藏在你手机里的半导体:我从维修店老板那听来的冷知识

9月23号这天我在南京珠江路的旧电脑城找张哥修手机。屏幕摔得漏液,一大块灰蓝色印在左上角,看消息都费劲。等着换屏的十几分钟里,我蹲在旁边看他整理一堆拆下来的旧零件,他捏着一块米粒大的黑色芯片递过来,问我:“知道这玩意为啥叫半导体不?” 我张嘴就想背那句套话,话到嘴边咽回去了——说了跟没说一样,这不就是百科抄来的官样文章吗?

别被“芯片就是半导体”绑死了

说实话,绝大多数人对半导体的认知,都被窄化了。不是只有先进手机芯片才叫半导体。 张哥修了快三十年电器,早年修黑白电视,后来修VCD,现在修手机,见过的半导体多了去了。最早的半导体元件就是一块锗,切好了磨平,焊在电路板上就能用,用来做整流二极管,那时候连集成电路都没有,不也叫半导体吗?
老式收音机锗半导体二极管实物图
老式收音机锗半导体二极管实物图
半导体最核心的特质,其实根本不是什么“介于导体绝缘体之间”的正确废话,而是和常规金属反过来:温度越高,导电性越好。就这么一个反常识的特性,愣是把整个人类文明拖进了信息时代。 你家天花板上的LED灯泡,发光的那个片就是半导体。你家屋顶装的太阳能板,切得方方正正的硅片就是半导体。你开的电动车,控制电流的IGBT模块也是半导体。这么说吧,你能摸到的所有现代电器,几乎没有离得开半导体的。 只是它大多藏在封装壳里面,藏在电路板的角落,你看不见,所以就只记住了那些被炒得火热的先进芯片而已。

一块合格的半导体,磨出来比你想的难

很多科普文写半导体制造,上来就是光刻、蚀刻、纳米级制程,看得人云里雾里,觉得这玩意简直是神造出来的。其实核心逻辑特别简单,就是“控杂质”。 硅本来就是沙子里提取出来的,你要让它的导电性刚好符合你的要求,多一个杂质原子不行,少一个也不行。差了万亿分之一的纯度,做出来的元件可能就废了。 去年我跟朋友去苏南一家做半导体硅材料的小厂参观,进车间之前要吹十分钟风,把身上的毛絮灰尘全吹掉,进去之后连大气都不敢喘——一片十二英寸的晶圆,只要落了一粒灰尘,整个就废了。
半导体晶圆加工车间洁净工作台场景
半导体晶圆加工车间洁净工作台场景
不过话说回来,哪怕是最简单的半导体二极管,你要做的参数够准,良率够高,也不是随便哪个厂子都能搞定的。我之前听那个厂的老板说,他们为了把某款工业用二极管的硅片纯度提0.0001个百分点,磨了五年,换了三批设备,亏了快两个亿才成。 哪有什么从天而降的技术,都是拿时间拿钱堆出来的,一步都跳不过。

卡脖子卡的不是技术,是时间的账

卡脖子卡的不是技术,是时间的账
卡脖子卡的不是技术,是时间的账
现在只要一提半导体,所有人都跟着说卡脖子,喊打喊杀的,好像明天就能突破似的。我就想问问,你知道人家从做锗二极管到做最先进的芯片,走了多少年吗?快一百年了。 这一百年里,每一代技术都是叠在上一代的肩膀上出来的,光刻机要做的更小,就得先把镜头材料做出来,镜头材料做出来,就得先把光源做出来,光源做出来,又得改光刻胶,一环扣一环,你缺了哪一环都不行。 说实话,那些喊着“三年弯道超车”的,全是蹭流量的瞎扯。你弯道超什么车?这条路就是直的,你只能一步一步跟在后面走,把人家走的坑都踩一遍,把该交的学费都交一遍,才能走到前面去。 很多人还有个误区,觉得我们半导体全不行,其实不对。刚才说的太阳能硅片,我们做的就是全世界规模最大、成本控制最好的,人家都得买我们的。还有很多工业用的大功率半导体元件,我们早就搞定了,只是没人炒而已。 只是刚好高端手机芯片这块,我们起步晚,差了十几年的路程,所以看起来难而已。 那天张哥给我换完屏,收了我一百八十块,还把那块拆下来的旧芯片送我了,说留个纪念。我揣兜里,出了电脑城,珠江路两边的梧桐叶子黄了一半,风一吹掉下来几片,落在自行车筐里。 我掏出来那块芯片看,小小的,黑黢黢的,放在手心一点分量都没有。谁能想到,这么小一块东西,能牵动全世界的神经,能让这么多国家绞尽脑汁抢着研发呢? 其实说穿了,半导体就是一块会听话导电的石头而已。人类花了一百年,把这块石头玩出了花,接下来的一百年,还得接着玩下去。 你要是哪天拆旧东西,掏出一块小小的半导体元件,不妨捏在手里看看。所有改变世界的东西,一开始都是这么不起眼的一小块。

作者|科技

排版|科技

审核|安然

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