代微電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢綜述

1、木文由我愛中國茶貢獻pdf文檔可能在wap端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇txt,或下載源文件到木機杳看。 笫1卷第2 7期2 0年60 7刀天津工程師范學(xué)院學(xué)報j u n l 0 n i 1 i esyoeho oyadeuain 0 r a f t a j 1 vrfnntftcnlgndctom）. 7 n o 211 . j 10 720 u .當(dāng)代微電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢綜述王光偉（天津工程師范學(xué)院 電了工程系，天津3 2）0 2摘耍：成電i設(shè)計、從集路（）c工藝、封裝和測試等幾方面，述了 c為的 當(dāng)綜以i核心代微電技術(shù)了和產(chǎn)業(yè)的要發(fā)主展趨勢，探討了這些領(lǐng)域所面臨的諸多問題及其解決方

2、案，要介紹了并簡一些典型的 納米新器件及其應(yīng)用。關(guān)鍵詞：集成電路設(shè)計；制造工藝；対裝；測試；成本；微 電子技術(shù) 中圖分類號：42t43t45t47獻標(biāo)識碼：n） t （ ； n 0 ；n0 :n 0a文章編號:1 70 8(700506 3112)20一6)x )(dv 1 m -e t r n om oe而c01tnath og ad nuteepntd f dr o e n rec01en in1se rcc01ydryw a g ga g e nu n 一1w(em n0ecn e gen ,ai urt 0enon e u tnti 322ci )dpe tf 1 t1nnegtnne

3、 i fc o 盯 a ddc i1n02 ,hatr aec1r0r1jnvy t h1sao ajnnasatf m tvwno ieecuscd spcspc叱a d e< 9ee1mnt n o rri dt mbc :rh1卯1f n腳t i1丁 )e即re9a k（? t t tdv0e trdf0erto e ettdrtc10snshepemce cnaih0nj-a dn s w11cldnci r1en s eresx tgn hsf1a11 t ien1n1thcsc co isvdad0pbmc i ii tc c爭s0r1re cc0 0u ydrhnreeew

4、 m o 1s ne i dw 1at1rp cvs u 0s a01ue ta9aye沖i no se e cadh i叩pc i0r es hrsl0ina1d cs d a1 im n n wlcacd ven tr 1a oaeee11i rs ss ee s 1ana11s c1n cttdn oe bf.01rcdeyu ir 1kyo d :ce greak羅;e；o ；1e c n ;a th0ewr sid sp cspcat tctm c1 ti en 1 i0snss o o 1 r e r c c 羅如今，以集成電路（）c i為核心的微電子技術(shù)與產(chǎn)業(yè)己進人納米電子時代。

5、在這個吋代，納米電子器件所獨有的一些物理及電學(xué)特性使得傳統(tǒng)i設(shè)計、c 工藝、封裝和測試面臨一系列新的考驗。如互連延遲i 0 丁 f、i核復(fù)川和系統(tǒng)芯片成為f、0 m p i c設(shè)計的重要發(fā)展方向隨著微電了系統(tǒng)復(fù)雜度和i芯片集成度越來越c現(xiàn)冇的設(shè)計、制造、封裝和測試等方面正遇到嚴(yán)峻e 。c計，重（等一對于i設(shè)應(yīng)注體現(xiàn)系芯片（o, 高，）句m 1統(tǒng)s c d t '和可制造性設(shè)計s t n c p的y e a h ）設(shè) 計思想,s mo i將可測性設(shè)計（f ）的挑戰(zhàn)?；诳蓽y性設(shè)計（f ） d t （ f 方案是應(yīng)對這些挑戰(zhàn)的可行方法】i設(shè)計d m） vc o和可制造性設(shè)計（f貫 穿到設(shè)計

6、工作中。d m） 一些新通常要面對兩種復(fù)雜性一硅復(fù)雜性和系統(tǒng)復(fù)雜性，工 藝少新材料的和繼應(yīng)用，可抑制或減小由于i器件c特征尺寸（d縮小所引起的許多消 極效應(yīng)。柵c）如，即特征工藝尺寸（d ,縮小和新材料、c）的新器件的引人 帶來的復(fù)雜性，以及受到越來越小c d和用戶對增 氧化層厚度為兒個納米時，為減小柵 漏電而采用較厚降低成木以及更短上市時間要求所驅(qū)動的晶的介電數(shù)材料伽g k應(yīng)用 高常h）-；鑲嵌工藝制作加功能、備銅體管數(shù)量的指數(shù)增長帶來的復(fù)雜性。如 果按照傳統(tǒng)的為金屬互連材料以減小信號延吋等。適應(yīng)設(shè)計和為了方法設(shè)計，必然會引 起制造成木的上升，成品率的下工藝的革新需要，封裝和測試也必須在技術(shù)

7、上做相c i 降，測試成本的增加，其至根本無法測試等問題。因此，應(yīng)的跟進和提升。的增加、信號完整性（、s天線效應(yīng)（和電）j a ） e遷移收稿口期:2 ）7 0 2 x 2 8基金項目：天津市高?？萍及l(fā)展基金資 助項目（儀冶）2嘆5 .作者簡介：王光偉門9 -）男，副教授，17 ,廨士， e e學(xué)會會員，i五研究方向為半導(dǎo)體薄膜材料、工藝和器件.天津工程師范學(xué)院 學(xué) 報2 0年6 0 7刀必須在i設(shè)計時就事先考慮到產(chǎn)品的可制造性和可c測試性。口 d和d ml1經(jīng) 逐步應(yīng)用于i超深前，f t f c亞微米/納米制造工藝和系統(tǒng)芯片（c中。sc o s ）。是在單一基片上實現(xiàn)信號的采集、轉(zhuǎn)換、存儲、

