半导体的作用精选(九篇)

第1篇：半导体的作用范文

关键词：电子科学技术；半导体材料；特征尺寸；发展；趋势

1 对现阶段我国电子科学技术发展进程向前推进的过程中所使用到的半导体材料进行分析

1.1 元素类半导体材料在我国电子科学技术发展初级阶段得到了较为广泛的应用

作为出现最早并且得到了最为广泛的应用的第一代半导体材料，锗、硅是其中典型性相对来说比较强的元素半导体材料，第一代半导体材料硅因为存储量相对来说比较大、工艺也相对来说比较成熟，成为了现阶段我国所生产出来的半导体设备中得到了最为广泛的应用，锗元素是发现时间最早的一种半导体材料。在我国电子科学技术发展初级阶段因其本身所具有的活泼，容易和半导体设备中所需要使用到的介电材料发生氧化还原反应从而形成GEO，使半导体设备的性能受到一定程度的影响，致使人们在使用半导体设备的过程中出现各个层面相关问题的几率是相对来说比较高的，并且锗这种元素的产量相对于硅元素来说是比较少的，因此在我国电子科学技术发展初级阶段对锗这种半导体材料的研究力度是相对来说比较小的。但是在上个世纪八十年代的时候，锗这种半导体材料在红外光学领域得到了较为广泛的应用，并且发展速度是相对来说比较快的，在此之后，GE这种半导体材料在太阳能电池这个领域中也得到了较为广泛的应用。

1.2 对现阶段我国电子科学技术发展进程向前推进的过程中所使用到大化合物半导体材料进行分析

现阶段我国电子科学技术发展进程向前推进的过程中所使用到的化合物半导体一般情况下是可以分为第III和第V族化合物（例如在那个时期半导体设备中所经常使用到的半导体材料GaAs Gap以及石墨烯等等），第II和第VI族化合物（例如在半导体设备中所经常使用到的硫化镉以及硫化锌等等）、经过了一定程度的氧化反应后的化合物（Mn、Cu等相关元素经过了一定程度的氧化反应后形成的化合物）。在上文中所叙述的一些材料一般情况下都是属于固态晶体半导体材料所包含的范畴之内的，现阶段我国电子科学技术发展进程向前推进的过程中研发出来的有机半导体与玻璃半导体等非晶体状态的材料也逐渐成为了半导体设备中所经常使用到的一种材料。

2 对现阶段我国电子科学技术发展进程向前推进的过程中半导体材料使用阶段发生变化的进行分析

在现阶段我国半导体设备中所经常使用到的半导体材料硅遵循着摩尔定律所提出的要求发展进程不断的向前推进，现阶段我国半导体设备中所使用到的硅的集成度已经逐渐接近了极限范围，现阶段我国所研发出来的晶体管逐步向着10nm甚至7nm的特征尺寸逼近。但是因为硅材料本身在禁带宽度、空穴迁移率等各个方面存在一定程度的问题，难以满足现阶段我国科学技术发展进程向前推进的过程中对半导体材料所提出的要求，在10nm这个节点范围之中，GE/SIGE材料或许是可以代替硅材料成为半导体设备所需要使用到的主要材料的。在2015年的时候，IBM实验室在和桑心以及纽约州立大学纳米理工学院进行一定程度的相互合作之后推出了实际范围内首个7nm原型芯片，这一款芯片中所使用到的材料都是被人们称作黑科技的“锗硅”材料，取代了原本高纯度硅元素在半导体材料中所占据的主导地位。

3 对现阶段新兴半导体材料的发展趋势进行分析

因为在经济发展进程向前推进的背景之下，人们对半导体设备的性能所提出的要求也在不断的提升，人们对半导体设备中所需要使用到的半导体材料在集成度、能耗水平以及成本等各个方面提出的要求到达了新的高度。现阶段，第三代半导体材料已经之间的成为了半导体设备中使用到的主要材料之一，作为在第三代半导体材料中典型性相对来说比较强的材料：GaN、SIC以及zno等各种类型的材料在现阶段发展进程向前推进的速度都是相对来说比较快的。

4 对现阶段碳化硅这种材料的发展和在各个领域中得到的应用进行分析

碳化硅是一种典型性相对来说比较高的在碳基化合物所包含的范围之内的半导体材料，其本身所具有的导热性能相对于其它类型的半导体材料来说稳定性是相对来说比较强的，所以在某些对散热性要求相对来说比较高的领域中得到了较为广泛的应用，现阶段碳化硅这种半导体材料在太阳能电池、发电传输以及卫星通信等各个领域中得到了比较深入的应用，在此之外，碳化硅这种半导体材料在军工行业中所得到的应用也是相对来说比较深入的，在某些国防建设相关工作进行的过程中都使用到的了大量的碳化硅。因为和碳化硅这种材料相关的产业的数量是相对来说比较少的，现阶段我国碳化硅行业发展进程向前推进的速度是相对来说比较缓慢的，但是现阶段我国经济发展进程向前推进的过程中所重视的向着环境保护型的方向转变，碳化硅材料能够满足这一要求，所以我国政府有关部门对碳化硅这一种创新型的半导体材料越发的重视了，随着半导体行业整体发展进程不断的向前推进，在不久的将来我国碳化硅行业的的发展一定会取得相对来说比较显著的成果的。

5 对现阶段我国所研发出来的创新型半导体材料氧化锌的发展趋势进行分析

作为一种创新型的半导体材料，氧化锌在光学材料以及传感器等各个领域中得到了较为广泛的应用，因为这种创新型的半导体材料具有反应速度相对来说比较快、集成度相对来说比较高以及灵敏程度相对来说比较高等一系列的特点，和当前我国传感器行业发展进程向前推进的过程中所遵循的微型化宗旨相适应，因为氧化锌这种创新型的半导体材料的原材料丰富程度是相对来说比较高的、环保性相对来说比较强、价格相对来说比较低，所以氧化锌这种创新型的半导体材料在未来的发展前景是相对来说比较广阔的。

6 结束语

现阶段我国经济发展进程向前推进的速度是相对来说比较稳定的，并且当今我国所处的时代是一个知识经济的时代，人们对半导体设备中所需要使用到的半导体材料提出了更高的要求，针对半导体设备中所需要使用到的半导体材料展开的相关研究工作的力度也得到了一定程度的提升，摩尔定律在现阶段电子科学技术发展进程向前推进的过程中仍然是适用的，随着人们针对半导体材料展开的研究相关工作得到了一定的成果，使用创新型半导体材料的半导体设备的性能得到了大幅度的提升，相信在不久的将来，半导体材料市场的变化是相对来说比较大的。

参考文献

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[6]王占国.半导体材料的发展现状与趋势（摘要）[J].新材料产业，

第2篇：半导体的作用范文

关键词：半导体照明；产业集群；协同创新；技术路线图

世纪之交，美国、日本、欧盟、韩国、台湾等国家和地区相继推出了半导体照明国家或地区发展计划，大力培育和发展本国或本地区的半导体照明产业。在微观层面，以美国GE、荷兰PHILP、德国OSRAM三大世界照明生产巨头为代表的跨国公司，纷纷与上游半导体公司合作组建半导体照明公司，积极创造竞争优势，并正在中国抢占专利制高点，对我国的半导体技术发展形成了合围之势。因此，长三角作为中国半导体照明产业化的重要基地，有责任形成产业联盟，通过产业集群协同创新，共同应对跨国公司的竞争。

