集成电路的现状和后摩尔时代

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后摩尔时代的微电子研究前沿与发展趋势

后摩尔时代的微电子研究前沿与发展趋势

后摩尔时代的微电子研究前沿与发展趋势一、本文概述随着摩尔定律的逐渐失效,微电子行业正步入一个全新的时代——后摩尔时代。

在这一时代背景下,微电子研究的前沿领域和发展趋势引起了全球范围内的广泛关注。

本文旨在深入探讨后摩尔时代微电子领域的研究现状、技术挑战以及未来发展方向,以期为读者提供全面的行业分析和展望。

文章首先回顾了摩尔定律的发展历程及其对微电子行业的影响,分析了后摩尔时代微电子领域面临的主要技术挑战,如物理极限的突破、新型材料的研究与应用、芯片设计与制造工艺的创新等。

在此基础上,文章重点介绍了后摩尔时代微电子研究的前沿领域,包括纳米电子学、生物电子学、量子计算与通信、光电子集成等,并分析了这些领域的最新研究进展和潜在应用前景。

文章展望了后摩尔时代微电子行业的发展趋势,包括技术多元化、产业融合、国际合作与竞争等方面。

通过综合分析,文章认为在后摩尔时代,微电子行业将更加注重技术创新与跨界融合,推动全球科技产业向更高层次、更宽领域迈进。

国际合作与竞争也将成为推动行业发展的重要动力,各国和企业需要紧密合作,共同应对技术挑战,推动微电子行业的可持续发展。

二、后摩尔时代的微电子研究前沿随着摩尔定律逐渐逼近其物理极限,微电子领域正步入一个全新的时代——后摩尔时代。

在这一时期,微电子研究的前沿主要集中在以下几个方面:纳米尺度下的材料研究:随着器件尺寸的减小,传统的硅基材料面临着量子效应、漏电流增加和功耗升高等问题。

因此,新型纳米材料的研发成为研究热点,如二维材料、碳纳米管、石墨烯等,这些材料具有优异的电学、热学和机械性能,有望为微电子器件带来新的突破。

新型器件结构的设计:为了克服传统CMOS器件的局限性,研究者们提出了多种新型器件结构,如隧穿场效应晶体管(TFET)、负电容场效应晶体管(NFET)等。

这些新型器件结构通过改变载流子的传输机制,有望在提高器件性能的同时降低功耗。

三维集成技术:为了突破二维平面集成的限制,三维集成技术应运而生。

集成电路行业的现状和前景如何

集成电路行业的现状和前景如何

集成电路行业的现状和前景如何引言集成电路(Integrated Circuit,IC)是现代电子技术的基石,广泛应用于计算机、通信、家电等领域。

本文将探讨集成电路行业的现状以及未来的发展前景。

1. 现状分析1.1 行业概览集成电路行业是一个庞大而复杂的产业链,涵盖了从芯片设计、制造到封装测试的全过程。

行业内的企业分为设计企业、制造企业和封装测试企业三个主要环节。

1.2 技术发展随着科技的进步和市场的需求,集成电路行业呈现出以下几个重要的技术发展趋势:1.2.1 工艺制程升级工艺制程是集成电路制造的核心环节,随着工艺的不断突破,芯片的集成度和性能得到显著提升。

