半导体设备篇1

关键词：二极管；伏安特性；实验

中图分类号：G633.7

文献标识码：A

文章编号：1003-6148（2013）4（S）-0026-2

1教学目标

知识与技能会用多用电表测定半导体二极管的正极和负极：学会自主设计电路测定非线性元件的伏安特性。会自主设计数据表格，处理数据。选取坐标，描绘I-U图；提升学生的自主探究实验的能力。

过程与方法通过自主实验，让学生体验科学的探究方法：能用实验手段对已学知识进行论证：学会绘图处理数据的基本方法。

情感态度和价值观培养学生科学、严谨、求实的实验态度；提升学生的物理学习素养；激发学生的学习兴趣；点燃学生对探索未知原理的激情。

2教学准备

学生了解二极管的种类，及半导体二极管的基本构造；学生已完成测量小灯泡伏安特性实验，具备自主设计电路、完成实验、处理数据能力；学生自主学习了多用电表的使用方法。

教师准备实验器材；制作多媒体PPT；设计教学、教法。

3教学器材

多媒体，直尺，电脑；实验用具：半导体二极管、多用电表、电压表、电流表、滑动变阻器、电池组、开关、导线等。

4教学流程

4.1课程引入

二极管种类繁多，如半导体二极管、稳压二极管、发光二极管、变容二极管、限幅二极管灯等。由于实验器具的限制，我们本课题的研究对象限于——半导体二极管。

半导体二极管的主要构造：PN结。

4.2明确本节课任务

课本知识：半导体二极管具有单向导通性，是非线性元件。

阶段二的任务：通过实验，测绘半导体二极管的伏安特性曲线，证明它是非线性元件且具有单向导通性。

4.3提出问题

问题一：应用你现有的何种测量工具，可以快速的判断半导体二极管的正极与负极？

答案：应用多用电表。

问题二：如何设计实验电路来测定半导体二极管的伏安特性？

4.4设计表格记录数据

正向：

4.5开始实验

学生分组，自主完成实验；教师给予必要指导。

4.6实验结束

学生自主完成数据记录及伏安特性图测绘：

教师请同学汇报数据，教师现场演示用EX-CEL电脑作I-U图，评价学生测量结果。

4.7实验结论

半导体二极管具有单向导通性：

根据半导体二极管的伏安特性曲线图可判定其为非线性元件。

4.8提出问题

问题三：在测半导体二极管正向伏安特性的实验过程中。是不是二极管两端一有电压就立刻有电流通过？

答案：不是，当电压达到一定数值时，才开始有电流通过。这个电压的数值称为半导体二极管的开启电压UON

4.9实验拓展

类似于开启电压UON，半导体二极管还有很多性能参数指标。正是由于不同的二极管有着不同的各项性能指标，使得二极管在电子电路中有着广泛的用途。

半导体设备篇2

半导体制冷，即为热电制冷，主要经通电后出现冷量而制冷的方式。随着半导体制冷理论的完善，使得半导体材料的性能不断完善。所以，被较多的领域所应用。和以往传统制冷的方式进行比较，半导体制冷可实现无机械传动和无制冷剂，能有效的转变制冷、制热的效果，进而对半导体温度进行严格的控制。

1半导体制冷技术在动力电池热管理中的应用

动力电池热管理可以说是汽车动力电池系统的重要组成部分，具有提升电池寿命、改善电池性能与安全的效果，在电动汽车整车热管理中占据重要部分。目前，关于动力电池热管理的相关研究已经取得一定的研究成果，而其中半导体制冷技术的应用，有效提升了动力电池热管理的效果本节对汽车动力电池系统热管理中应用半导体制冷技术的效果做浅要分析。

1.1构建动力电池热管理系统总体流程

结合动力电池热管理的目的，对动力电池热管理系统流程进行设计，具体流程图如图1示。

1.2分析半导体制冷技术在动力电池热管理系统中的应用

在动力电池热管理系统中，电池内热环境的调控主要通过三个系统部分实现，分别是加热系统部分、保温系统部分和冷却系统部分，而冷却系统的散热模式通常包含自然冷却、强制风冷、强制液冷三种，均采用半导体热电堆与不同散热方式结合而形成冷却系统，利用半导体制冷原理来实现动力电池热管理中的系统冷却功能。半导体制冷主要是通过利用珀尔帖效应实现的，图2半导体制冷的原理图。