长江三角洲地区的LED产业集中在上海，江苏的南京、扬州和无锡，以及浙江的杭州等地区，开始呈现向园区聚集的发展趋势，且整个半导体照明产业链的投资都比较活跃。2007年，长三角的半导体照明产业规模约占国内总体规模的40％左右。截至2007年，在中国半导体照明联盟的73家会员中，长三角地区的半导体照明企业和机构有26家，占总数的三分之一。同时，长三角拥有中国六大半导体照明基地中的上海基地和扬州基地。其中，上海已经在半导体芯片制造和封装应用等方面呈现出良好的产业发展态势，并形成了比较完整的产业链和企业群；江苏在LED封装及应用方面已经初具规模；宁波具有良好的产业基础和经济区位优势，是国内主要的特种照明灯具生产基地，发展潜力巨大。

1 长三角区域半导体照明产业集群协同创新的现状及问题

1.1　协同创新现状

1.1.1　组建战略联盟，实现共同发展江苏奥雷光电(镇江)已形成了从大功率高亮度LED外延片和芯片制造―器件封装一应用三个领域的产业布局，无论从技术实力还是产业布局上都已处于国内领先地位。2005年江苏奥雷光电与上海宇体光电合作，在大功率高亮度LED外延和芯片进行研发和生产，并已签订协议，拟组建宇奥光电集团公司，共同发展LED芯片产业。

1.1.2　依托跨区产学研联盟，建立企业技术中心江苏日月(盐城建湖)照明公司、伯乐达集团(盐城)、盐城豪迈照明科技公司，分别与清华大学、北京大学、复旦大学建立长期合作关系，形成一定规模的封装应用生产线。此外，扬州市开发区先后引进清华大学、南京大学、中科院、中国电子科技集团公司等国内一流高等院校、科研单位落户，合作建立了扬州一南京大学光电研究院、中科院半导体研究中心、江苏省半导体照明工程技术研究中心、江苏省半导体照明检验中心、扬州一南京大学半导体照明研究院、扬州半导体照明和太阳能光伏应用研究与检验中心等研发机构10多家。

1.2　存在的主要问题

近几年，虽然长三角的LED产业发展较快，但由于均缺乏高新技术和知识产权体系作支撑，目前仍在低附加值领域徘徊，LED照明产业存在的问题主要表现在五个方面：

第一，在产品的应用开发上，低水平重复，缺少具有产业支撑度的龙头企业和企业集团。企业产业规模小，不能引领产业链的延伸和产业集聚。产业整合不够，绝大部分企业还是混战于低端市场，缺乏规范和约束，过度竞争导致在一定程度上影响到行业整体声誉，另外对封装前沿技术的研发广度和深度不足也需要引起足够重视。

第二，标准评价体系尚未建立，检测方法与手段缺乏，市场不能有效规范，市场竞争无序，产业管理部门需要加强合作。后应用领域本土市场规模巨大，但无标准、无规范的现象更加严重，产业高度分散，器件应用随心所欲，因设计、生产、安装不规范导致应用产品早期失效的现象比比皆是，给半导体照明产业的健康发展已经带来一定损害。

第三，基础性研究与产业化人才缺乏，结构不合理，核心装备与配套材料国产化的问题急需解决。

第四，行业发展缺少必要的政策支持，政府对半导体照明产业的扶持力度有待加强。

第五，缺乏长三角半导体照明联盟和合作平台，交流信息不充分，也是阻碍长三角产业聚集的重要原因。

1.3　产生问题的主要原因

1.3.1　缺乏产学研联合创新，影响自主创新能力的提升长三角地区在半导体照明产业领域还没有很好的形成产学研联合创新局面，表现在研究室、实验中心和各企业间各自为战，没有形成实质意义上的产业联盟。造成长三角地区半导体照明领域产学研联合创新缺乏的原因有：一是合作的积极性不高，高校、研究所更加关注这一领域的基础研究，例如照明材料的研究，而它又很难在短时间内获得突破，企业则是关注应用研究：二是高校、研究所管理机制与产学研合作要求不一致，高校教师的职称评定与论文挂钩，而企业更强调技术的应用开发；三是知识产权以及合作创新的成果归属问题目前国家还没有明确的规定，致使在合作过程中时有发生知识产权的纠纷问题。

1.3.2　企业规模偏小，标准建设滞后，产业集中度不高，阻碍了产业的集群发展长三角地区从事半导体照明的企业规模相对偏小，都是新成立的企业，资金薄弱，企业管理也相对薄弱，竞争不规范，今后很难在国际上规模竞争，至今还没有看到长三角地区有一家半导体照明企业上市融资。并且，中小企业融资难，也是制约长三角地区半导体照明企业规模不大的重要原因。此外，缺乏有影响力和有实力的企业制定技术标准，造成半导体照明行业没有统一的标准。短期看。没有统一的标准，将使半导体照明领域的竞争陷于无序状态。长期看，缺乏标准，必将使长三角地区的半导体照明产业在国际竞争中处于不利地位。

1.3.3　各地行政壁垒的存在，阻碍了产业链的有效整合上下游产业有机结合，专业化协作和分工是产业健康发展和成熟的标志，因为半导体照明产业的上下游产业的技术关联度相对较高，范围经济的属性较强。但由于行政壁垒的客观存在，长三角地区各个城市在制定半导体产业发展规划时，很少站在长三角的角度来考虑，在发展选择上几乎雷同。这样使企业集中在比较专业的领域，很少有企业能够在产业链条上进行垂直整合，没有一家企业形成了包括“衬底―延―芯片―封装―应用产品”的完整LED产业链，而长三角地区至今没有极具规模的封装厂。而以国外的发展经验来看，基本上都是走产业链垂直整合的发展道路，如美国的GELCORE的公司。

2　长三角区域半导体照明产业集群协同创

新的对策建议

2.1　发展战略

2.1.1　做强做大的集群发展战略　培育长三角的半导体照明产业的龙头企业，培养一批品牌企业。龙头企业是产业集群的支撑，产业集群的发展，必须要有龙头企业的牵动和带动。在培育龙头企业上，长三角各地政府要对获得全国驰名商标、中国品牌产品等的优势半导体照明企业实施重奖，并通过项目投资、土地、贷款上的政策，鼓励一些相关大企业集团通过收购、控股等资本运作方式进入半导体照明领域。同时积极引进和培育关联性大、带动性强的大企业，鼓励龙头企业提高核心竞争力，发挥其辐射、示范、信息扩散和销售网络的产业龙头作用；重点扶持关键性核心企业的技术自主创新项目，提升龙头企业带动力和产业集群竞争力。通过又强又大的龙头企业带动，在其周围聚集一大批配套企业，最终形成产业的集群发展。

