半导体技术发展

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半导体技术发展范文第1篇

所有上述改进趋势，有时候被称为“按比例缩小趋势（scaling）”，已经通过巨额研发投资实现。在过去的三十年中，投资需求的不断增长促进了工业界的联盟，并促进了大量的研发合作、协会和其它种种合作形式的诞生。为了指导这些研发项目，美国半导体工业协会（the Semiconductor Industry Association，SIA）发起编写了美国国家半导体技术发展路线图（National Technology Roadmap for Semiconductor，NTRS），共发表了1992年、1994年和1997年三个版本。在1998年，由美国半导体工业协会提议，邀请了欧洲、日本、韩国和中国台湾地区等国家和地区的人士参加，对路线图进行了更新，最终形成了1999年的第一版国际半导体技术发展路线图（The International Technology Roadmap for Semiconductors，ITRS）。在此之后，国际半导体技术发展路线图在每偶数年份进行更新，每单数年份进行全面修订。ITRS的整体目标是提供被工业界广泛认同的对未来十五年内研发需求的最佳预测。因此，对公司、研发团体和政府都有指导作用。路线图对提高各个层次上研发投资的决策质量都有重要意义，并且帮助将研究方向引导至最需要突破的领域中去。

从路线图文件的发展来看，可以很明显地感觉到，路线图的编纂是一个动态的过程。路线图反映了半导体工业正在从几何尺寸的按比例缩小（geometrical scaling）向等效的按比例缩小（equivalent scaling）的方向上发展。几何尺寸的按比例缩小（例如根据摩尔定律的按比例缩小）已经在以前的三十年中成为业界的指导目标，并将继续在芯片制造的很多方面起着指导作用。等效按比例缩小的目标，例如通过创新设计、软件解决方案和创新的工艺改进性能，将继续指导半导体工业在这个十年期和未来十年的发展。自从2001年以来，路线图通过引入新的章节，例如“系统驱动”（2001年）、“新兴器件研究”和“用于无线通信的模拟/混合信号技术”（2005年），以及2007年的“新兴材料研究”，来更好地反映半导体工业的这一趋势。2008年的更新版将开始讨论关于能源的课题。

自从1992年开始制订这个路线图的时候，就有一个基本的假设：微电子器件可以继续按比例缩小并进而降低单位功能的成本（历史上每年大约为25%-29%），同时扩展半导体集成电路的市场（历史上平均每年17%左右，但是最近由于发展不断成熟，增长速度开始放慢）。这样，这个路线图就在一个挑战中诞生：究竟需要研发出什么样的技术才能继续沿着摩尔定律指引的方向前进？

为满足新客户不断增长的需求，半导体工业界不断开发出新的和更强功能的器件，因此，为了能够正确地描述半导体工业持续演进的方方面面，2008年的ITRS更新版讨论了“功能多样化（Functional Diversification，即‘More than Moore’）”的概念。这个“More than Moore”的新的定义讨论了无法根据摩尔定律按比例缩小，但是却能够以不同方式为终端客户提供附加价值的新兴的器件类别。“More than More”的方法通常可以实现非数字功能（例如，RF通信、电源控制、无源元件、传感器、驱动器）从系统板级到特定的封装级（SiP）或芯片级（SoC）转化的可能的解决方案，并最终实现层叠芯片SOC（Stacked Chip SOC，SCS）。

预计在下一个十年期的末期，将需要通过引入多种新型器件来增强CMOS工艺的能力，并希望能够实现超越CMOS器件的某些性能。然而，这些新器件很可能无法拥有CMOS器件的全部性能，因此，预期芯片级或封装级的异质混合集成将能够在CMOS芯核周围集成这些新的功能。

来自美国、欧洲、日本、韩国和中国台湾的半导体专家们的不懈努力使得2008年版的路线图继续成为指导半导体界研发方向的权威论述，引导半导体技术和集成电路市场继续不断地飞速发展。

1特殊的一节：

ITRS中关于能耗的讨论

由于全球二氧化碳排放越来越引起大家的重视，因此，能耗正在成为近年来越来越重要的公共课题。由于半导体电子器件广泛地应用于能量的收集、转换、存储、传输和消耗/使用，因此，ITRS开始对能耗问题加以特别的关注，是理所当然的。总之，ITRS文献记录了这个令人印象深刻的发展趋势，而且更加重要的是，它设定了未来电子器件的能量效率的激进的目标，例如，计算能量/操作（每个逻辑单元以及每个存储器比特状态的变化）。最详细的目标与半导体材料、工艺和器件工艺直接相关，形成了集成电路制造和元件技术的基础。

在下一层次，ITRS讨论了集成电路的设计和它的系统驱动因素。在ITRS的“设计”和“系统驱动”这两章，从几年前开始，对设计技术有直接影响的能耗因素越来越多。功耗现在是对芯片设计的主要限制之一，ITRS已经将其确定为过去5年之内最为困难的3个挑战之一。漏电流功耗，包括它的离散性，也成为未来15年内显著的长期威胁和关注焦点。与能耗相关的挑战是基于世界范围内越来越广泛应用的IT设备。

除了改善基本元件（即开关、线和存储器的位）和它们组成的电路的的效率之外，使用先进的半导体技术对电路应用本身的能耗情况也有很大的积极作用，这体现在改善它们控制的终端设备系统的能耗效率上。例如，微控制器、信号处理器和电源/电池管理电路，对通信系统、家用电器、运输工具（例如汽车）、工业机器等的能效改善来说，都是非常重要的。

ITRS还讨论了在半导体制造中如何尽可能降低能量的消耗。特别地，“工厂集成”和“环境、安全与保健”这两章，提出了进一步降低能耗和减少制造集成电路的资源消耗的目标，增加IC制造的环境友好性。在2008年，工厂集成技术工作组同意使用“等候时间的浪费和设备输出的浪费”作为定义路线图减少浪费的最初的两个高层次指标。

下一个目标是在2009年的ITRS更新中加入这两个减少浪费的路线图指标。他们指出：“将浪费情况系统地可视化，预期将帮助搞清楚材料和能量的使用情况。需要建立如何确定高层次指标的起始点/基础值和反馈机制的战略”。

