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 Roadmap

for 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；2013

１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。作为一个元器件工业它有两个主要的商业驱动力。第一个动力是向计算机工业提供更具成本效益的存储器件，第二个动力是为需要特定功能的公司及时生产专用集成电路（ASIC）以实现新产品。当ASIC产品是典型的客户定制时，客户需要引脚和功能标准化的存储器件。已经开发出软件可编程的逻辑器件（如微处理器），以最大限度地减少ASIC器件的生产周期。

20世纪80年代系统规范掌握在系统集成商手中。存储器件每三年推出新的半导体技术，随后被逻辑器件制造商所采用。20世纪90年代逻辑器件集成电路（IC）制造商以积极的2年步调加速引进新技术，存储器厂商很快跟进。技术改进（通过按比例扩展获得）和增强产品性能之间不寻常的密切相关性，转移了IC制造商手中控制的系统性能和利润的实质性部分。IC制造商能够利用这种新的权力平衡，全部半导体工业的收入在此期间平均每年增长了17%。

在过去10年一个崭新的生态系统已经出现：

首先，积极地每两年引进新的半导体技术允许有成本效益地生产数以百万只晶体管组成的集成电路。这使得将极其复杂的系统集成在一个芯片上或单一封装内成为可能，且价格低廉诱人。此外，封装技术的进步可使多个芯片封装在一个外壳内。这种器件类型被定义为系统级芯片（SOC）和系统级封装（SiP）。

第二，提供代工服务的集成电路制造商能够以具吸引力的成本再次提供“新的ASIC”。导致出现一个非常有利可图的“唯一”设计业务，即不制造芯片本身的公司，只是生产设计而在其他地方制造。

第三，先进集成电路尖端设备的开发延伸到相邻技术领域，从而使得以合理成本制造平板显示器（FPD）、MEM S传感器、无线电和无源器件成为可能。在此条件下系统集成商再次处于完全控制系统设计和产品集成的位置。

最后，互联网的成功应用和移动电话的迅速普及，导致光纤光缆的广泛部署和多种无线技术的繁荣发展，从通信卫星到数以万计的“中继站”，使全球移动连接呈现前所未有的水平。

这种生态系统促进了全新和意想不到的市场诞生，社交网络是最新的例子。

对移动设备功能增长的研究正在进行中，使得它们成为连接世界的最终用户接口。此外，外来应用如通过移动设备使所有的感觉输入从发射机传输到接收器在研究中。

以上所有技术今天被称为“物联网”（IOT）。创新的产品库、电信公司、数据和信息经销商以及内容提供商，正在为新创建市场的优势地位而战。很显然，没有半导体工业提供构建模块支持上述应用，这些创新不可能发生。

半导体工业在此新生态系统中的作用是什么？

１．２２０１３版ＩＴＲＳ和前景展望

按比例缩小是建立在20世纪60年代后期发明的自对准硅栅工艺基础上。晶体管半年度增长的摩尔定律预言形成于1965年，并与1975年丹纳德的按比例缩小指南一起引领半导体产业成长直到过去十年的开始。这是经典（几何驱动）按比例扩展的第一个时代。

ITRS奠定了第二个时代的基础：1998年至2000年间等效按比例缩小（例如，应变硅、高κ值/金属栅极、多栅晶体管以及锗和化合物半导体集成）。这些技术的实施，成功地支持了半导体工业在过去十年的生长，它会继续支持目前十年及以后的发展。

１．２．１器件

根据2013版ITRS，器件成本和性能将继续与CMOS的尺寸和功能扩展1密切相关，作为信息处理技术正在推动半导体工业进入新的更广阔应用领域。