2.1.2　协作融合创新发展战略一是加强长三角的科技和经济部门积极与上海世博局开展协调和合作，在世博会展览区一些照明、装饰、装备。采用政府采购的方式，建立半导体照明示范区。二是加强半导体照明产业链内部之间的整合和协作，形成合理分工体系。三是加强与第三产业融合，形成专业化的半导体照明市场。

2.1.3　技术标准发展战略“一流企业做标准、二流企业做技术、三流企业做产品”。作为规范国际秩序的依据和准则，标准成为企业竞争的制高点，同时，标准也不再仅仅是技术和经济层面的问题，而上升到政治层面，国际上一些国家经常利用标准来保护本国的产业。因此，在半导体照明产品还缺乏国际公认的技术标准背景下，长三角地区完全可以在培育龙头企业的同时，积极参与国家层面的半导体照明技术标准体系建设，为我国未来半导体照明产业发展在国际上获得更多的话语权。

2.2　路径选择

根据长三角地区半导体照明产业发展的现状特点、存在的问题以及半导体照明技术发展趋势，制定长三角区域半导体照明产业集群演化关键技术创新路线图，见图1。创新路径分三步走：

第一步，加强要素交流，通过引进发达地区的生产设备，建立半导体照明产品的企业，生产半导体照明的应用产品。但是，引进不是简单的引进。把技术和设备引进之后必须继之以消化、吸收和创新。同样的设备，别人制造出了一流产品，我们做不出来，原因很简单，我们没有掌握引进的设备，没有掌握工艺技术。同时，这个阶段的创新主要是集中在半导体照明下游产品的研发上。此外，在半导体的上游技术也要加强，为后续创新打下基础。

第二步，加强产业资源整合，通过市场机制推动有实力的企业兼并。国外都是大公司在发展半导体照明技术，他们的技术与研发资金雄厚，而国内的半导体照明企业规模偏小，市场竞争混乱，不利于产业技术创新的增强和产业的健康发展。因此，国家可以出台一系列的鼓励政策，在长三角等市场经济较为发达的地区，鼓励一些大型上市公司，通过资本运作，来兼并相关半导体照明企业，加强在产业链上的垂直整合，加强半导体照明中游产品研发，强化半导体照明技术的集成创新。

第三步，加大融合与协同创新，在产业层次上做到有所为有所不为。从技术路线角度考虑，国内可以分几个梯队进行研究，第一梯队主要围绕国际上主流的技术路线去走，在主要技术路线上创造新的知识产权。而第二或第三梯队就要研究国外也没有实现批量生产的新方法，走出国际三种技术路线的包围。例如开发直接发白光的芯片，开发受激发后直接发白光的白光荧光粉。从产业链角度考虑，长三角应当重点发展封装和应用技术，但上游技术领域也不能放弃。

2.3　发展对策

2.3.1 建立专利诉讼预警机制，增强企业的应诉能力 由于长三角地区的半导体照明企业的规模相对较小，还没有引起国外半导体照明大公司的注意。但到了上海2010年举办世界工业博览会之后，半导体照明产业可能做大后，国内企业由于缺乏半导体照明的核心专利技术，导致被诉讼的概率会更高。因此，长三角应该建立一个产业联盟，建立专利诉讼的预警机制，以应对长三角的半导体照明企业在遭遇国外专利诉讼而处于的不利地位，做到未雨绸缪，变被动为主动。一是要建立该领域国外专利诉讼的信息共享机制，成立专家顾问中心，聘请各领域专家对联盟成员提供指导，为联盟的对外交涉提供咨询，及时发出预警信息。二是诉讼经验的共享机制，一旦遭到，而可作到有备而来。

2.3.2　合纵连横，形成专利联盟　随着半导体照明产业国际竞争加剧。国外一些知名企业纷纷组建战略联盟，采取专利相互授权，共同打击专利侵权行为。因此，在国外大公司采取专利相互授权的联合包围的策略之时，长三角乃至国内的企业也要采取合纵连横和建立联盟的反突围的策略，众人拾柴火焰高，共同抵御国外大公司的专利包围，寻找突破口。所谓合纵，就是要联合长三角地区半导体照明产业的上中下游的企业，采取交叉授权，建立专利战略联盟，形成专利池效应。所谓连横，就是要长三角地区半导体照明产业同一产业链上企业，采取相互授权的方式，增加彼此的专利拥有数量，增强专利拥有的质量，这样一旦有企业在国内或国外遭到专利诉讼，可以增加谈判的筹码，同时可分担高昂的律师费，互通信息，减少单独应诉带来的风险。

2.3.3　联合制定技术标准。促进产业集群发展长三角地区的半导体照明技术和产业在国家中具有一定地位，应该在标准之中有所作为，联合起来，制定标准。主要工作有：尽快完善测试方法、试验方法等基础标准：器件标准应与已有的半导体器件标准协调：研究、制定较成熟产品门类，如芯片的通用规范；对于尚不成熟的产品，应密切关注、研究，适时制定标准；注意产业链上中下游之间的协调；部门之间、行业之间强强联手，共同合作；积极参与国际标准的制定，适时提出国际标准提案。

第3篇：半导体的作用范文

关键词：半导体冰箱；冷凝管；散热方式

中图分类号：TM925 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）29-0020-03

半导体冰箱至今未能在更广泛的领域中应用就是因为它较低的能量转化效率，将白白耗费较多的能量。根据我们项目小组的调查，目前市面上的半导体冰箱基本采用强制风冷散热的散热方式，但这种散热效果并不好，一定程度上导致了半导体冰箱制冷效率过低，最低温度过高，箱内温度只能降到低于环境温度10℃～15℃，这并不能真正满足大众的需求。本课题的研究目的就是提高半导体冰箱的制冷效率，研究方案主要是利用冷凝管对半导体冰箱散热方式进行改进，并对其整体结构进行了初步设计、半导体选择和功率计算等，最终实现对半导体冰箱制冷效率的提高。本文将对我们的研究展开论述与分析。

1 散热系统的设计

（1）工质选择：实验测得热管两端温度分别为35℃和30℃，根据公式Tv=（T1+nT2）/（1+n）（其中T1为热源温度，T2为冷源温度）可得工作温度为Tv=（35+4×30）/

5=31（其中n值取4）。通过查表可知氨的适合工作温度为-40℃～60℃，故我们选择氨作为热管工质。

（2）热管内径的确定：

一般情况下，热管的沸腾极限远远大于携带极限，因此，沸腾极限不会成为限制热管传热的控制因素。

综合分析，最终确定每根热管关键参数如表1：

2 理论分析

2.1 保温箱

Pin恒定。忽略降温过程冰箱内部气体压强变化，取：

Pin=1.013×105Pa

考虑到冰箱中摆放的物品在两种散热方式下只改变比热容，故假设冰箱中未放物品，取工作温度t=273K和t=298K下的平均比定压热容。

2.2 半导体制冷片

假设半导体片各处制冷功率相同，并正常工作。

2.3 散热器

近似取300K条件下铝片的导热系数，并假设铝片上各点的温度相同。

由于有风扇作用，假设散热器与外温温度T0的空气直接换热。

2.4 模拟计算

设冰箱内部的温度函数为T（t）。

理论结果分析：由图像可知，两种散热方式下冰箱的最低温分别为0℃和-5℃，由此可计算出正常工作时箱体实际漏热率分别为Q铝片=3.87W和Q热管=4.65W，故冰箱的制冷效率分别为COP铝片=7.74%和COP热管=9.29%，因此理论上冰箱效率提高了?COP=1.55%。