类似地，2008年“前端工艺”技术工作组报告说：“考虑到当前的全球能源和环境情况，我们认识到，前端工艺的技术发展不仅受到提高电路密度和速度的需求的驱动，而且还受到节能减排、减少制造废料的需求的推动。逻辑电路晶体管使用了高κ栅/金属栅工艺，这在实现了更快速度的同时，还降低了漏电流和功耗。最终，功耗和性能将推动向全耗尽绝缘衬底上的硅（Fully Depleted Silicon-On-Insulator，FDSOI）和多栅（MG）晶体管结构发展。正如2007年版路线图所指出的，业界将继续努力降低化学品和材料的消耗和浪费。例如，将使用更加稀释的溶液用于清洗步骤。此外，“前端工艺”技术工作组将继续和“工厂集成”技术工作组一起努力，来找出能够在不加工晶圆时即可进入“休眠”模式的节能的工艺设备。当然，“休眠”的概念和其它节能模式的概念都是源于电路设计的。2008年的ITRS术语表中介绍了关于“设计的等效按比例缩小”的技术：

・设计的等效按比例缩小（与等效的按比例缩小和持续的几何尺寸按比例缩小同时发生），它指的是能够实现高性能、低功耗、高可靠性、低成本和高设计生产率的设计技术。

“例子包括（但不限于）：考虑离散性的设计、低功耗设计（睡眠模式、冬眠模式、门控时钟、多Vdd技术等）；以及同质和异质多核SOC架构”。

讨论了能够应对功耗和性能折中的、可量化的、与满足“More Moore”功能性需求相关的特殊设计技术的需求，可能也会推动“More Moore”的架构功能性，作为功耗及性能需求的解决方案的一部分。

最后，在接近路线图15年时间框架的边界时，ITRS预期超越CMOS的器件可能会极大地扩展信息技术的能量效率。作为这个领域的工作的一部分，“新兴器件研究”技术工作组总结了2008年虚拟浸没架构（Virtual Immersion Architecture，VIA）论坛的结论：“一个关注的领域是：VIA应用的不断扩展，正在推动全局能耗的大幅度增加。这对每单位能量的更大的计算吞吐率的强调不仅适用于桌上型设备，也适用于手持设备。在手持式应用中，几乎没有什么能量能够用于信息处理，如果希望实现更广泛的应用，那么需要每焦耳的能量能够实现更高的性能。这些趋势意味着在一些合适的指标下，计算性能必须要在2020年之前增加1-2个数量级。这提出了如何实现每焦耳能量可获得的最大性能的问题，并期望能够构建信息理论和热力学之间的理论联系。作为估算，对4指令单比特处理器的基本原理分析显示，目前的CMOS技术和古典运算架构所实现的操作效率低于30%。能够自适应工作负载以实现高能效操作的架构可能能够提供每焦耳能量实现更高性能的替代性方法。”

ITRS将继续沿上面列出的方向努力工作，勤奋专注于与能量相关的问题，并将继续对世界面临的能耗挑战作重要的贡献。

2路线图技术特征总表-2008年更新

2.1 概要

在国际半导体技术发展路线图（ITRS）的技术特征总表（Overall Roadmap Technology Characteristics，ORTC）这一节提供了源自ORTC产品模型的指导，同时还合并了来自ITRS技术工作组表格的数据。

在2008年更新中，ORTC表中的指标值在每个技术工作组的表中有更详细的记录。2008年OTRC更新综述中的信息强调了当前半导体技术的快速的进步。

在工业界中，不同的公司公开发表的有关它们的“技术节点”的进展和时间表所造成的混淆，将会继续存在，这些有关“节点”的定义和ITRS的定义和目标可能会相同，也可能会不同。对ITRS来说，工业技术进步的步伐调整与合作，以及业界的沟通，将是一个严峻的挑战，而近来将历史上的尺寸按比例缩小和“等效的按比例缩小”（例如：铜互连、形变硅、金属栅、高κ栅介质、全耗尽SOI、多栅晶体管等技术）的解决方案进行折中的趋势，使得这个问题变得愈发复杂化。

随着市场和公司媒体试图描述并将“设计等效的按比例缩小（Design Equivalent Scaling）”和超越CMOS的“新兴器件”、“新兴材料”的可能的解决方案与它们各自章节的内容建立起联系，并跨工作组在“工艺集成、器件和结构”和“前端工艺”之间建立起模型，对技术进步的跟踪将变得越来越复杂。已经在2008年路线图更新中加入了新的定义（除了2007年路线图已有的“More Moore几何和等效按比例缩小”和“More than Moore功能多样化”等内容以外的新定义），以便开始讨论这些新的“More Moore”和“More than Moore”解决方案的定义。

2.2 2008年更新注释

下面的注释强调了每组表格之间的关键的更新内容。

2.2.1 表1a和1b “产品代和芯片尺寸模型技术趋势目标”

闪存非接触多晶半节距和2007年ITRS数据相比未发生变化，并且以2007年为起点以3年为周期而变化；MPU接触的M1半节距自从2007年版ITRS以来一直没有变化，并且继续以2.5年为周期发展，直至2010年/45 nm，而在ITRS时间框架之内的剩余时间（2022年）以前，转变为3年的技术周期；DRAM M1接触的半节距有所修改，这是基于2007年PIDS（工艺集成、器件和结构）技术工作组的调查建议，它指出：DRAM M1接触半节距将以2.5年为技术周期，直至2010年/45 nm，然后回到3年的技术周期（非接触M1）。

2008年ITRS更新版的最重要的改变是对ORTC表1a和表1b的物理和印制栅长趋势的修改。来自“PIDS”和“FEP”工作组的调查数据显示，最终物理栅长的缩短的步伐和以前预期的趋势相比，已经大幅度放慢，因此，导致2008年的ITRS更新表的很多变动。