目前,5纳米工艺已经商用,3纳米工艺正在研发中。

工艺制程的升级将进一步推动集成电路行业的发展。

1.2.2 人工智能芯片人工智能是当前热门的技术领域,对于人工智能应用来说,高性能的芯片是基础。

人工智能芯片的需求推动了芯片设计和制造技术的发展,同时也促进了人工智能与集成电路行业的深度融合。

1.2.3 小型化和低功耗随着移动互联网的快速发展,用户对于产品的便携性和电池续航能力有了更高的要求。

因此,集成电路行业在追求小型化和低功耗方面也取得了重要进展,为行业带来更多应用场景。

1.3 市场需求集成电路行业的市场需求主要来自于消费电子、通信、工业控制、汽车电子等领域。

随着智能手机、物联网、人工智能等各项新技术的快速普及与应用,集成电路行业的市场规模不断扩大。

2. 前景展望2.1 技术创新驱动发展技术创新是推动集成电路行业发展的关键。

在新一轮科技革命和产业变革的背景下,集成电路行业将继续加大研发投入,加强创新能力,不断推出更加先进和高性能的产品。

2.2 产业转型升级集成电路行业正在经历着产业转型升级的过程。

从传统的制造业向技术驱动、创新驱动的高端制造业转型是未来的趋势。

行业内的企业需要加大技术研发力度、优化生产工艺流程,提高产品的附加值和市场竞争力。

2.3 应用拓展与转型除了传统的消费电子、通信领域,未来集成电路行业还将迎来更多新的应用场景。

集成电路进入“后摩尔时代”

集成电路进入“后摩尔时代”
本刊编辑部
在技术创新和政策的指导下,集成电路产业向核心技术国产化、市场国际化、 应用多元化的方向发展。本期“集成电路技术专题”邀请了国内相关领域专家撰 文,旨在通过分析集成电路技术发展现状及标准化,系统梳理集成电路技术创新, 归纳和总结集成电路关键技术、相关封装工艺设计以及可靠性评估,提出集成电 路未来的技术发展和建议,加强科技创新,为“后摩尔时代”集成电路技术突破 提供参考和建议。
集成电路进入“后摩尔时代”
集成电路产业已高速发展了数十年,芯片制程已由最初的微米级发展到目 前的 5 nm 量产水平 , 正在向 3 nm 推进。集成电路工艺逐步逼近物理极限,单纯 依靠提高制程来提升集成电路性能将变得越来越难,业界认为集成电路制造已进 入“后摩尔时代”。在国家科技体制改革和创新体系建设领导小组第十八次会议上, 专题讨论了面向后摩尔时代的集成电路潜在颠覆性技术。
协办单位
中国电子工业标准化技术协会 全国信息技术标准化技术委员会
理事会单位
理事长单位: 中国电子技术标准化研究院 副理事长单位: 英业达集团(北京)电子技术有限公司 理事单位: 北京小米移动软件有限公司 上海宝信软件股份有限公司 方正科技集团股份有限公司 中标软件有限公司 华忆科技(吉安)有限公司
刊首语编Biblioteka 委员会主 任:赵新华 副主任:杨建军 张新明 陈大纪 孙文龙 程多福 刘贤刚 委 员:赵 鑫 温 济 王春丽 张玉芹 范科峰 周 平 郭 楠 于秀明 张 红 任 翔 项道才 贾致杰 张军华 韩硕祥 郝文建
随着大数据、人工智能等新一代信息技术的快速发展,涌现出越来越多的 新应用场景,业界对算力的需求更加旺盛,对集成电路芯片提出了更高需求。目 前芯片业一方面仍然在努力推动更先进制程向前演进,另一方面也在尝试跳出原 有框架,寻求实现集成电路性能突破的新路径,异构集成设计、特色工艺、先进 封装、第三代半导体材料等领域迎来了发展新机遇。“十四五”规划为集成电路 进入“后摩尔时代”技术创新提供政策支持,指明集成电路攻关方向 :集成电路 设计工具、重点装备和高纯靶材等关键材料研发,集成电路先进工艺和 IGBT、 MEMS 等特色工艺突破,先进存储技术升级,碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体 发展。

我国集成电路产业现状以及后摩尔时代集成电路发展趋势

我国集成电路产业现状以及后摩尔时代集成电路发展趋势

我国集成电路产业现状以及后摩尔时代集成电路发展趋势摘要:集成电路是将电子元件依照电路互连“,集成”在晶片上,实现特定功能的电路系统。

在当代,集成电路已渗透到社会发展的各个领域,是信息产业高速发展的基础和动力。

在经济结构调整中,集成电路产业的战略性、先导性地位凸显,有望从根本上对制造业进行改造,在完成产业升级同时满足国家信息安全的需要。

随着需求的不断提升,未来的集成电路需兼具低功耗、小尺寸、高性能等综合素质,传统工艺的改进已不足以满足这些要求。

为此,集成电路制造业必须拓展相应制造技术以顺应新的发展趋势。

我国集成电路产业近20年来取得了显著发展,总结了国内集成电路产业的发展历程及现状,并对未来发展进行了展望。

1.摩尔定律时代的挑战及技术进步集成电路发明已届60周年,在学术界和产业界的共同推动下,集成电路产业的发展基本遵循着摩尔定律所预测的节奏,即集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18~24个月便会增加一倍,性能也将提升1倍。

