電腦晶元是什麼材料製作的

1. 電腦晶元是由哪些金屬組成

如果問及晶元的原料是什麼，大家都會輕而易舉的給出答案是硅。除去硅之外，製造晶元還需要一種重要的材料就是金屬。目前為止，鋁已經成為製作處理器內部配件的主要金屬材料，而銅則逐漸被淘汰，這是有一些原因的，在目前的晶元工作電壓下，鋁的電遷移特性要明顯好於銅。

2. 晶元是什麼材料的這材料有什麼性質

晶元內部都是半導體材料，大部份都是硅材料，裡面的電容，電阻，二極體，三極體都是用半導體做出來的。半導體是介於像銅那樣易於電流通過的導體和像橡膠那樣的不導通電流的絕緣體之間的物質。
以非晶態半導體材料為主體製成的固態電子器件。非晶態半導體雖然在整體上分子排列無序，但是仍具有單晶體的微觀結構，因此具有許多特殊的性質。1975年，英國W.G.斯皮爾在輝光放電分解硅烷法制備的非晶硅薄膜中摻雜成功，使非晶硅薄膜的電阻率變化10個數量級，促進非晶態半導體器件的開發和應用。同單晶材料相比，非晶態半導體材料制備工藝簡單，對襯底結構無特殊要求，易於大面積生長，摻雜後電阻率變化大，可以製成多種器件。非晶硅太陽能電池吸收系數大，轉換效率高，面積大，已應用到計算器、電子表等商品中。非晶硅薄膜場效應管陣列可用作大面積液晶平面顯示屏的定址開關。利用某些硫系非晶態半導體材料的結構轉變來記錄和存儲光電信息的器件已應用於計算機或控制系統中。利用非晶態薄膜的電荷存儲和光電導特性可製成用於靜態圖像光電轉換的靜電復印機感光體和用於動態圖像光電轉換的電視攝像管的靶面。

