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IC Design豬屎屋 - Marketer認識的30件事系列 第 2

【IC Design 豬屎屋 Marketing 02 天】積體電路、電晶體與半導體

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本日精選 5 個 Takeaway

  • 常聽到的其他名詞:積體電路 = Intergrated Curcuit = IC = 晶片
  • 晶片裡的核心為電晶體,具有放大訊號開關的功能
  • 電晶體廣義來說是選擇以半導體為材料製作
  • 常見的半導體由矽Si 作為原料
  • Moore's law 摩爾定律,積體電路上可容納的電晶體數目,約每隔 18 個月便會增加一倍

大家好,我是 Jade Chang
Statistic Information 畢業,入職場後於外商從事軟體技術行銷,善於創意規劃 Program e.g.直播節目、線上技術教學,後期帶領學生實習計畫與大專院校 Talent Cultivation 與技術社群行銷,轉任於台灣軟體開發商 PM,周旋於客戶、工程師與設計師之間並短期投身新創事業,近期轉於新竹半導體產業與 IC Design 晶片設計相關領域。

積體電路 IC

1958年,美國德州儀器公司的基爾比(Jack Kilby)發明全球第一個積體電路,積體電路又稱為晶片 Chip,是由許多電晶體及電子元件經過電路設計後而組成,用來處理電子化的訊號以達到各種形式的運算或處理。現在生活當中的所有電子產品,都得依賴晶片才能發揮其功能

從起床使用的鬧鐘、早晨使用的吐司機或咖啡機,搭乘的交通工具汽車、公車甚至高鐵或是悠遊卡,上班使用的電腦、平板、印表機,回家的電視、除濕機吸塵器,晶片如同空氣的無所不在造就現在的生活情境

積體電路 IC 中的靈魂:電晶體 Transistor

直接拿 iphone 14 的規格來說,iPhone 14 Pro Max 的晶片裡搭載 160 億個電晶體,也可以發現為新款的處理器所搭載的電晶體數量就越多,運算效能與功能也為正相關,而現今常聽到的摩爾定律 Moore's Law 是說積體電路上可容納的電晶體數目,約每隔18個月便會增加一倍

電晶體 Transistor 其實是二個英文字根的組成:tran和resistor(電阻),簡單來說,電阻是對電子傳導具有某種程度影響的電子元件,若電阻大,意味著通過的電子數目較少(或者可以想成電子移動的速度較慢)。同理,若電阻變小,代表電子較容易傳導,1947 年歷史上第一個電晶體(下圖),電晶體的主要功能有兩個:「放大信號」與「開關」,並逐漸於 20 世紀取代原本使用的真空管

真空管,早期的電話採用真空管來放大語音訊號,才能做到長途傳輸。但是真空管有許多缺點像是傳遞過程中消耗大量電力、產生大量的熱,且真空管非常脆弱、容易燒壞。


來源:維基百科 https://en.wikipedia.org/wiki/Transistor

電晶體之所以可以取代真空管,就是使用了半導體的材料來達成開關的功能,

製作電晶體的材料,半導體 Semiconductor

半導體是導電性介於導體(金屬)與絕緣體(陶瓷、石頭)之間的物質,包括矽、鍺,可以從網路資料上的下圖看到在半導體的材質那區有標註 Si、Ge、Sn (沒錯就是元素週期表的好夥伴)這些元素的組合、抽換都能成為半導體的不同材質


來源:https://kopu.chat/ic-terms/#lwptoc1

使用半導體當作材料目的在於:不像導體絕對導電、絕緣體完全不導電;藉由注入雜質,可以精準地調整半導體的導電性,像是矽擁有較大的能隙、可以有較大雜質摻雜範圍,所以可以被利用來製作重要的半導體電子元件電晶體

小知識:矽谷的由來,電晶體發源地實驗室此地,逐漸發起許多企業從事與由高純度的矽製造的半導體及電腦相關的產業活動,而“谷”則是從此位置的聖塔克拉拉谷

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