8、處理和u 0等功能的系 統(tǒng)。c的o s設(shè)計涵蓋算法、軟件和硬件三方面，c的可測性設(shè)計已經(jīng)成為s c o s o技術(shù)中至關(guān)重要的部分因。超深亞微米/納米器件更容易發(fā)牛擊穿、漏電和橋接等 故障。為此，新型高速d成為保叮證芯片良降低測試成本的關(guān)鍵所在。雖然d m率、 f不屬于最新的技術(shù)，但其重要性在納米器件的嚴(yán)重成晶率問題出現(xiàn)后fi益顯現(xiàn)。d m 要求在產(chǎn)品設(shè)計時，f將可制造性作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的一項基本評價準(zhǔn)則，以避 免不必要的 過高制造要求，從而盡量減少不必要的生產(chǎn)費用浪費。在過去數(shù)年間，f主要是分辨率增 d m （強技術(shù)，e ） r t 一直是保證i良c率的關(guān)鍵。今后d m f又缺乏標(biāo)準(zhǔn)接口，造成了

9、當(dāng)前存在著不同可復(fù)用i p核z間無法良好對接以及對復(fù) 用i知識產(chǎn)權(quán)交易發(fā)p展緩慢的現(xiàn)象。業(yè)界也因此成立了多個國際纟r織以推動可復(fù)用 i核標(biāo)準(zhǔn)的建立加v i協(xié)會、pnoepsaoemr計劃等。今后，標(biāo)準(zhǔn) 核接口、通信協(xié)議的綜合、驗證和測試扼套等的發(fā)展將是可復(fù)用i產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)模式。p現(xiàn) 在，某些新的設(shè)計方法，c +如/語言被引人到+ c c i系統(tǒng)級設(shè)計中，可以較好地平衡軟件和硬件兩個方 面的需求，并且在面向?qū)ο笤O(shè)計（0方面存在 不0 d）可比擬的生產(chǎn)率優(yōu)勢。采用c t 0設(shè)計方法，要求設(shè)計者承擔(dān)物理設(shè)計的全部內(nèi)不僅在芯片內(nèi)容，部增加了布局和布線工作，c t的設(shè)計者還要負(fù)責(zé)封裝、而且0測試、及成品率

10、管理和e a （以d電子設(shè)計口動化）向e0電d （子設(shè)計戢優(yōu)化）的轉(zhuǎn)變。d不單單是 e a eo d的改良，而是一種全新的設(shè)計理念，是從邏輯和物理兩個角度分析和設(shè)計 芯片的綜合工具。的發(fā)展方向是在設(shè)計和制造z間建立更具魯棒性的通信鏈路，以期獲得更高的成品率。設(shè)計與制造在c i進人納米時代后，已經(jīng)成 為密不可分的一個整體，成為前向設(shè)計與制造數(shù)據(jù)反饋相互融合的一個更為復(fù)雜的過程。 由于系統(tǒng)復(fù)雜度的提高和對產(chǎn)晶更短上市時間的追求，設(shè)計的復(fù)雜度和工作量也相應(yīng)地呈指數(shù)性c i增加。提高設(shè)計效率無疑成為i設(shè)計業(yè)的主要奮斗c目標(biāo)z。 其中，復(fù)用設(shè)計正在成為眾多廠商的選p i擇。實現(xiàn)sc的o基礎(chǔ)z-就是i復(fù)用

11、 設(shè)計，p其棊木內(nèi)涵是把已優(yōu)化的了系統(tǒng)（甚至系統(tǒng)級模塊）納人到新的系統(tǒng)設(shè)計中, 以實現(xiàn)i設(shè)計能力的飛躍。2）年c （ 0 4z i制造工藝技術(shù)的進步是推動微電子產(chǎn)業(yè)c增長的基本動力2 1摩爾定律在未來1年內(nèi)，.5仍然發(fā)揮導(dǎo)向作用到現(xiàn)在為止，r m半節(jié)距 為特征尺寸的i以d a c技術(shù)節(jié)點的演進-直遵循摩爾定律。據(jù)專家預(yù)計,未來巧年內(nèi)，摩爾定律仍然有效。這主要得益于電路設(shè)計和架構(gòu)上的不斷創(chuàng)新2 0 年，c技術(shù)到達(dá)14 9 0。國際i 0m 9 n節(jié)點，距離上一個節(jié)點（on已 3 3 1 m）冇年。2以年版i r指出，（7 0 t s 2年將實現(xiàn)6 n ） x 5 m 量產(chǎn)，12 00年達(dá)到4 n

12、 , 0 3 5 m 2 1年進人3 n , 0 6 2 m 2 1年實現(xiàn)2 n 2m量產(chǎn)。2腸年7 i公司推出的酷睿2 （ o z 0月，n 1 e t c e r d o系列微處理器，2億個晶體管，u ）有.19全部采用5 m 6 n制 造工藝，標(biāo)志著6n技術(shù)節(jié)點的量產(chǎn)比ir 5 m t s 2 ）的預(yù)言提前了 12 41r修訂版所給出（4 x年。0年t s ）（t修訂版認(rèn)為，i s r設(shè)計成本的快速上升是半導(dǎo)體技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的授大障礙0，并導(dǎo)致設(shè)計和生產(chǎn)制造之間產(chǎn)生脫節(jié)。復(fù)用設(shè)計是加速 設(shè)計進程和降低設(shè)p i計成本的有效方法。前，復(fù)用已c設(shè)計中得到目i p在i 應(yīng)用，并形成了專門生產(chǎn)可復(fù)