具有半導體性質的非晶態材料。非晶態半導體是半導體的一個重要部分。50年代B.T.科洛米耶茨等人開始了對硫系玻璃的研究，當時很少有人注意，直到1968年S.R.奧弗申斯基關於用硫系薄膜製作開關器件的專利發表以後，才引起人們對非晶態半導體的興趣。1975年W.E.斯皮爾等人在硅烷輝光放電分解制備的非晶硅中實現了摻雜效應，使控制電導和製造PN結成為可能，從而為非晶硅材料的應用開辟了廣闊的前景。在理論方面，P.W.安德森和莫脫，N.F.建立了非晶態半導體的電子理論，並因而榮獲1977年的諾貝爾物理學獎。目前無論在理論方面，還是在應用方面，非晶態半導體的研究正在很快地發展著。
分類 目前主要的非晶態半導體有兩大類。
硫系玻璃。含硫族元素的非晶態半導體。例如As-Se、As-S，通常的制備方法是熔體冷卻或汽相沉積。
四面體鍵非晶態半導體。如非晶Si、Ge、GaAs等，此類材料的非晶態不能用熔體冷卻的辦法來獲得，只能用薄膜淀積的辦法(如蒸發、濺射、輝光放電或化學汽相淀積等)，只要襯底溫度足夠低，淀積的薄膜就是非晶態結構。四面體鍵非晶態半導體材料的性質，與制備的工藝方法和工藝條件密切相關。圖1 不同方法制備非晶硅的光吸收系數 給出了不同制備工藝的非晶硅光吸收系數譜，其中a、b制備工藝是硅烷輝光放電分解，襯底溫度分別為500K和300K，c制備工藝是濺射，d制備工藝為蒸發。非晶硅的導電性質和光電導性質也與制備工藝密切相關。其實，硅烷輝光放電法制備的非晶硅中，含有大量H，有時又稱為非晶的硅氫合金；不同工藝條件，氫含量不同，直接影響到材料的性質。與此相反，硫系玻璃的性質與制備方法關系不大。圖2 汽相淀積濺射薄膜和熔體急冷成塊體AsSeTe的光吸收系數譜 給出了一個典型的實例，用熔體冷卻和濺射的辦法制備的AsSeTe樣品，它們的光吸收系數譜具有相同的曲線。
非晶態半導體的電子結構 非晶態與晶態半導體具有類似的基本能帶結構，也有導帶、價帶和禁帶(見固體的能帶)。材料的基本能帶結構主要取決於原子附近的狀況，可以用化學鍵模型作定性的解釋。以四面體鍵的非晶Ge、Si為例，Ge、Si中四個價電子經sp雜化，近鄰原子的價電子之間形成共價鍵，其成鍵態對應於價帶；反鍵態對應於導帶。無論是Ge、Si的晶態還是非晶態，基本結合方式是相同的，只是在非晶態中鍵角和鍵長有一定程度的畸變，因而它們的基本能帶結構是相類似的。然而，非晶態半導體中的電子態與晶態比較也有著本質的區別。晶態半導體的結構是周期有序的，或者說具有平移對稱性，電子波函數是布洛赫函數，波矢是與平移對稱性相聯系的量子數，非晶態半導體不存在有周期性， 不再是好的量子數。晶態半導體中電子的運動是比較自由的，電子運動的平均自由程遠大於原子間距；非晶態半導體中結構缺陷的畸變使得電子的平均自由程大大減小，當平均自由程接近原子間距的數量級時，在晶態半導體中建立起來的電子漂移運動的概念就變得沒有意義了。非晶態半導體能帶邊態密度的變化不像晶態那樣陡，而是拖有不同程度的帶尾(如圖3 非晶態半導體的態密度與能量的關系 所示)。非晶態半導體能帶中的電子態分為兩類：一類稱為擴展態，另一類為局域態。處在擴展態的每個電子，為整個固體所共有，可以在固體整個尺度內找到；它在外場中運動類似於晶體中的電子；處在局域態的每個電子基本局限在某一區域，它的狀態波函數只能在圍繞某一點的一個不大尺度內顯著不為零，它們需要靠聲子的協助，進行跳躍式導電。在一個能帶中，帶中心部分為擴展態，帶尾部分為局域態，它們之間有一分界處，如圖4 非晶態半導體的擴展態、局域態和遷移率邊 中的和，這個分界處稱為遷移率邊。1960年莫脫首先提出了遷移率邊的概念。如果把遷移率看成是電子態能量的函數，莫脫認為在分界處和存在有遷移率的突變。局域態中的電子是跳躍式導電的，依靠與點陣振動交換能量，從一個局域態跳到另一個局域態，因而當溫度趨向0K時，局域態電子遷移率趨於零。擴展態中電子導電類似於晶體中的電子，當趨於0K時，遷移率趨向有限值。莫脫進一步認為遷移率邊對應於電子平均自由程接近於原子間距的情況，並定義這種情況下的電導率為最小金屬化電導率。然而，目前圍繞著遷移率邊和最小金屬化電導率仍有爭論。
缺陷 非晶態半導體與晶態相比較，其中存在大量的缺陷。這些缺陷在禁帶之中引入一系列局域能級，它們對非晶態半導體的電學和光學性質有著重要的影響。四面體鍵非晶態半導體和硫系玻璃，這兩類非晶態半導體的缺陷有著顯著的差別。
非晶硅中的缺陷主要是空位、微空洞。硅原子外層有四個價電子，正常情況應與近鄰的四個硅原子形成四個共價鍵。存在有空位和微空洞使得有些硅原子周圍四個近鄰原子不足，而產生一些懸掛鍵，在中性懸掛鍵上有一個未成鍵的電子。懸掛鍵還有兩種可能的帶電狀態：釋放未成鍵的電子成為正電中心，這是施主態；接受第二個電子成為負電中心，這是受主態。它們對應的能級在禁帶之中，分別稱為施主和受主能級。因為受主態表示懸掛鍵上有兩個電子占據的情況，兩個電子間的庫侖排斥作用，使得受主能級位置高於施主能級，稱為正相關能。因此在一般情況下，懸掛鍵保持只有一個電子占據的中性狀態，在實驗中觀察到懸掛鍵上未配對電子的自旋共振。1975年斯皮爾等人利用硅烷輝光放電的方法，首先實現非晶硅的摻雜效應，就是因為用這種辦法制備的非晶硅中含有大量的氫，氫與懸掛鍵結合大大減少了缺陷態的數目。這些缺陷同時是有效的復合中心。為了提高非平衡載流子的壽命，也必須降低缺陷態密度。因此，控制非晶硅中的缺陷，成為目前材料制備中的關鍵問題之一。
硫系玻璃中缺陷的形式不是簡單的懸掛鍵，而是「換價對」。最初，人們發現硫系玻璃與非晶硅不同，觀察不到缺陷態上電子的自旋共振，針對這表面上的反常現象，莫脫等人根據安德森的負相關能的設想，提出了MDS模型。當缺陷態上占據兩個電子時，會引起點陣的畸變，若由於畸變降低的能量超過電子間庫侖排斥作用能，則表現出有負的相關能，這就意味著受主能級位於施主能級之下。用 D、D、D 分別代表缺陷上不佔有、佔有一個、佔有兩個電子的狀態，負相關能意味著：
2D —→ D+D
是放熱的。因而缺陷主要以D、D形式存在，不存在未配對電子，所以沒有電子的自旋共振。不少人對D、D、D缺陷的結構作了分析。以非晶態硒為例，硒有六個價電子，可以形成兩個共價鍵，通常呈鏈狀結構，另外有兩個未成鍵的 p電子稱為孤對電子。在鏈的端點處相當於有一個中性懸掛鍵，這個懸掛鍵很可能發生畸變，與鄰近的孤對電子成鍵並放出一個電子(形成D)，放出的電子與另一懸掛鍵結合成一對孤對電子(形成D)，如圖 5 硫系玻璃的換價對 所示。因此又稱這種D、D為換價對。由於庫侖吸引作用，使得D、D通常是成對地緊密靠在一起，形成緊密換價對。硫系玻璃中成鍵方式只要有很小變化就可以形成一組緊密換價對，如圖6 換價對的自增強效應 所示，它只需很小的能量，有自增強效應，因而這種缺陷的濃度通常是很高的。利用換價對模型可以解釋硫屬非晶態半導體的光致發光光譜、光致電子自旋共振等一系列實驗現象。
應用 非晶態半導體在技術領域中的應用存在著很大的潛力，非晶硫早已廣泛應用在復印技術中，由S.R.奧夫辛斯基首創的 As-Te-Ge-Si系玻璃半導體製作的電可改寫主讀存儲器已有商品生產，利用光脈沖使碲微晶薄膜玻璃化這種性質製作的光存儲器正在研製之中。對於非晶硅的應用目前研究最多的是太陽能電池。非晶硅比晶體硅制備工藝簡單，易於做成大面積，非晶硅對於太陽光的吸收效率高，器件只需大約1微米厚的薄膜材料，因此，可望做成一種廉價的太陽能電池，現已受到能源專家的重視。最近已有人試驗把非晶硅場效應晶體管用於液晶顯示和集成電路。

