簡介
半導體，是指電阻率介于金屬和絕緣體之間并有負的電阻溫度系數的物質。半導體室溫時電阻率約在10-5～107歐·米之間，溫度升高時電阻率指數則減小。如矽、鍺、硒等，半導體之所以得到廣泛應用，是因為它的導電能力受摻雜、溫度和光照的影響十分顯着。
曆史
半導體的發現實際上可以追溯到很久以前。
1833年，英國科學家電子學之父法拉第最先發現硫化銀的電阻随着溫度的變化情況不同于一般金屬，一般情況下，金屬的電阻随溫度升高而增加，但巴拉迪發現硫化銀材料的電阻是随着溫度的上升而降低。這是半導體現象的首次發現。
不久，1839年法國的貝克萊爾發現半導體和電解質接觸形成的結，在光照下會産生一個電壓，這就是後來人們熟知的光生伏特效應，這是被發現的半導體的第二個特征。
發現硒晶體材料在光照下電導增加的光電導效應，這是半導體又一個特有的性質。半導體的這四個效應，(jianxia霍爾效應的餘績──四個伴生效應的發現)雖在1880年以前就先後被發現了，但半導體這個名詞大概到1911年才被考尼白格和維斯首次使用。而總結出半導體的這四個特性一直到1947年12月才由貝爾實驗室完成。
在1874年，德國的布勞恩觀察到某些硫化物的電導與所加電場的方向有關，即它的導電有方向性，在它兩端加一個正向電壓，它是導通的；如果把電壓極性反過來，它就不導電，這就是半導體的整流效應，也是半導體所特有的第三種特性。同年，舒斯特又發現了銅與氧化銅的整流效應。
很多人會疑問，為什麼半導體被認可需要這麼多年呢？主要原因是當時的材料不純。沒有好的材料，很多與材料相關的問題就難以說清楚。
性能
1．在純淨的半導體中适當地摻入一定種類的極微量的雜質，半導體的導電性能就會成百萬倍的增加—這是半導體最顯着、最突出的特性。例如，晶體管就是利用這種特性制成的。
2．當環境溫度升高一些時，半導體的導電能力就顯着地增加；當環境溫度下降一些時，半導體的導電能力就顯着地下降。這種特性稱為“熱敏”，熱敏電阻就是利用半導體的這種特性制成的。
3．當有光線照射在某些半導體時，這些半導體就像導體一樣，導電能力很強；當沒有光線照射時，這些半導體就像絕緣體一樣不導電，這種特性稱為“光敏”。例如，用作自動化控制用的“光電二極管”、“光電三極管”和光敏電阻等，就是利用半導體的光敏特性制成的。
半導體與集成電路的關系
半導體是指導電性能介于導體和絕緣體之間的材料。我們知道，電路之所以具有某種功能，主要是因為其内部有電流的各種變化，而之所以形成電流，主要是因為有電子在金屬線路和電子元件之間流動（運動/遷移）。所以，電子在材料中運動的難易程度，決定了其導電性能。
常見的金屬材料在常溫下電子就很容易獲得能量發生運動，因此其導電性能好；絕緣體由于其材料本身特性，電子很難獲得導電所需能量，其内部很少電子可以遷移，因此幾乎不導電。而半導體材料的導電特性則介于這兩者之間，并且可以通過摻入雜質來改變其導電性能，人為控制它導電或者不導電以及導電的容易程度。這一點稱之為半導體的可摻雜特性。
前面說過，集成電路的基礎是晶體管，發明了晶體管才有可能創造出集成電路，而晶體管的基礎則是半導體，因此半導體也是集成電路的基礎。半導體之于集成電路，如同土地之于城市。很明顯，山地、丘陵多者不适合建造城市，沙化土壤、石灰岩多的地方也不适合建造城市。“建造”城市需要選一塊好地，“集成”電路也需要一塊合适的基礎材料——就是半導體。常見的半導體材料有矽、鍺、砷化镓（化合物），其中應用最廣的、商用化最成功的當推“矽”。
那麼半導體，特别是矽，為什麼适合制造集成電路呢？有多方面的原因。矽是地殼中最豐富的元素，僅次于氧。自然界中的岩石、砂礫等存在大量矽酸鹽或二氧化矽，這是原料成本方面的原因。矽的可摻雜特性容易控制，容易制造出符合要求的晶體管，這是電路原理方面的原因。
矽經過氧化所形成的二氧化矽性能穩定，能夠作為半導體器件中所需的優良的絕緣膜使用，這是器件結構方面的原因。最關鍵的一點還是在于集成電路的平面工藝，矽更容易實施氧化、光刻、擴散等工藝，更方便集成，其性能更容易得到控制。因此後續主要介紹的也是基于矽的集成電路知識，對矽晶體管和集成電路工藝有了解後，會更容易理解這個問題。
除了可摻雜性之外，半導體還具有熱敏性、光敏性、負電阻率溫度、可整流等幾個特性，因此半導體材料除了用于制造大規模集成電路之外，還可以用于功率器件、光電器件、壓力傳感器、熱電制冷等用途；利用微電子的超微細加工技術，還可以制成MEMS（微機械電子系統），應用在電子、醫療領域。
半導體設備
2000年以來，全球Fabless公司吸引的風險投資以平均每年16%的速度減少，新成立的設計公司越來越少，領先的公司通過積累與并購不斷擴大規模，全球前50位的設計公司占據該領域超過90%的市場份額。
