国际半导体技术发展路线图(ITRS)2011版综述(2)
国际半导体技术发展路线图
国际半导体技术发展路线图为了回答如何保持半导体产业按照摩尔定律继续发展的问题，国际上主要的半导体协会共同组织制定了国际半导体技术发展路线图ITRS《International technology roadmap for semiconductors》它为半导体产业界提供了被工业界广泛认同的；对未来十年内研发需求的最佳预测以及可能的解决方案，它对整个半导体茶叶需要开发什么样的技术起到了一个导向作用。
国际半导体技术发展路线图一、半导体产业生态环境半导体产业诞生于上世纪70年代，当时主要受两大因素驱动：一是为计算机行业提供更符合成本效益的存储器；二是为满足企业开发具备特定功能的新产品而快速生产的专用集成电路。
到了80年代，系统规范牢牢地掌握在系统集成商手中。
存储器件每3年更新一次半导体技术，并随即被逻辑器件制造商采用。
在90年代，逻辑器件集成电路制造商加速引进新技术，以每2年一代的速度更新，紧跟在内存厂商之后。
技术进步和产品性能增强之间不寻常的强相关性，使得相当一部分系统性能和利润的控制权转至集成电路（IC）制造商中。
他们利用这种力量的新平衡，使整个半导体行业收入在此期间年均增速达到17%。
21世纪的前十年，半导体行业全新的生态环境已经形成：一是每2年更新一代的半导体技术，导致集成电路和数以百万计的晶体管得以高效率、低成本地生产，从而在一个芯片上或同一封装中，可以以较低的成本整合极为复杂的系统。
此外，封装技术的进步使得我们可以在同一封装中放置多个芯片。
这类器件被定义为系统级芯片（system on chip，SOC）和系统级封装（system in package， SIP）。
二是集成电路晶圆代工商能够重新以非常有吸引力的成本提供“新一代专用集成电路”，这催生出一个非常有利可图的行业——集成电路设计。
三是集成电路高端设备的进步带动了相邻技术领域的发展，大大降低了平板显示器、微机电系统传感器、无线电设备和无源器件等设备的成本。
以前瞻性技术预见等战略分析工具支撑关键核心技术的战略突破集成电路领域案例
12020年11月NOV .2020今日科苑MODERN SCIENCE1. 引言科技活动本质上是知识创造活动[1]。
随着科技发展方向的不确定性和复杂性日益增加，国家和地区发展均面临资源有限挑选条件下的关键技术预测、选择以及优化的问题。
运用科学的、具有广泛共识的政策支撑方法识别、遴选和规划前瞻性技术的发展、规划知识创造活动的必要性和有效性已经达成国际共识。
众多发达国家的发展经验证实：“技术预见”及“类预见”活动无疑是一种有效的政策和战略管理工具，其对政策问题识别、政策方案产生与选择、征求意见与修订政策方案的科学支撑和资源优化配置的作用不可忽视[1]。
关于技术预见在政策制定中的功能（function ），Da Costa 等[2]认为基本包含六项：① 为政策提供信息（informing policy ），旨在为政策设计和思考提供知识基础；② 促进政策实施（facilitating policy implementation ），即技术预见通过建立对当前形势和未来挑战的共识及构摘 要：本文深入分析了国际半导体技术发展路线图（ITRS ）在引领全球集成电路产业创新发展中的成功经验，旨在回答如何实现技术预见与产业战略发展和支撑政策制定过程深度融合，发挥技术预见等工具在不断修正对长期性、战略性领域未来发展趋势认识和支撑关键领域突破创新实践上的作用。
在此基础上，对我国技术预见与前瞻性技术战略布局、政策制定的趋势发展提出三个思考：一是如何在国家产业技术创新政策决策过程提升战略与系统思维；二是有效整合技术预见与其他决策咨询工具支撑政策全过程；三是以技术预见为核心，构建政府产业技术创新决策咨询分布式网络体系。
关键字：前瞻性技术，技术预见，战略管理，集成电路以前瞻性技术预见等战略分析工具支撑关键核心技术的战略突破：集成电路领域案例余 江1,2，管开轩1,2*，张 越1,2，宋昱晓1,3,4（1 中国科学院科技战略咨询研究院，北京 100190；2 中国科学院大学公共政策与管理学院，北京 100049；3 中国科学院大学 中丹学院，北京 100049；4 中国-丹麦科研教育中心，北京 100049）作者简介：余 江，男，博士，教授，研究员，中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院大学公共政策与管理 学院，博士生导师，研究方向为国家科技政策、新兴技术与产业化、产业创新管理与竞争战略。