在2007年以后，MPU物理栅长已经算作3.8年的技术周期，以便和PIDS调查数据能够有最好的拟合；

MPU印制栅长是基于“光刻”技术工作组的建议：在2007年为1.6818印制栅长/物理栅长比，与MPU/DRAM半节距相同；

ASIC低运行功耗印制栅长调整为3.8年/周期，和MPU高性能印制栅长一致，同时还和新的光刻技术工作组的可变的印制栅长/物理栅长刻蚀比一致；

ASIC低待机功耗物理栅长增加作为新的ORTC数据项；

MPU高性能可变的印制栅长/物理栅长刻蚀比也增加作为新的ORTC数据项（和2007年ITRS的固定比例相对应）；

物理和印制栅长的变化的影响包括在新增的“PIDS”和“FEP”以及“光刻”技术需求表及其注释的细节中。在2008年更新中，将使用“移动和插值法”生成数据栏。

能够影响更新的更加强健的FEP、PIDS和设计模型将在2009年ITRS路线图更新中，包括“等效的按比例缩小（下一代金属栅和栅高κ介质、FDSOI、多栅晶体管）”的折中和对未来的“等效的按比例缩小”技术的时间表，作为性能和电源管理的可能的解决方案。

2.2.2 表1c-1j “产品代（DRAM、闪存、MPU/ASIC）和芯片尺寸模型技术趋势”

2007年 ORTC MPU技术趋势和产品模型表没有变化。因此，来源于这些模型的ORTC表1c-1j都没有变化。然而，由于对DRAM M1进行修改以和2007年-2009年MPU 2.5年/技术周期的目标一致，因此，对DRAM单元尺寸、功能密度和芯片尺寸目标进行了微小的修正。

在2008年更新中，ORTC表2-表7的修订来源于对技术工作组表的相应修改，并且将各个不同的数据项合并到ORTC表中。下面给出了与技术工作组相关的ORTC表的评述。

2.2.3 表2a和2b “光刻场和晶圆尺寸趋势”

光刻场尺寸的趋势和2007年的ITRS数据相比，并无变化。国际路线图委员会（International Roadmap Committee，IRC）指出：晶圆代目标（450 mm晶圆预计将在2012年开始引入，持续11年）并无变化，但是IRC评述说，不同的产品组的量产快速提升的速度不同，分别在2012年-2016年之间实现。必须要指出的是：已经出现了很多重大进展，并且在半导体制造商和供应商之间正在进行对话，以评估300 mm和450 mm技术代之间的标准和生产率改进方案。对不同方案的经济分析也将继续，以考察需要的研发成本、优势、投资回报和资助机制分析和建议。

2.2.4 表3a和3b “封装后芯片的性能：压焊块和管脚数”

I/O和电源/地的内部芯片压焊块的数量保持未变（对高性能MPU来说，I/O和电源/地的比例为2:1；对高性能ASIC来说为1:1。）在2007年ITRS中，经过对在后端装配和封装工业的评估，“装配和封装”技术工作组增加了它们的数值目标和最高引脚数的目标，同时，还增加了封装成本的压力。

2.2.5 表4a和4b “芯片的性能和封装：压焊块，成本”

“装配和封装”技术工作组对压焊块节距的目标进行了调整。根据“装配和封装”技术工作组，每个引脚的成本不变，反映了“装配和封装”技术工作组对成本方面的困难和挑战的估算和相应。

2.2.6 表4c和4d “芯片的性能和封装：频率和片上布线层数”

在2007年ITRS路线图中，“装配和封装”技术工作组从ORTC中取消了“芯片-电路板（片外）频率”这一项，以避免和设计/工艺集成（PIDS）片上频率目标（见“装配和封装”技术工作组的片外频率表）。设计/PIDS期望的片上频率目标和2007年ITRS相比仍然未变，它已经修改为较慢的平均8%的年均增长率（而2005年和2006年为17%的增长率）。8%增长趋势的预测是从设计技术工作组的调查和设计技术工作组提供的2007年产品性能模型中得到的。PIDS技术工作组现在正在调查新的设计技术工作组频率趋势驱动因素，并将其加入到2008年和2009年ITRS模型工作中去。“互连”技术工作组未改变片上布线层的层数，这反映在ORTC的数据项中。

2.2.7 表5a和5b “电学缺陷”

当前，ORTC MPU数据并未改变，但是DRAM缺陷密度目标在2007年路线图中进行了更新，这是因为2007年-2009年DRAM M1目标的变化以及相应的芯片尺寸的变化。对缺陷密度目标进行了调整，以反映2008年更新版由于DRAM单元面积和芯片尺寸调整导致的“成品率提高”技术工作组模型和在2007年-2009年间趋势的变化。同时，还加入了闪存技术的缺陷密度目标，并加入了闪存的掩模版层数的数据项。

2.2.8 表6a和6b “电源和功耗”

PIDS技术工作组修订了高性能和低运行电源电压的Vdd目标。“装配和封装”技术工作组修订了每平方厘米芯片的最大功率目标，以及相应的最大瓦数的变化（对特殊产品的最大量产初始芯片尺寸，由ORTC表进行计算得来，这和表1中的ORTC芯片尺寸模型中的恒定目标相比，没有变化。）

2.2.9 表7a和7b “成本”

半导体技术发展范文第2篇

[关键词]半导体；晶体管；超晶格

中图分类号：O47

文献标识码：A

文章编号：1006-0278（2013）08-185-01

一、半导体物理的发展

（一）半导体物理早期发展阶段

20世纪30年代初，人们将量子理论运用到晶体中来解释其中的电子态。1928年布洛赫提出著名的布洛赫定理，同时发展完善固体的能带理论。1931年威尔逊运用能带理论给出区分导体、半导体与绝缘体的微观判据，由此奠定半导体物理理论基础。到了20世纪40年代，贝尔实验室开始积极进行半导体研究，且组织一批杰出的科学家工作在科学前沿。1947年12月，布拉顿和巴丁宣布点接触晶体管试制的成功。1948年6月，肖克利研制结接触晶体管。这三位科学家做出杰出贡献，使得他们共同获得1956年诺贝尔物理学奖。