13、用i核的產(chǎn)業(yè)和牛產(chǎn)p的i主要特征尺寸如表1 1 c【0 1所示。商?？蓮?fù)用i核分為以便件描述語言（d ） p h l形式雖然到 現(xiàn)在為止每個技術(shù)節(jié)點都基本上如期實提交的軟核、經(jīng)過完全布局布線的網(wǎng)表形式且不能山現(xiàn)。漏電、量子效應(yīng)和熱功耗問題一點是摩爾定律前設(shè)計者修改的硬核，以 及結(jié)合了軟核與硬核兩種形式c的固核3種。rfl于不同廠商參與可復(fù)用i核的生產(chǎn)，進 的主要羈絆。為了實現(xiàn)i技術(shù)按摩爾定律進展，p表1 2 4 tr修訂版給出的i主要特征尺寸范區(qū)0年is c生產(chǎn)年份2x3( )2 m1 x2 10 2 2 1 03傀，乙凡j ',j（）八 j'. 1八司.且八0 , q兒，特征

14、技術(shù)節(jié)點d ar m半節(jié)距mu 1/ s半節(jié)距p az 5 ) x (2 x 1巧2 7)x(< u、曰2 8)x(尸月了 j2 9)x(2 10 04 5 4 5 5 42 50 12 10 62 2 2 72 8 0 11 01 2 0107 65 45 37 538 09 5 8 0 4 5 犯 284070857 0t u ,少 6尸、】、 一j5 0 c 卩 5 0iii3 5 4 2253025141018 2 1白了尸了 j尸jp版圖柵長m u物理柵m u 1 p 1 s 節(jié)距 p 從so i c y mu 長p4 53 5 2 8 2 021 8飛_ 2r、門、，2 52

15、 01 31 01 81 497第1卷7第2期王光偉:當(dāng)代微電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢綜述生產(chǎn)出基于6 n 5 m工藝水平的全功能s a r m芯片，該低功耗品體管、第 二代應(yīng)變硅、比縮如鬲常（£ k材金例小。介電數(shù)h h ）料、屬柵極、工 藝融合了高性能、i 一應(yīng)變硅等成為各廠商應(yīng)對半導(dǎo)體器件漏電率上升的高速銅互連， 及低淪材料，9 n以介電在0 m工藝出現(xiàn)首選。i公司宣布于2 0年6 n n 1 e t 0 7 5 ni工藝的量產(chǎn)芯 的漏電過大問題在6 n工藝中也得到了明顯的改 5 m一些新材料、新工藝陸續(xù)被引人制造工藝屮，帶來了 c i電氣性能的較大改善，并 產(chǎn)生和過去相似的等效

16、按商開始瞄準(zhǔn)下一個技術(shù)節(jié)點。0年i宣布，2 0 n 31 c t它已片中高常h卜k材金屬柵m a采用介電數(shù)（g ）料和i極（e t 1g e 1 t d ） t e r a e c o e ,分別替代二氧化硅（包括s j ） i n和0 y多晶硅。目主流的9 n前，0 m技術(shù)部分地采用了相關(guān)善。i稱，0 5 n 1 e t 2年該工藝已用于3 m 0 m硅片的量產(chǎn)。在2 4 0年舉行的國際電了元器件大會（d e i m）上，t展示了采 用6 n n 11 e 5 mh藝制造的兩款c u裸片p的新材料和新工藝1',。2 9 n . 0 m技術(shù)、0 m 2 3 0 m硅片、銅互連工藝和s

17、c o成為四大 亮點1 0 m 2 . 9 n技術(shù)是工藝上的一次重人突破2照片，包括一顆雙內(nèi)核處理器和代號為y a的其中n oh移動處理器。m、 e、h e d t等公司表示積ucimcar、ltre極投資6 n 5 m工 藝。抒4 n 乂 5 m技術(shù)節(jié)點，很多專家認(rèn)為有"j能推據(jù)s i n t t e預(yù)4。將被遲。io s e ,計，m 1 c r g a i 5工藝可能要到2 0年下半年或2 0 0 8 0 9年才會研制成功。0 m制造工藝于2 3 9 n1 n 09 m和3 m工藝水平相比，0的一個e躍。0 m而是c因此，在向 于以前的技術(shù)升級，但這也為順利地向6 在0 m工藝

18、中，采用了多項新材.223 0 r硅片已.20i業(yè)界即推出了第一代可用于3 9 c 0英 19 年，oraneooi（f0年開發(fā)成功，4 2年實現(xiàn)0量產(chǎn)。n 不是線寬簡單地減少了 4 n , i制造工藝9 n 0 m進化過程中所遇到的困難也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高 1節(jié)點過渡打5n下了良好的基礎(chǔ)。9 nn m成為產(chǎn)業(yè)布局的重點 早在1 %年，=m硅片的生產(chǎn)設(shè)備。9 8 m i 1和i no10凌）共同投資在德國德累斯頓（e d ）r n d s c建造全 料和 新工藝。激光退火、其中, 采用3 0 m硅片生產(chǎn)i的工廠一一 s e i n i a 緣襯底上硅（iooiu, 1、 s c n n a 5 ）應(yīng)變硅（