国际器件与系统路线图对半导体工厂集成标准化的启示
国际器件与系统路线图对半导体工厂集成标准化的启示发布时间：2023-02-02T09:16:14.889Z 来源：《当代电力文化》2022年18期作者：何旻哲[导读] 2022版国际器件与系统路线图中的工厂集成白皮书对半导体行业未来的工业化发展提供了标准应用建议以及标准化趋势预测何旻哲广东省标准化研究院摘要：2022版国际器件与系统路线图中的工厂集成白皮书对半导体行业未来的工业化发展提供了标准应用建议以及标准化趋势预测，对于我国的半导体标准化活动具有重要的借鉴意义。
关键词：半导体工厂集成路线图标准化1 概述国际器件与系统路线图（International Roadmap for Devices and Systems，IRDS），前身为美国半导体工业协会（SIA）联合日本、欧洲、韩国、台湾的半导体工业协会制作的国际半导体技术发展路线图（International Technology Roadmap for Semiconductors，ITRS），后于2017年由美国电气与电子工程师协会（IEEE）接手并改名。
路线图分为摘要版、详细版以及总体路线图技术特征总表，供高层决策者、企业和科研人员参考，同时在每个版本中不断引入新的章节，以更好反映技术发展新态势和行业发展新动向[1]。
路线图旨在从宏观上总结行业发展态势，并对产业链具体环节展开分析，评估和预测全球半导体工业未来15年的技术走向，为企业和学术团队的研发工作提供从战略到技术上的指导。
本文根据2022版国际器件与系统路线图的“工厂集成（Factory Integrate，FI）”章节白皮书，摘录了FI焦点工作组对半导体行业发展的标准应用建议，以及对关联领域标准化趋势的预测。
2 困难与挑战根据国际器件和系统路线图，目前到2025年为止半导体行业需要面临的挑战主要包括工厂和设备在可靠性、产能、产率和生产成本方面的要求。
其中仍需解决的问题包括：通过对法律和商业指南的标准化实现价值共享，通过各方合作（例如背景数据共享和行业专家合作）提出提高产能、产率和可靠性的实际方案，并以衍生知识产权的形式使各方受益；制定关于关键零部件供应链可追溯性的标准，从而更好地认识零件的使用寿命、适用性或稳健性；提供标准的最佳实施方案，以便于供应商根据零部件的退化特性，进一步开展故障的跟踪和预测。
2019年咨询工程师继续教育-后摩尔时代半导体产业发展方向及启示-80分
一、单选题【本题型共2道题】
1.特征尺寸达到______纳米时，量子效应开始显现，“摩尔定律即将失效”的论断出现。
A．0.25μm
B．0.13μm
C．90nm
D．65nm
用户答案：[C] 得分：10.00
2.基于硅穿孔的2.5维和三维封装的区别在于前者使用了______。
A．焊点（C4 Bumps）
B．微焊点（Micro Bumps）
C．硅中间层（Silicon Interposer）
D．焊球（SolderBalls）
用户答案：[C] 得分：10.00
二、多选题【本题型共2道题】
1.______和______目前发展最迅速的两种碳基电子器件材料。
A．石墨烯
B．碳纳米管
C．富勒烯
D．石墨
用户答案：[AB] 得分：20.00
2.摩尔定律终结的原因______。
A．热死亡
B．市场碎片化
C．量子效应不可忽视
D．生产成本加速上涨
用户答案：[ABCD] 得分：20.00
三、判断题【本题型共2道题】
1.中央处理器（CPU）从2004年起转向多核方向发展，原因是无法解决散热问题。
Y．对
N．错
用户答案：[Y] 得分：20.00
2.国际半导体技术路线图（ITRS）仍决定以摩尔定律作为路线图的制定依据。
Y．对
N．错
用户答案：[Y] 得分：0.00。
超大规模集成电路2017年秋段成华老师第一次作业
Assignment 1:冉文浩2017180136260161.Give a formal or descriptive definition for each of the following terms.