晶體管是半導體芯片中的最小單元 我國晶體管產業現狀分析

晶體管產業現狀

晶體管是一種用于放大或切換電信號和功率的半導體器件。 晶體管是現代電子產品的基本構件之一。 它由半導體材料組成，通常具有至少三個用于連接電子電路的端子。 施加到晶體管一對端子的電壓或電流控制通過另一對端子的電流。 由于受控(輸出)功率可能高于控制(輸入)功率，因此晶體管可以放大信號。 有些晶體管是單獨封裝的，但更多的晶體管是嵌入集成電路中的。

大多數晶體管由非常純的硅制成，一些由鍺制成，但有時也會使用某些其他半導體材料。 晶體管在場效應晶體管中可能只有一種電荷載流子，或者在雙極結型晶體管器件中可能有兩種電荷載流子。 與真空管相比，晶體管通常體積更小，運行所需的功率也更少。 某些真空管在非常高的工作頻率或高工作電壓下優于晶體管。 許多類型的晶體管由多家制造商按照標準化規格制造。

三極管，全稱應為半導體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種控制電流的半導體器件。其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號，也用作無觸點開關。

三極管是半導體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導體基片上制作兩個相距很近的PN結，兩個PN結把整塊半導體分成三部分，中間部分是基區，兩側部分是發射區和集電區，排列方式有PNP和NPN兩種。

因為晶體管的性能優越性，晶體管誕生之后，便被廣泛地應用于工農業生產、國防建設以及人們日常生活中。以雙極型晶體管為例，雙極型晶體管是一種電流控制器件，電子和空穴同時參與導電。同場效應晶體管相比，雙極型晶體管開關速度慢，輸入阻抗小，功耗大。雙極型晶體管體積小、重量輕、耗電少、壽命長、可靠性高，已廣泛用于廣播、電視、通信、雷達、計算機、自控裝置、電子儀器、家用電器等領域，起放大、振蕩、開關等作用。

芯片作為信息時代的“心臟”，為大數據和人工智能的發展提供源源不斷的動力。芯片速度的提升得益于晶體管的微縮，然而，當前硅基芯片已接近摩爾定律物理極限。計算機行業一直遵循著摩爾定律，即當價格不變時，在給定的集成電路面積上，容納比前一代多一倍的晶體管，使其性能提升一倍。但多年來的實踐表明，集成電路在性能提升的同時，短溝道效應等負面效應相應增加，集成難度、能耗和成本也在提高。

在電子元器件分銷領域，由于產業互聯網對推進全鏈條升級改造和協同創新具有重要意義，近年來，國家相關部門陸續出臺包括《關于加快推動制造服務業高質量發展的意見》、《基礎電子元器件產業發展行動計劃(2021-2023年)》、《工業互聯網創新發展行動計劃(2021-2023年)》等在內的產業政策，希望能夠推動采購、生產、流通等上下游環節信息實時采集、互聯互通，提高生產制造和物流一體化運作水平，助力中小微企業成長，鼓勵支持利用產業互聯網提升實體經濟經營效率。國家產業政策支持，為行業的可持續發展提供了有力保證，是國家深化供給側結構性改革、建設現代化經濟體系的重大舉措。

在過去的70 年里，硅基晶體管的尺寸已經從手掌縮小到分子尺度。通過縮小尺寸，更多的晶體管可以安裝在一個設備中，從而大大提高了計算能力。最近開發的硅晶體管只有7 納米寬，接近單個硅原子的大小，屬于量子力學領域。

據中研產業研究院《2024-2029年版晶體管市場行情分析及相關技術深度調研報告》分析：

半導體是現代計算機的基礎。從底層原理來看，它是通過晶體管開關或放大信號來實現邏輯控制，將二進制系統中的數字信息轉化為電信號。如果要實現更加復雜的運算，就需要更多的晶體管的互聯協同工作。這些由大量晶體管和周邊元件組成的，實現某項功能的電路集合，就是集成電路。因此，半導體給人們最直觀的展現形式，就是各類的芯片，例如電腦中的CPU、內存條上的DRAM和固態硬盤上的NAND等。

晶體管是半導體芯片中的最小單元，因此一塊芯片的晶體管數量，也被認為是芯片性能的最直觀展現，半導體行業著名的“摩爾定律”更揭示了信息技術進步的速度。例如早年6MHz頻率80286PC處理器，僅包含13400個晶體管，而如今，三星半導體出品的Exynos手機處理器晶體管數量已超過百億，主頻更經達到了2GHz以上。半導體技術的進步，讓計算機(包括智能手機)性能不斷提升的同時，體積也不斷減小，成我們大多數不可或缺的工具。

數據顯示，全球半導體銷售額為345億美元，比2019年6月的329億美元總額增長了5.1%，但比2020年5月的346億美元少了0.3%。第二季度的銷售額為1036億美元，比2019年第二季度增長5.1%，但也比2020年第一季度環比小幅下降0.9%。與今年第一季度的29.2億平方英寸相比，2020年第二季度全球硅片出貨量增長了8%，達到31.52億平方英寸，超過了2019年第二季度的6%。

得益于晶體管的出現，才有了如今電子產品的昌盛。電子器件的核心部件是晶體管，它可以控制電流的開關和大小，從而實現各種計算和信號處理功能。目前，晶體管的主要材料是硅，因為它具有良好的半導體特性，可以在微觀尺度上制造出高性能的晶體管。然而，隨著電子技術的發展，硅晶體管也面臨著一些挑戰，比如制造成本、能耗、環境影響等。因此，科學家們一直在尋找新的替代材料，希望能打破晶體管的性能極限。

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