3. 手機電腦的晶元主要由什麼物質組成

手機電腦的晶元原料是晶圓，晶圓的成分是硅，所以手機電腦的晶元主要是有硅組成的。
硅是由石英沙所精練出來的，晶圓便是硅元素加以純化，接著是將這些純硅製成硅晶棒，成為製造集成電路的，將晶圓中植入離子，生成相應的P、N類半導體，具體工藝是從矽片上暴露的區域開始，放入化學離子混合液中，這一工藝將改變攙雜區的導電方式，使每個晶體管可以通，斷或攜帶數據。

4. 手機電腦的晶元主要是由什麼物質組成

手機、電腦的晶元主要是由硅物質組成。

晶元製造的過程就如同用樂高蓋房子一樣，先有晶圓作為地基，再層層往上疊的晶元製造流程後，就可產出必要的 IC 晶元。

晶圓（wafer），是製造各式電腦晶元的基礎。我們可以將晶元製造比擬成用樂高積木蓋房子，藉由一層又一層的堆疊，完成自己期望的造型（也就是各式晶元）。

然而，如果沒有良好的地基，蓋出來的房子就會歪來歪去，不合自己所意，為了做出完美的房子，便需要一個平穩的基板。對晶元製造來說，這個基板就是接下來將描述的晶圓。

在 IC 生產流程中，IC 多由專業 IC 設計公司進行規劃、設計，像是聯發科、高通、Intel 等知名大廠，都自行設計各自的 IC 晶元，提供不同規格、效能的晶元給下游廠商選擇。