摩尔定律的核心即芯片集成度的提高,主要由集成电路制造工艺来实现。

因此,集成电路制造在整个集成电路产业链中占据着尤为重要的地位,一方面推动着摩尔定律的演进,另一方面为集成电路设计业实现产品,同时支撑着庞大的集成电路专用装备和材料市场。

在摩尔定律的作用下,单个晶体管的平均价格一直呈指数的趋势逐年下降,如图1所示。

在各个技术节点里,都有一些关键的制造工艺技术的进步支撑着摩尔定律的发展。

图1.1968~2002年,单个晶体管的平均价格下降趋势在摩尔定律时代,芯片制造的工艺技术主要有5个方面的挑战,集成电路从业者通过技术进步不断突破挑战,适应了摩尔定律的发展要求。

1.1 图形转移跟晶体管CD尺寸密切相关的制造工艺是光刻工艺,在摩尔定律时期,科学家一直在寻求波长更短的光源以达到更高的光刻分辨率。

然而在EUV的技术成熟之前,光刻技术所使用的波长长时间停留在193 nm的节点,最新的193 nm浸润式技术在制造80 nm pitch的图形上已经比较困难。

谈谈集成电路发展现状及未来趋势

谈谈集成电路发展现状及未来趋势

谈谈集成电路发展现状及未来趋势
一、集成电路的发展现状
集成电路是当今电子工业的主要组成部分之一,是信息产业核心技术,已经在各个领域得到了广泛应用。

现在,集成电路的技术水平不断提高,生产规模逐年扩大,应用领域不断拓展,已成为国际竞争的重要
领域之一。

二、集成电路的未来趋势
1.工艺技术不断进步
集成电路从诞生之初就面临着大规模集成、高性能、高可靠性和低功
耗等方面的挑战。

未来,随着集成电路的应用领域越来越广泛,对工
艺技术的高要求也将更为明显。

2.应用场景进一步扩大
未来的集成电路将在人工智能、云计算、大数据处理等领域中得到更
为广泛的应用。

同时,无人机、智能家居、自动驾驶等新兴市场的爆
发也将进一步推动集成电路应用的发展。

3.芯片功耗追求更低
未来的集成电路不仅要求大规模集成,还将追求更低的功耗,为电子
设备的高效、低能耗运行提供更强的支持。

为此,将出现更多智能功
耗优化的技术和方案。

4.多元化的架构模式
未来的集成电路将朝着多核、多处理器和异构计算的方向发展,构建更加灵活、高效的架构模式。

这些新的架构模式将更好地适应不同领域和设备的需求,提高设备的计算和处理性能。

5.芯片安全不断提升
未来随着互联网的发展,芯片的安全环境也将更为复杂、艰巨,为了保证芯片的安全性,未来的集成电路制造业将依托更加安全的芯片设计和制造技术,提供更加安全的平台。

