудования, производит внутренние процессоры, мощные графические системы и специализированные игровые продукты для различных вариантов использования, максимально использующих кремний, аппаратное и программное обеспечение.
технологии.Место нахождения: Купертино, Калифорния
Apple — одна из крупнейших в мире технологических компаний, создающая устройства, которыми пользуются миллиарды людей во всем мире. Продукты Apple включают серию компьютеров Mac, iPad и iPhone, а также такие бренды, как Beats Electronics и InVisage Technologies, существующие под эгидой компании. Он также использует чипы M-серии в некоторых своих новых устройствах.
Местонахождение: Centennial, Colorado
Arrow Electronics производит и распространяет различные технологии и компьютерные компоненты. Наряду с полупроводниковыми решениями компания также предлагает продукты для освещения, солнечной энергии и электропитания. Arrow Electronics сотрудничает с производителями по всему миру, включая Analog Devices, Ultraleap и Infineon.
Местонахождение: Санта-Клара, Калифорния
Applied Materials предоставляет услуги и материалы для производства полупроводниковых микросхем, которые используются в электронике, такой как iPhone, телевизоры и автомобили.
Компания заявила, что инвестирует в цифровую инфраструктуру, чтобы сократить циклы разработки продуктов.Местонахождение: Сан-Диего, Калифорния
Qualcomm производит полупроводники и компоненты для различных отраслей промышленности. Компания оказала заметное влияние на мобильные приложения и приложения для смартфонов благодаря своей платформе Snapdragon 5G. Qualcomm также предлагает программу наставничества в области полупроводников, в рамках которой она работает со стартапами в Индии, совершенствуя их полупроводниковые продукты.
Местонахождение: Санта-Клара, Калифорния
NVIDIA — компания, занимающаяся игровым оборудованием и искусственным интеллектом, известная созданием графического процессора в 1999. С тех пор компания разработала аппаратное и программное обеспечение для игр, ноутбуков, центров обработки данных и приложений. Его решения используются в таких отраслях, как архитектура, кибербезопасность, робототехника и разработка игр.
Местоположение: Сан-Хосе, Калифорния
Cadence Design Systems производит всеобъемлющее программное обеспечение для проектирования интегральных схем и IP, которое, по словам компании, расширяет возможности 5G, автомобильной, аэрокосмической, оборонной и искусственного интеллекта. Индивидуальные, аналоговые и радиочастотные ИС-решения компании обеспечивают оптимизацию функций автоматизации для проектирования схем, моделирования схем, проектирования компоновки, проверки компоновки и многого другого с помощью IP-платформы, доступной для настройки проектов SoC, управляемых приложениями.
Местонахождение: Maynard, Massachusetts
Компания EFFECT Photonics специализируется на интегрированных продуктах оптической связи. В продуктах компании используется технология мультиплексирования с плотным разделением по длине волны, которая объединяет несколько сигналов данных в одно оптическое волокно. EFFECT Photonics стремится удовлетворить потребность в соединениях между центрами обработки данных и вышками сотовой связи, интегрируя фотонные компоненты в один чип.
Местоположение: Malibu, California
HRL Laboratories создает инновационные подсистемы и компоненты для радиочастотных, миллиметровых и электрооптических датчиков. Его новые высокочастотные технологии уменьшают размер и вес системы за счет использования меньших пассивных элементов и апертур. Лаборатория исследований и разработок предоставляет инженерные услуги, прототипирование и производственные услуги, связанные с полупроводниковыми технологиями и технологиями микропроизводства.
Местонахождение: Сан-Диего, Калифорния
InnoPhase — полупроводниковая компания, не имеющая производственных мощностей, которая поставила перед собой задачу изменить подход к обработке беспроводных решений, помогая отрасли IoT беспрепятственно двигаться в будущее. Технология компании снижает требования к энергопотреблению Wi-Fi и позволяет устройствам, которые раньше не могли питаться от батареи из-за большого энергопотребления, стать портативными, а также увеличивает срок службы многих устройств с возможностью зарядки с часов до недель.
Местонахождение: Милпитас, Калифорния
KLA — компания, занимающаяся полупроводниковым оборудованием и услугами, которая работает в таких отраслях, как Интернет вещей, автомобилестроение и искусственный интеллект. Компания предлагает решения для управления технологическими процессами и обеспечения технологических процессов для производства пластин и сеток. KLA стремится повысить скорость устройств за счет своего обширного сектора производства микросхем, который работает в отраслях аналитики данных и метрологии.