因為 IC 是由各廠自行設計，所以 IC 設計十分仰賴工程師的技術，工程師的素質影響著一間企業的價值。

(4)電腦晶元是什麼材料製作的擴展閱讀

在固體材料中，有一種特殊的晶體結構──單晶（Monocrystalline）。它具有原子一個接著一個緊密排列在一起的特性，可以形成一個平整的原子表層。

因此，採用單晶做成晶圓，便可以滿足以上的需求。然而，該如何產生這樣的材料呢，主要有二個步驟，分別為純化以及拉晶，之後便能完成這樣的材料。

5. 手機電腦晶元主要是由什麼物質組成

手機電腦的晶元主要是由半導體材料製作的，比如硅等，所以美國有「矽谷」，我們也需要打造自己的「矽谷」，以免再受制於人。

6. CPU一般用什麼原材料製作

電腦cpu晶元由一種叫「單晶硅」的材料製成,未切割前的單晶硅材料是一種薄圓形片,叫「晶圓片」。CPU是在特別純凈的硅材料上製造的。一個CPU晶元包含上百萬個精巧的晶體管。人們在一塊指甲蓋大小的矽片上，用化學的方法蝕刻或光刻出晶體管。
CPU正是由晶體管組合而成的。簡單而言，晶體管就是微型電子開關，它們是構建CPU的基石，你可以把一個晶體管當作一個電燈開關，它們有個操作位，分別代表兩種狀態:ON(開)和OFF(關)。這一開一關就相當於晶體管的連通與斷開。

