Chất bán dẫn đang thay đổi thế giới loài người trong mọi khía cạnh

'Các chất bán dẫn là một lực lượng quan trọng thay đổi nền kinh tế toàn cầu, ' Giáo sư Wei Shaojun bắt đầu từ quan điểm của GDP, một chỉ số quan trọng của sự phát triển kinh tế. Ông đã trích dẫn dữ liệu GDP toàn cầu được công bố trên trang web của Phòng Thống kê Liên Hợp Quốc và cho biết, 'Từ năm 1987 đến năm 2021, giá trị tuyệt đối của GDP toàn cầu có một 'bước nhảy' rõ ràng và dữ liệu GDP trung bình hàng năm toàn cầu đã trải qua sự thay đổi tương đối lớn.

Ngoài ra, Giáo sư Wei Shaojun cũng trích dẫn dữ liệu bán hàng của ngành công nghiệp bán dẫn toàn cầu: Trong 16 năm từ 1987 đến 2002, doanh thu tích lũy của ngành công nghiệp bán dẫn toàn cầu là 1.643,1 tỷ USD, trung bình 102,7 tỷ USD mỗi năm. Trong 19 năm từ 2003 đến 2021, doanh thu tích lũy của ngành công nghiệp bán dẫn toàn cầu đã đạt 6.069,6 tỷ USD, trung bình 319,5 tỷ USD mỗi năm, gấp 3,1 lần so với 16 năm trước.

So sánh dữ liệu phát triển GDP toàn cầu và dữ liệu phát triển công nghiệp thông tin toàn cầu, có thể suy ra rằng 'Ngành công nghiệp thông tin đóng vai trò quan trọng trong tăng trưởng kinh tế toàn cầu. Do đó, chất bán dẫn đóng một vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế toàn cầu.

'Luật của Moore ' đã thúc đẩy ngành công nghiệp tiến lên theo Luật Tăng trưởng theo cấp số nhân. Bây giờ con người có thể tích hợp hàng chục tỷ bóng bán dẫn trên một con chip silicon duy nhất. Trong một hệ thống rất phức tạp như vậy, chắc chắn không có cách nào đơn giản để đối phó với nó. Kể từ khi sinh ra, chất bán dẫn đã là một ngành công nghiệp định hướng đổi mới. Nếu chúng ta chỉ nhìn vào quy trình sản xuất chất bán dẫn, thì nó chủ yếu phải đối mặt với ba thách thức:

• Một là đồ họa chính xác, đó là công nghệ quang khắc. Theo công thức trong hình trên, độ phân giải = k1 */na, độ phân giải = hệ số x (bước sóng của nguồn sáng/khẩu độ số của ống kính chiếu). Vì bước sóng của nguồn sáng rất khó thay đổi, sự xuất hiện của máy in thạch bản EUV và ngâm đã làm tăng khẩu độ số (NA) của khẩu độ. Quá trình cải thiện độ phân giải có vẻ đơn giản, nhưng nó đầy những đổi mới bất ngờ.

• Thứ hai là sự đổi mới của các vật liệu mới và các quy trình mới. Hiện tại, có khoảng 64 vật liệu trong lĩnh vực bán dẫn, bao gồm đồng, germanium, niken, cao K và các vật liệu khác. Mỗi vật liệu yêu cầu hàng ngàn thí nghiệm quy trình. Trong quy trình sản xuất chất bán dẫn, làm thế nào để tạo thành một tập hợp các quy trình sản phẩm thực sự có ý nghĩa? Nếu không có sự đổi mới của các vật liệu mới và các quy trình mới này, sẽ không có sự cải thiện nhanh chóng nào trong việc thực hiện các thiết bị bán dẫn.

• Thứ ba là cải thiện tỷ lệ năng suất. Một bước đột phá trong một quy trình duy nhất có thể không đảm bảo sự cải thiện đáng kể trong hiệu suất của toàn bộ sản phẩm mạch tích hợp. Một số lượng lớn các lỗi thống kê tích lũy trong dòng quy trình. Ngay cả khi năng suất của mỗi bước cao tới 99,9%, sau khi hàng ngàn bước được tích lũy, sản lượng cuối cùng chỉ là 37%. Do đó, dấu hiệu của cấp độ công nghệ công nghiệp không phải là một bước đột phá trong một công nghệ duy nhất, mà là một bước đột phá trong một tập hợp các quy trình sản phẩm hoàn chỉnh.

Sức mạnh máy tính đang thúc đẩy sự phát triển của chất bán dẫn và chất bán dẫn hỗ trợ sự tiến bộ của công nghệ máy tính. Trong toàn bộ quá trình, từ điện toán khoa học trong những ngày đầu đến điện toán cá nhân, điện toán di động, điện toán đám mây và ngày nay tham gia vào máy tính thông minh, các thị trường máy tính và chất bán dẫn đã ở cùng chúng ta. Trong tương lai, chúng ta sẽ bước vào một kỷ nguyên mới - thời đại của điện toán phổ biến. Vào thời điểm đó, đó không phải là người sử dụng máy tính, mà là máy tính sử dụng máy tính. Điều này sẽ trở thành một tính năng chính của thời đại của điện toán phổ biến. Trong mô hình phát triển này, nhiều thứ sẽ thay đổi.

Sức mạnh tính toán của các máy tính hiệu suất cao đã bước vào kỷ nguyên E-Class. Các siêu máy tính hạng điện tử đề cập đến các siêu máy tính có thể thực hiện hàng chục tỷ hoạt động toán học mỗi giây. Chúng là chiều cao chỉ huy của đổi mới và cạnh tranh công nghệ thông tin cao cấp quốc tế và được công nhận trên toàn thế giới là 'Vương miện trong thế giới siêu máy tính. Vì dữ liệu đang phát triển quá nhanh, nếu tốc độ xử lý của máy tính không thể theo kịp bất cứ lúc nào, máy tính sẽ không thể đáp ứng các yêu cầu phát triển.