3 实验方案设计

在测定半导体制冷冰箱效率时，我们进行了两个部分的实验测试。

实验一：热管散热与散热片散热性能的定性对比。

实验过程中共使用两个温度传感器：

第一个温度传感器的一端放在半导体制冷片的冷端表面，并加以固定，以测定冷端温度。

第二个传感器放在热管散热器的翅片部分，并加以固定，以测定散热器温度。

首先，我们测定热管的散热性能。先测定室内温度，接好电源及实验设备。接通半导体制冷片。其次，测定普通铝片散热性能。先测定室内温度，接好电源及实验设备。接通半导体制冷片，记录冷热端温度。

综合以上数据，我们用绘图软件做出了热管和铝片条件下的温度变化图像，如图2所示：

实验结论：在相同条件下，热管散热效率高于铝片散热效率。

实际条件下的热管效率对比实验：

我们选用现有的铝片风冷散热半导体冰箱作为对比参照，用无线温度传感器测定在室温条件下铝片风冷散热半导体冰箱内部的温度。

在冰箱的中层放入无线温度传感器，接通冰箱电源，调至制冷档，每隔0.5min记录一次数据，得到120min的温度变化数据。

将相同冰箱的铝片拆下，换成相同大小的热管翅片散热系统，在相同的室温下重复上一步骤实验操作，得出120min热管散热的半导体冰箱制冷温度数据。

对比两组数据，使用制图软件制作出两次条件下的温度曲线如图3所示：

实验结果分析：由图像可知，相同实验条件下，两种散热方式下冰箱的最低温分别为7℃和3℃，由此可计算出正常工作时箱体实际漏热率分别为Q铝片=2.01W和Q热管=

2.63W，故冰箱的制冷效率分别为COP铝片=4.02%和COP热管=

5.26%，因此冰箱效率实际上提高了?COP=1.14%。对比理论结果，铝片和热管两种散热方式下冰箱达到最低温度都应该在50min左右，最低温度分别是0℃和-5℃。虽然实际实验并没有达到这种效果，但是实际提高的效率?COP却很接近，经过误差分析，实验结果在误差允许范围内。造成误差的原因主要有理论分析时做了一些合理假设和环境条件变化，实验材料实际上没有达到理想的性能。不过，这种误差并不影响我们的实验结论。在外界环境近似相同的情况下，采用相同的制冷片、制冷功率，保温设施进行实验，尽可能排除无关变量影响。从图像中可以看出，在将散热方式由铝片散热改为热管散热之后，冰箱的制冷速率和制冷能力均得到明显提升。对图像部分区域进行数据拟合可知，在10min之内，两种散热方式并无明显差距；但在10～20min之间，采用热管制冷可以将制冷效率提高一倍以上；对于稳定温度，热管制冷比普遍采用的铝片制冷在相同条件下低大约3℃，从而从一定程度上改善了半导体冰箱制冷能力方面的缺陷，大大增强半导体制冷冰箱的实

用性。

实验结论：在实际情况下，使用热管制冷的半导体冰箱制冷效率大于使用铝片制冷的半导体冰箱。

4 结语

本文采用了理论计算与实际实验相结合的方式，完成了基于半导体制冷的冰箱制冷效率提高的研究。其中创新性地采用了用热管散热代替散热片散热，解决了目前市面上车载半导体冰箱的难题。在设计过程中所进行的两种散热方式对比实验以及设计完成后进行的冰箱模型对比试验有说服力地证明了以我们创意方式制造的冰箱的散热和制冷效果将优于市面上的同类冰箱。该种类型产品投放市场后，必将受到大部分车市和消费者的青睐，为企业创造可观经济收益，并很好地符合了国家对于创新产品节能高效的期望，有利于受到政策的正影响。与此同时，这次对于车载冰箱制冷效率提高的研究，有利于打开研究者的眼界思路，对于日后同类研究具有很高的借鉴及参考价值。

参考文献

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第4篇：半导体的作用范文

关键词 半导体器件 半导体物理 教学思考

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2017）02-0058-02

随着半导体技术的发展，微电子技术已渗透到渗透到国民经济的各个领域。《半导体器件物理》是微电子技术的理论基础，是理解半导体器件内部工作原理的课程，是分析器件物理结构、材料参数与器件电学性质之间的联系，其提供了半导体物理与电子电路设计间的物理逻辑与数学联系，是基于CMOS工艺设计集成电路的必备知识。因而，在教学过程中，如何将物理图像、数学模型与电子电路设计间的关系讲解清楚，让学生从物理和集成电路设计的角度深层次理解半导体器件成为授课关键。

一、教学内容与预期

《半导体器件物理》是微电子科学与工程专业的重要专业基础课程，是在半导体物理课程基础上继续开展器件物理的分析、建模和应用，具有物理理论抽象、概念细节多、半导体物理与电路等学科知识相交叉等特点，学生学习较为困难。基于此，本课程授课以施敏先生著的《半导体器件物理》为主要教材，依据教学大纲和学生未来的工作实践，对《半导体器件物理》课程教学内容进行了调整、充实和删减。具体来说《半导体器件物理》教学内容可分为以下几部分：1）介绍半导体材料、PN结、半导体表面的特性等，2）讲解双极型、MOS型晶体管的结构和工作原理，3）分析几种有重要应用的半导体器件，如功率MOSFET、IGBT和光电器件等。[1，2]期望学生接受教学后的预期能力：1）能够深入理解半导体器件关键物理概念和能带理论；2）能够将半导体物理与半导体PN结的行为结合起来理解分析；3）能够以半导体PN结为基础理解几种不同的半导体器件；4）能够理解和提出新型半导体器件设计中的关键物理和电学问题。

二、教学方法及学生能力目标

本课程以课堂授课为主，同时引入小组和班级讨论、课后建模实践等互动教学方法，培养学生构建器件物理图像、建模和与电子电路设计综合联系的能力，独立发现、分析、解决器件问题的能力。同时基于《半导体器件物理》课程的特点，在教学手段上采用板书公式推导与多媒体器件模型演示为主，网络教学资源为辅，同时邀请集成电路产业半导体器件资深专家讲座等形式，提高学生掌握知识和设计实践的能力，提高教学质量。让学生渐进达到如下能力：（1）知道基本概念，（2）从理论上理解和解释，（3）能够根据器件理论做出计算、模拟和实际的器件应用，（4）对器件进行综合、设计、分析；（5）对器件能够从物理和电学的角度做出专业评价。

三、学生学习效果评价方式

为了客观评价每个学生的实际学习效果和激励学习兴趣，改革评价方式是十分必要的。在期末闭卷考试基础上，对成绩评价方式作如下新探索：增加平时成绩比例，每个月进行一次小测试，针对几个集成电路广泛应用的建模理论和半导体器件，要求学生从半导体物理的角度作出独立的分析报告，可以在课后查阅文献资料，并在后续课堂上进行交流讨论，增强学生独立思考与实践动手能力，培养学生深度器件分析能力。

课堂教学改革需要教师不断思考、总结与创新，即要传授知识，又要与学生互动反馈，让学生更深刻迅速的理解专业知识，并能灵活的实践运用。

参考文献：

[1]施敏等，耿莉等译.半导体器件物理[M].西安：西安交通大学出版社，2008.