通过空穴在半导体电场作用下运动实现热能与势能之间的转换，从而形成热电堆的热端与冷端，热端通过与翅片散热器连接，采取风冷、液冷与自然冷却形式，实现制冷功能。在动力电池热管理中应用这种半导体制冷方式，有效的利用了半导体制冷中无需制冷剂、无污染、体积小、无机械传动、重量轻、无噪音、冷却速度快的优势。结合不同散热方式，可实现车动力电池温度环境的调控，有效冷却环境温度，从而满足动力电池热管理的需求。比如磷酸铁锂电池，根据需要，采用半导体热电堆与风冷散热方式结合，有效的将环境温度降低到-20℃～60℃，调节速度快，效果好，符合现代动力电池热管理的冷却要求。

2动力电池热管理中应用半导体制冷技术的实验验证

在动力电池热管理中采用半导体制冷技术，可通过半导体制冷原理实现对动力电池环境的温度调节与控制。本节进行分析动力电池冷却系统中采用的半导体制冷技术与传统直接风冷方式效果的对比试验，来探究半导体制冷技术在动力电池热管理中的应用价值。

2.1实验的主要设备

实验的设备主要包括：TEC电池模块和充放电设备、直流风扇，以及直流稳压电源、恒温烘干箱、温度记录设备、风速仪、T型热电阻等。

2.2实验的主要方式

设置实验对照组，以传统直接风冷电池组模块作为对照对象，以半导体制冷技术应用的电池组模块作为研究对象，风冷模块一般多使用12V/0.18A的直流风扇。以加装于模块外壳的正面，上开口为半封闭结构，风速设置为1.0m/s。TEC模块常用的型号为TEC1-12705，属于半导体热电堆制冷设备，联合翅片、风扇可经温度进行合理的管理。电池组模块实行正面开孔工作，应合理的嵌入半导体结构，将模块设置为全封闭的结构，以此确保模块电池散热效果，并保证在短时间得到温度的控制。实验的阶段，经编写充放电对程序、模块实行控制，进而实现不同倍率的放电效果。将两个模板实行恒流充电、恒压充电，充电的电流达到7A的时候，充电截止电流应设置为350mA。静置时间为60min，电池模块达到环境温度的时候，需实行模块的恒流放电。针对两个模块实行45℃高温恒温的放电测试，放电的倍率应设置为3C，放电截止电压应在2.0V的范围内。

2.3实验的结果与结论

经过实验测试，在45℃高温条件下完成TEC模块与风冷模块的放电测试，测试结果如图3所示。观察图3数据变化可知，随着电池环境温度的逐渐升高，TEC模块的平均温度始终比传统风冷模块温度低，而在1680秒与1609秒时，风冷电池模块温度与TEC电池模块的温度分别达到最大值，温度分别是52.3℃和51.2℃。而达到最高温度后，两组电池组的温度均开始降低，但TEC组的降温速率明显比风冷模块组更高。这说明TEC电池模块的散热效果更好，在动力电池放电运行过程中，TEC模块这种应用了半导体制冷技术的电池组温度冷却效果更加明显。由此可见，在动力电池热管理中应用半导体制冷技术，能够更加有效的实现对电池温度的调控，满足电池热管理需求。

3总结

动力电池热管理在汽车动力电池管理中具有重要作用，而半导体制冷技术的应用则有效提升了动力电池热管理的效果，在制冷冷却方面取得较大的优势。本次研究通过分析半导体制冷技术的应用情况，结合实验验证方式，分析了半导体制冷技术在动力电池热管理中的应用效果，研究结果证明半导体制冷技术相比传统风冷具有更好的降温冷却效果，值得推广应用。

参考文献

半导体设备篇3

【关键词】半导体MES研究应用分析探讨

一、半导体MES系统的功能与基本的框架

针对半导体MES系统的功能以及其基本的系统架构进行分析和研究，是开展一系列工作的基础性环节。

（1）半导体MES系统的主要功能。

半导体行业MES系统的主要功能，其最核心的部分，是针对设备的管理、产品制品的管理、生产流程的管理以及工程数据的采集分析和生产过程的控制监督等。另外，在实践的操作和运用当中，还可以使得系统的功能更加完善并且可靠，进而可以满足企业改进技术手段的需求，满足更高级生产的需要。在当前阶段的半导体MES系统中，还出现了新型的扩展功能，所有的功能都是半导体MES系统当中的重要组成部分，是一个不可分割的整体，并且为半导体行业的进一步发展，奠定了坚实的基础。

（2）半导体MES系统的基本架构。

目前主流的半导体MES系统均采用三层架构，即：表示层、功能层以及数据层。这种架构具有客户端负载小以及易于更新维护等优点。而在其三层的结构当中，客户端使用普通个人电脑，只需要安装必要的插件和浏览器，就可以直接通过网络访问、编辑服务器当中的数据。同时，应用服务器则使用Web服务器或消息中间件等实现数据更新及信息传递，其优点，是容易进行后期的维护以及开发管理。最后，后台数据库，则是当前较为主流的关系型数据库，由于MES往往被定义为企业的核心运营系统，而数据又是系统的核心资源，因此存取数据的关系型数据库所运行环境必须具备可靠的保障，目前比较流行的做法是定时对数据进行快照、复制等，对数据库系统本身则运用集群技术，以保障系统的稳定性及高可用性。