7. 電腦的晶元是什麼材料做的

在今天的半導體製造業中，計算機中央處理器無疑是受關注程度最高的領域，而這個領域中眾所周知的兩大巨頭，其所遵循的處理器架構均為x86，而另外一家號稱信息產業的藍色巨人的IBM，也擁有強大的處理器設計與製造能力，它們最先發明了應變硅技術，並在90納米的處理器製造工藝上走在最前列。
在今天的文章中，我們將一步一步的為您講述中央處理器從一堆沙子到一個功能強大的集成電路晶元的全過程。製造晶元的基本原料
如果問及晶元的原料是什麼，大家都會輕而易舉的給出答案—是硅。這是不假，但硅又來自哪裡呢？其實就是那些最不起眼的沙子。難以想像吧，價格昂貴，結構復雜，功能強大，充滿著神秘感的晶元竟然來自那根本一文不值的沙子。當然這中間必然要經歷一個復雜的製造過程才行。不過不是隨便抓一把沙子就可以做原料的，一定要精挑細選，從中提取出最最純凈的硅原料才行。試想一下，如果用那最最廉價而又儲量充足的原料做成晶元，那麼成品的質量會怎樣，你還能用上像現在這樣高性能的處理器嗎？
除去硅之外，製造晶元還需要一種重要的材料就是金屬。目前為止，鋁已經成為製作處理器內部配件的主要金屬材料，而銅則逐漸被淘汰，這是有一些原因的，在目前的晶元工作電壓下，鋁的電遷移特性要明顯好於銅。所謂電遷移問題，就是指當大量電子流過一段導體時，導體物質原子受電子撞擊而離開原有位置，留下空位，空位過多則會導致導體連線斷開，而離開原位的原子停留在其它位置，會造成其它地方的短路從而影響晶元的邏輯功能，進而導致晶元無法使用。這就是許多Northwood Pentium 4換上SNDS(北木暴畢綜合症)的原因，當發燒友們第一次給Northwood Pentium 4超頻就急於求成，大幅提高晶元電壓時，嚴重的電遷移問題導致了晶元的癱瘓。這就是intel首次嘗試銅互連技術的經歷，它顯然需要一些改進。不過另一方面講，應用銅互連技術可以減小晶元面積，同時由於銅導體的電阻更低，其上電流通過的速度也更快。
除了這兩樣主要的材料之外，在晶元的設計過程中還需要一些種類的化學原料，它們起著不同的作用，這里不再贅述。晶元製造的准備階段在必備原材料的採集工作完畢之後，這些原材料中的一部分需要進行一些預處理工作。而作為最主要的原料，硅的處理工作至關重要。首先，硅原料要進行化學提純，這一步驟使其達到可供半導體工業使用的原料級別。而為了使這些硅原料能夠滿足集成電路製造的加工需要，還必須將其整形，這一步是通過溶化硅原料，然後將液態硅注入大型高溫石英容器而完成的。
而後，將原料進行高溫溶化。中學化學課上我們學到過，許多固體內部原子是晶體結構，硅也是如此。為了達到高性能處理器的要求，整塊硅原料必須高度純凈，及單晶硅。然後從高溫容器中採用旋轉拉伸的方式將硅原料取出，此時一個圓柱體的硅錠就產生了。從目前所使用的工藝來看，硅錠圓形橫截面的直徑為200毫米。不過現在intel和其它一些公司已經開始使用300毫米直徑的硅錠了。在保留硅錠的各種特性不變的情況下增加橫截面的面積是具有相當的難度的，不過只要企業肯投入大批資金來研究，還是可以實現的。intel為研製和生產300毫米硅錠而建立的工廠耗費了大約35億美元，新技術的成功使得intel可以製造復雜程度更高，功能更強大的集成電路晶元。而200毫米硅錠的工廠也耗費了15億美元。下面就從硅錠的切片開始介紹晶元的製造過程。
單晶硅錠在製成硅錠並確保其是一個絕對的圓柱體之後，下一個步驟就是將這個圓柱體硅錠切片，切片越薄，用料越省，自然可以生產的處理器晶元就更多。切片還要鏡面精加工的處理來確保表面絕對光滑，之後檢查是否有扭曲或其它問題。這一步的質量檢驗尤為重要，它直接決定了成品晶元的質量。
單晶硅錠新的切片中要摻入一些物質而使之成為真正的半導體材料，而後在其上刻劃代表著各種邏輯功能的晶體管電路。摻入的物質原子進入硅原子之間的空隙，彼此之間發生原子力的作用，從而使得硅原料具有半導體的特性。今天的半導體製造多選擇CMOS工藝(互補型金屬氧化物半導體)。其中互補一詞表示半導體中N型MOS管和P型MOS管之間的交互作用。而N和P在電子工藝中分別代表負極和正極。多數情況下，切片被摻入化學物質而形成P型襯底，在其上刻劃的邏輯電路要遵循nMOS電路的特性來設計，這種類型的晶體管空間利用率更高也更加節能。同時在多數情況下，必須盡量限制pMOS型晶體管的出現，因為在製造過程的後期，需要將N型材料植入P型襯底當中，而這一過程會導致pMOS管的形成。
