第一章半導(dǎo)體器件與工藝技術(shù)的發(fā)展2

半導(dǎo)體工藝技術(shù)中國半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展微電子技術(shù)發(fā)展第一章、半導(dǎo)體器件與工藝技術(shù)的發(fā)展2推動半導(dǎo)體業(yè)進(jìn)步的兩個輪子：工藝尺寸縮小和硅片直徑增大，而且總是尺寸縮小為先。超大規(guī)模集成電路的設(shè)計和制造所需的快速技術(shù)變化，導(dǎo)致新設(shè)備和新工藝的不斷引入。每隔18到24個月，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)就引入新的制造技術(shù)。伴隨微芯片技術(shù)的發(fā)展有三個主要趨勢：提高芯片性能提高芯片可靠性降低芯片成本一、半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展1.1趨勢1：提高芯片性能從20世紀(jì)60年代早期，小規(guī)模集成電路時代以來，半導(dǎo)體微芯片的性能已得到了巨大的提高。判斷芯片性能的一種通用方法是速度。器件做得越小，在芯片上放置得越密，芯片的速度就會越快。這是因?yàn)橥ㄟ^電路得電信號傳輸距離更短了。提高速度的另一方法：使用材料，通過芯片表面的電路和器件來提高電信號的傳輸。

關(guān)鍵尺寸

芯片上的物理尺寸特征被稱為特征尺寸。

描述特征尺寸的另一個術(shù)語是電路幾何尺寸。硅片上的最小特征尺寸，也稱為關(guān)鍵尺寸或CD。

自半導(dǎo)體制造業(yè)開始以來，器件的CD一直在縮小，從20世紀(jì)50年代初期以大約125um的CD開始，目前主流是45nm或者更小，可以量產(chǎn)的最小CD已達(dá)到28nm。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)使用“技術(shù)節(jié)點(diǎn)”這一術(shù)語描述在硅片制造中使用的可應(yīng)用CD。從1um以下的CD實(shí)際的和預(yù)計的產(chǎn)業(yè)技術(shù)節(jié)點(diǎn)如下表所示。

觀察近期的報道，2013年應(yīng)該進(jìn)入14納米節(jié)點(diǎn)，而且仍是英特爾挑起大樑。盡管摩爾定律快“壽終正寢”的聲音已不容置辯，但是14nm的步伐仍按期走來，原因究竟是什么?-------傳統(tǒng)的光刻技術(shù)與日俱進(jìn)當(dāng)尺寸縮小到22/20nm時，傳統(tǒng)的光刻技術(shù)已無能力，必須采用輔助的兩次或多次圖形曝光技術(shù)。提高光刻的分辨率有三個途徑：縮短曝光波長、增大鏡頭數(shù)值孔徑NA以及減少工藝參數(shù)。顯然，縮短波長是最主要的，而且方便易行。目前市場的193nmArF光源是首選，再加入浸液式技術(shù)等，實(shí)際上達(dá)到了28nm，幾乎已是極限。光刻技術(shù)

因此可以相信，傳統(tǒng)的193nm浸液式光刻技術(shù)加上兩次圖形曝光技術(shù)(DP)，甚至4次，從分辨率上在2015年時有可能達(dá)到10nm，這取決于業(yè)界對于成本上升等的容忍度。

何時能夠到7nm或5nm？截至今日尚無人能夠回答，因?yàn)镋UV何時進(jìn)入也不清楚。樂觀的估計可能在2015年或2016年。如果真能如愿，可能從10nm開始就采用EUV技術(shù)，一直走到5nm。但是目前業(yè)界比較謹(jǐn)慎，通俗一點(diǎn)的說法仍是兩條腿走路。Nikon正努力延伸193nm的浸液式技術(shù)，甚至包含450mm硅片;而ASML{阿斯麥（中國大陸）、艾司摩爾（中國臺灣）,總部設(shè)在荷蘭,全球最大的半導(dǎo)體設(shè)備制造商之一，ASML的股票分別在阿姆斯特丹及紐約上市}。ASML由于獲得英特爾、三星及臺積電的支持，正加快NXE3300B實(shí)用機(jī)型的設(shè)備在客戶處使用，累積產(chǎn)出硅片已達(dá)44000片。另外，下一代EUV設(shè)備NXE3300B已開始安裝調(diào)試，計劃2013年供貨。

