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CPU用硅不用锗原因有哪些?

作者:浙江温州博兴建材有限公司 时间:2021-09-11 04:02
本文摘要:硅用于保证CPU,是由于它的优势过度多,而缺陷全是可处理的。锗尽管也是有优势(例如开启电压、载流子电子密度),但它的好多个缺陷是难以处理的。 CPU便是在一张硅片上,刻着几百万个晶体二极管。制成二极管,硅的开启电压(杀区电压)务必0.9V,锗的开启电压只需0.1V。 也就是锗CPU只需零点几的电压就能经营,比如今的1V较低多了,也算术CPU的改革吧。电压更为较低,寓意热值更为较少,处理速度和頻率能够高些。

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硅用于保证CPU,是由于它的优势过度多,而缺陷全是可处理的。锗尽管也是有优势(例如开启电压、载流子电子密度),但它的好多个缺陷是难以处理的。

CPU便是在一张硅片上,刻着几百万个晶体二极管。制成二极管,硅的开启电压(杀区电压)务必0.9V,锗的开启电压只需0.1V。

也就是锗CPU只需零点几的电压就能经营,比如今的1V较低多了,也算术CPU的改革吧。电压更为较低,寓意热值更为较少,处理速度和頻率能够高些。就算产品研发锗CPU有艰辛,也比脑动大好的量子科技CPU,光量子CPU,DNACPU可靠吧?硅用于保证CPU,是由于它的优势过度多,而缺陷全是可处理的。锗尽管也是有优势(例如开启电压、载流子电子密度),但它的好多个缺陷是难以处理的。

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最先是价钱。硅必需拿沙子就能制,尽管加工工艺简易吧可是原材料成本费类似0.锗在地表中产自十分集中化,制成品锗(还并不是半导体材料等级)的价钱就早就摆脱了白金,印像中接近2000美金一公斤。

次之非常大一个难题便是锗的金属氧化物不稳定,很差用。二氧化硅是顆粒的导体和绝缘体,结构力学电力学物理性质都很稳定,不溶液水;氧化锗沒有那麼顆粒,還是溶液水的。这一条基础就宣布了CPU决心。

也有锗元器件在稍为低的温度下展示出不善的难题,及其锗自身比硅轻,又比硅硬,更非常容易粉碎;这些。并且如今全部半导体业都以硅为基本,没有人会产品研发锗的CPU。现阶段锗的发展前途非常多方面上在光学学层面,太阳能电池板,光传感器,红外线LED,锗激光发生器(这一早就被MIT保证出来,但并不是大伙儿想像中的激光笔那模样),这些。由于硅保证激光器几乎不有可能,锗又能比较更非常容易地在硅上生长出去,因而大伙儿的梦想将用锗做成的电子光学元器件与硅做成的电子元器件整合在一张硅片上。

那么就厉害了。大家组是现阶段全世界唯一一个用Ge3H8和Ge4H10生长锗的研究组。现阶段我们在硅上边宽锗早就能看起来很好啦,宽出去的锗膜能够用于保证衬底生长别的的半导体器件。

我手头上已经进行的一个课题研究是锗的in-situdoping,早就出拥有几篇文章内容,仍在以后期待中。再聊一句,接近三五年来锗基半导体材料层面进度非常大,可是许多同行业都还没基本上了解这种进度。假如看之前的书上谈的一些有关生长锗的局限性,如今许多 都早就被占领了。之前大家讲到在硅上没有办法必需宽锗,也有得用高溫,或是务必好多个GeSi的buffer,十年前显而易见是那样。

但如今我还在三百多度的温度下必需在硅片上生长锗,出去的膜品质很不错。1948年,全世界第一个点接触晶体管是用锗保证哒~就是这个模样全世界第一个晶体管(1948)在太远的上古时代(1950~),那时集成电路芯片还没有发明人,晶体管的分立器件就早就逐渐由锗变成了硅。

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这是为什么呢?全世界第一个和第一个商业的双极结型晶体管全是用锗保证的。摩托罗拉公司那时候還是一家车载收音机的生产商。摩托罗拉手机是那时候第一家用以晶体管来生产制造录音机的生产商。

可是好景不常,摩托罗拉手机收到了很多客户侵扰,讲到她们寻找摩托罗拉手机的车载收音机在午后的阳光下曝晒一个中午后,就依然工作中了。摩托罗拉手机被搞得愁眉不展,这从销售市场方面给了摩托罗拉公司较强的驱动力用硅拆换锗来生产制造晶体管。

为什么不容易那样呢?由于锗在加温以后不容易变成本征态,这促使n型半导体和p型半导体都缺失了她们独有的特性,那结果呢便是双极结型晶体管没法再作工作中了。而硅能够遭到高些温度的磨练。硅替代锗只不过历史时间的必然,使我们来想起硅棒棒哒的特性吧:具备和裸钻一样篮的分子结构,这突显了硅极好的可靠性和抗压强度超赞的同伴二氧化硅(SiO2),用比较简单的炉式水解反应法就可以得到 十分高品质的二氧化硅,并且页面态非常少(~)。

啥是炉式水解反应法呢?大概就和烤面包类似,类似你将硅片放到一个充满著co2的电烤箱里去煎炸一下。只不过是许多 半导体材料加工工艺都能找寻日常生活的变换物,太阳能电池板的生产制造就和我们烙煎饼类似,我能瞎说?硅的带隙更高,具有更优的耐热性光伏材料便宜啊,硅全是沙子提纯出去的,看一下地球上有多少沙子可以用吧!也有一点十分最重要!锗CPU75度之上就没法工作中了,那还使我们如何使用红米手机煎蛋呢,是吧?。


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