[2]Donald Neamen著.赵毅强等译.半导体物理与器件[M].北京：电子工业出版社，2013.

[3]杨虹等.面向21世纪的微电子技术人才培养-微电子技术专业本科生教学计划的制订[J]，重庆邮电大学学报，2004.

第5篇：半导体的作用范文

关键词：半导体激光器，闭环控制，自动温度控制

一、半导体激光器稳恒控制

对半导体激光器进行控制，常采用自动控制的方法，其包括自动电流控制（ACC）、自动功率控制（APC）、自动温度控制（ATC）、电压恒定控制（AVC）。

自动电流控制（ACC）是对半导体激光器的注入电流进行稳恒控制的一种控制方式。即通过电流反馈控制回路，来获得最低的电流偏差。当要求驱动电流稳定时，常采用ACC工作模式。

自动功率控制（APC）是对半导体激光器的输出光功率进行稳恒控制的一种控制方式。即当LD工作时， PD将接收的部分光功率转化为监测电流，该电流与PD接收到的光功率成正比。监测电流经过电流/电压转换后，通过反馈网络与设定值进行比较，形成闭环负反馈控制。

自动温度控制（ATC）是在对半导体激光器进行控制时保证其温度恒定不变。

电压恒定控制（AVC）是在对半导体激光器进行控制时保证其驱动电压恒定不变。

通过上述分析可以看出，ACC、APC方式适用于带有温度调节的半导体激光器，配合ATC控制方式，会产生很好的效果。一般情况下，激光器的光电转换效率随着使用时间的增长而降低，以此APC控制精度优于ACC。当要求LD的驱动电压恒定时，采用AVC模式[1] 。

鉴于以上分析本文采用APC和ATC控制方式相结合驱动半导体激光器。

二、半导体激光器自动功率控制（APC）原理

为方便功率的控制，通常半导体激光器内部将半导体激光器与光电二极管集成在一起，装在同一管芯内。PD感应的光电流很小（一般为几百微安），因此，对光电流检测器的灵敏度和精度要求很高。检测器的输出信号反馈回单片机系统并通过输入端控制电流驱动模块调整输出光功率，一般将驱动模块与功率控制模块统一考虑[2] 。

自动功率控制原理框图如1-1所示。

图1-1自动功率控制原理框图

采用背向光反馈自动偏置控制方式，即用半导体激光器组件中的光电二极管检测激光器背向输出光功率。因为背向输出光功率能跟踪前向输出光功率的变化，通过闭环控制系统就可以调节激光器的工作电流，达到输出稳定光功率的目的。检测光电二极管的输出光电流，然后经过光电转换及前置放大电路，主放大电路以及滤波电路，A/D转换以后进入单片机系统，通过ADuC836单片机处理以后通过D/A转换电路反馈回恒流源电路，控制恒流值的大小，从而控制半导体激光器的光功率，达到稳定光功率的目的。

正常状态下，半导体激光器工作在设定点，流过其驱动电流I与其输出光功率处于稳定的状态。当LD因某种原因功率增大时，耦合至PD的光电流也按比例增大；当LD光功率降低时，PD的光电流相应减小。监测PD输出光电流的变化控制LD的注入电流，当输出光电流减小时，通过单片机控制增大LD的注入电流，以保证输出功率的稳定；反之，若输出光电流增大时，则降低LD的注入电流。

自动功率控制是以稳定输出功率为目的，以输出光功率作为反馈信号，控制驱动电流源，以消除温度和浪涌等因素造成的输出功率的不稳定。

入射光强Pin与光电流Im的关系如公式（1-1）所示[3]：

式中R：光电二极管的响应度，可由所使用的半导体激光器组件参数求得。

三、半导体激光器自动温度控制（ATC）原理

温度是LD性能恶化、寿命减少的主要因素，温度升高使输出功率下降，并且影响波长的稳定性[4]。目前已经提出了很多种半导体激光器温控电路，采用模拟技术和数字技术，但高精度温度控制并不是一件容易实现的事情。本文在软件上采用PID（Proportion，Integrator，Differentiator）控制技术及模糊控制作为核心，以减少静态误差、提高控制精度。

自动温度控制（ATC）电路系统原理框图如图1-2所示。

图1-2自动温度控制原理框图

自动温度控制（ATC）系统包括：采样部分、转换部分、单片机系统部分和制冷控制部分[9]。半导体激光器工作时，随时间的推移其温度会逐渐升高，测温传感器将温度变化的信号转换成电阻信号，由温度—电压转换电路（T/V）将信号转换为电压信号以便后续处理，仪表运算放大电路是将电压信号进行高精度放大以利于A/D转换，由于本文所选的单片机自带A/D转换器，可直接将代表温度的信号从A/D转换模拟通道输入到单片机系统，单片机系统经过PID算法处理后由输出端口输出数字控制信号到D/A转换电路，经过D/A转换的模拟控制信号就可以控制半导体制冷器的驱动电路，达到控制半导体制冷器的电流及制冷功率，从而保证半导体激光器温度恒定。

温度传感器采用负温度系数热敏电阻，其工作原理是将温度的变化转化为自身电阻的变化。因此，测温的精度取决于这个电阻值的变化转换为电压变化过程的精度。将电阻值的变化转换为电压的变化常采用电桥方法，并用仪表运算放大电路保证信号转换和传输。控制程序采用PID控制算法控制帕耳帖的电流，来控制帕耳帖的制冷量，实现半导体激光器的恒温度控制。自动温度控制电路通过改变半导体制冷器上的电流大小和方向，对半导体激光器进行加热或制冷，来控制其温度，使功率稳定输出。当半导体激光器温度升高时，制冷器制冷，其温度下降；当半导体激光器温度降低时，制冷器加热，其温度上升。

四、总结

本文主要介绍了半导体激光器的四种驱动方式及各种方式的优缺点；并详细给出了本课题所采用的自动功率控制、自动温度控制的工作原理。自动功率控制是采用光电二极管的输出电流，处理后与设定值比较来调整激光器的工作电流，从而实现激光器功率闭环控制。自动温度控制是通过热敏电阻采集激光器的温度，将得到的温度值与设定值进行比较，从而控制TEC驱动电路中电流的流向及大小。

参考文献：

E.Di chio， M. Ciaccia. Automatic Control in Semiconductor Laser Applications for Optoelectronic Systems [J].Electrotechnical.Bari， 1996， 3：1328-1331.