ASML2013年描繪了業(yè)界期待已久的EUV光源路線圖，近期Cymer公司已推出了專為ASML光刻機(jī)配置的40W極紫外(EUV)光源，工作周期高達(dá)每小時30片，并計劃在2014年時NXE3300B中的光源升級達(dá)到50W，相當(dāng)于43WPH（wafersperhour)水平。而100W光源可能要等到2015年或2016年，相當(dāng)于73WPH。至于何時出現(xiàn)250WEUV光源，至少目前無法預(yù)測。500W光源寫進(jìn)路線圖中是容易的，但是未來能否實(shí)現(xiàn)還是個問題。

只要實(shí)現(xiàn)73WPH，可以認(rèn)為EUVL已達(dá)到量產(chǎn)水平，因?yàn)榕c多次曝光技術(shù)相比，它的成本在下降。在10nm節(jié)點(diǎn)以下如果繼續(xù)釆用多次曝光技術(shù)，則可能需要4x甚至8x的圖形成像技術(shù)。元件芯片的特征尺寸減小，在硅片上制作元件的數(shù)量就更多。對于微處理器，通過減小芯片CD，增加芯片的集成度，提高芯片表面的晶體管數(shù)量，由于芯片上的晶體管數(shù)連年急劇增加，芯片性能也已提高（見圖）。

每塊芯片上的元件數(shù)

摩爾定律

1964年，戈登·摩爾，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)先驅(qū)和英特爾公司的創(chuàng)始人，預(yù)言在單位芯片上的晶體管數(shù)大約每隔一年翻一番。關(guān)于微處理器上的晶體管數(shù)，如圖所示，摩爾定律驚人地準(zhǔn)確。

功耗

芯片性能的另一重要參數(shù)是功耗。真空管功耗很大，而半導(dǎo)體器件確實(shí)功耗很小。隨著器件的微型化，功耗相應(yīng)減小。盡管每塊芯片上晶體管數(shù)迅速增加，芯片的功耗卻逐步降低（見圖）。這已成為便攜式電子產(chǎn)品市場增長的一個關(guān)鍵性能參數(shù)。Intel’sCPU Yearofintroduction Transistors4004 1971 2,2508008 1972 2,5008080 1974 5,0008086 1978 29,000286 1982 120,000386?processor 1985 275,000486?DXprocessor 1989 1,180,000Pentium?processor 1993 3,100,000PentiumIIprocessor 1997 7,500,000PentiumIIIprocessor 1999 24,000,000Pentium4processor 2000 42,000,000Intel公司CPU芯片集成度的發(fā)展1.2.趨勢2：提高芯片可靠性芯片可靠性就是致力于使可靠性趨于芯片壽命的功能的能力。技術(shù)上的進(jìn)步已經(jīng)提高了芯片產(chǎn)品得可靠性（見下圖）。例如，通過無顆?？諝鈨艋g的使用以及控制化學(xué)試劑純度，來控制沾污。為提高器件可靠性，不間斷地分析制造工藝，減少污染的時間和空間。通過硅片監(jiān)控和微芯片測試以驗(yàn)證可接受的性能。這樣可變成在工作過程中低失效的產(chǎn)品。1.3趨勢3：降低芯片成本半導(dǎo)體微芯片的價格一直持續(xù)下降（見下圖）。1996年之前的近50年中，半導(dǎo)體微芯片的價格以一億倍的情況下降。例如，1958年一個質(zhì)量低劣的硅晶體管價值大約10美元。在今天，10美元可以買到具有超過兩千萬晶體管的一塊存儲器芯片、或一個等量的其他元件以及必要的互連以便做成一個有用的芯片。等等。價格降低的兩個原因：CD不斷縮小，一片硅片可生產(chǎn)更多的芯片。市場需求增大，形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。二、中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展1947年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了點(diǎn)接觸式晶體管。

1956年中國提出“向科學(xué)進(jìn)軍”，國家制訂了“十二年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃”，提出中國也要發(fā)展半導(dǎo)體科學(xué)，把半導(dǎo)體技術(shù)列為國家四大緊急措施之一，明確了目標(biāo)。中國半導(dǎo)體材料從鍺(Ge)開始。通過提煉煤灰制備了鍺材料。1957年北京電子管廠通過還原氧化鍺，拉出了鍺單晶。1959年天津拉制了硅(Si)單晶。1962年砷化鎵(GaAs)單晶，后來也研究開發(fā)了其它化合物半導(dǎo)體。黃昆謝希德林蘭英1957我國依靠自己的技術(shù)開發(fā)，相繼研制出鍺點(diǎn)接觸二極管和三極管。為了加強(qiáng)半導(dǎo)體的研究，中國科學(xué)院于1960年在北京建立了半導(dǎo)體研究所，同年在河北省石家莊建立了工業(yè)性專業(yè)研究所-第十三研究所。1962年研究成外延工藝，并開始研究采用照相制版、光刻工藝，河北半導(dǎo)體研究所在1963年搞出了硅平面型晶體管。1964年搞出了硅外延平面型晶體管。

