为什么选择硅片做做芯片?它的信息存储原理是什么?

为什么选择硅片做做芯片？它的信息存储原理是什么？

芯片是由大量晶体管组成的集成电路。不同芯片的集成规模不同，最高可达数亿;小到几十或几百个晶体管。

晶体管有两种状态，开和关，分别用1和0表示。

多个1 和0 由多个晶体管产生的s信号被设置为特定的功能(即指令和数据)，以表示或处理字母、数字、颜色和图形。芯片上电后，首先产生一个启动指令启动芯片，然后不断接受新的指令和数字。

单晶硅可用于二极管级、整流器级、电路级和太阳能电池级单晶产品的生产和深加工，其后续产品集成电路和半导体分离器件已广泛应用于各个领域，在军用电子装备中也占有重要地位。

扩展信息：

单晶硅具有准金属、弱导电的物理性质，电导率随着温度的升高而增大，具有明显的半导性。

超纯单晶硅是一种本征半导体。

在超纯单晶硅中掺入微量的 A族元素，如硼，可以提高其导电性，形成P型硅半导体。如果加入少量的 A族元素，如磷或砷，也可以提高导电性，形成N型硅半导体。

当硅熔体的温度稳定时，籽晶缓慢浸入硅熔体中。

由于籽晶与硅熔体场接触时的热应力，在籽晶中会产生位错，必须通过颈缩生长来消除。

颈缩生长是快速向上提拉籽晶，使生长出的籽晶直径缩小到一定尺寸(4-6mm)。因为位错线与生长轴形成一个角度，只要颈缩足够长，位错就可以在晶体表面生长，产生零位错晶体。

为什么芯片要用硅作为半导体材料，而不用其他的？

理论上，所有的半导体都可以作为芯片材料，但硅由于其性质稳定，易于提纯，存储容量巨大，是所有半导体材料中最合适的一种。

在晶体管(二极管、三极管等)发明之前。)，早期的电子计算机使用电子管，但体积庞大，功耗高，寿命短。第一台电子计算机用了18000根管子，重30吨，占地150平方米，耗电150千瓦，但计算能力远远落后于今天的掌上电脑。

后来科学家发明了晶体管，它功耗低，体积小，寿命长。最早的晶体管是由半导体材料锗制成的，微电子出现在人 的视野。

晶体管可以简单理解为一个微型开关，根据不同的组合设计，具有整流、放大、开关、稳压等功能。制作晶体管的关键是半导体材料，因为半导体材料一般都有特殊的性质，比如在硅中掺杂磷形成N型半导体，掺杂硼形成P型半导体。

我们把N型半导体和P型半导体结合起来形成PN结，这是电子芯片中的一个重要结构。通过组合各种结构，我们可以完成特定的逻辑运算(如与门、或门、非门等。).

理论上所有的半导体材料都可以做芯片材料，但是芯片对材料的要求极高，所以真正适合做芯片的半导体材料并不多，比如硅、锗、碳化硅、氮化镓等等。

其中，硅具有许多优异的特性，这使它成为芯片的主要材料：

(1)硅的含量巨大，在土元素中仅次于氧(土元素排序：氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾……)。

(2)硅元素提纯技术成熟，生产成本低。最开始用锗做晶体管的芯片材料是因为硅元素的提纯技术一开始不成熟，现在硅的纯度可以达到99.999%。

(3)硅的性质稳定，包括化学性质和材料性质。例如，当锗用作晶体管时，当温度达到75以上时，它的导电率变化很大，反向漏电流减小

地球上的半导体是一个非常庞大的家族。在物质的导电性中，有绝缘体和导体，它们之间的物质就是半导体。

半导体的导电性是可以控制的。

根据摩尔 根据美国定律，半导体已经成为21世纪信息技术发展的基础。电脑已经真正成为我们每个人的工具。在众多半导体材料中，人类最终选择了硅作为芯片的主要材料。硅是地球上最常见的物质之一。的外壳。什么？它的特别之处在于它能成为芯片的主要载体？起初，人类计算机使用电子管进行操作，但电子管的体积太大。人类建造的第一台电子计算机重达30吨，足足占据了一个150平米的大房间，但它的运算速度还没有我们现在的手机快。

半导体发现后，人类敏锐地意识到它可以用来代替电子管。第一个半导体晶体管是由昂贵的锗制成的。微电子时代由此开始。

晶体管就像一个微型开关。加入不同的元素，会表现出不同的特点。使用不同的晶体管组合，计算机可以完成各种类型的操作。但是问题很快就出现了。地球和大气中锗的含量;地壳只有百万分之七。如果选择用锗制造晶体管，人类电脑的价格将远远超出普通人的承受能力。

最终，人类选择了硅，一种几乎在地球上随处可见的物质。的外壳。硅很便宜，几乎不存在成本问题。人类提纯硅的技术已经很完善，现在提纯硅的纯度已经

经无限接近100%。

硅元素不但无毒无害，还具有化学性质稳定的特性。锗在75摄氏度以上高温中，导电率会出现不稳定的现象，不利于芯片的长期使用。 以硅为基础的半导体技术，改变了人类 社会 的面貌。但人类晶体管的性能已经基本达到极限，未来人类会需要新一代的处理器，比如纳米技术，石墨烯等材料。

硅为什么会成为制作芯片的材料

1、适合。为什么适合呢？譬如半导体特有的导电特性;稳定的化学性质（很难与其他元素发生反应）等。

硅在自然界的含量极其丰富，硅元素在地壳中的含量差不多有是30%（石头啊，你说多不多？）。因为量多，所以便宜，不多解释。关于这点可以追溯到第一块IC的发明——当年德州仪器的Jacob率先发明了基于镍的IC，随后英特尔的诺伊斯发明了基于硅的IC，结果诺伊斯后来居上获得美国专利认证（后来两者都被认为是IC的发明者，Jacob还因此获诺贝尔奖），就是因为硅便宜，适合商用推广。