Chih-Hsien Lin，I-Chen Yao，Chun-Cheng Kuo.Shyh-Jye Jou.2.5 GbPs CMOS Laser-diode Driver with APC and Digitally Controlled Current Modulation[J]. ASIC.

IEEE Asia-Pacific Conferenee， 2002， 77-80.

第6篇：半导体的作用范文

关键词：太阳能光电转换；半导体制冷制热;节能

中图分类号：TE08文献标识码： A

引 言

太阳能半导体结合板是利用半导体珀尔帖效应，将半导体材料组成P-N结，通入直流电来制冷或制热的热电效应[1]。太阳光最强的时候，气温最高，太阳能光电转换板输出的电能与半导体制冷所需电能具有很好的一致性[2]。

半导体制冷技术始于50年代，制冷系数随着制冷技术的发展由50 年代初的0.9提升至“2.5¯2.8”[3]。2008年中国光伏电池产量达到2000MW，位居世界第一[4]。中国科学院确定了2015年分布式利用、2025年替代利用、2035年规模利用三个阶段目标[5]。太阳能制冷技术包括主动制冷和被动制冷,主动式太阳能制冷因其可操作性强成为了研究热点[6]。

清华大学金刚善等人[7]利用太阳能对制冷制热元件模块化处理，但未对太阳能发电系统与半导体制冷系统的结合方式进行研究。东南大学张鸣等人[8]分析了半导体热电制冷的性能、最佳制冷系数工况以及耗能。埃及太阳能研究中心的N．M．Khattab[9]研究太阳能温差发电驱动热电制冷的运行，分析了热电转换的可行性，计算太阳能发电与半导体热电制冷的最适比。

国内外目前对太阳能制冷制热系统的研究多集中在理论研究方面，对系统的实验研究、市场化推广及实用性方面研究较少。就此本文研制一种将太阳能光电转换板与半导体制冷（制热）片有效结合，以百叶窗的形式调节室内温度的太阳能半导体空调窗，以减少电能消耗。

1 太阳能-半导体制冷（制热）结合百叶窗的制作结构

以沈阳地区15的朝南房间为例，窗体结构设为1500mm×1800mm，窗墙比为0.5，室外阳台为1500mm×400mm，夏季所需冷负荷50w/。根据窗户面积2.25及窗台面积0.6确定太阳能电池板最大使用面积。太阳能电池板选用APM36M50W型，通过串联最大可提供130V、3A的电量。根据电量选择TES1-07103型制冷片，其电压为5V，电流为3A，制冷功率为14.4W,串联使用制成半导体板。百叶窗的半导体板共三条，每条串联制冷片17片，制冷功率约为250W。

太阳能半导体结合百叶窗主要包括太阳能电池板，半导体制冷制热板，蓄电池和变压器。半导体板在百叶窗内的上端，共三条；太阳能光电板在半导体板下方，共十条，通过转动达到遮阳效果。白天太阳能提供部分电能，阴天或傍晚外接电源负担全部电能。由于过渡季节负荷较小，可实现太阳能完全担负所需电量。冬夏季节转换时，将半导体制冷板翻转，使制热端转向室内，下方太阳能板无需翻转，实现冬夏制热制冷的转换。

图1太阳能半导体结合百叶窗的结构示意图

2 实验仪器设备与测试分析

2.1 太阳能半导体室内环境调节窗性能测验

实验取沈阳地区9朝南房间，计算所需制冷量为450W。将9片TEC1-12706型制冷片并联，通过开关电源连接220V交流电。制冷片由导热硅胶连接导冷片及散热片，将冷端置于室内，热端置于窗外。将温度表置于距地1.5m人体活动区域，记录一天中每小时室内温度，并同时测量正常开窗通风房间室内温度，进行对比。

2.2 室内能耗及效率计算

实验对小空间温度进行测量，以对比分析太阳能半导体制冷系统制冷效果；能耗计算以沈阳地区15的朝南房间为标准，充分分析计算建筑室内实际能耗。实验房间与典型房间制冷设计标准相同，制冷量为50W/。太阳能板担负系统能耗效率计算公式为：

η=Us/U×100％（1）

式中，η为半导体制冷时太阳能所能担负的百分比，Us为太阳能电池板所提供的电压，V；U为系统运行所耗总电压，V。

3 结果与分析

3.1 室内温度变化与分析

经测试得正常开窗通风房间内温度最大值为30℃，最小值为26℃。经半导体制冷的房间最大温度为28℃，最小温度为25.8℃。21时以后，半导体制冷效果明显下降；0时至次日5时，制冷房间与通风房间温度区别不大，甚至相等。由测试数据可知，白天室外空气温度高，太阳能半导体制冷对室内空气有显著降温作用；夜间由于昼夜温差较大，相对于半导体制冷，自然通风不但能调节室温，改善室内空气品质，而且大大节约能源。

图2室内温度变化曲线图

3.2 室内能耗分析

太阳能电池板经串联最大提供130V电压，3.16A电流。通常1匹压缩机的电功率735W，并且由于风扇及其他电机耗电，1匹的空调机组电功率可达1000W，每小时耗电约1度。根据能耗效率计算，太阳能最大负担45％的耗电量，每小时节电0.45度。过渡季节所需负荷小，太阳能电池板可担负所需全部电能，无需外接电源。

4 结论

1）太阳能半导体室内环境调节窗上部为半导体制冷制热板，下部为太阳能电池板，能有效吸收太阳能，减少窗台及窗框遮挡。冬夏季节只需翻转半导体板来进行冷热转换，可根据需要旋转太阳能板，达到百叶窗作用。

2）太阳能半导体室内环境调节窗能有效降低夏季室内温度，在白天最大能降低室内2℃；在夜间，由于室外昼夜温差大，半导体制冷效果与通过开窗自然通风效果相近。根据节能要求，太阳能半导体室内环境调节窗在白天使用时室内降温效果明显；在夜间，利用自然通风调节室内空气温度，节能环保。

3）太阳能光电转换电能在冬夏季节最大承担室内半导体制冷所需能耗的45％，每小时可节电0.45度，用电高峰时可有效分担室内电能消耗；在春秋季节所需负荷小，太阳能可负担全部能耗。

参考文献

[1] 徐德胜．半导体制冷与应用技术[M]．上海交通大学出版社，1992．

[2] 沈辉，曾祖勤．太阳能光伏发电技术[M]．化学工业出版社．2009,12.

[3] 钟承尧 ,严世胜.太阳能半导体空调的应用前景[J].海南大学学报自然科学版，2000,18（6），123-125.

[4] 王长贵.中国光伏产业发展现状与挑战[J]．新材料产业．2009，9：16-20.

[5] 王林. 太阳能空调的研究发展和应用[J].阳光下的现代未来.

[6] 王如竹，代彦军．太阳能制冷[M]．北京：化学工业出版社，2007，4-7.

[7] 金刚善．太阳能半导体制冷／制热系统的实验研究[D]．清华大学．2004，6：45-70.