19、n s c、球第一座 r t d 1 ） o 0 m c 絕 i 1 n s t 0銅互連技術(shù)、s m c n u t 3 (c 0 )主要產(chǎn)品為 d a 1 91e odeo x ） r m, 9 9年通過產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證。此后,全球半導(dǎo)體市場的不景低無材料的引人是主要亮點。介電脈沖準(zhǔn)分子激光退氣，推遲了向3 m 0 m硅片的轉(zhuǎn)移。全球i 產(chǎn)業(yè)曾歷c火（l是形成i納米超淺結(jié)接觸材料的重耍手e a） c段應(yīng)變硅技 術(shù)顯著地提高了溝道載流了的橫向遷21 。經(jīng)多次向大尺寸硅片轉(zhuǎn)移的歷史胸1m、moml m 5 2和巧m o m的轉(zhuǎn)移各花了人約3年時間，巧m從o m到 移率，縮短了源漏間的渡越時間，使電

20、流密度增大0 2,1 從而提高了晶體管的運行速度和芯片的工% 0 2 0 m的轉(zhuǎn)移花了 5 0 m年時間，0 m向3 m轉(zhuǎn)移 的時間作頻率。0是為了防止寄生電容和寄生品體管效應(yīng)5 1更長，用了 8年才達(dá) 到大約1億平方英寸硅片的而采用的。在9 n 0 m工藝中，運用了七層或八層銅互產(chǎn) 能。前，m目3 m硅片成為運用最先進工藝技術(shù)的0首選，諸如更小的柵極長度（n、0 9 m）雙嵌入式銅互連技術(shù)，硅片上的晶體管數(shù)達(dá)到1量級，0 8極大提升了芯片的性價比。雙層堆疊設(shè)計的摻碳氧化物（d ）連工藝、芳co低介電 材料和高芳介電材料、硅片長凸技低關(guān)介電材料的采用，減小了布線之間的電容，提 高術(shù)，以及背面研

21、磨技術(shù)等。同時，0 m 3 m工廠亦釆用了信號在芯片內(nèi)的傳輸速度, 降低了功耗。9 n 0 mt t更高的自動化程度，包括前開門式統(tǒng)一規(guī)格（0 p d） 藝還具冇其他一些優(yōu)良的技術(shù)特性，1 n如.ni柵極絕z和微環(huán)境的普遍應(yīng)用、非 常高的單機口動化水平、高緣層厚度，僅有5 7個原子層厚，一可以提高品體管的度 集成的全廠計算機集成制造系統(tǒng)（m、動化i ） c s自物流系統(tǒng)（l ） a、動 化牛產(chǎn)優(yōu)化設(shè)計的工廠布局，s為自運行速度。晶體管長度僅為5 n 0 m左右，未來 兩年還可以進一步縮小。據(jù)報道，t公司在研發(fā)9 n n i 1 e 0 m制以及采用 基于開放式標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)設(shè)備和軟件等，所冇這些，

22、都大大提高了生產(chǎn)效率。程的過程中 還引人了一些新技術(shù)，“如收縮硅片”技術(shù)，可以控制熱電子，從而使晶體管熱泄漏 現(xiàn)象得到由于3 omni硅片是z m 0 o m硅片血積的2倍，.52解決。睡眠晶體管” “技術(shù)，能使芯片在沒有被使用的產(chǎn)能是z m o m硅片的3上, 倍以1這相當(dāng)于每個芯3區(qū)域自動處于關(guān)態(tài)，從而人人降低功耗和滿足芯片的片 的成木下降超過3%覆蓋率兒乎可達(dá)到1 %因0 , 0。散熱要求，在筆記本電腦 等功耗耍求較高的產(chǎn)品中具此，在市場競爭激烈的領(lǐng)域屮應(yīng)用較快，d a如r m產(chǎn) 有重要應(yīng)用。據(jù)有關(guān)機構(gòu)統(tǒng)計，0 5全球大部分2年甜和邏輯電路領(lǐng)域。在現(xiàn)有3家3 m硅片工廠中，0 0 m d

23、a r m大廠仍采用1 n或1 n節(jié)點作為主流量01m om d a t 1家，rm占2邏輯電了 1家，路占3其余5是家產(chǎn)工藝，n 0 9 m工藝在2 6 0年上半年才成為主流工藝。微處理器。由于投資3 m 0 m工 廠需耍巨額資金（估 隨著9 nm工藝被逐步應(yīng)用于i生產(chǎn)屮一些廠0 c計建造一座3 m 0 m芯片工廠需要大約3億美元）0 ,犬津工程師范學(xué)、院學(xué) 報2 0年60 7月因此，只有實力特別雄厚的公司才能承受，一代工廠（u d ）重要性正日o y f n r的漸上升。前3 m在冃0 m硅片1廠 屮，o d f u叮就占/據(jù)i p 1估計，n 了 1。 s p公司3 u i 2 0年新

24、增的1家30 m廠屮，on卿占1家。05 6 0 m f u d 0.2 3銅互連工藝的普遍應(yīng)用.2傳統(tǒng)i金屬化工藝主耍釆用鋁作為互連材料, c隨著晶體管尺寸越來越小，其在信號的高速傳輸方面fg、pg編碼解碼引擎等集成 在一起，追求性pa m e以表現(xiàn)出很人的局限性。選川電阻率較小的金屬作為互能上的提升。n最先進的研發(fā)方向開始轉(zhuǎn)向前，將各連材料和介電常數(shù)較小的介電材料作 為層間介質(zhì)是種光電子器件、化學(xué)傳感器、生物電子器件和執(zhí)行器降低信號延遲、提高 時鐘頻率的兩個主要方向。金屬與信息處理系統(tǒng)集成在一起，從而完成從信息獲収、互 連材料中，銅是取代鋁的理想選擇。這是因為銅的處理、存儲、傳輸?shù)綀?zhí)行的系