1、半導(dǎo)體器件在平面管之前不久，也搞過鍺和硅的臺面擴(kuò)散管，但一旦平面管研制出來后，絕大部分器件采用平面結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗m合于批量生產(chǎn)。半導(dǎo)體所屬工廠后改建為微電子中心，所生產(chǎn)的開關(guān)管，供中國科學(xué)院計算研究所研制成第二代計算機(jī)。隨后在北京有線電廠等工廠批量生產(chǎn)了DJS-121型鍺晶體管計算機(jī)，速度達(dá)到1萬次以上。后來還研制出速度更快的108機(jī)，以及速度達(dá)28萬次、容量更大的DJS-320型中型計算機(jī)，該機(jī)采用硅開關(guān)管。

在有了硅平面工藝之后，中國半導(dǎo)體界也跟隨世界半導(dǎo)體開始研究半導(dǎo)體集成電路。中國第一塊半導(dǎo)體集成電路究竟是由哪一個單位首先研制成功的？

1965年12月，河北半導(dǎo)體研究所召開鑒定會，鑒定了第一批半導(dǎo)體管，并在國內(nèi)首先鑒定了DTL型（二極管DD晶體管邏輯）數(shù)字邏輯電路。1966年底，上海元件五廠鑒定了DTL電路產(chǎn)品。這些小規(guī)模雙極型數(shù)字集成電路主要以與非門為主，還有與非驅(qū)動器、與門、或非門、或門、以及與或非電路等。這標(biāo)志著中國已經(jīng)制成了自己的小規(guī)模集成電路。2、半導(dǎo)體集成電路3、我國半導(dǎo)體工業(yè)我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)起步于1950年代。1965年，我國已自主研制成第一塊硅數(shù)字集成電路，僅比美國日本晚了幾年，而且勢頭不亞于同處于半導(dǎo)體發(fā)展初期的美國。

在外部封鎖條件下，我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，按照軍工主導(dǎo)、科研創(chuàng)新帶動模式，形成了自己的一套產(chǎn)業(yè)體系。國家曾組織三次全國規(guī)模的大規(guī)模集成電路（LSI）大會戰(zhàn)，以邏輯電路、數(shù)字電路為主，主要為計算機(jī)配套，開發(fā)出了自己的109、130、220、370計算機(jī)系列。而且自主開發(fā)出配套的設(shè)備、儀器、原料，形成了生產(chǎn)能力。隨后的“文化大革命”耽誤了10年。我們搞“文革”的10年，正是美國在半導(dǎo)體制造技術(shù)獲得全面突破和進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)階段，日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)崛起的時期。3

1978年，無錫742廠（今華晶廠）投資2.8億，從日本東芝引進(jìn)全套彩電用線性集成電路生產(chǎn)線（5微米技術(shù)），1982年起投產(chǎn)，1985年國家驗(yàn)收通過。華晶的全套引進(jìn)在當(dāng)時是比較成功的項(xiàng)目。1983年改革開放以來，面對國外巨大的技術(shù)優(yōu)勢，我國半導(dǎo)體發(fā)展模式經(jīng)歷了重大轉(zhuǎn)型。分散引進(jìn)，33條生產(chǎn)線成效甚微

“文革”結(jié)束后的1980年代初，，努力追趕國際水平。中國科學(xué)院北京、上海兩個半導(dǎo)體研究所，于79年試制成功4K存儲器，1980年就做出16K，1985年做出了64K存儲器。但是，在巨大的進(jìn)口潮沖擊下，1980年代后期停止了在通用電路方面的追趕（256K存儲器的研發(fā)計劃被擱置），轉(zhuǎn)而走技術(shù)引進(jìn)的路子。