Местоположение: Бостон, Массачусетс
Lightmatter объединяет электронику, фотонику и алгоритмический опыт для создания вычислительной платформы нового поколения, специально созданной для ИИ. Компания создала фотонный процессор и интерконнект, который, по ее словам, предлагает рекордные уровни скорости, эффективности и возможностей охлаждения.
Местоположение: Сан-Франциско, Калифорния
Tempo Automation обеспечивает основу для устройств в различных отраслях, разрабатывая и производя печатные платы для аэрокосмических, медицинских и промышленных технологических компаний, на которых можно реализовать большие идеи.
Tempo Automation, специализирующаяся на быстром прототипировании печатных плат и малосерийном производстве печатных плат, включает в себя анализ AutoCAD и возможности DFM в тот же день.Местоположение: Сан-Хосе, Калифорния
Компания Broadcom проектирует, разрабатывает и поставляет программные решения для полупроводниковых технологий и инфраструктуры, охватывающие ряд случаев корпоративного хранения, сетей и коммуникаций. Ассортимент продукции компании включает в себя адаптеры для хранения данных, встроенные беспроводные решения, радиочастотные компоненты, процессоры, нестандартные кремниевые устройства и кодеры управления движением, помогая крупным предприятиям в различных отраслях.
Видео: статистика и данныеМестонахождение: Чандлер, Аризона
Qorvo использует свои радиочастотные продукты и микрочипы для расширения возможностей связи по всему миру.
Его чипы используются в нескольких приложениях и областях, включая оборону и аэрокосмическую промышленность, подключение к Wi-Fi, автомобильную и беспроводную инфраструктуру. Компания предлагает представительства в 17 разных странах, а ее продукцию можно купить в Интернете.Местоположение: Бойсе, Айдахо
Компания Micron Technology занимается памятью — компьютерной памятью и хранилищем данных. Он создает продукты для компаний, производящих смартфоны, а также потребительские товары с памятью и памятью. Согласно сайту компании, Micron впервые применила экономически эффективный способ хранения постоянно растущих объемов данных.
Местонахождение: Дарем, Северная Каролина
Компания Cree является мировым лидером в области технологии и производства карбида кремния. Его продукты предоставляют услуги для различных отраслей промышленности, от электромобилей до возобновляемых источников энергии и хранения до аэрокосмической и оборонной промышленности.
Местоположение: Остин, Техас
Аналоговые матричные процессоры Mythic позволяют развертывать ИИ в периферийных устройствах (маршрутизаторах, коммутаторах маршрутизации и интегрированных устройствах доступа) в различных отраслях, включая городское пространство, бытовую электронику, транспортные средства и интеллектуальные машины. и роботы. AMP используют аналоговые вычисления, выполняя вычисления, необходимые для построения глубоких нейронных сетей внутри плотного массива флэш-памяти.
Местоположение: Санта-Клара, Калифорния
Intel используется в различных секторах, от гостиничного бизнеса и розничной торговли до спорта, здравоохранения, финансовых услуг и транспорта. Его продуктовая линейка включает процессоры Pentium, Intel Core и Xeon; наборы микросхем для мобильных устройств, настольных компьютеров, серверов и встраиваемых систем; графические процессоры; одно- и многоузловые серверы, серверные шасси и платы; плюс FPGA и программируемые устройства, согласно веб-сайту Intel.
Местоположение: Plano, Texas
Ares Materials производит оптические полимеры с искусственным интеллектом, призванные вывести индустрию дисплеев на новый уровень. Компания анализирует требования своих клиентов и преобразует их в формулы для быстрого производства новых прототипов, что приводит к оптическим пленкам и клеям, которые, по словам компании, превосходят ожидания.
Подробнее о полупроводниках Что США делают в связи с нехваткой полупроводников и как это может повлиять на вашу деятельность
Местонахождение: Burlington, Massachusetts
Компания Butterfly Network создала первый портативный ультразвуковой датчик для исследования всего тела, который в сочетании с облачным программным обеспечением создает систему визуализации, предоставляющую важную информацию в различных случаях применения. , в нескольких условиях ухода. Butterfly iQ и Butterfly iQ+ следующего поколения получили маркировку CE и разрешение FDA и продаются в больницах и клиниках по всему миру.