晶体管的发明深刻改变人类技术发展的进程与面貌，也是社会工业化发展的必然结果。早在20世纪30年代，生产电子设备的企业希望有一种电子器件能有电子管的功能，但没有电子管里的灯丝，这因为加热灯丝不但消耗能量且要加热时间，这会延长工作启动过程。因此，贝尔实验室研究人员依据半导体整流和检波作用特点，考虑研究半导体能取代电子管的可能性，从而提出关于半导体三极管设想。直到1947，他们经反复实验研制了一种能够代替电子管的固体放大器件，它主要由半导体和两根金属丝进行点接触构成，称之为点接触晶体管。之后，贝尔实验室的结型晶体管与场效应晶体管研究工作成功。20世纪50年代，晶体管重要的应用价值使半导体物理研究蓬勃地展开。到了20世纪60年代，半导体物理发展达到成熟和推广时期，在此基础上迎来微处理器与集成电路的发明，这为信息时代到来铺平道路。1958年，安德森提出局域态理论，开创无序系统研究新局面，这也为非晶态半导体物理奠定基础。1967年，Grove等人对半导体表面物理研究已取得重要进展，并使得Si-MOS集成电路稳定性能得以提高。1969年，江崎与朱兆祥提出通过人工调制能带方式制备半导体超晶格。正是在半导体超晶格研究中，冯·克利青发现整数量子霍尔效应。在1982年，崔琦等发现了分数量子霍尔效应，这一系列物理现象的发现正揭开现代半导体物理发展序幕。

（二）半导体超晶格物理的发展

建立半导体超晶格物理是半导体的能带理论发展的必然。之后，人们对各种规则晶体材料性能有相当认识，从而开创以能带理论作为基础的半导体物理体系，也借助其来解释出现的一系列现象。1969年与1976年的分子束外延和金属有机物化学汽相沉积薄膜生长技术正为半导体科学带来一场革命。随微加工技术的逐步发展，加之超净工作条件的建立，实现了晶体的低速率生长，也使人们能创造高质量的异质结构，同时为新型半导体器件设计及应用奠定技术基础。1969年，江崎和朱兆祥第一次提出“超晶格”概念，这里“超”的意思是在天然的周期性外附加人工周期性。1971年，卓以和利用分子束外延技术生长出第一个超晶格材料。从此拉开了超晶格、量子点、量子线和量子阱等等低维半导体材料研究序幕。

二、半导体物理的启示

综上所述，文章简单地对半导体物理的一个发展历程进行了回顾，并可以从中得到以下几点启示：

（一）半导体物理的发展一直与科学实验与工业技术应用紧密联系

20世纪30年代之前，人们已经制成整流器、检波器、光电探测器等半导体器件，同时在实验中发现金属——半导体的接触材料上一些导电特性，可是无法理解这其中的物理机理。一直到能带理论建立后，基础建立起金属——半导体接触理论。随后，在实验过程中却发现该理论与实验测量是有出入的，又提出半导体表面态理论。正由于考虑到半导体表面态影响，贝尔实验室才能成功研制晶体管，这又促进半导体物理发展。不难发现，半导体物理的发展与实验是离不开的，因新的实验结论推动相应理论的建立，而理论发展又会反过来去指导实验的研究。19世纪30年代法拉第发现电磁感应定律，这为电力的广泛应用奠定理论基础，架起电能和机械能相互转化的桥梁，为第二次工业革命铺路。晶体管的成功研制，大规模与超大规模集成电路出现，导致第三次工业革命。这都是涉及信息技术、新材料技术、新能源技术、空间技术和生物技术等众多领域的一场信息技术革命。

半导体技术发展范文第3篇

当大数据、人工智能等项目落地时，背后的数据必然会产生重大作用，那些存储设备主要构成元素就是半导体。半导体成为未来新技术发展的基础。

据Gartner预测，2017年全球半导体营收总计将达到3860亿美元，较2016年增长12.3%。从2016下半年起开始出现有利的市场状况，尤其是在标准型存储器（Commodity Memory）方面。这些有利条件使2017、2018年的市场前景更为乐观。不过存储器市场变化无常，加上DRAM与NAND Flash产能增加，预计市场将在2019年进入修正期。

Gartner研究总监乔恩・艾仁森（Jon Erensen）表示：“虽然DRAM与NAND Flash价格双双上涨，让整体半导体市场前景更为乐观，但这也对智能手机、PC与服务器系统厂商的获利带来压力。零组件缺货、原物料价格上涨，加上厂商可能必须提高平均售价（ASP）来应对成本的提高，2017、2018年市场都将因此产生动荡。”

有稻荼砻鳎从2016年中以来，PC用DRAM价格已上涨一倍。原来只要12.50美元的4GB模组，现在已涨到将近25美元，NAND Flash的平均售价也从2016年下半年到今年第一季度保持持续上涨态势。Gartner预计DRAM与NAND的价格将在2017年第二季度达到顶峰，不过整体价格回落可能要一直持续到今年年底，主要原因是随着智能手机等主要应用的容量需求增加，厂商会开始抢货。

乔恩・艾仁森指出：“2017年随着存储器厂商的毛利提升，厂商也开始布局新产能扩增计划。我们预计中国将因此展开一系列行动，发展存储器产业。”

当然，半导体的应用不仅仅在存储器领域，它还在很多领域被广泛应用。大家比较熟悉的可能有手机、PC、汽车等。由于旗舰级智能手机、显卡、游戏主机与汽车应用的单位生产量估计值已经调升，2017年半导体市场前景更加被看好。此外，大量使用DRAM与NAND Flash的PC、Ultramobile、服务器与固态硬盘等电子设备，也将带动半导体收入估计值的增加。

半导体技术发展范文第4篇

[关键词]微电子技术硅基CMOS芯片

中图分类号：TN4文献标识码：A文章编号：1671－7597（2008）0420018－01

1946年2月美国莫尔学院研制成功的第一台电子数值积分器和计算器，是一个由18000个电子管组成，占地150平方米，重30吨的庞然大物。而现代社会由于微电子技术的发展，已进人系统集成芯片的时代，可将整个系统或子系统集成在一个硅芯片上。与传统电子技术相比，微电子技术的主要特征是器件和电路的微小型化。在21世纪，微电子技术已经成为改变生产和生活面貌的先导技术。

一、微电子技术的发展现状

在1948年贝尔实验室的科学家们发明了晶体管，这是微电子技术发展中第一个里程碑，1958年硅平面工艺的发展和集成电路的发明是第二个理程碑，1971年微机的问世是微电子技术第三个里程碑，之后出现了今天这样的以集成电路技术为基础的电子信息技术和产业。