1984年是我國的“引進(jìn)年”。大量引進(jìn)汽車、彩電、冰箱生產(chǎn)線，同時各科研、制造單位和大專院校，大量引進(jìn)半導(dǎo)體器件生產(chǎn)線。從1984年到“七五”末期，先后共引進(jìn)33條集成電路生產(chǎn)線共花費(fèi)外匯1.5億美元。但是，由于當(dāng)時“巴黎統(tǒng)籌委員會”的禁運(yùn)政策（巴統(tǒng)1949年11月在美國的提議下秘密成立，17個國家，其宗旨是執(zhí)行對社會主義國家的禁運(yùn)政策。禁運(yùn)產(chǎn)品有三大類：軍事武器裝備、尖端技術(shù)產(chǎn)品和戰(zhàn)略產(chǎn)品）。引進(jìn)設(shè)備基本上是已經(jīng)淘汰的，達(dá)不到設(shè)計能力，只有1/3可以開動。而且，企業(yè)急功近利，只講生產(chǎn)不重消化，缺乏消化吸收方案，也缺乏資金保障。這33條線絕大多數(shù)沒有發(fā)揮作用?！?08”項(xiàng)目：從決策到投產(chǎn)用了7年

1990年8月，國家決定投資20億人民幣，上馬“908工程”。包括一條6英寸生產(chǎn)線（在華晶廠），一個后封裝企業(yè)，10個設(shè)計公司，還有6個設(shè)備項(xiàng)目?！?08”工程是指國家發(fā)展微電子產(chǎn)業(yè)20世紀(jì)90年代第八個五年計劃.“908工程”吸取了“33條線”教訓(xùn)，強(qiáng)調(diào)了集中投資。但是，在實(shí)際上馬過程中，僅僅立項(xiàng)就用了4年（1994年立項(xiàng)才獲批準(zhǔn)），突出暴露了我國決策機(jī)制之遲緩，不能適應(yīng)高科技產(chǎn)業(yè)快節(jié)奏發(fā)展的弊病，最后還是引進(jìn)一條二手的6英寸生產(chǎn)線。直到1997年左右才建成。

新加坡的CHATER公司也是1990年開始引進(jìn)生產(chǎn)線，兩年建成，三年投產(chǎn)，到今天已經(jīng)成為國際著名半導(dǎo)體公司。我們從立項(xiàng)到建成投產(chǎn)，用了幾乎7年時間，投產(chǎn)之日即是技術(shù)落后之時。技術(shù)已經(jīng)前進(jìn)了幾代?！?09”的成功，增強(qiáng)了我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)界的自信

20多年來，我國半導(dǎo)體領(lǐng)域從爭相引進(jìn)、無所建樹，“909”項(xiàng)目，可以說是到目前為止，我國由國家主導(dǎo)的半導(dǎo)體制造項(xiàng)目中最成功的一個。該項(xiàng)目1995年立項(xiàng)，共投資100億人民幣，其主體是一條8英寸，0.35微米的生產(chǎn)線（華虹NEC），其設(shè)備的先進(jìn)性達(dá)到同期國際水平；另外還有若干集成電路設(shè)計公司。1997年開工建設(shè)，按照國際標(biāo)準(zhǔn)，18個月即建成，1999年底試投產(chǎn)。

“909”是在吸取了歷史教訓(xùn)基礎(chǔ)上，由國家集中組織，一次性大規(guī)模投資取得的成果。

“909”引進(jìn)了國際當(dāng)今主流技術(shù)和裝備，具有資產(chǎn)控制能力，為培養(yǎng)自己的隊伍創(chuàng)造了極好的平臺。正是“909”的成功，為上海和華東地區(qū)形成新興半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)群落帶來了大好契機(jī)。半導(dǎo)體設(shè)備長期被外國卡脖子

半導(dǎo)體產(chǎn)品平均3年更新一代，加工技術(shù)也隨之升級，所以，半導(dǎo)體支撐產(chǎn)業(yè)——制造設(shè)備、測試儀器和原材料是產(chǎn)業(yè)升級的關(guān)鍵，其中設(shè)備更是產(chǎn)業(yè)的要害和咽喉。掌握了制造設(shè)備的創(chuàng)新能力才算到達(dá)了行業(yè)的制高點(diǎn)。