25、統(tǒng)功能, 即微機電系統(tǒng) 電阻率比鋁小3%并且銅比鋁的抗電遷移能力高兩5 ,（ e s或微光機電系統(tǒng)（）m ）即更廣義的mm ） m e s,個數(shù)量級與鋁相比，,j 4 銅允許在更薄的互連層中通s c o。過更大密度的電流，從而提高了驅(qū)動能力。銅工藝 減o具有很多優(yōu)勢，s c如極大地減小功耗開銷、減少少互連層的厚度，可通過降低電容來達(dá)到減小信號延印制電路板（c ） pb ±部件數(shù)和管腳數(shù)、降低板卡 失遲的目如果配合采用低k的。介電材料，可以降低信效的可能性、減少系統(tǒng)開發(fā) 成本等?，F(xiàn)在，在計算機號線z間的禍合電容，信號的傳輸速度更快，即可進中應(yīng)用的 s c除了 1個通用處理器外，o ,還

26、集成了 一步降低信號延吋。銅工藝走向產(chǎn)業(yè)化 的另一個原因t即p c卸載引擎、pg編碼解碼引擎及圖形處理引me是，雖然銅的 刻蝕比鋁困難，但銅互連采用的是鑲嵌擎，這些專川處理電路在提供更高處理效率的同時, 體的功能和特性出發(fā)，用軟硬件結(jié)合的設(shè)計和驗證方法，p復(fù)用貫徹到深亞微米/把 i納米技術(shù)，在一個芯片上實現(xiàn)極其復(fù)雜的功能。o最初主要是將邏輯電路、r m、s cs a閃存和微處理器集成在一起來獲得體積、功耗和成本的最優(yōu)化。隨著i技術(shù)的發(fā)展，c出現(xiàn)了將ed rrc0、一 am、 f m s工藝（aaeereldsripcs和化學(xué)機械拋光（m ） m c o s c p,可以減少金屬互連層數(shù)，從而降

27、低了成木。b i m公司率先把銅工藝應(yīng)用到實際的i生產(chǎn)中。c 0 2 0年，|口公司推出了釆用銅互連技術(shù)的t a i n i u a 1 n t奔騰1處理器（3 n 111 0 m工藝）。接著，1x1、t、 i三i xn星、臺積電、聯(lián)電等公司也紛 紛采用銅互連工藝。n還可以減少功耗和 發(fā)熱量。a u的資 據(jù)d a s料統(tǒng)計，t e q t近年來廣泛應(yīng)用sc的產(chǎn)品主要有：o手機、視頻游戲機、存儲器、寬帶遠(yuǎn)程訪 問設(shè)備、v播放器、d d數(shù)字機頂盒、數(shù)碼相機、個人計算機、移動通信網(wǎng)設(shè)備、局 域獷域網(wǎng)設(shè)備等。其中，對高性能sc o需求較旺的是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和高端電了游戲機, 要求功耗低的s主要集c o中在移

28、動通信設(shè)備和無線應(yīng)用方面。據(jù)有關(guān)機構(gòu)統(tǒng)計，c o s銷售額將從2 2 0年的1億美元迅速增長到6 3 2 8 0年的4億美元左 右，0年均增長率超過2 o % 0前在1 n、1 n c制造中已0 3ml m的i 0經(jīng)廣泛應(yīng)用了銅互連技術(shù)。銅互連已經(jīng)成為1 n以下金屬化工藝0 lm的唯一選擇。在最新的9 n 0 m工藝中，廠商采用了七層或八層銅互連技術(shù)。據(jù)最新報道，與銅互連工藝和低 k介電材料在6 n 5 m節(jié)點中的應(yīng)用有關(guān)的技術(shù)問題已被攻克，前正朝著4 n目5 m技術(shù)節(jié)點進發(fā)。在2 4 0版的i r t s中，第一次沒冇對銅互連工藝和低無介 電材料的發(fā)展日標(biāo)進行延后，表明銅互連工藝的研發(fā)和應(yīng)用

29、非常順利。有關(guān)專家認(rèn)為，銅 互連工藝開發(fā)的潛力還很大，至少在巧n m節(jié)點之前還不需要下一代互連技術(shù)一光互 連技術(shù)?，F(xiàn)在，銅互連工藝h臻成熟，廣泛應(yīng)用于p、c服務(wù)器、通訊及消費電子 類等對整體產(chǎn)品表現(xiàn)、高密度及低耗電有較高要求的i產(chǎn)品。c .2 4 sc成為i.2o c的重要發(fā)展方向o給i sc c設(shè)計、測試、工藝集成、器件、架構(gòu)以及其他領(lǐng)域帶來一系列技術(shù)上的挑戰(zhàn)，需要解決的問題包括：系統(tǒng)級異質(zhì)技術(shù)集成，m m、如e s光電子器件的整合等；功耗管理，特別是對于低功耗、無線多媒體應(yīng)用；開發(fā) 可復(fù)用的模擬is測試方；p c 0法的發(fā)展，包括測試的可重用性和模擬/數(shù)字內(nèi)建自測試。必須指出，雖然sc 大

