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近几天,新一轮巴以冲突引起全球广泛关注,持续升级的巴以局势影响到了当地的方方面面,包括以色列的芯片产业。
以色列虽然没有特别巨型,如英特尔、英伟达和台积电这样的芯片公司,不过以色列芯片产业的创新实力是不容忽视的,不仅全球顶级公司都会在以色列开设研发中心,同时以色列拥有大批半导体初创公司,他们的目标大都是做出特色,做到一定规模,然后归入到国际芯片大厂的麾下。不过,目前极具创新动力的以色列芯片产业正被笼罩在战火之下。以色列为人称道的芯片产业以色列有一个业内广泛认可的别称——中东芯片小霸王,这个名字实际上概括了以色列芯片产业的特点。以色列是真正意义上的“弹丸之地”,全境都在飞毛腿导弹的射程范围内。可能就是因为长期有危机感,因此以色列极力支持创新。以色列国民四分之三为犹太人,这个种族人口占全球0.2%,却诞生了226位诺贝尔奖得主,占全球总获奖人数的24%。这种创新在以色列被发扬光大,以色列每一万人中有135个工程师和科学家,居世界第一;以色列每1400人中就有1个创业者,人均创业比例世界第一。据统计,目前以色列大概有近200家芯片企业,虽然数量不多,不过却贯穿了整个半导体产业链,且拥有各个类型的芯片设计公司,包括AI芯片、传感器、IoT芯片等。同时,苹果、高通、微软、Meta、英伟达和索尼等科技巨头都在以色列有研发中心。据统计,以色列拥有全球8%左右的芯片设计人才及研发公司。考虑这个国家的国土面积和人口基数,这一比例是非常恐怖。有数据显示,以色列首都特拉维夫的创投活跃度仅次于美国硅谷。另有报告指出,整个工业4.0领域的全球VC投资当中,有11%进入了以色列公司。有人可能有疑惑,200家芯片公司好像也不多啊。不过,如果你算上被收购的以色列芯片公司之后,可能就会大为震撼。截至目前,以色列被收购的芯片公司包括世界第二大FPGA芯片公司Altera,全球领先的自动驾驶芯片公司Mobileye。此外,还有2019年被英特尔收购的AI芯片公司Habana Labs,2020年被英伟达收购的无线宽带技术公司Mellanox,以及2023年被高通收购的车载通信芯片公司Autotalks,等等。以色列芯片产业能够取得今天这样的成绩,英特尔这家公司扮演着重要的角色。1974年,功成名就的以色列天才工程师Frohman决定回国建设家乡,顺便说服了英特尔在以色列建立研发中心,这被认为是以色列半导体的起源。1980年,Frohman领衔的海法研发团队研发出了英特尔的里程碑产品之一——8088芯片。英特尔不仅将研发力量很大一部分放在以色列,且大力投资以色列的半导体制造。以色列拥有5座晶圆厂,三家在英特尔手中,两家在Tower Semiconductor(高塔半导体)手中,这家公司是全球前十的晶圆厂之一。并且,英特尔不久前才宣布,要在以色列投资250亿美元建设新的半导体晶圆厂。这个投资力度有多大呢?2022年以色列全年GDP总额是5225亿美元,250亿美元大概占了4.7%。通过大手笔的投入,英特尔在以色列带动的直接或者间接就业岗位大概有5万个。也就是说,以色列每1000人中就会有5-6个人和英特尔有关系。可以说是科技巨头的防御性并购促成了今天以色列芯片的繁荣,目前以色列芯片产业也是深谙此道,他们的产品方向基本是最前沿,且对国际大厂的产品有一定的替代关系,或者能够为国际大厂产品提供额外的赋能价值。在以色列,这种“技术储备”式创新已经成为主流。当然,以色列芯片科技产业能够取得今天的成绩,也离不开该国对教育的重视,以色列的教育投资占国家预算的10%,排名世界第一。以色列的企业税收仅为23%,针对拥有研发能力的公司还有专门的“天使法”(Angles Law)——为年轻公司的私人投资者提供税收优惠。另外,实际上1984年以色列就通过和发布了《鼓励产业研究和发展法》,符合特定标准且经首席科学家办公室(Office of the Chief Scientist, OCS)研究委员会批准的研究项目可以获得最高50%的批准支出资助。另外要提到的是,中国大陆是以色列芯片重要的出口目标地。根据OEC(Observatory of Economic Complexity)的统计数据,截至2021年,以色列芯片出口主要是爱尔兰、中国大陆、美国和越南,比例分别是36.3%、35%、10.8%和6.47%。之所以爱尔兰排名第一,是因为很多美国公司为了避税将公司注册在爱尔兰。战火对制造环节恐将带来影响如今,中东芯片小霸王正在被战火笼罩,预计会遭遇不小的冲击。