第7篇：半导体的作用范文

非晶态半导体是具有半导体性质的非晶态材料，是半导体的一个重要部分。非晶态半导体在多种应用领域中都存在着巨大的潜力，其中，非晶硫早已广泛应用在复印技术中，由As-Te-Ge-Si系玻璃半导体制作的可改写存储器已有商品问世，利用光脉冲玻璃化碲微晶薄膜制作的光存储器正在研制之中，还有人正在尝试把非晶硅场效应晶体管用于液晶显示和集成电路。对于非晶硅的应用，目前最多的研究集中于太阳能电池，非晶硅比晶体硅制备工艺简单，易于制造大面积产品，并且非晶硅对于太阳光的吸收效率高，器件只需大约1微米厚的薄膜材料。因此，非晶硅有望成为更廉价太阳能电池的原料，现已受到能源专家的重视。

本书首先分析了非晶态与晶态半导体一致的属性：它们具有类似的基本能带结构，有导带、价带和禁带。非晶材料的基本能带结构主要取决于原子附近的状况，可以用化学键模型作定性的解释。以四面体键的非晶Ge、Si为例，Ge、Si中四个价电子经sp杂化，邻近原子的价电子之间形成共价键，其成键态对应于价带，反键态对应于导带。无论是Ge、Si的晶态还是非晶态，基本结合方式是相同的，只是在非晶态中键角和键长有一定程度的畸变，因而它们的基本能带结构是相类似的。

在此之后，本书对非晶半导体与晶态半导体的差异进行了详细的剖析：晶态半导体的结构是周期有序的，即具有平移对称性，电子波函数是布洛赫函数，波矢k是与平移对称性相联系的量子数；相比而言，非晶态半导体不存在周期性，k不再是量子数。晶态半导体中电子的运动是比较自由的，电子运动的平均自由程远大于原子间距；非晶态半导体中结构缺陷的畸变使得电子的平均自由程大大减小，当平均自由程接近原子间距的数量级时，无法应用晶态半导体中建立的电子漂移运动理论。非晶态半导体能带边态密度的变化不像晶态那样陡峭，而具有不同程度的带尾。

本书还介绍了如何使用计算机模拟产生随机结构，为读者提供了构建现实材料的方法；通过大量仿真详述了非晶半导体不定型结构的光学和电气特性，方便读者理解无序半导体特性。最后的章节详细讨论了通过光子辐射改变半导体结构的方法，并预测了应用前景。

本书分为5章：1.背景介绍，回顾了非晶硅的科研和应用历史；2.预备知识，介绍了薄膜生长工艺、熔融玻璃态法和菲利普斯理论；3.非晶半导体结构，介绍了晶态半导体和非晶态半导体的主要区别、由三维向一维投影的函数、由一维向三维扩展的函数、相变及其应用；4.电子层微观结构，介绍了化学键结构、电子的浓度和状态、主要缺陷、光学特性和电气特性；5.光诱导现象，介绍了光致体积变化、光子暗化效应和光致褪色、光致缺陷、光致结晶和非晶形态。

本书的读者对象为半导体领域、电子领域、新能源领域的学生、教授和研究人员。

宁圃奇，博士，研究员

（中国科学院电工研究所）

Puqi Ning， Associate Professor

（Institute of Electrical Engineering， CAS）Ernst O.Gbel et al

Quantum Metrology

Foundation of Units and Measurements

2015

http：///book/

第8篇：半导体的作用范文

在大家的不懈努力下，有机半导体技术和材料都取得了很大的发展，这个学科集合了材料学、物理和化学等等很多学科，是一个交叉学科，半导体技术正在不断发展，将来还会以更快的速度发展。一些专家认为，有机半导体材料开发出的各种器件正在改变未来高科技的发展。

1 有机太阳电池

传统的太阳电池是化合物薄膜太阳电池，而新型的太阳电池要采用新型的技术，有机太阳电池将作为一种新型产物摆在大家的面前，有机太阳电池的生产流程很简单，而且可以通过讲解来减少对环境的污染，由于这些优点符合当代社会的需要，所以有机太阳电池越来越受到大家的关注。如此廉价的太阳电池会让世界的能源发生巨大的改变。有机太阳电池比传统的电池更薄，重量更轻，受光面积在不断增加，所以可以大大提高光电的使用效率，在电脑等小型设备当中可以当作电源来用。可以使用有机太阳电池作为OLED屏幕的电源，可以大大减少重量。虽然太阳电池很薄、很轻，也很有柔性，但是它的效率不高，而且寿命也比较短，通过研究，改变太阳电池的缺点，使得效率达到10%，寿命也可以超过5年。

2 有机半导体晶体管

有机半导体材料的晶体管是有机电子器件当中很重要的一种器件，比如OFET。当前OFET的技术主要有聚合物、小分子蒸发或者是小分子溶液铸模等等。OFET的优点是成本低、柔性大等等，有很好的发展前景。OFET的发展很迅速，无论是材料还是制备工艺方面都有了突破，它可以使OLED发光，形成逻辑电路，发光场效应晶体管以及单晶场效应晶体管等等器件都已经开发出来。世界各个国家都在研究有机半导体晶体管，2009年，日本的专家使用液相外延工艺生产了并五苯单晶，几乎是没有任何缺陷的，之后使用这种单晶制成了OFET，场效应的迁移率可以得到0.6cm2/（V.s）。2010年法国研究人员研究出一种能够模仿神经元突触功能的有机存储场效应晶体管，有机半导体晶体管会有希望成为新一代集成电子器件。

3 OLED技术

与LCD技术比较，OLED不仅可以做到折叠和随身携带，还具有更好的可适度、更好的图像质量以及更薄的显示器。现在OLED已经开始应用到手机、以及数码相机等小型设备当中。当前在OLED显示器开发的市场当中占有很大优势的企业有三星、LG以及柯达等等。2010年初，三星展出了OLED笔记本电脑，还推出了带有OLED平面的MP3播放器。预计未来五年智能手机会促使OLED显示器呈现出快速发展的势头。随着OLED技术的快速发展，未来很可能会应用到显示器、照明当中。由于OLED的刷新速率很高，这使得视频图像更加逼真，还可以随时进行图像的更新。未来的报纸也有可能成为OLED显示器，能够更新新闻，还能够卷起来。有机半导体技术已经在很多领域都占有自己的重要位置，很多企业已经开始开发半导体技术的产品。使用OLED技术的玻璃窗在电源关闭的时候和普通的玻璃没区别，但是在接通电源之后就会变成显示器。使用OLED技术的汽车挡风玻璃也不仅仅是挡风，还能够提供其它的帮助。

有机半导体材料作为一种新型材料，经过不断开发和研究，已经进入商品化的阶段，并且会有很好的发展。有机半导体器件成本低，操作流程简单，而且功耗小，这是很多无机半导体器件没有的特点，所以有机半导体器件有很大的发展。但是有机半导体器件在寿命已经性能方面还需要改进。哟及半导体器件的速度比较慢，这使得它取代传统的半导体的可能性不大，所以在这方面需要解决，但是有机半导体更加经济，成本更低，值得推广。

参考文献

[1]陈岩.纳米电子技术――21世纪的电子热点[J].北京工商大学学报：自然科学版，2001(3).

