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半导体的发展与集成电路发展的关系探

究

34青岛展诚科技有限公司

摘要：半导体是一种具有特定电性能的材料，具有一定的可变化性，而集成

电路可以看作为不同功能半导体的合集。随着计算机等电子产业的蓬勃发展，也

带动着半导体和集成电路行业规模不断扩张，技术水平越来越先进。半导体产品，

从第一代硅、锗为主体，发展到第三代碳化硅、氮化镓为主体，实现的性能越来

越优良，在极端环境下的工作状态也越来越好。集成电路产业，我国起步较晚，

但随着近些年的加强发展，正在逐渐赶超上来。而在半导体与集成电路之间具有

相互依存和成就的发展关系，绿色低碳与可持续发展是未来共同的发展方向。

关键词：半导体；集成电路；发展历程

一、半导体与集成电路概述

1、半导体的概念

半导体是一种具有特定电性能的材料，具有较强的可变性，会受到电容或电

流的不同而出现变化。其主要由五大类半导体元件构成：晶体管、整流二极管、

可控硅、集成电阻等。而通过半导体材料的特性就能够良好地控制电路状态，从

而达到相关的预期设计目的，实现更多的实用性功能。

随着科技的发展，半导体材料已经被广泛应用到人们生活中的各个领域，比

如计算机、电子产品、家用电器、医疗交通、航空航天。也是基于半导体材料的

不断发展进步，使得很多技术领域诸如物联网、人工智能的相关技术应用能够更

加快速优质地落实到具体项目中。

2、集成电路的概念

集成电路其实可以看作是一个半导体的合集，它将不同类型的半导体集合封

装在一起，结合各自的特性形成实现不同功能的电子元器件，然后再将不同的元

器件组合在一起最终制造出一个完善的电子电路系统。半导体是集成电路的基础

组成，集成电路是半导体更高一级的功能实现体。

而集成电路发展的标志性成效就是计算机产品体积的迷你化并且家用日常化。

要知道世界上第一台计算机在1946年诞生于美国，其占地足有一百五十平方米，

重量超过三十吨，以这样的体积规模计算机这种产品永远不可能走进普通人家成

为日常用具。正是因为集成电路的不断发展进步，让计算机产品越来越简化，但

实用功能却并未减少，才慢慢推进人类步入互联网时代。

二、半导体的发展历程

1、第一代半导体材料

第一代半导体材料是指硅和锗等元素的半导体材料。该类半导体材料的出现

制作而成的晶体管完美取代了电子管，降低制作成本，提高晶体管的整体寿命，

结构也更加稳定坚固，尤其在以硅为主材料制造的半导体芯片产品仍旧是目前世

界的主流，不论未来电子领域发展得有多先进，硅芯片将成为可以载入史册的影

响人类发展的重要阶段之一。

也正是第一代半导体材料的出现，全面降低了电子元器件的制作成本以及使

用寿命，让其能够更加普适化地得到发展提升，从而慢慢奠定了计算机行业的兴

起以及飞速建设，为计算机、网络通讯、自动化等技术的发展提供了现实基础，

带领人类逐渐步入全新的时代。

2、第二代半导体材料

第二代半导体材料的主要是指兴起于20世纪70年代的以砷化镓、磷化铟为

代表的化合物半导体材料。第二代半导体材料的最大优势性在于其具有较宽的带

隙，这样在高频高速的环境中也能够实现相应功能，完成正常的工作。尤其随着

电子技术的飞速发展进步，半导体材料所需要面对和应用的环境越来越严苛，所

需要实现的功能也越来越丰富，因此对于材料的要求也自然变得更高。

尤其在卫星通讯、光通讯、GPS导航等领域，工作环境相较更加特殊，目前

第二代半导体材料已经开始普及应用了。但其在高温高功率的环境条件下仍旧不

具备良好的工作状态，在很多极端环境中也难以得到使用，且资源相较稀缺价格

偏贵，这也就促进了第三地半导体材料的研发生产。

3、第三代半导体材料

第三代半导体是以碳化硅、氮化镓为主的宽禁带半导体材料，具有高击穿电

场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率、可承受大功率等特点。

其全面弥补了第二代半导体材料的所有不足之处，可应用在更多极端环境领域中，

具备良好的工作状态。

最主要的是第三代半导体的综合成本要更低，同时具备促进可再生能源设备

运行效率的优质特性，全面节约了能源成本，同时也更加符合绿色环保以及可持

续发展战略，延长了设备的使用寿命，满足企业节约经济成本的同时保护了环境

发展，已经在工业互联网、人工智能等新基建领域得到越来越广泛的应用。

三、集成电路的发展历程

1、我国集成电路发展历史