在國際半導(dǎo)體界，關(guān)鍵設(shè)備的研制能力完全被美日歐洲企業(yè)所控制。韓、臺、新加坡盡管芯片制造能力（主要是工藝）很強(qiáng)，但也沒有開發(fā)關(guān)鍵設(shè)備的能力，基本依賴進(jìn)口。當(dāng)前，鑒于設(shè)備投資已達(dá)天文數(shù)字、并且還在按幾何級數(shù)遞增，國際半導(dǎo)體界開始走聯(lián)合研制的道路（如SEMATECH，IMEC），但我國在制造技術(shù)方面還是“小學(xué)”水平，故沒有真正進(jìn)入這些國際組織。

長期以來，我們在半導(dǎo)體領(lǐng)域的引進(jìn)，受到來自西方的嚴(yán)格封鎖、限制或遏制?！鞍徒y(tǒng)”對我禁運(yùn)清單中，先進(jìn)半導(dǎo)體制造設(shè)備一向列在首位。西方對我國半導(dǎo)體技術(shù)的出口實(shí)行嚴(yán)格限制和封鎖，力圖對我國保持2-3代的技術(shù)優(yōu)勢。外國人在電子信息方面，對我們實(shí)行“圍而不殲”。我們沒有掌握的技術(shù)，他們不賣，但一旦我國自己研制出來，外國馬上通知，這種產(chǎn)品和技術(shù)可以賣給我們，以搶占市場，這種例子20年來來舉不勝舉：

1981年前，在集成電路關(guān)鍵設(shè)備方面對我國禁運(yùn)。1981年，我國接近/接觸式光刻機(jī)在國內(nèi)通過鑒定，1982年美國即向我出售接近/接觸式光刻機(jī)。

1984年，我們研制出圖形發(fā)生器，同年美國GCA出售3696機(jī)給中國。61985年，清華、電子部某所鑒定投影光刻機(jī)，同年美國放寬這類設(shè)備的禁運(yùn)。

1985年4月，700廠平板等離子刻蝕通過鑒定，85年下半年等離子干法刻蝕開禁。1986年，我國64KDRAM研制成功，美國同年10月對華出口放松3微米技術(shù)。當(dāng)時我國未掌握2微米技術(shù)設(shè)備和4英寸硅片3微米的整條生產(chǎn)線，談判持續(xù)8年未放行。自主研發(fā)與禁運(yùn)我國電子信息市場需求和制造業(yè)，從90年代以來持續(xù)快速擴(kuò)張，尤其是計算機(jī)、電信、互聯(lián)網(wǎng)在城市中呈爆炸性的增長。近10年中，我國電話普及率從4%左右擴(kuò)張到20%；移動電話從80年代的空白到2001年的1億用戶。但是，我國的電子信息產(chǎn)品制造業(yè)，基本上還停留在低附加值的裝配業(yè)水準(zhǔn)上。其原因，是電子產(chǎn)品的核心部件——半導(dǎo)體芯片，自己無力滿足。面對跨國公司對半導(dǎo)體設(shè)備的壟斷，和國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界對外國設(shè)備的依賴，許多企業(yè)掉進(jìn)“引進(jìn)陷阱”，無法形成良性循環(huán)。

綜合科技水平，比西方落后15-20年，甚至更大。需求與技術(shù)我國的集成電路生產(chǎn)企業(yè)，只要質(zhì)量過關(guān)，能飽滿生產(chǎn)，利潤率也在20%左右。但是，被看好的國產(chǎn)手機(jī)生產(chǎn)行業(yè)，2000年國內(nèi)11個廠，只有兩個企業(yè)贏利，原因就在于芯片依靠進(jìn)口，被人家卡了脖子，芯片和軟件進(jìn)口成本已接近進(jìn)口整機(jī)成本。現(xiàn)大量用的各種IC卡，當(dāng)我們不會做時，進(jìn)口一個卡5元，后來我們會做了，老外降到3元，現(xiàn)在大批量供應(yīng)，他只好降2元，我國微電子領(lǐng)域這種狀況，使我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)的基礎(chǔ)“建在外國的領(lǐng)地上”，嚴(yán)重受制于西方國家和跨國公司。為什么半導(dǎo)體工業(yè)會有那么大的推動力？原因在什么地方？傳統(tǒng)的工業(yè)中大部分材料在兩個9到4個9的純度?？梢徽f到半導(dǎo)體，要8到9個9的純度。半導(dǎo)體工業(yè)，需要高純、低缺陷、耐腐蝕等材料，這個工藝是代表了一個國家的工業(yè)技術(shù)水平。半導(dǎo)體工業(yè)制造的基礎(chǔ)提高了，則整個工業(yè)基礎(chǔ)提高了。因此，這也能解釋了為什么中國原子彈、氫彈能搞成功，衛(wèi)星能上天，而集成電路不能很快突破。原因就是它是工業(yè)化基礎(chǔ)的量產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)。發(fā)展半導(dǎo)體工業(yè)，一定跟你的技術(shù)、資金、人才相關(guān)。技術(shù)要求高，投入大。4、為什么我們做不好半導(dǎo)體中國IC產(chǎn)業(yè)分布圖