微电子技术的核心是集成电路(IC)，它将继续沿着集成电路特征尺寸，不断缩小，集成电路(IC)向着系统集成(SOC)发展的道路走下去。以存储技术为代表的半导体集成电路遵守著名的Moore定律，即：在过去的30多年里，大约每三年集成度增加四倍，特征尺寸缩小为原尺寸的倍，而且在可以预知的未来，这种趋势仍将继续保持下去。（见表1微电子技术的进步）。

硅基CMOS的主导地位将在本世纪延续。然而硅基CMOS的发展随着特征尺寸的不断缩小，首先将达到器件结构的诸多物理限制，非经典CMOS（Non-ClassicalCMOS）必将发展起来。21世纪另一个重要发展方向是SOC(SystemOnChip)和Sip(SystemInPackage)。上个世纪90年代以来，集成芯片系统迅速发展起来，它是以硅基CMOS为基础技术，将整个电子系统或子系统集成在一个芯片上或几个芯片上然后将他们装在一个管壳中，集成芯片系统的发展是以应用为驱动的，所以随着社会信息化的进程，它将会越来越重要。

在微电子材料方面，由于硅以独特的物理性质和自然界中丰富的含量而在大规模集成电路生产中一直占主导地位，在21世纪上半叶微电子技术仍然以硅技术为主流。除采用硅（Si）材料发展微电子产品之外，在近几十年中，还研究开发了各种各样的非硅半导体材料来发展微电子产品。在半导体产业的发展中，一般将Ge、Si称为第一代半导体材料，紧接着开发出化合物半导体，以砷化镓（GaAs）为代表。而将GaAs、InP、GaP、InAs、AlAs及其合金等称为第二代半导体材料。近年来又发展了宽禁带（Eg>2.3eV）半导体材料，包括SiC、ZnSe、金刚石和GaN等，将其称为第三代半导体材料。

在工艺方面，超微细加工技术的日益完善，使生产上达到亚微米以至更高的光刻水平。高质量的超薄氧化层、新的离子注入退火技术、高电导高熔点金属及其硅化物金属化和浅欧姆接触、晶体完整性好的大直径芯片、低温加工等一系列工艺技术的迅速进展，将使微电子器件及其集成电路性能获得更大改善。微电子先进工艺的发展极大地提高芯片的集成度，从而得到了不断提高系统性价比的目标。

二、微电子技术的应用

信息社会生活和工作的基础，信息化的关键是计算机和通讯机，其基础都是微电子。微电子技术的飞速发展极大地改变了促进了社会的变革和进步，无论是微型计算机、卫星通信、机器人、计算机、航空、军事等领域或是日常生活用品，包括公共汽车IC卡、银行储蓄卡和信用卡、小区智能卡、电子手表、语言贺卡和玩具、电子琴、手机、洗衣机、电视机、电话机等等都有芯片（微电子），美国每年由计算机完成的工作量超过4000亿人年的手工工作量，日本每个家庭平均拥有100个芯片（微电子）。可以说，微电子无处不在。

微电子技术对电子产品的消费市场也产生了深远的影响。价廉、可靠、体积小、重量轻的微电子产品，使电子产品面貌一新，微电子技术产品和微处理器不再是专门用于科学仪器世界的贵族，而落户于各式各样的普及型产品之中，进人普通百姓家。例如电子玩具、游戏机、学习机及其他家用电器产品等。就连汽车这种传统的机械产品也渗透进了微电子技术，采用微电子技术的电子引擎监控系统。

微电子产业对国民经济起到战略作用，GNP每增长100300元，需要10元电子工业产业支撑，其中就包含1元IC产品；若单位质量钢筋对GNP贡献为1，则小汽车为5，彩电为30，计算机为1000，IC为5000。总之，微电子技术已经渗透到诸如现代通信、计算机技术、医疗卫生、环境工程、能源、交通、自动化生产等各个方面，成为一种既代表国家现代化水平又与人民生活息息相关的高新技术。

三、微电子技术发展的方向

微电子技术当前发展的一个鲜明特点就是：系统级芯片（SystemOnChip，简称SOC）概念的出现，另一个显著特点就是其强大的生命力，它源于可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。衡量微电子技术进步的标志表现在三个方面：一是缩小芯片中器件结构的尺寸，即缩小加工线条的宽度；二是增加芯片中所包含的元器件的数量，即扩大集成规模；三是开拓有针对性的设计应用。

现在看来，21世纪硅微电子技术的三个主要发展方向是：特征尺寸继续等比例缩小；集成电路(IC)将发展成为系统芯片(SOC)；微电子技术与其它领域相结合将产生新的产业和新的学科，例如MEMS、DNA芯片等。微电子技术的迅猛发展必将带来又一次革命性变革。微电子技术不仅成为现代产业和科学技术的基础，而且正在创造着代表信息时代的硅文化。因此有科学家认为人类继石器、青铜器、铁器时代之后正进入硅石时代。

参考文献： 

[1]王阳元.历史机遇和我国微电子发展之路[J].中国集成电路，2005，3:30～38. 

[2]蒋燕燕.微电子技术的现状与未来发展[J].广西物理，2007，28(2):50～52. 

[3]晏伯武，兆春.微电子技术发展和展望[J].舰船电子工程，2007，5:7～10. 

半导体技术发展范文第5篇

世界强国史表明:后崛起国家若想超越先崛起国家,必须掌握时代的核心技术。16世纪,葡萄牙人掌握了航海核心技术,率先成为世界强国。其后,荷兰人掌握了造船技术,英国人掌握了机械制造,德国人、美国人掌握了电气、冶金核心技术,它们都先后成为世界强国。但掌握核心技术不能单凭战略妙算,因为后崛起国家超越先崛起国家必受其技术垄断掣肘,若没有超越的历史契机,再好的妙算也不可能实现独立发展,所以历史契机就成了超越的天时。

我们把能促使老技术体系更新换代的新理论、新技术的萌芽称为变革机会。变革机会就是后发超越先发的历史契机。

“二战”前,电子信息技术主要是电子管模拟电路技术,应用领域是广播与通信。“二战”中发明了雷达与电子计算机,电子管数字电路技术萌芽。“二战”后美国发明了可替代电子管的晶体管,以及可替代分立电路的集成电路,借助这一系列变革机会,美国掌控了电子信息核心技术。欧洲各国和日本利用美苏冷战的机会不仅从美引进了先进技术,还摆脱了对美依附,各自发展了盒式录音机、录象机技术,并掌握了美国民用技术,日本还独立发展了晶体管收音机、电视机技术。