30、大降低了 i設(shè)計和制造o c成本，卻顯著地抬高了測試成本1總z, 0代表了 51。 s cc i朝系統(tǒng)集成的方向發(fā)展。從分立元件到i再到c o , sc這是電了學(xué)領(lǐng)域 的三次重大變革。微電子技術(shù)從i向sc c 0的演變，不僅是概念上的重人突破，同 時，也是信息技術(shù)革命的必耍前提。2 . 3光刻技術(shù)代表了 i制造工藝的先進程度c c i制程包括薄膜材料制備、清洗、掩蔽、光刻、刻蝕、摻雜、m c p等多個工序，其屮尤以光刻技術(shù)最為關(guān)鍵，它決定著i制造水平的高低。隨著i由深c c隨著i技術(shù)進人納米階段，c市場呼喚重量更輕、成本更低、功耗更小的產(chǎn)品，出現(xiàn)了將整個系統(tǒng)集成在一個芯片上的產(chǎn)品一系統(tǒng)芯片（o

31、 ） sc s。將 原c o先由多個芯片完成的功能集中到單個芯片中實現(xiàn)。o sc不是各個了芯片功能的 簡單疊加？，而是從系統(tǒng)整第1卷7第2期王光偉:當(dāng)代微電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢綜述亞微米向納米級發(fā)展，光刻采用的光源波長也從近紫夕u區(qū)間的4 6m3 5 n漢n v） 3n、m進人到極紫夕u 6漢e v）區(qū)間的2 8 m 1 3m目人部分芯片制造采用波4 n、n。前，9長為2 8m 和1 n 4 n 3 9 m光刻技術(shù)。-其中2 n 8 4 m光刻光源是k f準(zhǔn)分了激光， r最初用于0卿制造工藝。.5 2 i o n k n公司推出的nr 5以b系統(tǒng)，s 一 2將其擴展到了 0 5 1藝，s l

32、 四1 am公司推出的p s 5 / e系統(tǒng), a. （ 5 5 x 0 ）可以滿足0卿工藝的31制造耍求。前，3 m光刻當(dāng)1n 9采用a準(zhǔn)分了激光作為光源，f r其主要用于0 n1 n “、0 0和9n .卿10 m工藝。屬合金，如錫鋅系列、錫銅系列和錫銀系列等無鉛7 1。焊料相對錫鉛焊 料的主要弱點是浸潤性差、熔點高和金屬溶解速度快。另外，s 1無鉛炸接過程 中預(yù)熱和回流溫度較高，因此需要更強有力的清洗過程。通過鏤 板印刷和電鍍品圓凸點的制備來 實現(xiàn)無鉛化是較為先進的工藝?？倆,無鉛化工藝引人的新材料或新技術(shù)對i制造、c 封裝和測試的彩響還需要作進一步的評估。除了積極開發(fā)無鉛化封裝技術(shù)外，

33、近年來出現(xiàn)了9 1年版r曾r s預(yù)言將在0腳工藝屮9 . o r采用巧t光刻技術(shù)，經(jīng)證實被大大延后了。這主要7 n 1但已歸功于分辨率提高技 術(shù)（e ） r t的應(yīng)用，其中以浸人式光刻技術(shù)最受注忖。浸人式光刻是指在投影鏡 頭與硅片之間充滿液體，以提高光刻設(shè)備的折射率和增人鏡頭的數(shù)值孔徑，從而獲得更 高的分辨率。1 3m如9 n光刻機的數(shù)值孔徑（）.左右，a n為0 5 8采 用浸人式技術(shù)后，9 3 m浸入式光刻技術(shù)在2 0年后a n 1 0 o 1 n 0 5取 得了長足進展，并有望應(yīng)用于未來6 n 5 m及以后的技術(shù)節(jié)點中。當(dāng)前，一些主要 的i制造商已經(jīng)將浸人c很多新的封裝技術(shù)，如系統(tǒng)級封裝

34、（pstniymis,espk）裝 芯（i c p、級封（硫：v c a卿、倒片f h） 1 i晶圓裝w 1 e p e 1 p k i ）層疊封（aepkgg等，。8吧11和£裝s c d a a n ）被應(yīng) t k c i用在各種超小型封裝、超多端子封裝、多芯片封裝領(lǐng)域。系統(tǒng)封裝主要受到移動電話 市場快速發(fā)展的驅(qū)動，及應(yīng)對多芯片封裝發(fā)展的以要求。倒裝芯片是直接通過芯片上呈 陣列排布的凸點來實現(xiàn)芯片與封裝 襯底的互連，傳統(tǒng)封裝方式面積縮小約3 %并可比式技術(shù)首原先預(yù)在0林和9 n光刻作為選。計.m 0 m 01工藝中釆用的1 n光刻技術(shù)，7 5m已經(jīng)被1 3浸人9 r n u且電特

35、性表現(xiàn)優(yōu)良，抗噪聲和抗干擾能力較高，適合應(yīng)用于cu芯片組及繪圖i等 高端產(chǎn)品。p、 c c i封裝業(yè)正經(jīng)歷的另一個重大轉(zhuǎn)變是從標(biāo)準(zhǔn)封裝批量主產(chǎn)為主，提供定制的封裝解決方案轉(zhuǎn)變。向主要的驅(qū)動力來自消費電了業(yè)的快速發(fā)展、封裝引腳的增加、新材料的導(dǎo)入以及新 制造工藝的開發(fā)等。式光刻技術(shù)所替代。2 0年i 10 3 e t n宣布，它有意放棄1 n 7 5 m光刻技術(shù)，1 n以9 m浸人式光刻取而代之，3然后使 犯n m工藝直接進人e v時代。im于同年宣u b布其1 3 m光刻技術(shù)可擴展到6 n 9 n 5 m節(jié)點，1 7 m 而5 n光刻技術(shù)被順延到4 n 5 m節(jié)點。r 2 0修訂版擴t 0 i

