半导体芯片为什么一定要用硅为什么硅可以做半导体材料( 二 ) _小知识

含量少，分布不集中，导致锗的原材料成本居高不下。锗贵，则锗晶体管也便宜不到哪儿去，意味着很难大规模生产。不能大规模生产，还赚什么大钱？
锗还有一个短板，就是难以提炼到足够的纯度，纯度不够就意味着晶体管性能低下。
锗所有的先天不足都是硅的先天优势，只是当时还没有人成功制作出硅晶体管，空白就意味着巨大的市场机会。
从后来的发展趋势看，肖克利比拿着望远镜还看得准。可惜的是，科学大师没有成功转型为企业家，肖克利本人没有完成硅替代锗的宏愿，他创业失败，后半生的舞台是斯坦福大学的讲台。
实现硅替代锗的，是背叛他的八个下属。
押宝硅晶体管肖克利离开贝尔实验室后，在斯坦福大学附近创办了肖克利半导体实验室，由于管理属于白痴水平，经常用测谎仪测试博士属下们的忠诚度，不到两年，八名骨干被逼的集体跳槽，公司一个硅晶体管也没能生产出来。肖克利气得大骂他们是“八个叛徒” 。

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这八个人被肖克利骂做八叛徒，其中有英特尔、AMD的创始人
“八个叛徒”创办了仙童半导体公司。当时，锗晶体管是晶体管市场的绝对主流，1957年美国制造了近3000万个晶体管，硅晶体管仅有100万个，锗晶体管有近2900万个。德州仪器凭借20%的市场份额，成为晶体管市场的巨头。
市场上最大的客户美国政府和军方，他们想将芯片大量运用在火箭和导弹上，增大宝贵的发射负荷，提高控制终端的可靠性。但晶体管也将面临高温、剧烈振动导致的恶劣工作环境。
在温度方面，锗首先败下阵来：锗晶体管能耐受的温度只有80℃，而军方的要求是在200℃也能稳定运行。能扛住这个温度的，也只有硅晶体管了。
于是，八个叛徒们将宝押在了硅晶体管上，还押上了八个人的未来：如果硅晶体管顺利投产并大卖，每个人总价值500美元的股票将大幅升值。当然，如果赌输了，八个叛徒就只能给别人打工了。
2年升值500倍成立半年后，仙童公司发明了制造扩散型硅晶体管的“平面处理工艺”，具体流程是这样的：

首先，手工画出布局图，图有时大到能占一面墙，然后把图拍摄下来，缩小成一张小小的透光片，透光片往往有两道三张，每张代表一层电路；
其次，在切片打磨光滑的硅片上涂上一层感光材料，用紫外线/激光将透光片上的电路图案投射到硅片上；
第三，透光片上黑暗部分的区域和线条会在硅片上留下未曝光的图案，用酸液清洗这些没有曝光的图案，然后加入半导体杂质（扩散技术），或者镀上金属导体；
第四，对每张透光片重复上面三个步骤，可以在硅晶圆上得到大批晶体管，由女工在显微镜下切割后连接上导线，然后封装、测试、出售。

仙童公司的“平面处理工艺”把硅晶体管的制造变得像印书一样简单、高效，价格还非常便宜。

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仙童半导体公司
随着仙童公司的扩散型硅晶体管大量上市，晶体管开始告别锗时代，仙童公司实现6个月盈利，从名不见经传的小公司，跃升为可以和德州仪器这样的巨头肩并肩的半导体新贵。八个叛徒手中总值500美元的股票卖出了25万美元的高价，升值500倍，用时2年。其中的戈登.摩尔（大名鼎鼎的摩尔定律提出者）用这笔钱还清了买房欠下的债务。
锗晶体管的终结者但真正完全终结锗晶体管的，还是集成电路（俗称芯片）的发明。德州仪器和仙童公司同时发明了集成电路，但技术路线不同，德州仪器用的是锗晶片，仙童公司一如既往地用硅晶片。
两家公司在集成电路的专利上打了多年官司，后来和解，专利局承认两家公司同时拥有集成电路发明专利。但仙童由于工艺先进，成为集成电路的标准工艺并沿用至今，公司的两位主管戈登.摩尔和罗伯特.诺伊斯后来辞职，创办了英特尔公司。

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【半导体芯片为什么一定要用硅为什么硅可以做半导体材料】英特尔创始人罗伯特.诺伊斯（左）和戈登.摩尔曾是“八叛徒”成员
在创业生长的道路上，英特尔公司先后击败德州仪器、摩托罗拉、IBM等巨头，成为半导体存储（后拱手让给日本人）和CPU领域王者。英特尔是力推硅芯片的，随着英特尔成为行业霸主，硅也彻底终结锗，成为芯片的基础材料，硅芯片就等于半导体芯片。

半导体芯片为什么一定要用硅 为什么硅可以做半导体材料( 二 )

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