当然,这种冲击也会分大小,制造型企业受到的影响无疑是最大的。我们在上述内容中提到,以色列目前有5座晶圆厂,3家在英特尔手里,2家在高塔半导体手里,当然还有英特尔正在投资的以色列新工厂,这些将会受到巨大的冲击。原因在于晶圆代工厂的特点——高度的技术密集、人才密集和资金密集。晶圆代工厂技术含量高、工艺复杂,涉及材料学、化学、半导体物理、光学、微电子、量子力学等诸多学科。当然,服务于晶圆代工厂的产业链也会同样被影响到,比如以色列本土的二十几家半导体设备公司。一些上游原材料和设备在以色列生产的芯片产业同样让人担忧,比如韩国的存储产业。据统计,韩国从以色列进口比例最高的是半导体制造设备,占总量的26.2%。这些设备有的来自美国KLA、应用材料(AMAT)在以色列境内的设备工厂,有的来自以色列本土知名的半导体检测设备公司Camtek和测量设备公司Nova。值得注意的是,韩国是第一个与以色列缔结自由贸易协定(FTA)的亚洲国家。由于是创新沃土,初创企业受到的冲击也不会小,一方面是市场因素,另一方面是人才因素。据统计,以色列目前大概有近一百家初创芯片公司。目前,以色列军方已征召30万后备役官兵,其中不少人是受雇于国内外新创企业的员工。同时,有很多以色列芯片创业公司的创始人和员工也主动到后备役部门去报到。因此,在巴以冲突期间定然会有不少芯片初创公司的研发陷入停滞状态。科技巨头的研发实验室是最为灵活的,目前三星、英伟达等公司都已经宣布,以色列研发实验室的员工转为居家办公的模式。另外,英伟达表示,已取消原定于10月15日至16日在特拉维夫举行的年度AI峰会。结语以色列本土晶圆代工厂高塔半导体回应,其运营目前正常。但是,如果局势进一步恶化,制造型企业很难不受到影响。况且,芯片制造工厂对于洁净室和设备稳定性的要求非常高,冲突中的震动就可能导致停产。
IGBT里面有芯片吗,那它算是集成电路的类别还是分立器件呢?当我们提到 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)这个词时,很多人会想到它是一种功率半导体器件。但是,它到底是集成电路的类别还是分立器件呢?接下来我们就来探讨一下。1. IGBT 是什么?IGBT 是一种双极型晶体管,它结合了 MOSFET 的高输入阻抗和 BJT 的低导通电阻,因此它的开关速度快,功率损耗小,被广泛应用于高频、高电压和大电流的电力电子设备中。2. IGBT 的结构IGBT 的结构非常复杂,它由 PN 结、MOS 结和 PNP 型晶体管构成。其中,PN 结是 IGBT 的主要支持部分,它承受主电流、主电压和主功率,MOS 结用于控制 PN 结的导通和截止,而 PNP 型晶体管则用于辅助 PN 结的导通。3. IGBT 的芯片IGBT 的芯片是由多个 PN 结、MOS 结和 PNP 型晶体管组成的,它们通过微细加工和封装技术集成在一起,形成成品器件。因此,IGBT 具有高度集成的特点,被视为一种集成电路。4. IGBT 的应用IGBT 作为一种功率半导体器件,广泛应用于工业、电力、交通等领域中。例如,它可以用于变频器、电动汽车、风力发电机、电力变压器等设备中,可以实现高效、可靠的电能转换和控制。综上所述,IGBT 既具有集成电路的特点,又有功率半导体器件的特性,因此它无法简单地归为集成电路的类别或分立器件的类别。但是,从它的应用领域和结构特点来看,我们更倾向于把它看作一种功率半导体器件。
二极管具有阳极和阴极两个端子,电流只能往单一方向流动。也就是说,电流可以从阳极流向阴极,而不能从阴极流向阳极。对二极管所具备的这种单向特性的应用,通常称之为“整流”功能,可将交流电转变为脉动直流电,例如:无线电接收器对无线电信号的调制,就是通过整流来完成的。二极管的英文是diode。二极管的正。负二个端子,正端称为阳极,负端称为阴极。电流只能从阳极向阴极方向移动。一些初学者容易产生这样一种错误认识:“半导体的一‘半’是一半的‘半’;面二极管也是只有一‘半’电流流动(这是错误的),所有二极管就是半导体 ”。其实二极管与半导体是完全不同的东西。我们只能说二极管是由半导体组成的器件。半导体无论那个方向都能流动电流。二极管的导电特性二极管重要的特性就是单方向导电性。在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出。下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。1. 正向特性在电子电路中,将二极管的正极接在高电位端,负极接在低电位端,二极管就会导通,这种连接方式,称为正向偏置。