36、 s 4充了 1 3 ni浸人式光刻技術(shù)的使用范用，af 9 n并將r浸人式光刻技術(shù)作為6 n和4 n 5 m 5 m節(jié)點的首選，同時還認(rèn)為浸入式光刻有可能成為犯n 2 n m和2 m節(jié)點的4 1 c測試業(yè)而臨新的挑戰(zhàn)當(dāng)前，測試主要面臨兩方而的挑戰(zhàn)：c i 一是sc o技術(shù)的挑戰(zhàn)；二是可測性的挑戰(zhàn)。c的復(fù)雜度非常o s高，在一塊芯片內(nèi)冇cu dp存儲器、p、 s、模擬電路等多種模塊，還可能包括射頻電路、光電器件、化學(xué)傳感器等器件，因 而作為s c o測試系統(tǒng)，必須貝備數(shù)字、混合信號、存儲器、射頻等各種測試，同時各個模塊z間又不能相互影響，這對測試提出了非常高的耍求。其次是芯片的可測性, 它包括

37、可隔離性、可控性和可觀察性著芯片復(fù)雜度和集成度越來越高，91。隨對芯片的可測性提出了更高要求。許多試驗指出，電路規(guī) 模每增加1個數(shù)量級，測試生成時間將增大3個數(shù)量級側(cè)。同吋，也耍防止測試成本的指數(shù)增長。面對芯片復(fù)雜 度和集成度越來越高的趨勢，較好的解決方案是在設(shè)計時即采用d , t ' f這在一定程度上降低了測試的復(fù)雜度，對保證芯片流片成功、 都起著重要作用。刃的方法率、d之一是采用結(jié)構(gòu)測試，試開發(fā)時間，節(jié)省測試費用。其次，采用內(nèi)置h解決方案。全球主要的光刻設(shè)備供應(yīng)商一amc o和nk均已推出1 3 m浸人式光刻設(shè)備，人式技術(shù)應(yīng)用到2 8 m光刻中，2 6年4 n如 浸人式光刻機lnk

38、na .9n261 o當(dāng)新一代然，光刻技術(shù)，如極紫外光刻（v投影光刻、離子束投影光刻及x射線光刻等，也有可 能在6 1及以后的技術(shù)節(jié)點中得到實際應(yīng)用。5 u n3 ! c封裝業(yè)積極應(yīng)對無鉛化要求由兀于 封裝所用的主要焊料一一錫鉛焊料（一b s p n提高量產(chǎn)良降低測試成本 而非功能測試，可以縮短測測試，s la n i o n 9i o公司推岀n )子束e）電un計劃把浸1 的 1 3 m合對環(huán)境和金）人體的很大，前i封裝業(yè)必須危害目c轉(zhuǎn)向無鉛化封裝方案。無鉛化封裝主要通過采用無鉛悍料來實現(xiàn)，比綾成熟的無鉛炸料是以錫為主體的金天津工程師范學(xué)院學(xué) 報2 0年6 0 7月產(chǎn)廠商，i m英飛凌、女口

39、 b、飛思卡爾（r s 1 ） n c f c a、e、 c c e對芯片或i核進行測試，p也可縮用測試開發(fā)吋i'可，降瑞薩、三星少索尼都在積 極研發(fā)中。相變存儲器是基低測試費用。笫三，采用基于故障的測試，即測試可于記憶 材料在電流脈沖作用卜-發(fā)?？焖倏赡嫦嘧?，具能發(fā)牛故障的部分，不測試不太可能發(fā)牛故 障的部有非揮發(fā)性、低功耗、抗輻照等優(yōu)點。納米存儲器主要是指納米技術(shù)制造的浮柵 存儲器，具冇快速讀寫和 分，在制造過程中，在可能引起火效的地方設(shè)置一些 非揮發(fā)的 特點。分子存儲器則是基于單分子作為基木測試電路，可保證較高的測試覆蓋率，還能 節(jié)省時間和費用。由于可復(fù)用i核在i設(shè)計中應(yīng)用愈加廣

40、泛，存儲單元的存儲器。p c出現(xiàn)了不同廠商i核的多時鐘問題，p使得并行測試這新型邏輯器件主要有共振隧道 二極管（t、r d）單電了晶體管（e ）快速單通量量了邏輯器件、st、量些i核非常復(fù)雜。p因此，需要建立各個廠商都能接受了單元自動控制器件、 納米管器件、分子器件等。在的i核接人標(biāo)準(zhǔn)和可測性設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，p這也能大大簡化測 試程序，節(jié)約測試費用。未來各種i新型器件中，c納米科技被大量運用，除了因 芯片集成度提高而出現(xiàn)的測試愈來愈分散化在存儲器和邏輯器件中作為晶體管的主要材料，某些也是一個重要特點。i測試將體現(xiàn)在每一個環(huán)節(jié)之c形態(tài)的碳納米管 （n ） c t可在晶體管中取代硅來控制中，尤其是對于復(fù)

41、雜的芯片，從設(shè)計、制造 至封裝，測電子流，并且c t也有可能収代銅作為金屬互連材n試機器將與芯片本身 更加接近，從而測試過程將變得料。t公司預(yù)測，0年，n i 1 e到2 1芯片 的晶體管結(jié)構(gòu)將4更加快捷和方便。由c t或硅納米導(dǎo)線構(gòu)成。n據(jù)一份研究報告稱, 到2 9全球采用納米科技的i產(chǎn)站銷售額將達(dá)到0年，c 5 些新型器件逐漸嶄 鉤頭角2億美元，1年將增加到6 81 3 0 2 2 4億美元，0年將2 1 4達(dá)到10 2 7億美元。隨著特征尺寸的縮小，c主流器件的c 0作為i ms越來越顯現(xiàn)出局限性。i研發(fā)人員開始積極尋找新c 6結(jié)朿語的替代產(chǎn)品，以便在 更小的技術(shù)節(jié)點中超越體硅c 0技術(shù)