后摩尔时代集成电路发展趋势

后摩尔时代集成电路发展趋势

后摩尔时代集成电路发展趋势1. 前言后摩尔时代是指Moore定律面临严峻挑战、集成电路进一步发展的时代。

近年来,人工智能、物联网、云计算等新兴技术的蓬勃发展,也带来了集成电路应用层面的深刻变革。

本文主要从集成度、功耗、可重构性、智能化等方面探讨后摩尔时代集成电路的发展趋势。

2. 集成度与成本集成度是衡量集成电路功能水平的重要指标,是后摩尔时代集成电路发展的关键驱动因素之一。

随着微纳米工艺的成熟和三维集成技术的发展,集成度将持续提升。

同时,如何降低制造成本也成为了一个重要问题。

3D集成、先进封装技术等被广泛应用,有效提升了集成度。

未来,新材料的运用、先进制造工艺等将进一步降低电路制造成本。

3. 功耗与能效功耗问题在芯片研发中一直是一个难以回避的问题。

在维持较高性能的同时,如何降低功耗成为后摩尔时代的难点。

需要在设计、工艺和物理层面都进行优化。

例如,采用新型晶体管、优化芯片架构、低功耗电源等。

此外,能源消耗问题也日益重视,优化供应链,降低生产和使用的能源消耗,实现可持续发展是未来整个集成电路产业研发的方向。

4. 可重构性与灵活性可重构性和灵活性是集成电路发展过程中的新趋势。

随着人工智能、物联网等新兴应用的不断涌现,未来集成电路的应用场景变得越来越复杂。

如何根据不同需求制造适用的芯片成为一项技术挑战。

可编程逻辑器件、多核架构等技术,使得集成电路由硬件向软硬件结合方向转变,能够更灵活地适应不同应用场景需求,提高集成电路的适应性。

5. 智能化与自主研发人工智能应用的兴起,促进了集成电路的智能化发展,集成电路正在向处理器、传感器和存储器的智能化方向发展。

未来,集成电路的自主研发也将得到提升,激发芯片行业的创新潜能。

推动自主品牌芯片在中国市场的占比,提高芯片质量和技术水平。

6. 总结总体来看,后摩尔时代的集成电路,需要高度集成化、低功耗、可重构性和智能化等基本特征,并推出专门的应用芯片,通过市场化推广,满足市场需求,打破人们对主流厂商的依赖。

集成电路产业现状及发展趋势

集成电路产业现状及发展趋势1. 集成电路的基本概念说起集成电路,很多人可能会觉得它很高大上,其实它就是把好多电子元件“搬进”一个小小的芯片里。

这就好比把一群小伙伴聚在一起,大家一起玩耍,省时省力还节省空间。

想象一下,如果每个小伙伴都要单独玩,肯定会乱成一锅粥,但把他们都放在一个地方,不但能更好地合作,还能一起搞事情,效率倍增!如今,集成电路几乎无处不在,从我们的手机到汽车,再到冰箱,甚至是一些智能家居产品,都离不开它。

可见,这玩意儿在现代生活中扮演了多么重要的角色。

2. 产业现状2.1 发展现状如今,集成电路产业简直是风头无两,像是春天里的百花齐放,各种技术层出不穷。

数据显示,全球集成电路的市场规模已经达到万亿级别,这可不是小数字啊!而且,随着人工智能、物联网等新兴技术的崛起,对集成电路的需求更是如雨后春笋般冒出来。

就拿智能手机来说,现代的手机几乎可以说是集成电路的“移动博物馆”,各种功能、各种应用都离不开这些小小的芯片。

而且,集成电路的制造工艺也在不断升级,5纳米、3纳米的工艺层出不穷,让人眼花缭乱,简直是科技的奇迹。

2.2 行业竞争不过,话说回来,竞争也是异常激烈的。

就像一场没有硝烟的战争,各大企业为了争夺市场份额,拼得不可开交。

无论是英特尔、AMD还是国内的华为、台积电,都是各显神通。

谁都不想错过这个金矿,大家都在拼命加码研发,试图抢占先机。

市场上的产品更新换代速度也快得让人目不暇接,谁能在这场比赛中脱颖而出,真的是个难题。

3. 未来发展趋势3.1 技术革新谈到未来的发展趋势,首先得提提技术革新。

未来的集成电路会更加智能化,像是“未来科技感”的代名词。

比如说,量子计算、神经形态计算等新技术都有望在集成电路中大展拳脚。

想象一下,如果我们的电脑能像人脑一样快速处理信息,那可真是天上掉下来的馅饼,简直让人期待不已!而且,环保和节能也是大势所趋,如何让芯片在高性能的同时,更加节能降耗,是未来研发的重点。