Расположение: Сан-Хосе, Калифорния
Celera использует платформу на основе искусственного интеллекта, чтобы предлагать индивидуальные конструкции интегральных схем клиентам с различными потребностями. Компания заявила, что является одним из первых производителей, которые могут предлагать специализированные интегральные схемы за счет автоматизации процесса проектирования, что позволяет Celera создавать макеты микросхем в 100 раз быстрее, чем устаревшие команды и потоки — прорыв в исследованиях аналоговых/смешанных сигналов и процесс развития.
Местонахождение: Фремонт, Калифорния
Corsair производит несколько линеек продуктов, которые, по словам компании, не только обеспечивают высокую производительность вычислений, но и делают работу с цифровыми технологиями максимально приятной и функциональной. Corsair обслуживает тех, кто нуждается в исключительных вычислительных решениях в различных отраслях, от компонентов памяти, систем хранения и охлаждения до игровых кресел и систем окружающего освещения.
Место нахождения: Уолтем, Массачусетс
Технология CoreGuard от Dover Microsystems представляет собой решение для предотвращения использования уязвимостей программного обеспечения во встроенных системах и защиты процессоров от сетевых атак. Компания заявила, что верит в решение проблем кибербезопасности от первопричины и прекращение способности злоумышленников завладеть процессором прежде всего, добавляя возможности защиты к физическому устройству в сочетании с существующими мерами защиты программного обеспечения.
Расположение: Сан-Хосе, Калифорния
GCT Semiconductor создает компоненты подключения IoT, которые поддерживают и ускоряют рост отрасли, согласно веб-сайту компании. Решение GCT IoT со сверхнизким энергопотреблением предлагает простые возможности plug-and-play и минимальное обслуживание оператора, что приводит к дальнейшему прогрессу в таких устройствах, как умные автомобили, умные дома, устройства для здравоохранения и многое другое.
Подробнее об оборудованииЭргономичный дизайн: стремление Logitech к комфорту в технологиях изнутри
Расположение: Бостон, Массачусетс
Lightelligence заявляет, что стремится увеличить скорость и возможности технологии искусственного интеллекта, используя возможности фотоники для достижения исключительных результатов. Оптические чипы компании обеспечивают высокую скорость, малую задержку и низкое энергопотребление, что приводит к обновлению по сравнению с традиционными электронными архитектурами с алгоритмами глубокого обучения и настраиваемыми эффективными унитарными нейронными сетями, интегрированными для расширения возможностей высокопроизводительных вычислений.
Местонахождение: Санта-Клара, Калифорния
Компания Marvell разрабатывает полупроводниковые технологии, которые расширяют возможности автомобильной, корпоративной и облачной отраслей благодаря всесторонним исследованиям и разработкам при создании процессоров, коммутаторов, твердотельных накопителей и продуктов Ethernet.
Компания участвовала в запуске передовых центров обработки данных, подключении автомобильных сетевых технологий через централизованный Ethernet и установке интеллектуальной инфраструктуры 5G.Местонахождение: Милпитас, Калифорния
Компания Micross поставляет полупроводниковые решения инновационным компаниям в аэрокосмической, оборонной и коммерческой отраслях, предлагая полные возможности «под ключ» и опыт тестирования для решения возникающих задач. Компания заявила, что ее репутация, созданная за десятилетия работы с уникальными требованиями клиентов, позволила ей стать лидером в ускорении выхода на рынок, даже когда необходим высокий уровень интеграции услуг.
Местоположение: Чикаго, Иллинойс
Корпорация NanoGraf разрабатывает продукты с кремниевыми анодами, которые помогают преодолеть разрыв между потребностями современных потребителей в энергопотреблении и технологиями, которые им доступны.
Используя кремний в качестве замены графита в устройствах с питанием от литий-ионных аккумуляторов, корпорация NanoGraf увеличивает гравиметрические и объемные возможности устройств, когда они полностью литированы, помогая продлить срок службы аккумуляторов и повысить удобство работы пользователей.Местонахождение: Даллас, Техас
NetMercury — крупный поставщик полупроводников и высокотехнологичной продукции, насчитывающий более 1200 поставщиков по всему миру. Компания производит и хранит более 30 000 продуктов для самых разных целей: от расширенного управления процессами, сборки и упаковки до доставки химикатов, технологий чистых помещений и многого другого, а также доступны решения по ремонту, снабжению и управлению цепочками поставок.