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ASMC---上海先進(jìn)半導(dǎo)體制造有限公司AdvancedSemiconductorManufacturingCorp.ofShanghaiBCD---BCD半導(dǎo)體制造有限公司BCDSemiconductorManufacturingLimited1Belling---上海貝嶺股份有限公司ShanghaiBellingCo.,Ltd.HJTC---和艦科技(蘇州)有限公司HeJianTechnology(Suzhou)Co.,Ltd.ICSpectrum-德芯電子集成電路制造有限公司ICSpectrumCo.,Ltd.5

Hynix-ST---海力士-意法半導(dǎo)體有限公司Hynix-STSemiconductorLtd.CSWC---華潤晶芯半導(dǎo)體有限公司

fChinaResourcesSemiconductorWaferChipsLtd.CSMC---華潤上華科技有限公司CSMCTechnologiesCorporationGMIC---南通綠山集成電路有限公司NantongGreenMountainIntegratedCorp.,LtdSilan---杭州士蘭集成電路有限公司HangzhousilanintegratedcircuitsCo.,Ltd.SinoMOS---中緯積體電路(寧波)有限公司SinoMOSSemiconductor(Ningbo)Inc.SGNEC---首鋼曰電電子有限公司ShougangNECElectronic

Co.,LtdTJSemi---天津中環(huán)半導(dǎo)體股份有限公司TianjinZhonghuanSemiconductorJoint-stockCo.,Ltd.FounderIC---深圳方正微電子有限公司FounderMicroelectronicsInc.ACSMC---珠海南科集成電子有限公司AdvancedCMOSSemiconductorManufacturingCorp.XiYue---西岳電子技術(shù)有限公司XiYueElectronicsTechnologyCo.,Ltd.

WXIC---武漢新芯積體電路制造有限公司[委托中芯國際(SMIC)經(jīng)營管理]IntelCorporationFab-68(inDalian,

China)um199920012003200520072011中國集成電路特征尺寸研究技術(shù)水平（引進(jìn)、合資以及獨(dú)資）

中國大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)作為國際產(chǎn)業(yè)鏈的一個環(huán)節(jié)，企業(yè)形態(tài)以代工型企業(yè)(foundry)為主，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重封裝測試環(huán)節(jié)，國內(nèi)企業(yè)規(guī)模和市場份額相對較小，產(chǎn)品單一，企業(yè)發(fā)展和技術(shù)水平還不夠成熟穩(wěn)定，行業(yè)處于成長期。產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)緩慢向上游遷移：IC設(shè)計、制造和封裝測試業(yè)所占的比重為18.5%、30.7%和50.8%。而國際公認(rèn)的合理比例是3:4:3芯片設(shè)計水平和收入逐步提高：20%的設(shè)計企業(yè)能夠進(jìn)行0.18微米、100萬門的IC設(shè)計，最高設(shè)計水平已達(dá)90納米、5000萬門芯片生產(chǎn)線快速增長：從2006年至今增加了10條線，平均每年增加6條。已經(jīng)達(dá)到最高90納米、主流技術(shù)0.18微米的技術(shù)水平。中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的“生態(tài)”環(huán)境集成電路芯片設(shè)計、芯片制造、芯片封裝測試價值分布：10美元、5美元、3.5美元設(shè)計行業(yè)和人員收入較高。三、微電子技術(shù)——微型電子技術(shù)1、概述微電子學(xué)（Microelectronics）是研究在固體材料上構(gòu)成微小型化電子線路、子系統(tǒng)及系統(tǒng)的電子學(xué)分支學(xué)科。它是電子學(xué)最重要的組成部分，是計算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、固態(tài)電子學(xué)、醫(yī)用電子學(xué)等發(fā)展的基礎(chǔ)。其核心——集成電路80~100

m頭發(fā)絲粗細(xì)

50

m

30

m1

m

1

m(晶體管的大小)90年代生產(chǎn)的集成電路中晶體管大小與人類頭發(fā)絲粗細(xì)、皮膚細(xì)胞大小的比較微電子的特點(diǎn)