集成电路的现状及其发展趋势

集成电路的现状及其发展趋势集成电路是现代电子领域中极为重要的一种电子元件,它在各种电子设备、通信设备、计算机及各种智能设备中发挥着关键作用。

随着科技的不断进步,集成电路领域也在不断发展和创新,不断推动着整个电子行业的发展。

本文将就集成电路的现状及其发展趋势进行探讨。

一、集成电路的现状集成电路是一种将数百万甚至数十亿个晶体管、电容器、电阻器等电子器件集成到一块芯片上的微电子器件。

目前,集成电路已经广泛应用于各种电子设备中,包括智能手机、平板电脑、电视机、汽车、医疗设备等。

随着人们对电子产品性能要求的不断提高,集成电路的功能和性能也在不断进化。

摩尔定律提出了集成电路的功能每隔18-24个月翻倍,使得集成电路的功能和性能不断提升。

集成电路的制造工艺也在不断进步,从最初的0.35微米工艺逐步发展到目前的7纳米工艺,使得芯片的功耗和体积得到了大幅度的缩小。

集成电路在技术和应用上都取得了长足的进步,成为电子行业的核心推动力量。

二、集成电路的发展趋势1.智能化随着人工智能、物联网、云计算等新兴技术的发展,对集成电路的智能化要求越来越高。

未来的集成电路将更加注重智能化和自主学习能力,能够适应各种不同的应用场景,并在其中发挥最大的效益。

智能手机需要更加智能的处理器芯片、更加节能的功率管理芯片;自动驾驶汽车需要更加精密的感知处理芯片、更加稳定的通信芯片等。

未来集成电路的发展趋势将向着智能化方向不断前进。

2.高性能和低功耗在移动互联网、大数据、云计算等新兴领域的发展下,对集成电路的性能和功耗也提出了更高的要求。

未来集成电路需要在提高性能的将功耗控制在最低限度。

这就需要在芯片制造工艺、结构设计、封装技术等方面不断创新,以实现高性能和低功耗的平衡,满足不同应用领域的需求。

3.多功能集成未来的集成电路将向着多功能集成的方向不断发展。

随着电子产品功能的不断增加,对芯片的功能集成也提出了更高的要求。

未来的集成电路不仅需要在性能和功耗上有所突破,还需要具备更多的功能,传感器接口、无线通信接口、图像处理接口等,以满足电子产品的多样化和个性化需求。

后摩尔时代,集成电路“两大壁垒”如何闯

•信息天地•后摩尔时代,集成电路“两大壁垒”如何闯“摩尔定律”是集成电路行业所遵循的规律,是指价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管数目,每隔18-24个月便会增加一倍,器件性能亦提升一倍。

然而,近年来,诸多数据统计显示,晶体管数目增加逐步放缓,半导体行业更新迭代速度减慢。

随着工艺节点演进,摩尔定律越来越难以持续,集成电路产业已进入“后摩尔时代”,要坚持产业导向,合作共赢。

过去60余年,集成电路以惊人的速度在缩小,现在1平方厘米硅片上可以集成超过50亿个晶体管。

从电子管计算机发展到智能手机,微观器件的加工面积缩小了万亿级。

“后摩尔时代”来临,中国集成电路产业面临重大机遇。

当前,我们面临两大壁垒。

其一是政策壁垒,主要来自巴黎统筹委员会、瓦森纳协议的困锁,先进工艺、装备材料和设计、EDA(电子设计自动化)软件等产业链的三大环节被“卡脖子”o其二则是产业新壁垒。

国际集成电路行业的龙头企业提早布局,在发展中掌握了专利核心技术,使得中国相关企业很难“闯”过去。

而产业上的难点主要体现在技术上,中国半导体行业必须尽快做强核心专利,甚至要有一些“进攻性”的专利与其抗衡。

专家们认为,国际供应链有管控,拿来主义的红利不会再有了,必须依赖于技术创新。

“后摩尔时代”可做的事情更多,在封装测试、设计系统创新等方面要做得更好。

14纳米、10纳米、7纳米,先进的半导体制程愈发浓缩,已无限接近硅材料的物理极限,创新突破越发困难。

目前,10纳米节点以下先进产能占17%,83%市场在10纳米以上节点。

在先进制程研发不占优势的情况下,我国可以运用成熟的工艺,提升芯片的性能。

本土可控的55纳米芯片制造,比完全进口的7纳米更有意义。

在这方面,国内一些相关企业已有成果。

例如,芯盟科技研发出超高性能异构AI芯片,打破了传统同构芯片内储存与计算间的数据墙,实现了数据存储、计算的三维集成。

人才是创新的第_动力,集成电路产业人才需求缺口达30万。

教育部将“集成电路科学与工程”作为一级学科,清华大学成立芯片学院,浙江大学杭州国际科创中心集中力量引进培养一流人才……我国在努力打通前沿科学研究、颠覆性技术研发和成果产业化的全链条。