Местонахождение: Остин, Техас
Patchr.io заявила, что устраняет разрыв между новаторами и производителями, предлагая интуитивно понятную платформу для проектирования и прототипирования печатных плат с помощью как программного обеспечения, так и возможностей мелкосерийного производства.
Решения компании включают в себя полный пакет дизайна, оптимизированный этап прототипирования и производственный процесс, в котором используются только высококачественные материалы, а также сборка.Местонахождение: Купертино, Калифорния
Real Silicon предлагает ряд высокопроизводительных SOC, внутренних процессоров и технологических решений для Интернета вещей, которые позволяют производителям вкладывать значительное количество энергии в свои конструкции, при этом производя оптимизированные продукты. Доступны несколько высокопроизводительных наборов микросхем, а также устройства с низким энергопотреблением для приложений, требующих автономной работы от батареи, и они используются такими компаниями, как AMD и Juniper Networks, для последовательного внедрения новых возможностей в необычные отрасли.
Местоположение: Саннивейл, Калифорния
Sentons разрабатывает технологию сенсорного экрана, не зависящую от поверхности, сочетающую принципы акустической электромеханики и запатентованную технологию SurfaceWave для создания интерактивных поверхностей любой формы и материала.
Технология сенсорного экрана компании была применена к различным технологиям, от носимых устройств до автомобилей и ПК, с алгоритмическим программным обеспечением для отслеживания жестов, также доступным от Sentons, которое обеспечивает более естественное взаимодействие с пользователем на всех устройствах.Местонахождение: Кембридж, Массачусетс
Компания Syndiant производит чипы для микродисплеев, которые позволяют потребителям наслаждаться большим экраном портативных электронных устройств, включая смартфоны, ноутбуки, игровые приставки и камеры. Запатентованная архитектура компании использует мощную параллельную обработку для создания светомодулирующих чипов с высоким разрешением в небольшом форм-факторе для использования в пикопроекторах.
Подробнее об оборудованииГотовы ли вы к квантовой революции?
Местоположение: Сиэтл, Вашингтон
Vita Inclinata Technologies полагается на передовые возможности микросхем и расширяющиеся приложения автоматизации, чтобы гарантировать, что технологические ограничения никогда не приведут к гибели людей, работающих в опасных отраслях.
Благодаря вариантам использования в аэрокосмической, оборонной, строительной и других отраслях с высоким уровнем риска, решения Vita Inclinata для обеспечения устойчивости груза, подъема и длинномерной линии обеспечивают дополнительную защиту линий, когда они больше всего нужны, а также доступны дополнительные решения для частного сектора.Местонахождение: Кембридж, Массачусетс
Volta Labs разрабатывает инструменты, которые позволяют делать важные открытия в биотехнологической отрасли. Сочетая опыт вычислений и автоматизации с материаловедением, биохимией и генной инженерией, компания создает программируемые жидкостные чипы, которые делают возможной биологическую автоматизацию, открывая мир возможностей, которые еще больше стирают грань между наукой о жизни и технологиями.
Местонахождение: Сан-Хосе, Калифорния
Компания Alien Technology производит технологию RFID, которая, по ее словам, позволяет расширить возможности и значительно повысить безопасность физических и цифровых устройств.
Компания Alien Technology, специализирующаяся на разработке и производстве микросхем RFID, считывателей, антенн, меток и этикеток, предлагает решения RFID и профессиональные услуги для поддержки своей работы.Местонахождение: Остин, Техас
Ambiq Micro разрабатывает маломощные батареи для использования в IoT и носимых устройствах, которые, по ее словам, расширяют границы возможного в портативных технологиях. Технология Subthreshold Power Optimized Technology, используемая в ее аккумуляторах, потребляет в 13 раз меньше энергии, чем обычные аккумуляторы, не жертвуя при этом функциональностью или внешним видом устройства, что делает его предпочтительным аккумулятором для всего, от игровых гарнитур до интеллектуальных пультов дистанционного управления.
Лиза Бертаньоли написала репортаж для этой истории.
Почему полупроводник внезапно оказался в центре напряженности между США и Китаем? Но если один продукт снова и снова всплывал в этой борьбе, это тот, который мы никогда не видим, но используем все время: полупроводник.
Также известные как интегральная схема или компьютерный чип, они состоят из крошечных блоков кремния, кобальта и меди и находятся внутри почти каждого электронного устройства.
