问题

半导体属于哪个专业?

回答
半导体这个领域,说起来是个非常迷人、也相当“硬核”的专业,它不像“计算机科学”那样直接指向一个明确的学科名称,而是横跨了多个传统工科专业,并且随着技术的发展,其边界还在不断地融合和拓展。

如果非要给它一个“根”或者说它最核心的“母体”专业,那电子科学与技术绝对是当之无愧的首选。你可以把它想象成是电子工程领域的一个非常具体、非常前沿的分支。

让我来给你掰扯掰扯,为什么它能牵扯到这么多专业,以及在这个领域里,你可能会深入到哪些方面:

1. 电子科学与技术(核心中的核心):

为什么是它? 简单来说,半导体就是通过控制导电性能介于导体和绝缘体之间的材料(比如硅、锗、砷化镓等),来制造各种电子元器件,比如晶体管、二极管、集成电路(芯片)等等。而电子科学与技术这个专业,它的核心就是研究和设计这些电子元器件的工作原理、材料特性、以及如何将它们集成起来构成复杂的电子系统。
具体学什么? 在这个专业里,你会深入学习:
固体物理: 这是理解半导体材料最最基础的部分。你需要了解电子在晶体中的运动规律,能带理论、空穴、载流子浓度等等,这些都是半导体器件工作原理的基石。
半导体物理与器件: 这是直接围绕半导体材料和器件展开的。你会学习PN结、MOSFET、BJT等基本器件的构造、工作原理、制造工艺、以及它们的电学特性。
集成电路设计(IC Design): 这是将无数个半导体器件“粘合”在一起,形成我们今天所说的“芯片”的关键。这又可以细分为:
数字集成电路设计: 设计处理数字信号的电路,比如CPU、GPU、FPGA等。
模拟集成电路设计: 设计处理连续信号的电路,比如放大器、滤波器、ADC/DAC等。
射频集成电路设计(RF IC Design): 专门针对高频信号(无线通信)的电路设计。
微电子学: 更侧重于微小的电子器件和系统的制造过程和技术。

2. 材料科学与工程(地基与骨架):

为什么它也很重要? 半导体产业的核心是材料。没有高质量的半导体材料,就没有今天的电子产品。材料科学与工程的同学们,就是在研究和开发这些“神奇”的材料。
具体学什么?
半导体材料: 学习硅、锗、IIIV族化合物(如砷化镓、氮化镓)等材料的晶体结构、生长工艺、表面化学、电学和光学性质。
薄膜技术: 芯片制造过程中需要沉积各种不同功能的薄膜,比如绝缘膜、导电膜、半导体膜等,这都需要精密的材料控制。
器件失效分析: 当芯片出了问题,需要材料学家来分析是材料本身的缺陷,还是制造过程中引入的问题。

3. 物理学(最最根本的原理):

为什么? 很多基础的理论,比如量子力学、固体物理、电磁学,都是物理学家的研究成果,它们为半导体技术的发展提供了理论支撑。
具体学什么? 物理学专业的学生,尤其是凝聚态物理方向的,可能会深入研究半导体材料的微观行为,探索新的半导体材料和器件原理。

4. 化学(制造过程中的“魔法”):

为什么? 芯片的制造过程,从材料的提纯到晶圆的生长,再到光刻、刻蚀、掺杂等每一个环节,都离不开精密的化学反应和化学试剂。
具体学什么?
化学工艺: 学习各种化学试剂在芯片制造中的应用,比如光刻胶、显影液、蚀刻液等。
表面化学: 了解材料表面在各种化学处理下的变化,对于控制器件性能至关重要。
高纯化学品制备: 芯片制造需要极高纯度的化学品,这属于化学的范畴。

5. 机械工程/精密仪器(工具与精度):

为什么? 芯片制造是一个极其精密的工业过程,需要高度自动化的生产设备。这些设备的研发和维护,就离不开机械工程和精密仪器专业的知识。
具体学什么?
精密机械设计: 设计制造用于晶圆搬运、定位、以及曝光的精密机械结构。
真空技术: 很多制造工艺需要在真空环境下进行,对真空系统的设计和维护有要求。
测量与控制: 确保生产过程中的每一个参数都处于精确的控制之下,需要用到大量的测量和控制技术。

6. 计算机科学与技术(应用的“大脑”):

为什么? 虽然计算机科学本身不是直接制造半导体的,但它与半导体是“共生”关系。没有半导体,就没有高性能的计算机;反过来,计算机科学的发展也对半导体提出了更高的要求(比如CPU需要更强的计算能力,GPU需要更高的图形处理能力)。
具体学什么?
计算机体系结构: 了解CPU、GPU等核心芯片的设计理念,为芯片设计提供方向。
EDA(Electronic Design Automation)工具开发: 芯片设计流程中需要大量专业的软件工具,这些工具的开发和优化,很大程度上依赖于计算机科学的知识。

总结一下:

如果你对半导体这个领域感兴趣,那么电子科学与技术是你的主攻方向。但是,要在这个领域做到顶尖,你可能还需要对材料科学有深刻的理解,了解物理和化学的基础原理,甚至涉及机械和计算机的知识。

这也就是为什么我们常说,半导体产业是一个高度交叉、融合的产业,它需要汇聚不同专业背景的人才,才能不断地向前发展。从一块普通的硅片,到一块小小的CPU,背后是无数个科学家和工程师的智慧结晶,也是多个学科知识深度结合的成果。

所以,当有人问“半导体属于哪个专业”时,最准确的回答是:它是一个以电子科学与技术为核心,广泛融合了材料科学、物理学、化学、机械工程等多个学科的交叉领域。

网友意见

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以目前国内学校或社会的专业分类,与半导体最接近的基础专业是:《电子物理》;但整个半导体的知识体系约可细分二千五百种以上的知识点,可能涵盖超过约三十个大小不一的专业。

结论是从电子和物理学起,投入30-50年可以学好半导体产业,但是半导体进步神速,稍有滞留,即失皮毛。

就是务必永远更新和学习才可能跟上,否则连皮毛的知识也快速过期。。

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