42、。ms當(dāng)代微電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的飛速進步， 對傳統(tǒng)的i c t i s中r捉出的非傳統(tǒng)com s器件中，有超薄體設(shè)計、工藝、封裝和測試等方面帶來許多機遇和挑戰(zhàn)。5、10能帶工程晶體管、垂盲晶體管、雙柵晶體管、可測性設(shè)計、可制造性設(shè)計和i核復(fù)用成為i設(shè)計p c i e等。f ft其中，n超薄體5是一種全耗盡5 ,1010可以的重要發(fā)展方向。隨著i特征尺寸縮小到納米量級，c提供2 n 2 m節(jié)點c 0所需的極薄溝 道尺寸（s m）岀現(xiàn)一些新的物理和電學(xué)現(xiàn)象，ms <n ,促使i在制造工藝c 把測試電路設(shè)計在芯片或i核中，p通過內(nèi)置測試電路具有較高的值斜率（=附1 g和亞閡5 d （助）保證閡1值

43、電壓（的口j控性?？疲┠軒Чこ叹w管是將體硅上的應(yīng)變硅用作溝道遷移率提高層, 以獲得更高的驅(qū)動電流，并且和體硅s c 0兼容。1 o ms垂直晶體管、n e if t f和平面雙柵晶體管都是雙柵或圍柵晶體管結(jié)構(gòu)，這三種器件都能提供較高的驅(qū) 動電流，后兩者還具有較高的亞閡值斜率和改善的短溝道效應(yīng)。近年來，有望被實際應(yīng)用的新興存儲器件，主要有磁存儲器（r m）相變存儲器（r m）納米存儲 m a > pa、技材進行重革。設(shè)計和藝的術(shù)和料上人變i c工革新，乂使得i封裝和測試技術(shù)呈現(xiàn)出一些新的c特點。所有這些，提升了微電子產(chǎn)品 的性價比，拓展了市場，推動了微電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。參考文獻：

44、r e s e s l曾宏，漩，昊.曾閡深亞微米下系統(tǒng)芯片的物理設(shè)例:微電學(xué)25 5 6：3 3 .計實j.子，,()66034 5re se sl刀e s2勺c se sl n xw.u r1e one thogs a d cp r if t n r n een 1 ino eu tce t c oe p器(rm)na、分子存儲器(ocamm r )m e 1e y 等。 1 uroma r m的基本原理是，通過磁性材料在兩種磁性狀態(tài)z間的轉(zhuǎn)換來保存數(shù)據(jù)，它 結(jié)合了非揮發(fā)性閃存少sa內(nèi)r m存的功能，具有在關(guān)閉電源后仍可保存數(shù)據(jù)的特性。根據(jù)n o a e預(yù)i計,08 rm市場n r s a

45、mt k2 0年m a銷售額將達(dá)到2億美元，0212年將增加到1116億美元，年均j曾長:率高達(dá)6 .06 4現(xiàn)在，全球主要存諸常m t i i j .1scc no ,9,11) c zo o dtt c o群18(0 :1 t a ansi ah19 4 t6 3 7 .9ln r, acsmr ie t o n c i h o g3 ipi , atn z e i e netcn1n r (c j o yt n o m c ccnsj .o ds t 1 t n sc rd f11 t i js 1一 t e e c i ,rrere0o i a e r c019, 3()0310 .9

46、 946 :1 09)(g i , an r jca ,rv s . n r n et 4u,n1 m ,iin kg a e rj itcnc e (j1 ho ht a d <d s1pc isr t a i n en fn em 1 a off us c o i in our tecad(下轉(zhuǎn)笫1頁）5第1卷7第2期張建民等：用于c d c數(shù)碼成像的白動對焦技術(shù)1? 54結(jié)論f e l 廠. l衛(wèi)j衛(wèi)本文討論了 c dc成像的基本原理，并融合視覺生理學(xué)模型，把輸人圖像的像素量在不降低分辨率的棊礎(chǔ)上又?jǐn)U大了視場，大大提高了處理圖像的速度。單向 搜索的爬山算法利用鄰近圖像函數(shù)值的連續(xù)比

47、較 來區(qū)分局部最人值和全局最人值。鑒于評 價函數(shù)曲線上的局部最值個數(shù)不是很多，兩次下降來終止搜索的算法計算量不大，既簡 單又易于操作。參考文獻：【唐宗明，1張利，攀一種基于能量和嫡的自謝動対焦勺.j工.算法電 j 了學(xué)報，(33( )52552,14：5 5.)x黃軍.應(yīng)用c d的透鏡曲率自c動測量系統(tǒng)(.m)北京：高等教育出版社, 0 4 2 )(.劉義鵬，裴錫宇，馮華君，等一種基于d d動聚焦f的自算法)光學(xué)儀器,05 2()3 -一 3j 2,74：9 4 .ii釁m,emn je即a d i p mn i f 4a ii melt0nm1e t ohea n0t1m6eftrc哪u1i n u of x t ： e t a n a 1 r0henj . 0t0n easta n r 1ss m ,9,1 : 97 . y es 18 9()3 1 t 9黃劍琪，徐之海，馮華君,基于分辨力空間變化的自等.動聚焦方法1)光電j .工程，0 1 2(:2 ,1 2 28 ) 6門 jlae se slobl uml vn mdoc,i e d e . ar i o i oc 1 ee fb1a yv