回顾历史,一国电子信息产业获得技术有两种机会:一种机会是引进,这里有两种情况:其一是产业转移;其二是政治需要。前者是自然过程,后者是人为过程。另一种机会是借助变革机会自主开发。获取他人的不可能是最核心技术,借助变革机会自主开发时才有可能掌握最核心技术。

因IC技术是集材料、元器件、电路、整机技术于一体的平台技术,各相关分立技术的变革机会都会推动IC的技术发展。所以在IC集成度和精细分工等方面经常出现变革机会,给了他国赶超美国的天时:20世纪60年代,IC制造技术提升,给了日、韩发展机会;20世纪80年代,IC技术分工细化,给了台湾地区发展机会;20世纪90年代,数字技术全面替代模拟技术,欧洲借助这个变革机会突破了美国对移动通信技术的垄断。这几十年中,当以美、日半导体角逐最为精彩。

美、日争夺国际半导体产业主导权的竞争由来已久。美国自1947年发明晶体管起到20世纪70年代末,曾长期主导国际半导体产业。日本半导体技术虽来自美国,但一直伺机超越。1979年底,日本借助存储芯片的变革机会――16K动态随机存储器的开发占据了42%的国际市场。随后几年,日本在微米技术领域超越了美国。以半导体技术为核心,日本迅速发展了模拟音视频技术,成为世界电子信息产业强国。这一时期,日、美半导体贸易摩擦不断。

当日本人陶醉于胜利之时,一个新的变革机会――微型计算技术悄然降临。美国人紧紧抓住了这个反超机会。借助数字技术,美国半导体在亚微米、深亚微米技术竞争中战胜了日本,1992年国际市场份额上升为43.8%,日本回落至43.1%。至今,美国开发的纳米级系统芯片依然是国际电子信息产业的核心技术。

总之,老技术体系的更新换代总是由某个类似云中月、雾中花的变革机会所引发的,从表面上看,这个机会是客观条件,对所有国家都机会均等,但因为各国的发展水平不一样,各国抓天时的能力肯定也不均等,这里还有一个人和问题――主观条件。

只有主、客观条件都具备的国家才有可能实现超越发展。韩国液晶显示技术、印度软件技术和中国台湾地区计算机制造技术雄踞世界并非偶然,而是在变革机会出现时有人为之努力。

半导体技术发展范文第6篇

随着科学技术的进一步发展，微电子在人们日常生活工作中的应用愈加广泛，微电子产品的核心便是芯片，而随着IC设计与半导体加工工艺技术水平的不断提高，电子元件的尺寸越来越小，集成电路的规模越来越大，其复杂程度也越来越高，对半导体芯片的尺寸、性能及稳定性等有了更高的要求，如何生产出尺寸更小、功耗更低、性能稳定性更好的半导体芯片成为微电子技术发展的瓶颈。与此同时，纳米技术的飞速发展及其在各个领域内的应用，为微电子技术的突破性发展提供了机遇和条件。

纳米电子技术

纳米（nanometer）是一个长度计量单位，一纳米等于10亿分之一米，纳米技术是指在纳米空间内，通过特定的技术设计，实现原子或分子在纳米例子表面的排列组成，从而制造出具有特定性能的材料或器件的一门高新技术。纳米微粒的独特结构能使其产生小尺寸、宏观量子隧道、量子尺寸等多种效应，其材料表现出光、电、热、反射、吸收及生物活性等许多特殊的功能，作为介质扩散气体的速度极快，颗粒与生物细胞的物化作用很强，能很容易进入细胞内，且在使用时用量小、附加值极高，能够赋予材料意想不到的高性能。近年来，随着纳米材料和纳米技术的发展，其在各个领域内都有了较为广泛的应用。而随着微电子技术的发展，电子元件的尺寸不断缩小，集成电路的集成程度要求也越来越高，为了生产出能够适应电子元件及集成电路发展要求的半导体芯片，有着诸多特殊功能的纳米技术开始被应用于电子领域，纳米电子技术由此而生。

纳米电子技术是纳米技术与电子技术相结合的产物，它是在微电子产业发展较为成熟的条件下产生的，从某种意义上来说，纳米电子学是微电子学继续向更微小的世界的延伸。

纳米电子技术是以纳米粒子的量子效应为理论基础建立并发展起来的，也即是当电子元件的尺寸小到纳米量级时，其加工技术、运行机理等都与微电子器件有了极大差异，采用纳米技术研制出来的分子器件，不仅能够克服半导体加工工艺中的存在的问题和困难，与基于硅集成电路上的器件相比，其在传感、灵敏度、集成度等多方面都有更好的性能。

纳米电子技术应用现状

纳米电子技术虽然兴起的较晚，但其发展极为迅速，经过近些年来的发展，已经取得了一定的成果，当前，这些成果集中体现在纳米电子材料和纳米电子元件的应用上，同时这一技术在现代医学中也有了较为广泛的应用。

1. 纳米电子材料

当前常见的纳米电子材料有纳米半导体陶瓷材料、纳米硅材料和纳米硅薄膜，其中基于纳米技术的硅电子材料一起能耗低、运行时间短、反应速度快及运行可靠稳定，受外界环境影响小的优点，较为完美地契合了现代社会对电子技术的发展需求，与同等材料相比有着绝对的技术优势，且随着科研技术的进一步发展，其成本也有所降低，在电子领域内的应用前景十分广阔。

2. 纳米电子元件

纳米电子元件是在集成元件和超大规模集成元件的发展基础上开发研制出来的，当前利用纳米电子学已经研制成功了包括单电子晶体管、纳米发光二极管及超微磁场探测器等在内的各种纳米器件。

3. 纳米电子技术在现代医学中的应用

电子学的发展离不开包括生物学在内的基础学科的贡献，而现代电子科技产品在基础学科中的应用，也推动了基础学科的发展。随着纳米技术的发展，纳米电子技术也被广泛地应用在医学领域中，彩色多普超声诊断仪、伽马刀、磁共振成像（MRI）等高科技医学产品的问世及应用，都极大地推动了现代医学的发展。而应用了纳米技术的电子学与生物医学的结合将会把人们对于微小生物体的研究带入到一个全新的阶段。