在摻入化學物質的工作完成之後，標準的切片就完成了。然後將每一個切片放入高溫爐中加熱，通過控制加溫時間而使得切片表面生成一層二氧化硅膜。通過密切監測溫度，空氣成分和加溫時間，該二氧化硅層的厚度是可以控制的。在intel的90納米製造工藝中，門氧化物的寬度小到了驚人的5個原子厚度。這一層門電路也是晶體管門電路的一部分，晶體管門電路的作用是控制其間電子的流動，通過對門電壓的控制，電子的流動被嚴格控制，而不論輸入輸出埠電壓的大小。准備工作的最後一道工序是在二氧化硅層上覆蓋一個感光層。這一層物質用於同一層中的其它控制應用。這層物質在乾燥時具有很好的感光效果，而且在光刻蝕過程結束之後，能夠通過化學方法將其溶解並除去。
光刻蝕這是目前的晶元製造過程當中工藝非常復雜的一個步驟，為什麼這么說呢？光刻蝕過程就是使用一定波長的光在感光層中刻出相應的刻痕，由此改變該處材料的化學特性。這項技術對於所用光的波長要求極為嚴格，需要使用短波長的紫外線和大麴率的透鏡。刻蝕過程還會受到晶圓上的污點的影響。每一步刻蝕都是一個復雜而精細的過程。設計每一步過程的所需要的數據量都可以用10GB的單位來計量，而且製造每塊處理器所需要的刻蝕步驟都超過20步(每一步進行一層刻蝕)。而且每一層刻蝕的圖紙如果放大許多倍的話，可以和整個紐約市外加郊區范圍的地圖相比，甚至還要復雜，試想一下，把整個紐約地圖縮小到實際面積大小隻有100個平方毫米的晶元上，那麼這個晶元的結構有多麼復雜，可想而知了吧。
當這些刻蝕工作全部完成之後，晶圓被翻轉過來。短波長光線透過石英模板上鏤空的刻痕照射到晶圓的感光層上，然後撤掉光線和模板。通過化學方法除去暴露在外邊的感光層物質，而二氧化硅馬上在陋空位置的下方生成。
摻雜在殘留的感光層物質被去除之後，剩下的就是充滿的溝壑的二氧化硅層以及暴露出來的在該層下方的硅層。這一步之後，另一個二氧化硅層製作完成。然後，加入另一個帶有感光層的多晶硅層。多晶硅是門電路的另一種類型。由於此處使用到了金屬原料(因此稱作金屬氧化物半導體)，多晶硅允許在晶體管隊列埠電壓起作用之前建立門電路。感光層同時還要被短波長光線透過掩模刻蝕。再經過一部刻蝕，所需的全部門電路就已經基本成型了。然後，要對暴露在外的硅層通過化學方式進行離子轟擊，此處的目的是生成N溝道或P溝道。這個摻雜過程創建了全部的晶體管及彼此間的電路連接，沒個晶體管都有輸入端和輸出端，兩端之間被稱作埠。
重復這一過程
從這一步起，你將持續添加層級，加入一個二氧化硅層，然後光刻一次。重復這些步驟，然後就出現了一個多層立體架構，這就是你目前使用的處理器的萌芽狀態了。在每層之間採用金屬塗膜的技術進行層間的導電連接。今天的P4處理器採用了7層金屬連接，而Athlon64使用了9層，所使用的層數取決於最初的版圖設計，並不直接代表著最終產品的性能差異。
接下來的幾個星期就需要對晶圓進行一關接一關的測試，包括檢測晶圓的電學特性，看是否有邏輯錯誤，如果有，是在哪一層出現的等等。而後，晶圓上每一個出現問題的晶元單元將被單獨測試來確定該晶元有否特殊加工需要。
而後，整片的晶圓被切割成一個個獨立的處理器晶元單元。在最初測試中，那些檢測不合格的單元將被遺棄。這些被切割下來的晶元單元將被採用某種方式進行封裝，這樣它就可以順利的插入某種介面規格的主板了。大多數intel和AMD的處理器都會被覆蓋一個散熱層。在處理器成品完成之後，還要進行全方位的晶元功能檢測。這一部會產生不同等級的產品，一些晶元的運行頻率相對較高，於是打上高頻率產品的名稱和編號，而那些運行頻率相對較低的晶元則加以改造，打上其它的低頻率型號。這就是不同市場定位的處理器。而還有一些處理器可能在晶元功能上有一些不足之處。比如它在緩存功能上有缺陷(這種缺陷足以導致絕大多數的晶元癱瘓)，那麼它們就會被屏蔽掉一些緩存容量，降低了性能，當然也就降低了產品的售價，這就是Celeron和Sempron的由來。在晶元的包裝過程完成之後，許多產品還要再進行一次測試來確保先前的製作過程無一疏漏，且產品完全遵照規格所述，沒有偏差。

8. 製作計算機晶元的主要材料是

製作計算機晶元的主要材料是高純硅。

在一個電腦晶元中包含了千千萬萬的電阻，電容以及其他小的元件。

電腦上有很多的晶元，內存條上一塊一塊的黑色長條是晶元，主板、硬碟、顯卡等上都有很多的晶元，CPU也是塊電腦晶元，只不過他比普通的電腦晶元更加的復雜更加的精密。

(8)電腦晶元是什麼材料製作的擴展閱讀：

晶元有南橋晶元，北橋晶元，晶元是主板的心臟，CPU是電腦的心臟。不過晶元分好多種，比如CPU也可說為是晶元，還有顯卡晶元、音效卡晶元等等，他們大部分是計算作用。

計算機內部的存儲器具有記憶特性，可以存儲大量的信息，這些信息，不僅包括各類數據信息，還包括加工這些數據的程序。

由於計算機具有存儲記憶能力和邏輯判斷能力，所以人們可以將預先編好的程序組納入計算機內存，在程序控制下，計算機可以連續、自動地工作，不需要人的干預。