●ITRS,1●Gate-Equivalent,1●Technology Nodes,1●Feature size,1●IC design complexity sources,1 ●Behavioral representation,1●Abstraction hierarchy,1●IC design,1●Synthesis,1●Refinement,1●System-level synthesis,1●Logic synthesis,1●Layout synthesis,1●Partial design tree,●Design window,1●Digital design space,1●Static timing analysis,1●Behavioral simulation,1●Post place and routesimulation,1●Composition-based approach.12.Access the Internet for information about Daniel D. Gajski’s “Y-c hart”methodology for integrated circuits design. According to your investigation of the related research papers and/or technical reports, please summarize the “Y-c hart”theory, including (1) design representation domains, (2) design abstraction hierarchy and (3) design activities. References must be listed at the end of your report.3.Write a summary in Chinese of the paper “A New Ear in Advanced IC Design” (inless than 200 characters).1. Give a formal or descriptive definition for each of the following terms.ITRS：International Technology Roadmap for Semiconductor(国际半导体技术发展路线图)Gate-Equivalent：A gate equivalent (GE) stands for a unit of measure which allows to specify manufacturing-technology-independent complexity of digital electronic circuits. It corresponds to a two input NAND gateTechnology Nodes：DRAM 结构里第一层金属的金属间距(pitch)的一半Feature size：roughly half the length of the smallest transistor(芯片上的最小物理尺寸)IC design complexity sources: It includes four main metrics：reliability、cost、performance and power consumption. It also includes four complexity sources：large size、variability and reliability、power dissipation and heterogeneity.Behavioral representation: Represents a design as a black box and its outputs in terms of its input and time. Indicates no geometrical information or structure information. Tables the form of text, math or algorithm.Abstraction hierarchy：Abstraction hierarchies are a human invention designed to assist people in engineering every complex systems by ignoring unnecessary details.A set of interrelated representation levels that allow a system to be represented in varying amounts of details. It includes six levels：system level、chip/algorithm level、RTL、logic gate level、circuit level、layout/silicon levelIC design: An integrated circuit is a set of electronic circuits on one small flat piece (or "chip") of semiconductor material, normally silicon.(在以小片半导体材料上面设计大量的集成电路)Synthesis：将高层次的信息转换成低层次的描述，具体是指将行为域的信息转换成结构域的信息。