集成电路设计的现状与发展趋势

集成电路设计的现状与发展趋势一、市场现状随着现代科技的迅猛发展,集成电路的应用范围越来越广泛,已经成为数字时代的基础设施之一。

预计到2022年,全球芯片市场将会达到5300亿美元规模。

随着各种智能设备不断涌现,如人工智能、物联网、5G等技术的应用越来越广泛,将进一步推动集成电路市场的快速增长。

当前市场上最为常见的集成电路產品,是ASIC(专用集成电路)和FPGA(现场可编程逻辑门阵列)。

ASIC通常用于特定领域的应用,比如互联网服务器、移动通信基站、机器学习等;而FPGA适用于高度灵活的硬件设计,例如高速通信、图像和视频处理、航空航天等。

二、现状分析在集成电路领域,先进制程的制造工艺对于晶片的性能、功耗、面积都具有非常重要的影响,因此先进制程技术在各个方面都得到了广泛应用。

目前,最先进的制程已经升级到了7nm,同时也在不断朝着更小的制程推进,比如三星、英特尔等公司已经计划实现5nm甚至3nm的制程。

此外,在设计方面,EDA(电子设计自动化)工具的应用也得到了广泛发展。

全球市场上,Synopsys、Cadence、Mentor等EDA工具供应商占据了大部分市场份额,各种设计工具和流程也得到不断的更新和优化,可以更好地满足各种客户需求。

三、发展趋势1. 先进制程Integrated Reaserch 表示,预计集成电路的平均价值增长速度将达到5.6%,由于为瘦身、低功耗等应用方向引入的孕育业界广泛关注、预计未来有望持续增长的”3~5nm级”、基于多方向偏好的,将成为增长推手。

2. 5G网络5G网络的发展将进一步推动相关晶片领域,对于移动设备以及自动驾驶、AR/VR等应用同样有巨大的潜力。

5G将推动更多的无线设备出现,并将促使应用产生新的晶片需求。

3. AI技术人工智能不仅是一项科技,更是技术、算法、物理材料、软件和数据等各方面的综合应用。

而集成电路的设计也成为实现人工智能技术的重要基础。

未来的AI芯片需要集成许多传统数字和模拟逻辑电路以及新兴的脉冲神经网络和量子计算等技术,这要求IC设计能更好地满足复杂、高性能和高能效的需求。

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摘要:集成电路是信息社会经济发展的基石。

通过对集成电路发展规律的分析,从集成电路的设计、制造、新产品研发和市场动态等方面,描述了集成电路的最新动态;探讨了集成电路的发展趋势;指出集成电路与其它学科、技术的结合,不断形成新的研究方向;新材料、新结构、新器件不断涌现,特征尺寸继续缩小,摩尔定律仍然起作用。

关键词:集成电路;微电子技术;摩尔定律;标准加工线;系统集成芯片中Abstract:Integrated circuit is the base of economic development of an informati on society. By analyzing the development law of IC’s, recent progresses in t he design and fabrication of IC’s are described, as well as the R & D of new products and market trends. The latest development trend of IC’s is discussed. It is pointed out that, by combining with other subjects and technologies, new research topics are emerging. With the advent of novel materials structures and devices, the feature size of integrated circuits ke eps scaling down, and the Moore’s law still works.Key words: Integrated c ircuit; Microelectronics; Moore’s law; Foundry; SOC1 引言集成电路和软件是信息社会经济发展的基石和核心。

正如美国工程技术界最近评出20世纪世界20项最伟大工程技术成就中第五项电子技术时提到,/从真空管到半导体、集成电路,已成为当代各行各业智能工作的基石。

集成电路是最能体现知识经济特征的典型产品之一。

目前,以集成电路为基础的电子信息产业已成为世界第一大产业。

随着集成电路技术的发展,整机与元器件之间的明确界限被突破,集成电路不仅成为现代产业和科学技术的基础,而且正创造着代表信息时代的硅文化[1]。

2 集成电路的发展2.1 市场及其发展30多年来,集成电路市场成长迅速,基本上是一条指数发展规律。

随着科学技术的进步,集成电路在电子产品销售额中所占的份额逐年提高。

目前,集成电路在整机中的应用,以计算机(PC)最大,通讯次之,第三位是消费类电子[2]。

集成电路的发明人J. Kilby认为:集成电路产业一向是通过寻找新的应用领域发展起来的,如计算器、数字手表、PC、手机等,而每一种产品销售量都比前一种高出一个数量级。