Реклама
Когда сингапурский производитель чипов Broadcom попытался приобрести американскую Qualcomm за более чем 100 миллиардов долларов, администрация Трампа наложила вето на сделку, сославшись на связи с китайскими фирмами. Помимо Qualcomm, Трамп предотвратил запланированное приобретение компании Lattice Semiconductor из Орегона малоизвестной частной инвестиционной компанией, имеющей связи с правительством Китая. Между тем, Qualcomm находится на пути к отмене (платный доступ) запланированного приобретения нидерландского производителя чипов NXP за 44 миллиарда долларов после того, как не удалось получить одобрение китайских регулирующих органов к крайнему сроку 25 июля для сделки — последней из девяти стран, которые должны были ее очистить. .
Почему две самые могущественные державы мира спорят из-за полупроводников?
«Полупроводники, возможно, являются величайшим достижением человечества на сегодняшний день», — говорит Джимми Гудрич, вице-президент по глобальной политике Ассоциации полупроводниковой промышленности , , торговой группы, базирующейся в Вашингтоне, округ Колумбия.
Почему чипы важны «Они по-прежнему занимают центральное место во всем, что является современным или электронным, будь то вождение автомобиля, серфинг в Интернете или использование суперкомпьютера — все в конечном итоге основано на полупроводнике, и многие из них».Хотя мы часто слышим об интернет-компаниях или компаниях-разработчиках программного обеспечения, которые приобретают все большее влияние на общество, эти компании делают свои прорывы благодаря достижениям производителей микросхем. Проще говоря, инновации в полупроводниках ведут к созданию инновационных продуктов.
Реклама
Во-вторых, чипы — это экономическое благо. В американской индустрии чипов напрямую занято около 250 000 человек, а годовой объем продаж составляет 164 миллиарда долларов. Когда создаются кластеры заводов по производству полупроводников, вокруг них могут развиваться целые подотрасли. Производственному предприятию «нужна энергия, вода, химикаты, другое сырье, оборудование, обслуживание», — говорит Ристо Пухакка, президент VLSI Research, калифорнийской фирмы, которая отслеживает полупроводниковую промышленность.
«Вокруг этого завода создается огромное количество ценности».В-третьих, небольшая, но важная часть полупроводниковой промышленности имеет специфическое применение в оборонном секторе, например, в ракетах и радарах. Овладение полупроводниковыми технологиями может помочь гарантировать, что военные технологии страны останутся на переднем крае.
Благодаря этим факторам господство производителей чипов может дать правительствам огромные политические рычаги воздействия на другие страны. Нет лучшего примера этого, чем когда Министерство торговли США приказало запретить продажи ZTE. Без доступа к процессорам Qualcomm производитель телефонов был вынужден остановить производство и мог бы выйти из бизнеса, если бы не последующая отсрочка от администрации Трампа.
Марк Ли, изучающий китайскую полупроводниковую промышленность в Sanford C. Bernstein, говорит, что инцидент с ZTE, вероятно, усилил чувство безотлагательности, которое испытывают политики в Пекине, чтобы нарастить полупроводниковое мастерство страны.
«Им нужно производить собственные чипы, чтобы их компании могли обходиться без импортных чипов», — говорит он.Реклама
Полупроводниковая промышленность остается одним из немногих секторов, ориентированных на производство, где США остаются мировым лидером. После того, как Джек Килби из Texas Instruments изобрел интегральную схему в 19В 58 году военные США приняли эту технологию по мере того, как разгоралась холодная война, а компании по производству бытовой электроники позже последовали их примеру, как только персональный компьютер появился на рынке. Большая часть производства для крупнейших производителей интегральных схем в стране осуществляется в Соединенных Штатах. Между тем, самые современные полупроводниковые фирмы в мире, в том числе Qualcomm, Nvidia, Intel, AMD и Micron, находятся в США.
Тем временем Китай является крупнейшим покупателем полупроводников в мире, но его доля в мировых продажах по-прежнему остается незначительной.
Почему Китай не может взломать полупроводники По данным Bernstein Research, в 2016 году Китай приобрел полупроводников примерно на 160 миллиардов долларов, но продал только на 20 миллиардов долларов. Другими словами, полупроводники являются крупнейшим импортом Китая в стоимостном выражении, опережая даже китайский импорт нефти, по данным South China Morning Post.Учитывая производственные достижения Китая в целом — в конце концов, это «мировая фабрика», — его отставание в области полупроводников на первый взгляд кажется удивительным. Три из пяти ведущих производителей смартфонов в мире — китайские. Заводы на юге Китая могут реконструировать ховерборды и электронные сигареты и производить миллионы таких устройств на лету. Почему нельзя просто разобрать чипы Qualcomm, выяснить, как они сделаны, и начать их массовое производство?