纳米电子技术发展前景

1. 碳纳米管

碳纳米管是由石墨碳原子层卷曲而成的，其自身的拓扑机构及极好的机械强度和导电性，使其在光学、机械性能和电子特性上都有着明显的优势，应用碳纳米管可以推动单电子器件和纳米量子器件的研究和开发应用，其本身也是当前世界科学领域内研究的重点。

2. 纳米硅薄膜

硅在当前的半导体器件中的应用十分广泛，目前世界上的半导体器件有95%以上都是由硅做成的，纳米硅薄膜的工艺程序与硅器件及集成电路是相容的，其发展将为量子功能的进一步研制提供基础，并推动纳米电子技术向更高层次的发展。

3. 纳米生物电子

将纳米技术、电子技术与生物芯片相融合，其研制出的最大成果是纳米机器人，这种基于纳米电子技术的机器人能够进入到人体的血管中，成为人体内的清洁器，清除体内对人体有害的物质，保证人体新陈代谢，为人体健康提供了更高的保障。

结 语

半导体技术发展范文第7篇

2010年2月24日,厦门市产品质量监督检验院与台湾财团法人工业技术研究院在厦门签订《LED照明产品测试验证合作意向书》,正式启动在LED照明产品测试与验证合作、LED照明产品测试实验室能力试验比对等方面的合作与交流,为推动建立两岸LED照明产品检测机制和制定LED及相关产品共通标准提供技术支撑,实现了厦门与台湾LED照明产业合作和实验室测试能力交流,开创了两岸实验室技术合作的新纪元。

去年,海西建设上升为国家战略。在第四次“陈江会”上签订了两岸标准计量检验认证合作协议。由于厦门特殊的地理位置,台商投资企业众多,是海西建设的龙头,对台交流合作的地位和作用更加凸显。此次两岸有关方面《LED照明产品测试验证合作意向书》的签订,是厦门市在推动两岸交流合作先行先试的一项重大措施。本次合作协议的签订标志着两岸标准计量检验认证合作迈出了先行先试的一大步。

此次,厦门市产品质量监督检验院和台湾工研院选择两岸都具有的优势产业,就“LED照明产品测试与验证合作”开展全面合作,将有力促进检测技术能力提升,为两岸厂商和科研机构提供质量检测、评价、产品研发和技术咨询等服务,从而实现两岸产业发展的共赢。特别是光电产业已经成为厦门市三大新兴产业之首,加强两岸光电产业检验合作,进一步发挥服务产业发展的技术支撑作用,必将有利于承接台湾产业转移并大力推动厦门市产业技术升级。

国家半导体发光器件(LED)应用产品质量监督检验中心于2008年1月经国家质检总局批准,由厦门市产品质量监督检验院负责筹建,该中心在当时是国内唯一的LED应用产品专业检测机构。

而台湾财团法人工业技术研究院太阳光电与LED照明计量实验室,不仅是台湾实验室认证体系(TAF)认证的LED照明检测实验室,而且是台湾LED路灯照明“正字标志”指定的测试实验室,与国际认证机构合作进行Energy Star、IEC CBTL等实验室认证及产品验证服务,是台湾著名的专业测试验证机构,也是目前两岸唯一取得IEC CBTL认证的实验室。该实验室配备有完整的LED照明测试系统及技术团队,负责制定台湾LED照明计量标准,参与台湾重要LED照明标准制定。这项合作意向书的签订,可为双方合作发展LED路灯及太阳光电整合产品提业最完整的测试服务。

双方均希望,将来可在LED路灯测试能力比对及互补项目上有更广泛、深入、务实的交流,携手推动两岸LED应用照明及太阳光电产业等测试验证技术的发展。从长远角度看,随着合作的深入,两岸的LED照明产业将从中获益,检测机构综合检验检测能力将得到有力提升,相关产业技术水平将进一步与国际接轨。

厦门市产品质量监督检验院院长田力军表示,厦门市是中国最早获得批准“国家半导体照明工程产业化基地”,国家半导体发光器件(LED)应用产品质量监督检验中心在LED照明产业中具有权威地位和专业水平,除协助相关厂商进行测试验证,亦协助开展LED照明产品的各级标准的验证工作,并承担国家半导体照明工程中的相关检测工作与国家照明测试实验室能力试验比对,是目前最具权威的LED照明检测实验室。

财团法人工业技术研究院量测中心主任段家瑞指出,厦门市产品质量监督检验院之国家半导体发光器件(LED)应用产品质量监督检验中心,为国际级实验室。双方的实验室可在对等技术地位上,进行LED路灯测试能力比对,并在互补项目上有更务实的合作。未来工研院将加速协助两岸厂商互访,推动两岸LED应用照明及太阳光电产业等测试验证技术的交流,实现两岸经济发展优势、抢攻全球LED照明市场,共创互惠双赢。

LED领域两岸互动相关情况介绍

2005年10月13―14日,半导体照明产业联盟第一次会议在香港科技园召开,达成半导体照明整体发展战略与政策、知识产权(IP)、标准与检测、产业环境建设、产业技术发展与市场、三地互动交流等7项系列共识。

2006年9月19日,海峡两岸半导体产业高层论坛在无锡举行,来自海峡两岸的150多名专家学者和IC业界知名人士出席论坛。论坛围绕全球IC设计业发展趋势、两岸半导体产业合作前景展望等主题发表了精彩演讲,并为无锡做大做强半导体产业献言献策。

2009年9月4日,两岸携手,照亮全球。在第十五届鲁台经贸洽谈会重要活动之一的两岸半导体照明产业合作恳谈会上,“合作双赢”成为潍台两地龙头企业的共识。

2006 年12―19日,“台湾经济部”对外宣布,三家台湾半导体企业――力晶半导体、茂德半导体以及日月光半导体集团,提交的投资大陆议案已得到“跨部会政策面审查会议通过”,台“经济部”原则上同意三家企业“西进大陆”进行投资。这是台湾当局首次对台企投资大陆政策“放行”。