從半導體設備供應商的角度來看，全球整合帶來的的挑戰更多更大。在商業上，由于半導體制造産能投資越來越集中于全球前幾名的半導體制造商，半導體設備供應商所面對的客戶也趨于集中，如2010年時全球前5位的半導體廠商資本支出總和占全球的49%，而在2012年這個數字會上升到63%。
設備商在面對占據其市場巨大份額的大客戶時，所面臨到的議價壓力和對于服務的高要求自然不言而喻。其實，支出集中也來自于整合，要保持擁有最先進的制造工廠，半導體制造商需要擴大其規模以保證達到一定量的銷售額（RevenueThresh-old）來維持先進産能的持續投資。
另一方面，整個全球半導體設備市場規模并沒有随半導體市場同步成長，半導體制造商投入在半導體設備上的支出相對在減少。如圖2所示，在1991年到2000年的10年間，全球半導體設備支出與半導體市場之比平均值為17.2%，在2001年到2010年比值的平均值為14.3%，而近兩年這個比值降到了12%～13%。
但是在技術層面上，半導體制造商對于半導體設備商提出了更多需求。為了實現更多的芯片功能，以“MorethanMoore”的方式為産品添加更多附加值，半導體制造商對設備提出了更加多樣化的要求，如MEMS、TSV、Ⅲ-Ⅴ族元素等應用都需要設備制造商分别進行研發來改造現有設備機型以符合客戶要求。另一方面，沿着摩爾定律微縮的道路也正在進行着，設備制造商需要投入大量精力與資金以支持最前沿的研究。
設備供應商在面對全球市場環境和技術壓力下，應對的方式之一也是整合。為了提高生産效率和研發效率，未來在每一步半導體生産技術中經過整合留存下來的設備供應商可能隻有2～3家。
這兩三家廠商之間，和其他生産環節的設備供應商之間，和半導體制造商之間，和材料供應商之間，和設備子系統廠商（如光學系統、真空泵、電源系統等）都需要密切的合作才有可能共同研發出改變世界的“破壞性”的技術。全球整合不可避免，不過在任何市場狀況下都尋求創新是半導體産業生生不息的原動力。
應用
最早的實用“半導體”是「電晶體（Transistor）/二極體（Diode）」。
一、在無線電收音機（Radio）及電視機（Television）中，作為“訊号放大器/整流器”用。
二、發展「太陽能（Solar Power）」，也用在「光電池（Solar Cell）」中。
三、半導體可以用來測量溫度，測溫範圍可以達到生産、生活、醫療衛生、科研教學等應用的70%的領域，有較高的準确度和穩定性，分辨率可達0.1℃，甚至達到0.01℃也不是不可能，線性度0.2%，測溫範圍-100~+300℃，是性價比極高的一種測溫元件。
四、半導體緻冷器的發展,它也叫熱電緻冷器或溫差緻冷器,它采用了帕爾貼效應。
未來發展
以GaN（氮化镓）為代表的第三代半導體材料及器件的開發是新興半導體産業的核心和基礎，其研究開發呈現出日新月異的發展勢态。GaN基光電器件中，藍色發光二極管LED率先實現商品化生産成功開發藍光LED和LD之後，科研方向轉移到GaN紫外光探測器上GaN材料在微波功率方面也有相當大的應用市場。氮化镓半導體開關被譽為半導體芯片設計上一個新的裡程碑。美國佛羅裡達大學的科學家已經開發出一種可用于制造新型電子開關的重要器件，這種電子開關可以提供平穩、無間斷電源。
今年是摩爾法則(Moore’slaw)問世50周年，這一法則的誕生是半導體技術發展史上的一個裡程碑。
這50年裡，摩爾法則成為了信息技術發展的指路明燈。計算機從神秘不可近的龐然大物變成多數人都不可或缺的工具，信息技術由實驗室進入無數個普通家庭，因特網将全世界聯系起來，多媒體視聽設備豐富着每個人的生活。這一法則決定了信息技術的變化在加速，産品的變化也越來越快。人們已看到，技術與産品的創新大緻按照它的節奏，超前者多數成為先鋒，而落後者容易被淘汰。
這一切背後的動力都是半導體芯片。如果按照舊有方式将晶體管、電阻和電容分别安裝在電路闆上，那麼不僅個人電腦和移動通信不會出現，連基因組研究、計算機輔助設計和制造等新科技更不可能問世。有關專家指出,摩爾法則已不僅僅是針對芯片技術的法則;不久的将來，它有可能擴展到無線技術、光學技術、傳感器技術等領域，成為人們在未知領域探索和創新的指導思想。
毫無疑問，摩爾法則對整個世界意義深遠。不過，随着晶體管電路逐漸接近性能極限，這一法則将會走到盡頭。摩爾法則何時失效？專家們對此衆說紛纭。早在1995年在芝加哥舉行信息技術國際研讨會上，美國科學家和工程師傑克·基爾比表示，5納米處理器的出現或将終結摩爾法則。
中國科學家和未來學家周海中在此次研讨會上預言，由于納米技術的快速發展，30年後摩爾法則很可能就會失效。2012年，日裔美籍理論物理學家加來道雄在接受智囊網站采訪時稱，“在10年左右的時間内，我們将看到摩爾法則崩潰。”前不久，摩爾本人認為這一法則到2020年的時候就會黯然失色。一些專家指出，即使摩爾法則壽終正寝，信息技術前進的步伐也不會變慢。
