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云顶集团手机版 沙子快沒了!別擔心,造芯片主要用的不是它 程青松怼诛仙主演

发布日期:2019年09月18日 5:17编辑:云顶集团手机版

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對此﹡↑π,秦榕和常帥都認為???,以如今的技術水平來看▽⊙♂,尚難找到替代性原料⊿。除了技術因素外⊙,在尋找替代性材料時﹡,成本是最大的考量因素⊙??。秦榕認為□♀,在對成本考慮較少、對技術可靠性要求較高的航天、軍事等領域π,或許能用得起硅材料的替代品〇⊙。但在絕大部分領域♂π,替換現有「物美價廉」的硅而轉用其他材料∵⌒♀,很可能會導致電子信息類產品成本暴漲π△。

常帥認為┊♂π,半導體行業的迅猛發展和沙礫過度採掘之間並無太多相關性⊿☆⊙。「實際上∵⊿,《自然》所報道的沙子供不應求的情況最可能出現在建築行業♀,因為建築用沙有一定的標準▽□,沙漠中的沙子或海沙一般都不符合要求☆,只有河沙合適∟▽。加之♀﹡♂,近年來建築行業的快速發展⊙?☆,導致世界各地的河沙開採和消耗速率超過了自然恢復速率□∟。」他說△∴♂。

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那麼♂♀,為何硅成了製造半導體器件的基礎材料呢□?「這主要是因為π,硅的化學性質較穩定〇〇,具有優異的半導體特性;其次△∵,硅的儲量極為豐富▽π,在地殼中的丰度高達27.72%⌒〇。」北京理工大學材料學院副研究員常帥在接受科技日報記者採訪時表示﹡,此外如今單晶硅制取技術十分成熟□□♀,相關的基於硅片的半導體製造工藝如摻雜、光刻等也已普及♂,製造成本相對可控◇▽▽。

那麼♀∟⌒,全球沙子的存量是否夠半導體行業未來發展所用∟?沙子存量日益減少☆?,是否會引發半導體行業原材料價格的上漲?↑?

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「簡而言之↑∟,只有高純度的單晶硅〇□⊙,才能用作生產材料∴。」常帥說┊∴。半導體行業用硅量非常有限沙子是僅次於空氣、水♂∟,全球需求量最大的自然資源◇↑,也是人類生產活動必不可少的基礎性原材料☆∟。統計顯示↑﹡,當前全球沙子年產量約為500億噸◇。英國《自然》雜誌刊文指出π,這個用量比自然再生率要高?。到本世紀中葉♀☆,需求量就可能超過供給量↑?。而前不久﹡♂♂,來自聯合國環境規劃署的一份報告顯示⊿,最近20年◇,隨着消費模式的轉變、人口的增長、城市化和基礎設施的發展⊿⊿⊙,人類對沙子的需求量增加了3倍π?↑。

憑存量大、易提純特性脫穎而出沙子是地球地殼中含量較豐富的物質∵,沙子中所含有的元素硅〇,是地球地殼中第2大組成元素◇▽∴,約佔地殼總質量的25%∴?。沙子的種類主要有兩種:天然沙和機制沙π∵,天然沙又可被分為河沙、海沙和山沙⊿↑。

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常帥的觀點佐證了以上說法♂⌒。他認為☆▽▽,目前在材料領域▽,科學家雖針對取代硅材料的新型材料展開了種種研究△,但這些研究主要是圍繞彌補硅材料的一些固有缺陷進行的?△,如硅材料的載流子遷移率還不夠快、透明性及發光性差等△∟〇,這些劣勢限制了其在半導體某些領域里的應用▽┊∵。

硅是半導體行業的基石♀﹡,而沙子是提取硅的重要原料♂。近半個世紀以來☆▽〇,半導體行業的迅猛發展﹡△,是否造成了沙子的過度採掘﹡?沙子資源枯竭是否會引發半導體行業的發展危機∴?

沙子要變成硅材料↑↑↑,要經過怎樣的歷程♂☆?常帥介紹道♀♀,首先⊿,要用碳將硅從富含二氧化硅的沙子中提取出來▽,通過炭粉還原的方式〇┊∴,將沙子中的二氧化硅轉換成純度超過98%的硅材料⊿⊿↑,這種材料也被稱為工業硅﹡﹡π。但純度98%的工業硅♂☆,還不能用於芯片製造?,還需應用一些化工工藝將工業硅進一步純化﹡∟。純化后的硅屬於多晶硅或無定形硅﹡π⊙,此時硅的純度雖達標∟,但由於其內部的原子排列很混亂□♂♂,依舊無法直接應用於精密半導體器件的一線生產♀♀⊙。所以∵??,需要通過一些方法將純度達標的硅材料製成單晶硅?↑。在實際生產操作中﹡?,工作人員主要是通過直拉法或區熔法↑⌒?,將多晶硅或無定形硅轉換成為單晶硅硅錠□♂。

「對於各種新型材料☆,不管是早期的砷化鎵還是當下炙手可熱的石墨烯∴﹡,抑或是各種有機半導體材料∟⊙⌒,它們在實際應用中⊙⌒,受制於工藝繁瑣或成本高昂?,尚無法撼動硅材料的霸主地位π□。而且⊿,雖然一些材料在某方面的性能或許能超過硅⌒◇,但在其他方面卻存在這樣或那樣的缺點π∴。可能在不久的將來♂,當材料技術獲得突破⌒┊,這些缺點都被克服⊿,那麼替代硅的材料就真的出現了⊿▽▽。」常帥表示∴﹡。

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在手機、電腦、智能手錶這些電子設備中⌒,芯片是其最核心的零部件↑♂。芯片也是半導體行業集成度最高的元器件♀,而生產其所用的硅材料〇,主要來源於沙礫﹡π。

常帥還提出∵⌒☆,半導體行業所用的硅材料♂,其主要來源並不是河沙?☆⊿,而是各種含硅的礦石↑↑,如脈石英、石英礫石等◇△⌒。這些礦石在地球的儲量非常大∵,而且半導體這種高精尖化產業對硅材料的消耗量遠小於建築行業∵∵↑,因此「沙子不夠用」這一問題不會成為半導體行業發展的瓶頸∵∴☆。

「在工業生產中↑,提純硅比較容易◇⊿▽,並能達到很高的純度↑〇。憑藉存量大且易提純的特性〇☆﹡,硅材料的製造成本越來越低?☆△,這也在一定程度上降低了手機、電腦等終端產品的定價♀▽。過去▽,筆記本電腦動輒上萬元?⌒♂,現在只需幾千元就能買到配置很好的電腦∟∵。」秦榕說♀。

目前沒有可替代硅的原材料雖然短期內﹡,不用操心沙子變少會對半導體行業產生重大影響∴⊙π,但是我們還會有隱隱地擔憂:倘若有一天沙子真沒了⌒﹡⌒,是否有能替代硅的新原料⊙?

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