Реклама
Эксперты говорят, что это потому, что полупроводники являются одними из самых сложных продуктов для разработки и производства на Земле.
Во-первых, по словам Гудрича из Ассоциации полупроводниковой промышленности, исследования и разработки, необходимые для усовершенствования конструкции микросхем, могут длиться десятилетиями. Нет коротких путей к пониманию рецепта чипсов. «У американской компании могут уйти годы только на разработку одного чипа. Затем, скажем, у вас есть 5000 инженеров, которые могут перепроектировать чип и посмотреть на схему чипа — к тому времени, как вы это сделаете, американская компания уже будет на два поколения опережать вас», — говорит Гудрич.
Помимо разработки чипов, существуют препятствия и для их производства. Создание производственного предприятия может стоить от 10 до 15 миллиардов долларов. Внутри этих объектов находятся сложные машины, предназначенные для травления и лепки на микроскопическом уровне. Для Intel, TSMC, Micron и других производителей чипов — их процессы в высшей степени проприетарны, и вы буквально имеете дело с процессом, состоящим из одного атома за раз.
Эту базу знаний нельзя просто взять и скопировать за одну ночь», — говорит Пухакка.Заводы также должны выпускать эти чипы быстро и стабильно, с минимальным количеством дефектов. Создание интегральных схем — это «очень сложный, масштабный и высокоточный процесс». говорит Ли. «Вы должны производить каждый день, каждый месяц до такой степени, чтобы вы могли поддерживать, скажем, 1,5 миллиарда смартфонов в год».
Реклама
Аналитики говорят, что китайские производители полупроводников в целом отстают от компаний мирового класса в США, Корее и Тайване на 5-10 лет. Ли, например, говорит, что китайские производители могут легко производить чипы, которые питают датчик отпечатков пальцев iPhone — несмотря на то, что это относительно новая функция, базовая технология не сильно отличается от той, что используется в камере смартфона.
Однако, добавляет он, производство систем-на-чипе (SoC), обеспечивающих связь 4G внутри высокопроизводительных смартфонов в масштабе, таких как разработанные Qualcomm, остается недосягаемым для большинства ведущих китайских производителей полупроводников.
В результате телекоммуникационный сектор Китая, по-видимому, в течение нескольких лет будет в значительной степени зависеть от американских чипов, в то время как производители чипов, такие как Qualcomm, сильно зависят от Китая в своих доходах.
Игра в догонялки
В соответствии с директивой «Сделано в Китае 2025», обнародованной в 2015 году, правительство Китая обнародовало планы по доминированию в различных технологических секторах, включая интегральные схемы. План побуждает государственные органы на центральном и местном уровнях активизировать исследования и разработки, чтобы Китай мог полагаться на свои собственные компании в отношении основных технологий, а не на зарубежные.
Реклама
Что касается полупроводников, то Китай попытался компенсировать свое отставание с помощью трех тактик, ни одна из которых не была особенно успешной. В течение последних нескольких лет, когда китайские полупроводниковые компании пытались приобрести зарубежные аналоги, регулирующие органы США или администрация блокировали их из соображений национальной безопасности.
Правительство Китая также призвало иностранные компании, производящие чипы, создавать совместные предприятия с местными партнерами в надежде, что ноу-хау и интеллектуальная собственность зарубежных фирм будут переданы китайским. Например, ранее в этом году китайские инвесторы приобрели контрольный пакет акций местного предприятия ARM, принадлежащей SoftBank, занимающейся разработкой микросхем. Qualcomm, Intel и AMD также сотрудничают с государственными китайскими компаниями. Тем не менее, по мнению аналитиков, совместные предприятия еще мало что сделали для того, чтобы оправдать ожидания, потому что иностранные компании склонны делиться со своими китайскими партнерами устаревшими технологиями, а не самой современной интеллектуальной собственностью.
Третья тактика — просто потратить много денег. В 2014 году Пекин запустил фонд в размере 139 млрд юаней (тогда $21,8 млрд) специально для сектора чипов, и в настоящее время он привлекает второй фонд в размере 300 млрд юаней ($47,4 млрд) для той же цели.