微電子學(xué)是信息領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)學(xué)科微電子學(xué)是一門綜合性很強(qiáng)的邊緣學(xué)科

涉及了固體物理學(xué)、量子力學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計物理學(xué)、材料科學(xué)、電子線路、信號處理、計算機(jī)輔助設(shè)計、測試與加工、圖論、化學(xué)等多個學(xué)科。微電子學(xué)是一門發(fā)展極為迅速的學(xué)科;微電子學(xué)的發(fā)展方向:高集成度、低功耗、高性能、高可靠性等方向。微電子學(xué)以實(shí)現(xiàn)電路和系統(tǒng)的集成為目的，故實(shí)用性極強(qiáng)。微電子學(xué)的滲透性極強(qiáng)，它可以是與其他學(xué)科結(jié)合而誕生出一系列新的交叉學(xué)科，例如微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、生物芯片等。2、微電子科學(xué)技術(shù)的戰(zhàn)略地位核心和基礎(chǔ)：微電子信息獲取信息處理信息傳輸、交換信息存儲信息的隨動執(zhí)行和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)：微（納）電子與光電子、軟件、計算機(jī)和通信基礎(chǔ)：軟件、微（納）電子與光電子信息安全信息管理信息技術(shù)的領(lǐng)域信息顯示

實(shí)現(xiàn)社會信息化的網(wǎng)絡(luò)及其關(guān)鍵部件,不管是各種計算機(jī)或通訊智能機(jī)，它們的基礎(chǔ)都離不開微電子。

近30年來，集成電路技術(shù)一直按照“摩爾定律”向前發(fā)展。集成電路工藝的特征尺寸越來越小，集成密度越來越高。

集成電路材料趨于多元化:（不僅僅是硅基、SiO2和鋁引線等）;

集成的元件:種類更多（各種存儲器、傳感器、放大器等）;

集成的系統(tǒng):更為復(fù)雜、龐大;

集成電路的功能:更為完善和強(qiáng)大（一個芯片就是一個獨(dú)立

完整的系統(tǒng)--SOC）;

集成系統(tǒng)的功耗:更低，成為微電子技術(shù)的發(fā)展趨勢。21世紀(jì)的微電子將是SOC（SystemOnChip)的時代。51微電子技術(shù)發(fā)展的動力：不斷提高產(chǎn)品的性價比。集成電路產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀：獨(dú)立的設(shè)計公司（DesignHouse）獨(dú)立的集成器件制造廠家（標(biāo)準(zhǔn)的Foundry）獨(dú)立的封裝測試廠家（Packaging)3、集成電路與產(chǎn)值集成電路的生命力在于它可以大批量、低成本和高可靠地生產(chǎn)出來。

–

集成電路芯片價格：101～102美元

–

生產(chǎn)線的投資：109美元（8”、0.25微米）

–

要想贏利：年產(chǎn)量～108

塊集成電路芯片是整機(jī)高附加值的倍增器，但不是最終產(chǎn)品，如果不能在整機(jī)和系統(tǒng)中應(yīng)用，那它就沒有價值和高附加值。每l～2元的集成電路產(chǎn)值可帶動10元左右的電子工業(yè)產(chǎn)值，進(jìn)而大體能帶動100元的GDP增長。

摩爾定律將于2016年左右失效。?2030年后，半導(dǎo)體加工技術(shù)走向成熟，類似于現(xiàn)在汽車工業(yè)和航空工業(yè)的情況。?誕生基于新原理的器件和電路摩爾定律走向何方？美國德州儀器(TI)開發(fā)商大會2012年5月26日起在中國深圳召開。在深圳的首場報告中，TI首席科學(xué)家GeneFrantz(方進(jìn))闡述了科技將如何改變未來生活，并展示了一系列極富創(chuàng)意和前瞻性的嶄新思想，將與會者帶入2020年的未來科技世界。這是微電子科技界讓人充滿期望的一次盛會。57方進(jìn)(GeneFrantz)為德州儀器(TI)首席科學(xué)家，主要負(fù)責(zé)發(fā)掘科技創(chuàng)新的機(jī)會。并運(yùn)用TI先進(jìn)的數(shù)字信號處理技術(shù)開展創(chuàng)新業(yè)務(wù)。方進(jìn)是電子工程師協(xié)會(IEEE)的會員，在記憶存儲，語音和消費(fèi)電子以及DSP技術(shù)方面的專利多達(dá)40個。4、微電子技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展方進(jìn)指出，隨著對視訊影像、車用電子、通訊設(shè)備、工業(yè)應(yīng)用及醫(yī)療電子等相關(guān)應(yīng)用的需求提升，全球DSP(DigitalSignalProcessing)，、微控制器和模擬元件的需求持續(xù)以驚人的速度攀升，到2020年，全球嵌入式處理器市場將擁有突破300億美元的市場商機(jī)，模擬市場則有超過1000億美元的市場規(guī)模。59