国际半导体技术路线图【国际半导体技术发展路线图(ITRS)XX年版综述(3)】
国际半导体技术路线图【国际半导体技术发展路线图(ITRS)XX年版综述(3)】3严峻的挑战我们将半导体技术未来面临的挑战分为“近期(从现在开始直至xx年)”和“远期(xx年以后)”两部分。
3.1 概述工业界的持续研发努力使得按比例缩小的进程重新加速并多样化。
闪存器件的按比例缩小仍然是2年一个周期,直至xx年。
MPU 则是两年半一个周期,直至xx年;而DRAM则是3年一个周期。
因此,“节点(node)”这个词不再能够对技术发展趋势进行清晰的定义。
在“工艺集成、器件和结构”一章中,我们可以看到有很多种改进MOSFET 性能的方法,我们称之为平面体MOSFET、FD-SOI MOSFET和Fin-FET 的“并行发展”。
ITRS已经开始进入新的时代,业界开始应对CMOS按比例缩小的理论极限问题。
有很多技术方面的挑战,包括图形生成、先进材料、形变工程(特别是对非平面器件结构),结的漏电、工艺控制,以及可制造性等。
这些技术挑战还包括CMOS器件和新的类型的存储器器件的SoC和SiP集成。
为了实现半导体工业的持续发展,需要面对所有这些基础性的问题。
每个国际技术工作组提出的困难和挑战收集在一起,归总成为“综述”一章中的“严峻的挑战”一节。
这一节是为了帮助读者从整体上把握重大技术问题。
这些困难和挑战分成两大类:一是提高性能;二是经济有效地进行生产。
它们也被归结在路线图的“近期(从xx年到xx年)”和“远期(从xx年到2024年)”时间框架之内。
3.2 近期的挑战3.2.1 提高性能1.逻辑器件的按比例缩小[工艺集成、器件和结构,前端工艺,建模和模拟,以及计量]平面CMOS工艺的按比例缩小将面临着显著的挑战。
按比例缩小的常规路径是通过减薄栅介质的厚度,缩短栅长,并增加沟道掺杂浓度。
这种方法可能不再满足性能和功耗所设定的应用需求。
新材料系统和新的器件架构的引入,以及连续工艺控制的改善,需要突破按比例缩小的壁垒。
等效栅氧化层厚度(EOT)的减薄将继续成为严峻的挑战,特别是对高性能和低运行功耗应用来说,更是如此,尽管高κ金属栅材料(HKMG)已经开始得到使用。
国际半导体技术发展路线图
ＣｈｉｎａｌｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｌｔ国际半导体技术发展路线图（ＩＴＲＳ）２０１３版综述（１）黄庆红1译，黄庆梅2校（1.工业和信息化部电子科学技术情报研究所，北京，100040;2.北京理工大学光电学院，北京，100081）摘要：国际半导体技术发展路线图（The I nt er nat i onal Technol ogy R oadm ap f or Sem i conduct or s，I TR S）自1999年第1版问世后，每偶数年份更新，每单数年份进行全面修订。
I TR S的目标是提供被工业界广泛认同的对未来15年内研发需求的最佳预测，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。
本篇是连载一。
关键词：国际半导体技术发展路线图；2013版International Technology Roadmapfor Semiconductors（2013Edition）HUANG Qing-hong1,HUANG Qing-mei2（1.Electronic Technical Information Research Institute,MII.Beijing100040,China;2.School of Optoelectronics,Beijing Institute of Technology,Beijing100081,China）Abstract:The first International Technology Roadmap for Semiconductors（ITRS）published in1999.Since then,the