21世纪,在移动中随时随地获取信息和处理信息成为把握先机而制胜的法宝。

如果说前20年PC是集成电路发展的驱动器,那么,后20年主要的驱动器应该是与因特网结合的可移动袖珍实时信息处理设备,其核心是数字信号处理器[3]。

20世纪90年代前半期,IC技术和市场发展的推动力是PC;进入后半期,手机成为仅次于PC的第二大推动力;进入21世纪,汽车将成为IC技术发展的新动力。

据日本野村证券金融研究所推算,2008-2009年,车载IC市场将超过PC。

汽车电子已成为半导体业界的另一热点。

微机电系统(MEMS)市场需求数量未来两年会达到约45%的复合成长率;美国使用微机电组件的比例,预计将从现在的每人低于2件增长到2007年每人超过6件。

2.2 产业格局与结构集成电路产业的发展是市场牵引和技术推动的结果。

集成电路根本的生命力在于它可以大批量、低成本和高可靠地生产。

集成电路芯片价格约为101~102美元,而集成电路生产线的投资高达10~15亿美元(200 mm,0.18Lm),即109美元。

要想赢利,产量必须在107~108量级。

集成电路是整机高附加值的倍增器,但它并不是最终产品,如果它不能在整机和系统中应用,那它既不能吃,也不能用,就没有价值,更谈不上高附加值。

这就决定了集成电路产业的建设必须首先考虑整机和系统应用的发展,即市场的需求。

只有在市场足够大的情况下,才能开始建设芯片生产厂。

2.3 Foundry建设集成电路的加工正在向Foundry模式转变。

我国台湾的台积电公司(TSMC)于1987年最早建成Foundry。

现在全世界Foundry服务做得最好的都是华人,主要代表是中国台湾的TSMC、联电UMC、中芯国际SMIC、新加坡的特许半导体公司等,全世界67%的Foundry业务集中在东南亚。

Foundry的建设必须采用系统工程的方法,使其具备多进多出功能,即能接受行为描述级、逻辑级、版图级等不同层次的电路设计输入,可以有硅片级、封装后成品级等输出。

因此,Foundry要有自己的设计服务部和掩膜版制作部,并与封装厂和测试厂建立固定的战略同盟;提供多种工艺模块,以适应不同电路设计的加工需要;把适应自身生产线加工的标准工艺以单元库和IP库的形式提供给客户,并不断提升和扩展;在管理上要做好服务,要在世界各地和全国各地建立自己的服务站点[4]。

3 集成电路动态3.1 设计技术3.1.1 R芯片—可重构芯片设计随着IC产品的多样化和产品周期的缩短,新型逻辑的IC需要越来越旺盛,一种被称为可重构芯片(Reconfigurable Chip,简称R芯片,也称为变色龙芯片)设计技术受到关注。

与通用处理器设计不同的是,这种芯片能够根据产品的目的和功能而改变自身逻辑电路。

3.1.2 结构化ASIC方法ASIC设计中最新的趋势表明,越来越多的公司将在较高成本、基于标准单元的ASIC与高性能、灵活的FPGA之间进行折中。

客户会被结构化ASIC方法的更快上市时间和更低流片成本吸引。

对于标准ASIC来说,0.13Lm到0.09Lm 的流片费用比结构化ASIC高两倍多,上市时间也从18个月缩短到10个月。

Fujitsu表示,结构化ASIC将减少50%的芯片开发时间,降低约30%的非经常性工程成本。

3.1.3 适应计算—新的手机芯片设计技术[5]采用适应计算(Adaptive Computing)技术,软件能有效地刷新芯片的实线电路。

相对现在固定不变的常用芯片,不仅能使单个芯片实现通常需要几个芯片才能实现的功能,而且还能提高芯片速度,节约成本和提高能效。

然而,适应计算仍是一个有争议的概念,硅谷一些设计师就对它持有怀疑态度,但英特尔(Intel)对此充满信心,还专门召开了有关适应计算的大会;IBM也对此芯片充满信心,还与德国芯片巨头英飞凌(Infineon)一同联手。