必须说明,当加在二极管两端的正向电压很小时,二极管仍然不能导通,流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值(这一数值称为“门槛电压”,锗管约为0.2V,硅管约为0.6V)以后,二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变(锗管约为0.3V,硅管约为0.7V),称为二极管的“正向压降”。2. 反向特性在电子电路中,二极管的正极接在低电位端,负极接在高电位端,此时二极管中几乎没有电流流过,此时二极管处于截止状态,这种连接方式,称为反向偏置。二极管处于反向偏置时,仍然会有微弱的反向电流流过二极管,称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值,反向电流会急剧增大,二极管将失去单方向导电特性,这种状态称为二极管的击穿。二极管的主要参数用来表示二极管的性能好坏和适用范围的技术指标,称为二极管的参数。不同类型的二极管有不同的特性参数。对初学者而言,必须了解以下几个主要参数:1、额定正向工作电流是指二极管长期连续工作时允许通过的正向电流值。因为电流通过管子时会使管芯发热,温度上升,温度超过容许限度(硅管为140左右,锗管为90左右)时,就会使管芯过热而损坏。所以,二极管使用中不要超过二极管额定正向工作电流值。例如,常用的IN4001-4007型锗二极管的额定正向工作电流为1A。2、反向工作电压加在二极管两端的反向电压高到一定值时,会将管子击穿,失去单向导电能力。为了保证使用安全,规定了反向工作电压值。例如,IN4001二极管反向耐压为50V,IN4007反向耐压为1000V。3、反向电流反向电流是指二极管在规定的温度和反向电压作用下,流过二极管的反向电流。反向电流越小,管子的单方向导电性能越好。值得注意的是反向电流与温度有着密切的关系,大约温度每升高10,反向电流增大一倍。例如2AP1型锗二极管,在25时反向电流若为250uA,温度升高到35,反向电流将上升到500uA,依此类推,在75时,它的反向电流已达8mA,不仅失去了单方向导电特性,还会使管子过热而损坏。又如,2CP10型硅二极管,25时反向电流仅为5uA,温度升高到75时,反向电流也不过160uA。故硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。二极管的作用1、整流:利用二极管单向导电性,可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电2、开关:二极管在正向电压作用下电阻很小,处于导通状态,相当于一只接通的开关;在反向电压作用下,电阻很大,处于截止状态,如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性,可以组成各种逻辑电路。3、限幅:二极管正向导通后,它的正向压降基本保持不变(硅管为0.7V,锗管为0.3V)。利用这一特性,在电路中作为限幅元件,可以把信号幅度限制在一定范围内。4、续流:在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起续流作用。5、检波:在收音机中起检波作用。6、变容:使用于电视机的高频头中。7、显示:用于VCD、DVD、计算器等显示器上。8、稳压:稳压二极管实质上是一个面结型硅二极管,稳压二极管工作在反向击穿状态。在二极管的制造工艺上,使它有低压击穿特性。稳压二极管的反向击穿电压恒定,在稳压电路中串入限流电阻,使稳压管击穿后电流不超过允许值,因此击穿状态可以长期持续并不会损坏。9、触发:触发二极管又称双向触发二极管(DIAC)属三层结构,具有对称性的二端半导体器件。常用来触发双向可控硅 ,在电路中作过压保护等用途。总结,几乎在所有的电子电路中,都要用到半导体二极管,它在许多的电路中起着重要的作用,它是诞生早的半导体器件之一,其应用也非常广泛。小功率二极管的N极(负极),在二极管外表大多采用一种色圈标出来,有些二极管也用二极管专用符号来表示P极(正极)或N极(负极),也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别,长脚为正,短脚为负。用数字式万用表去测二极管时,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。
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