ITRS has been updated in even-numbered years and fully revised in odd-numbered years.The overall objectiveof the ITRS is to present industry-wide consensus on the“best current estimate”of the industry’s research anddevelop-ment needs out to a15-year horizon.As such,it provides a guide to the efforts of companies,universities,governments, and other research providers or funders.The ITRS has improved the quality of R&D investmentdecisions made at all levels and has helped channel research efforts to areas that most need research breakthroughs.Key words:ITRS；2013１综述１．１不断变化的环境简介半导体工业诞生于20世纪70年代。
精选半导体业生产计划
Purchasing
Supply Plan
Scheduling
Logistics
Planning
Order Mgmt
Demand Plan
Supply
Distribution
Production
Process Control
Manufacturing Execution System
Production Management: Current Status 生产管理现状
Solution (Resource: ITRS*)
解决方案（源自ITRS*）
Significant improvements in factory planning/scheduling are required. 必须通过先进生产计划和调度系统来提高半导体制造的生产率Improvements in factory forecasting and flexible factory information/control systems that can change with business conditions must be developed and implemented. 必须改进工厂的需求预测，建立柔性的工厂信息和管理软件系统，使得工厂产能可以随着市场环境的改变而改变… scheduling and dispatching… must be developed to improve equipment OEE and extendibility. 必须探索和发展生产调度和分派技术，以改进装备的利用率，提高工厂的可扩展性
Strategy
Plan
Execution
Supply Chain Management
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晰 的定 义 。 “ 在 工艺 集成 、 件 和结 构 ” 章 中 ， 器 一 我们 可 以看 到 有很 多 种改 进 ＭＯ Ｆ Ｔ性 能 的方 法 ， 们 ＳＥ 我 称 之 为 平 面 Ｍ Ｓ Ｅ 、 栅 Ｆ Ｔ（ Ｆｎ Ｅ 和 绝 Ｏ ＦＴ多 Ｅ 如 ｉＦ Ｔ）
非平面器件结构 ） 结漏 电 、 ， 工艺控制 ， 以及可制造 然是一个严峻的挑战 ，特别是对高性能和低功耗应 更 或硅 一 性 等 。这些 技术 挑 战还 包括 Ｃ Ｓ器件 和新 型存 储 用 来说 ， 是 如此 。界 面层 的按 比例缩 小 和 ／ ＭＯ
器 的 ＳＣ和 ＳＰ集成 。为 了 实现 半导 体 工业 的持 续 ｏ ｉ
域， 以及新的存储器类型和存储概念 ， 例如 Ｍ Ａ Ｒ Ｍ、
相 变 存储 器 和 ＦＲ Ｍ 的按 比例缩 小 。ＭＲ Ｍ 单 元 ｅＡ Ａ 尺 寸 的可按 比例缩 小性 和写 入功耗 的降低需 要 继续 等 待未 来 的技术 突破 。 ｅ ＡＭ 的关键 问题 与单 元 的 ＦＲ 耐 久 性 、电源 和单元 尺 寸 的可 按 比例 缩 小 性 有关 。
器件 和 结构 ， 前端 工 艺 ， 模和 模拟 及计 量］ 建 平 面 Ｃ Ｓ工 艺 的按 比例 缩 小 将 面 临 巨 大 挑 ＭＯ 战 。 比例缩 小 的常 规方 法是 减 薄栅介 质 的厚度 ， 按 缩 短栅 长 ， 增 加 沟道 掺杂浓 度 。 并 这种 方法 可 能不再 满 足性 能和 功耗 的要 求 。为 了突 破按 比例 缩小 的这 一
