芯片制造工艺中需要哪些稀有金属?

2022-12-5 16:32:00
  • 芯片制造工艺中需要哪些稀有金属?

构成台式机、笔记本电脑、服务器等内部结构的芯片及其制造的材料,是世界上最复杂的供应链之一。这些芯片不仅来自各种金属和非金属的原材料,而且还涉及许多工艺制程,将它们变成组件并将它们运送到需要组装的地方。在大多数情况下,决定制造工艺和供应链难度系数之一的是原材料及其稀缺性。

  二氧化硅

  二氧化硅最初作为硅砂或石英开采,是许多产品的基本元素,而不仅仅是计算机组件。它还用于钢筋混凝土、玻璃、太阳能电池板、水生产,有趣的是,它还用作石油和天然气压裂的支撑剂。与芯片制造更相关的是,硅是电子产品、芯片和类似硬件的主要成分。幸运的是,原材料很容易获得,它并不罕见或特别难以找到。它被熔化和结晶,然后被精炼、成型或切割以用于现代芯片制造业。

  硅晶圆

  硅晶片仍然由二氧化硅制成,即石英,有些人将它们称为单独的材料,因为加工和提炼它们的量很大。顾名思义,这种材料会不断进行加工,通常在氢氧化物或盐酸的帮助下,以缩小其形状并完成外表面。它们通常用于存储解决方案,例如固态驱动器 (SSD)、NAND 闪存和传统硬盘驱动器磁盘 (HDD)。锡焊料、金线和铜通常用于将芯片固定到印刷电路板 (PCB) 上。

  铪

  某些芯片制造商,如英特尔,开始使用具有独特特性的稀有材料来加速他们的芯片组和技术。铪就是其中一种材料,它非常罕见,可用于核反应堆的控制棒,该材料有助于控制其他稀有材料(如铀和钚)的裂变率。铪虽然比金稀有,但可用于处理器的电镀,有时也用于焊盘、引脚和晶体管。它当然不会大量使用,但对于适用的设计来说,它非常重要。

  钽和钯

  钽和钯通常用于晶体管或电容器,并且通常与硅配对或分层,它们构成了相当多的图形卡 (GPU) 或 RAM(内存)卡,以及许多其他材料。以这种方式将这两种材料分层可以改善较小芯片上的存储,使它们在性能方面更有能力,容量也更大,外形更小。

  铬、钴和铂

  与闪存不同,带有移动部件的传统硬盘驱动器需要由各种金属制成的磁盘,为此目的使用的一些常见材料包括氧化铁、硅、铜、锌、镍、铝等。然而,一些更重要的材料包括铬、钴和铂,它们比其他材料更稀有。

  电容器、晶体管、电阻器及焊料

  电容器设计用于调节电流,允许交流电流通过,同时阻止直流电流进入电路。实际工作有点复杂,但在计算机和电子产品内部,它们确保为各种硬件(如显卡、处理器和硬盘驱动器)提供适当的电压。电容器也可用于储存电能,即使只是储存最短的时间,它们由钽、钯和钌等材料组成。

  用于放大或切换电信号的晶体管几乎用于所有电子产品中,它们由半导体、端子和流动(或焊料)组成,所以它们是由多种材料制成的,值得一提的是硅、锗、砷化镓和铟。

  为了帮助更好地控制电流的流动并在适用的情况下产生电阻,电阻器几乎总是安装在电路中。在最简单的形式中,它们是由铂、银和钯等金属合金制成的电极。

  焊料是一种导电材料,用于连接各种组件或将它们连接到电路中。最常见的材料是铅,由于其危险特性,如今常用其他金属,例如铋、锌、铟、锑、铜、银和金。

  结论

  其他普通金属和贵金属也用于计算机芯片制造,包括锌、铁、镍、金、铜和铝,整个系统中使用的每种材料的数量各不相同,因为计算机由许多不同的组件组成,从主板到 I/O(输入/输出)外围设备。使用台式计算机,可以更轻松地了解如何组装和连接大量组件以制造最终产品。然而,对于笔记本电脑、平板电脑和智能手机等较小的设备,这并不总是那么明显。这些最小化设备中仍然包含许多组件,它们只是设计得更紧凑,并且通常具有独特的形状或外形尺寸。

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