[2]刘明，谢常青，王丛舜，龙世兵，李志钢，易里成荣，涂德钰.纳米加工和纳米电子器件[J]. 微纳电子技术，2005(9).

[3]杜晋军，李俊，洪海丽，刘振起.纳米电子器件的研究进展与军事应用前景[J].装备指挥技术学院学报，2004(4).

第9篇：半导体的作用范文

关键词：日本九州；产业集群；九州半导体产业结构；硅片制造技术

中图分类号：F062 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）31-0012-02

一、现状分析

在日本九州，生产半导体的企业在1990年是200个，2000年达到400个，2005年企业数激增至650个。其中70%是中小企业。

九州的半导体工厂建设最初是在1967年，是自IC发明九年之后的事情。当时著名的三菱电机在九州的熊本县开始组建半导体的生产体系。那时的工厂只有43名员工。伴随着著名的九州硅谷的诞生及IC生产的开始，东芝、九州日本电气（NEC）等相继在九州开设半导体工厂。为什么在九州开设那么多半导体工厂，有如下几个原因：

1．在当时的半导体制造中即硅片等的洗净工程上及其他需要大量超纯水作为原水。而九州阿苏外轮山周边有丰富的泉水，最适合于半导体制造。

2．IC的生产需要大量的电力，而九州的电力供给完全可以满足IC的生产。

3．半导体工厂作业需要较多的女性劳动力在九州亦有所保证。

4．航空运输方便。IC一般不使用铁路和船运输，只使用飞机。当时的九州有五个飞机场，运输极为便利。

5．九州地方政府出台了许多有利于企业发展的诸如税收等优惠政策。

6．在日本中部及其他地方生产半导体产品的成本较九州高许多。

这样就吸引了大批企业进入九州生产IC。如

图1所示。

资料来源：财团法人九州经济调查协会编：《九州产业读本》，西日本新闻社出版，2007年3月22日第一版，第86页。

图1 九州半导体产业结构

1980年代初，全日本几乎40%的IC是在九州生产的。半导体产业领域非常宽广，各领域的企业关联度很大。这是由半导体的制造程序决定的。下图是半导体的制造程序。

图2 半导体主要制造程序图

资料来源：财团法人九州经济调查协会编：《九州产业读本》，西日本新闻社出版，2007年3月22日第一版，第83页。

再稍微细分一些，半导体制造主要有五个程序或工程阶段：（1）设计；（2）前工程；（3）后工程；（4）设备制造；（5）原材料。

1．设计。IC的设计是由大型电机制造系列企业或独立的设计公司来完成的。在九州最大的设计制造商是熊本的NEC微型系统，约有500名设计师。其他的设计制造商在福冈市、北九州市或分布在其周边。作为大型IDM系列设计企业还有，索尼LSI（微型）设计公司（福冈市），日立超LSI（微型）系统九州开发中心（福冈市），富士通网络技术公司（福冈市），东芝微型电子工程公司（北九州市）等。作为独立体系的投资设计公司较大规模的在福冈市有2个，在北九州市有3个。

最近，在福冈市和北九州市，建立了许多新的设计公司。这是因为这些优秀的工程设计比日本其他地方容易被采用。这些设计，不仅包括IC，而且还包括基板的设计、工具的设计等。在九州同设计有较强关系的企业达120个之多。

2．前工程。被称为前工程的薄片（硅片）设计工厂在九州有17个。仅索尼半导体九州公司就有3个工厂。他们使用最新的设备制造CMOS传感器等。还有九州日本电气、三菱电机、东芝半导体大分工厂等均使用国际较为尖端的技术进行生产制造。

3．后工程。后工程主要是进行IC的安装和检测。这项工作主要由大型IDM系列企业及其协作企业来完成。后工程在NEC集群中约占全体的80%，在尖端技术中约占全体的30%。这项工程主要在九州和离九州很近的山口县进行。除此以外，索尼集团在九州的大分县拥有日本国内唯一的后工程基地。而且在当地培育了许多协作企业。以原来的公司精机产业为首，包括协作企业，共有84个企业进行IC的安装测试。

4．设备制造。半导体设备制造的牵头企业是东京电子分公司东京电子九州（佐贺县乌栖市）。主要是制造感光剂涂布设备和曝光后的显象设备。真空设备大户的电子东京都在九州、在鹿儿岛和熊本拥有主要的工厂。拥有世界上最先进仪器设备的索尼（佐贺县乌栖市）也把总部设在了九州，从研究开发、制造，到销售贩卖实行一条龙全方位发展战略。另外，万能表大型制造商的东京都电子和东京都电气也分别在北九州市和熊本县大津街建立了开发制造基地，从而也培育了地方企业较强的设备制造能力。这样的企业以樱井精技公司为首，还有上野精机公司（福冈县水卷街）林公司（福冈市）、半导体福冈――（福冈市）、石井工作研究所等。而且，象安川电机（北九州市）和日本富安电气（福冈县宫若市）、第一施工业（福冈县古贺市）等那样，应用半导体制造技术，向着电子控制设备制造方向发展的企业也很多。半导体设备制造及设备零部件制造的企业在九州共有221个公司。

5．原材料。硅片制造商SUMCOL东京都在佐贺县伊万里市拥有最新式的工厂，从事30万分之一毫米薄片的制造。全世界15%以上的硅片是九州生产制造的。不仅日本国内，海外也从福冈机场运送这种产品。而且还有在半导体组装设备上能够制造不可或缺的尖端框架的世界级企业三井物产（北九州市）和精密镀金的住友（福冈县直云市），绪方工业（熊本县），熊本防金青工业（熊本市）等。

同IC类似的设计上，液晶显示LCD被制造出来。可是在LCD制造工程上使用的液晶和彩色滤光片九州也盛产。除了生产液晶原材料的氢水俣制造所（熊本县水俣市）是世界主要的生产基地以外，在彩色滤波器的生产上还有九州电气（北九州市）和DNP电子（北九州市）等。供给各种原料的企业在九州共有322个。

二、特点

1．企业众多，中小企业占绝大多数。在九州从事半导体生产制造的企业众多，达650个之多。其中70%是中小企业。

2．知名大企业牵头，拥有世界级尖端技术。索尼、东芝、日立、三菱、富士通、尼桑等世界知名大企业均在九州设有半导体生产基地。其曝光、传感器、彩色滤波器等均是世界尖端技术。

3．企业间基于精细分工与专业化基础之上的产业链的关联与集聚。半导体制造主要有五个产业链或五个程序：设计、前工程、后工程、设备制造、原材料。九州的半导体制造企业都分布在这五个产业链上。且每个产业链或程序上的企业亦均有较精细的分工。

4．地域相对集中。九州半导体制造企业大部分集中在福冈市、北九州市和熊本县。

5．其他。政策优惠、航空运输方便，电力充裕，所需女性劳动力充分廉价，九州拥有半导制造中所需要的丰富的泉水等。

三、几点启示

归纳日本九州产业集群的特点如下：

1．地理位置相对集中，企业众多，均在几十乃至上百。

2．存在核心企业高端技术，且均属世界一流。

3．基于产业链的专业化分工较为严密。

参考文献