綠色裝置、機(jī)器人技術(shù)、醫(yī)療微電子等相關(guān)應(yīng)用，將成為2020年驅(qū)動市場成長的主要動力。關(guān)于微電子技未來的發(fā)展，方進(jìn)認(rèn)為，到2020年，集成電路(IC)技術(shù)將發(fā)展到非常精細(xì)的程度，在許多方面會產(chǎn)生革命性的變化601）、多核趨勢及靈活的協(xié)處理器革命并行處理帶來半導(dǎo)體性能的疾速提升，未來IC產(chǎn)業(yè)通用性將變得極其重要，系統(tǒng)需要更多靈活可編程的DSP核，并增加優(yōu)化的可編程的協(xié)處理器，以迎接未來創(chuàng)新應(yīng)用所帶來的高效、嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。612）、低功耗節(jié)能時代到來半導(dǎo)體器件功耗將達(dá)到每18個月縮減一半，這使得永續(xù)設(shè)施成為可能，某些情況下電池將被能源清除技術(shù)及能源存儲單元所替代。623）、SiP技術(shù)普及未來使用尖端的疊層裸片技術(shù)(SiP)進(jìn)行集成將與嵌入式片上系統(tǒng)(SoC)一樣普遍，SiP技術(shù)能夠節(jié)省主板空間、減少組件數(shù)目，允許不同技術(shù)包集成，大大簡化開發(fā)時間和成本。4）、綠色裝置致力于環(huán)境保護(hù)與全球綠色工程相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)與投入，如替代能源、高效動力產(chǎn)品、優(yōu)化的照明方案和永續(xù)設(shè)施等。

5）、機(jī)器人技術(shù)機(jī)器人技術(shù)將大幅提升工業(yè)生產(chǎn)的自動化和人類生活的便捷化，TI在替代人類及肢體操作（如眼睛、腿臂、器官等）和人機(jī)交互直接接口方面進(jìn)行探索，使科技的進(jìn)步與創(chuàng)新更好地服務(wù)于人類的生產(chǎn)與日常生活。6）、醫(yī)療電子革命人類對生活質(zhì)量提升的需求，推動醫(yī)療電子革命。各種自動化的醫(yī)療設(shè)備及視頻裝置，使人們不必親赴醫(yī)院就診?；赥I技術(shù)研發(fā)的各種醫(yī)療成像設(shè)備、超聲設(shè)備、自動延伸的心臟除顫器等手持醫(yī)療設(shè)備及遠(yuǎn)端視頻裝置，為人類的健康與新的醫(yī)療科技革命推波助瀾。器件結(jié)構(gòu)類型集成度電路的功能基礎(chǔ)電路制造工藝應(yīng)用領(lǐng)域5、集成電路的分類1)按器件結(jié)構(gòu)類型分類雙極集成電路：主要由雙極型晶體管構(gòu)成NPN型雙極集成電路PNP型雙極集成電路金屬-氧化物-半導(dǎo)體(MOS)集成電路：主要由MOS晶體管(單極型晶體管)構(gòu)成NMOSPMOSCMOS(互補(bǔ)MOS)雙極-MOS(BiMOS)集成電路：是同時包括雙極和MOS晶體管的集成電路。綜合了雙極和MOS器件兩者的優(yōu)點(diǎn)，但制作工藝復(fù)雜。集成度：每塊集成電路芯片中包含的元器件數(shù)目類別數(shù)字集成電路模擬集成電路MOSIC雙極ICSSI(小型集成電路)<102<100<30MSI(中型集成電路)102

103100

50030

100LSI(大規(guī)模集成電路)103

105500

2000100

300VLSI(超大規(guī)模集成電路)105

107>2000>300ULSI(特大規(guī)模集成電路)

107

109GSI(極大規(guī)模集成電路)

>1092)按集成度分類3)