3.1.4 设计中应用更多IP核ARM是一家站在芯片产业链最顶端的公司,因为它是全球领先的16/32位嵌入式RISC芯片技术方案供应商,其芯片体系已成为全球标准,超过100家著名IT企业正在使用ARM的技术,市场份额超过70%。

ARM公司出售的是基于其架构的技术授权和解决方案,是知识产权(IP)。

ARM公司2001年两亿多美元的营业额中,50%属于专利授权费用,这是客户采用ARM设计专利时需一次性付出的费用;20%来自专利使用费;14%至17%是销售设计工具所得;剩下的来自设计顾问服务和培训支持服务。

3.2 新产品开发目前,芯片制造技术上采用更大尺寸的硅晶片(300 mm);采用铜线互连技术替代铝线技术;进一步缩小芯片内部特征尺寸(采用90 nm甚至65 nm的制造技术)。

集成电路中的新技术、新产品不断涌现。

比如,Intel公司发布了集成4亿只晶体管的新款Itanium 2,Xilinx公司以300 mm晶圆90 nm工艺推出了现场可编程门阵列(FPGA);Actel公司推出了新一代抗辐射FPGA;M-Systems发布了世界上最小的1 GB多级单元闪存;苹果公司推出了全球首款64位台式PC/Power Mac G50;Agere Sys-tems公司发布了业界首款0.25Lm锗硅(SiGe)前置放大器;CreeMicrowave公司推出了A/B级10W碳化硅(SiC)MESFET;英飞凌采用SiGe:C 双极技术,成功开发出110 GHz以上的高速分频IC等等。

从2000年美国总统克林顿宣布了国家纳米计划(National Nanotech Initiative)以来,美国政府在纳米技术的研发上已经投入了约20亿美元;欧盟在2002-2006年,投入10亿美元以上,进行纳米技术研究;日本纳米技术预算也从1997年的1.2亿美元提高到2002年的7.5亿美元[6]。

目前,最新的移动处理器采用的是28/32nm制造工艺,这是我们都知道的一件事情,比如已经曝光的三星Cortex-A15架构处理器Exyn5250。

不过,28nm 肯定不是移动处理器制造工艺的终点,有消息称,三星正准备在新建的工厂内准备20nm甚至14nm的芯片,而高通和NVIDIA也正在和台积电商量它们的下一代移动处理器。

同ARM阵营相比,Intel在芯片制造工艺上无疑要领先许多:现在已经达到了22nm工艺,不过目前只是针对桌面电脑以及笔记本电脑处理器。

不过,在新召开的一个工业大会上,英特尔宣布,计划将22nm工艺引入到即将问世的智能手机以及平板电脑芯片中。

4 集成电路的发展趋势集成电路已进入超深亚微米时代,体硅CMOS的批量生产已采用90 nm工艺、300 mm晶圆;65nm工艺也即将量产化;集成电路的发展仍以继续追求高频、高速、高集成度、多功能、低功耗为目标。

4.1 器件的特征尺寸继续缩小从纵向看,在新技术的推动下,集成电路自发明以来四十年间,集成电路芯片的集成度每三年提高4倍,而加工特征尺寸缩小2倍。

这就是由Intel公司创始人之一的Gordon E. Moore博士1965年总结的规律,被称为摩尔定律。

基于市场竞争,不断提高产品的性能/价格比是IC技术发展的动力,缩小特征尺寸,从而提高集成度,是提高产品性能/价格比最有效的手段之一。

据国际半导体技术发展路线图(ITRS,2002年修订)[7],预计到2016年,将生产出特征尺寸为22nm的CMOS电路,实际栅长为9 nm的MPU和RAM。

集成电路正在接近其物理极限,同时,受工艺加工极限和经济承受力的制约,到底什么尺度是其极限呢?目前仍无定论,其微细化的方向仍有很大发展空间,集成电路技术仍然遵从摩尔定律快速发展。

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