国际半导体技术发展路线图 ｌ ＲＳ） ０ ｌＴ ＝ Ｉ ２ １版综述 ｌ １ 【 ＝ ２）
周润玺 译 ， 黄庆红 校
（． １ 工业和信 息化部 电子科 学技 术情报研 究所 ， 北京 ， ０ ０ ０ １ ０４ ；
２ 北京 大学元培 学院， ． 北京 ， ０ ８ １ １０７ ）
３ 严 峻 的挑 战
一
每个 国际技 术工 作 组提 出 的困难 和挑 战汇集 在 起 ， 总成 为 “ 归 严峻 的挑 战 ” 一节 。这 一 节是 为 了
将 半 导体 技 术 未 来 面 临 的挑 战分 为 “ 期 （ 近 从 现在开始直至 ２ １ ０ ８年 ） 和 “ 期 （ ０ ９年 以 ” 远 ２１
后 ） 两 部分 。 ”
ＭＲ Ｍ 和 Ｆ Ｒ Ａ ｅ ＡＭ继 续发 展 的另一 个 困难 是 如何 经
例降低的过程中，使用掺杂控制阈电压也会导致阈
电压 的离 散性 增 加 ， 电路 设计 带来 了 困难 。预 期 给 将 会 出 现 新 的 器 件 结 构 ， 例 如 多 栅 ＭＯ Ｆ Ｔ ＳＥ （ ｎ Ｅ 和超薄体 Ｆ —Ｓ Ｉ 超薄 ＭＯ Ｆ Ｔ的厚 ｉ ｆ Ｆ Ｔ） Ｄ Ｏ 。对 ＳＥ
，＾ …
…
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Ｉ
Ｌ
产业发展
巾 国 集 成 电 路
Ｃ ｈｉ ｎａ ｎｔ Ｉ ｅｇｒ ｅｄ Ｃ ｉｃｕｉ ａｔ ｒ ｔ
引起 的 隧穿 电流增 大 ，也 是 近期 需要 面对 的挑 战 。
３ Ａ Ｄ 闪存 技术 得 到发 展 ，然 而 与多 层 陶 瓷 一 ＤＮ Ｎ 样 ，Ｄ闪存 的经 济性 和可靠 性仍 然不 尽 如人 意 。非 ３ 易 失 性 存 储 器 的 挑 战 也包 括 如何 进 入 主 流 制 造 领
发展 ， 要 面对 所有 这些 基 础 问题 。 需
高 ｋ 面 的质 量对 ２ ｍ及 更先 进 的技术代 的 Ｅ Ｔ 界 ２ｎ Ｏ 按 比例 缩 小来说 ， 十分重要 的 。 是 如何 在 引入更 高 介 电常 数 （ ｋ） 质材 料 的 同时 ， 高 介 抑制 由于 带 隙变 窄
ｈ ● ●＾
帮助读者从整体上把握重大技术问题。
这些 困难 和挑 战分 成两 大类 ： 一是 提高 性能 ； 二 是 经济 有效 地进 行 生产 。它们 也 被归结 在 路线 图 的
“ 近期 （ ２ １ 从 ０ １年到 ２ １ ０ ８年 ） ”和 “ 期 （ ２ １ 远 从 ０９
３ １概 述 ．
工业 界 持续 的研 发努 力使 得 按 比例缩 小 的进 程 重 新 加 速并 多样 化 。ＭＰ Ｕ密 度 遵 循 两年 的技 术 周 期， 直至 ２ １ ， ０ ３年 随后 放 缓到 ３年一个 周期 ； 闪存 器 件 的按 比例缩 小仍 然 遵循 每两 年单 芯 片 比特数 翻一
完整 的栅 层叠 材 料 系 统 、 优 的 器件 特 征 （ 耗 和 最 功 性能 ） 以及 成本 需要 综合 优化 。这 些 材料 的 变化 给 ＭＯ Ｆ Ｔ技 术 带来 了严 峻 的挑战 ，而 二 氧化 硅 ／ ＳＥ 多 晶硅 作 为最可 靠 的栅 层叠 系统长 期 以来 一 直扮演 着 关键 角色 。平 面 ＭＯ Ｆ Ｔ需 要高 沟道 掺杂 以控 制短 ＳＥ 沟效 应 ，需 要 在迁移 率退 化和漏 电功 耗增 加之 间进 行折 衷 。在按 比例缩 小 的器件 中 ，在 电源 电压按 比
缘 硅 ＭＯ Ｆ Ｔ的 “ ＳＥ 三足 鼎立 ”。
ＩＲ Ｔ Ｓ正 在进 入 新 的时 代 ， 界 开 始 应 对 Ｃ Ｓ 业 ＭＯ
按 比例缩 小 的理论 极 限 问题 。有很 多技 术方 面 的挑 战， 包括 图形 生成 、 进 材 料 、 变 工 程 （ 别 是 对 先 形 特
尽 管 高 ｋ金 属 栅 材 料 （ ＭＧ） ＨＫ 已经 开 始 得 到 使 用 ， 何 实现 等 效栅 氧化 层 厚度 （ Ｏ 的减 薄 依 如 Ｅ Ｔ）
番 的规律 。Ｄ Ａ 则 是 ３年一 个周 期 。因此 ， 节点 Ｒ Ｍ “ （ ｏ ｅ ” 这 个 词 已经 无 法 对 技术 发 展 趋 势进 行 清 ｎｄ ）
年 到 ２２ ０ ６年 ） 间框架 之 内 。 ”时
３ ２近 期 挑 战 （ ０ － ０ ８ 。 ２１ ２ １） １
３ ２ １提 高－ ．． 性能 ３２ １１ ． ． ． ．逻辑 器 件 的按 比例 缩 小 ［ 艺 集 成 、 工