二、半导体MES的应用

信息化工作的推动，往往采取项目形式，半导体MES系统的实施也不例外。在正式实施系统之前，重点工作包括项目团队的建立以及项目实施范围的确定，并明确客户（甲方）及开发商（乙方）的基本情况，值得关注的是，由于信息化项目的特殊性，甲方高管的参与度越高，推动越积极，则项目成功的概率也越高，反之，甲方参与项目人员则容易产生消极、抵触等情绪，很有可能导致需求反复、项目超时等问题，严重者，甚至直接导致项目失败；其次，需要建立业务蓝图，并以系统实施为契机启动业务流程再造（BPR），实施阶段，车间管理对象的模型建立，在系统当中，为了满足管理的需求，需要将每一个具有特定的属性和特征的实体称作是对象，按照对象的特征开发数据维护界面。半导体制造车间的对象大体上分为两类。第一类，软体对象，任何变化都受到控制，不具备本身的属性；第二类，对象仅仅关注本身的存在性和属性，对象当前状态及属性的直观呈现对于排单及车间生产制造有着很强的指导意义。每一个对象都有与之对应的活动版本，一个完整的ECN过程包含有申请、解冻、审批、修改以及公布。

在工艺流程模型建立过程中，系统定义了以下几种对象：工艺流程、加工工序以及设备能力集。在完成上述工作之后，下一阶段则为系统的实施和上线，首先需要对基础信息进行整理，对功能进行定制和开发，并且进行系统单元测试和集成测试，直至达到系统上线的标准。

在登录进入系统之后，就可以在用户指定的权限范围之内，执行相关的系统操作。如：针对制造车间的运行流程进行定义，监控订单下达及制造加工过程、设备工作状态等，并能实时采集分析数据，其可以在最大程度上客观反映车间操作人员的执行及设备运行情况。通过使用半导体MES系统，并且在实践中对系统进行持续完善，很多半导体企业因此受益。企业生产效率、设备OEE均得到了稳步提升，产品的生产周期显著缩短，并且在制品报废率也明显降低，一线操作人员的流失率得到了很好的控制，车间的产能进一步提升。

三、结束语

综上所述，根据对半导体行业MES系统的研究与应用分析，从当前实际出发，对其基本框架以及系统实施、使用等多个环节的工作，进行探析，力求以此为基础，更进一步地为有关工作的加强与改进，做出积极贡献，并且为解决现阶段我国半导体行业中存在的诸多问题，提供坚实的理论基础。

参考文献

[1]张权.浅议半导体MES技术系统的优势[J].现代制造业，2011.9：78-82

半导体设备篇4

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

半导体设备篇5

领先的存储解决方案

可以说目前存储业务是东芝半导体业务的基石，作为全球NAND闪存重要供应商之一，东芝半导体面对扑面而来的大数据时代所引发的对数据存储的强大需求，已经在数据中心、存储阵列、服务器、云存储和嵌入式存储等方面做好了技术储备。

此次展出的包括多种类型的存储卡、eMCP以及e·MMCTM等多种存储产品。而具有SeeQVaultTM功能的microsDHC存储卡，能防止记录在SD卡中的数据被非法复制，在存储卡中被保护的数据可在其他支持SeeQyaultTM技术的设备（智能手机、平板电脑、PC、TV、STB等）中播放。eMCP是将东芝尖端的NAND技术、NAND控制器技术、封装技术融为一体先进的多芯片层叠封装产品。该产品采用JEDEC标准接口并以丰富的存储容量组合带来最适用于移动设备的小型封装存储器。

FlashAirTM是带有无线局域网功能的SDHC存储卡，在今年六月才刚刚开始发售的新品的容量分别为8G和16G。

智能连接技术

无线连接是未来智能社会不可或缺的技术，东芝半导体此次以TransferJetTM技术为主展示了其核心无线连接解决方案和产品，包括支持该标准的LSI、模块、USB适配器、microSDIO卡和SD存储卡。还有多个基于东芝半导体TransferJetTM技术的解决方案，体现出东芝半导体独特的技术优势，世界最小尺寸的LSI和模块可以降低移动设备基板面积，同时配套产品无需对硬件、软件进行改动，就能直接支持设备的TransferTetTM功能。另外，现场还有多款基于NFC、BluetoothTM和Wi-FiTM组合无线模块产品进行了集中展示。

智能多媒体技术

此次东芝半导体特别提出了针对图像和音频为重点的智能化技术。