2009年6月9日―10日,首届“两岸LED照明产业合作及交流会议”举行。科技部高新司冯记春司长担任荣誉团长,率大陆产学研代表80余人与台湾地区200多家参与厂商进行了广泛交流,海峡两岸首次达成了六点共识和五项具体合作意向。

2010年2月4日,台湾工研院与北京国家电光源质量监督检验中心在北京正式签署《两岸LED照明标准检测相互认证合作意向书》。这是自去(2009)年积极展开光电产业的搭桥计划后,两岸在推动光电产品标准检测相互认证的初步进展。根据双方签订的意向书,在LED标准检测的相互认证方面,台湾将由工研院LED照明检测实验室担任合作窗口,与北京国家电光源质量监督检验中心,进行双方LED标准检测的相互认证合作,双方将就大功率LED模块标准与寿命试验方法,共同制定相互认证的标准。

半导体技术发展范文第8篇

【关键词】电子元器件；破坏性；物理分析

随着我国社会经济的快速发展，电子技术发展迅猛，逐渐成为现代社会的支撑产业。但是电子元器件在设备运行阶段经常会出现破坏，所以相关人员需要定期对电子元器件进行检查，从而保证电子元器件的正常使用。基于此本文就对电子元器件的破坏性物理分析进行讲解。

1电子元器件破坏性物理分析

电子元器件的破坏性物理分析是指对电子元器件进行解剖，对电子元器件内部结构元素进行详细分析，从而保证电子元器件的设计合格、结构组合一致、材料运用符合标准，进一步保证电子元器件的使用质量符合要求。电子元器件的破坏性物理分析就是PDA，英文为DestructivePhysicalAnalysis，主要是指对电子一般情况下，PDA的目的包含以下两个方面内容：一方面，对电子元器件的内部结构进行、使用材料、工艺设计等方面内容进行检查，保证这些部分组成合理，符合质量标准，从而可以为为电子元器件破坏性物理分析奠定坚实基础。另一方面，PDA可以为部分电子元器件的改进提供参考依据，并可以对电子元器件的生产状况和生产质量效率进行针对性评价。

2我国电子元器件破坏性物理分析的应用效果

2.1相关半导体器件质量合格率高

随着我国社会经济的快速发展，我国半导体器件的使用逐渐提升，但是半导体器件在使用过程中还存在着严重的质量实效性问题，因此，相关人员需要对半导体器件的破坏情况进行全面分析，并针对半导体器件中存在的问题制定针对性解决措施，保证半导体器件产品生产质量合格，从而提高我国相关半导体器件质量合格率。

2.2加快电子元器件质量问题的原因发现速度

随着经济全球化的到来，我国逐渐成为经济大国，半导体器件的使用数量也逐渐呈现出上升的趋势，通过对相关数据的分析可知，我国电子元器件破坏性物理分析中的不合格项目的发现机率上升，内部检测不合格率、芯片剪切不合格率等情况直线上升，所以，电子元器件的破坏性物理分析可以加快电子元器件质量问题的原因发现速度。

2.3为相关器件改进措施提供参考依据

一般情况下，相关人员在进行相关器件的破坏性物理分析后，经常会经分析数据提供给器件的生产厂家，然后器件生产厂家在对相关器件的破坏性物理分析数据进行整理，并对数据显示中的不合格元器件进行分析，改进生产加工方法，从而保证相关器件的质量合格。与此同时，相关厂家也会对电子元器件破坏性物理因素进行分析，并在内部建立相关分析部门，在相关器件生产出厂之前，对器件进行破坏性物理分析检查，让电子元器件生产厂家都对自家生产情况进行了解，从而保证各个电子元器件生产厂家质量合格。

3电子元器件破坏性物理分析的具体要项

3.1用户委托形势下的工作开展要点

现阶段，我国电子元器件破坏性物理分析已经涉及到各个领域，对各个领域的发展都起到至关重要的作用，面对此种情况，相关人员需要对电子元器件的可靠性进行分析，并使用用户委托形式下的工作开展要点。一般情况下，用户委托形势下的工作开展要点需要从以下两个方面进行：一方面，相关人员需要严格按照国家下发的标准进行电子元器件破坏性物理分析，并在双方合同中对裁定标准进行说明，严格按照裁定标准进行价格制定。另一方面，在进行电子元器件的样品制作过程中，相关人员需要采用科学合理的解剖技术对电子元器件进行解剖，分析电子元器件的外形结构、内部结构、集合电路等方面内容是否合理，然后再进行其他项目的检测工作。

3.2电子元器件破坏性物理分析工作的展开时机分析

现阶段，随着我国社会经济的快速发展，对电子元器件破坏性物理分析工作的重视程度逐渐增加，面对此种情况，相关人员需要对电子元器件破坏性物理分析工作制定严格的规范标准，保证电子元器件可以满足设备的使用需求。相关单位可以在施工前期开展相关产品的破坏性物理分析工作，对产品情况进行合理分析，并提高分析人员的电子元器件破坏性物理分析质量。

3.3抽样取样的科学性分析

在电子元器件的破坏性物理分析中最常见的工作就是抽样取样的科学性分析，具体可以从以下个方面进行：一方面，在电子元器件检测中需要保证样品数量不超过十个，且保证样品数量占到生产总批数的百分之一。另一方面，相关人员需要对未经过筛选的样品进行分析，并严格按照检测标准进行执行，进一步动我国电子技术的快速发展。

4总结语

总而言之，随着我国社会经济的快发展，电子元器件的应用范围逐渐扩大，因此，相关人员要想保证电子元器件的正常使用就需要对电子元器件的破坏性物理分析进行全面分析，并根据电子元器件的具体使用环境制定针对性维护措施，保证电子元器件的正常使用，从而推动我国电子技术的快速发展。

参考文献

[1]周庆波,王晓敏.电子元器件破坏性物理分析中几个问题的探讨[J].太赫兹科学与电子信息学报,2016,14(01):155-158.

[2]梁倩.电子元器件破坏性物理分析密封试验的探讨与实践[C].四川省电子学会曙光分会第十七届学术年会暨中物院第十届电子技术青年学术交流会论文集,2014:482-488.

[3]梁倩,王淑杰,龚国虎等.电子元器件密封试验的探讨与实践[J].太赫兹科学与电子信息学报,2015,13(06):1009-1013.