集成电路技术及其发展趋势
摘要目前，以集成电路为核心的电子产业已超过以汽车、石油、钢铁为代表的传统工业成为第一大产业，成为改造和拉动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石。作为当今世界竞争的焦点，拥有自主知识产权的集成电路已日益成为经济发展的命脉、社会进步的基础、国际竞争的筹码和国家安全的保障。
关键词集成电路系统集成晶体管数字技术
第一章绪论
1947年12月16日，基于John Bardeen提出的表面态理论、Willianm Shockley给出的放大器基本设想以及Walter Brattain设计的实验，美国贝尔实验室第一次观测到具有放大作用的晶体管。1958年12月12日，美国德州仪器公司的Jack 发明了全世界第一片集成电路。这两项发明为微电子技术奠定了重要的里程碑，使人类社会进入到一个以微电子技术为基础、以集成电路为根本的信息时代。50多年来，集成电路已经广泛地应用于军事、民用各行各业、各个领域的各种电子设备中，如计算机、手机、DVD、电视、汽车、医疗设备、办公电器、太空飞船、武器装备等。集成电路的发展水平已经成为衡量一个国家现代化水平和综合实力的重要标志[1]。
现代社会是高度电子化的社会。在日常生活中，小到电视机、计算机、手机等电子产品，大到航空航天、星际飞行、医疗卫生、交通运输等行业的大型设备，几乎都离不开电路系统的应用。构成电路系统的基本元素为电阻、电容、晶体管等元器件。早期的电路系统是将分立的元器件按照电路要求，在印刷电路板上通过导线连接实现的。由于分立元件的尺寸限制，在一块印刷电路板上可容纳的元器件数量有限。因此，由分立元器件在印刷电路板上构成的电路系统的规模受到限制。同时，这种电路还存在体积大、可靠性低及功耗高等问题。
半导体集成电路是通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路规则，互连“集成”在一块半导体单晶片上。封装在一个外壳内，执行特定的电路或系统功能。与印刷电路板上电路系统的集成不同，在半导体集成电路中，构成电路系统的所有元器件及其连线是制作在同一块半导体材料上的，材料、工艺、器件、电路、系统、算法等知识的有机“集成”，使得电路系统在规模、速度、可靠性和功耗等性能上具有不可比拟的优点，已经广泛的应用于日常生活中。半导体集成电路技术推动了电子产品的小型化、信息化和智能化进程。它彻底改变了人类的生活方式，成为支撑现代化发展的基石[2]。
1959年，英特尔(Intel)的始创人，Jean Hoerni 和Robert Noyce，在Fairchild Semiconductor开发出一种崭新的平面科技，令人们能在硅威化表面铺上不同的物料来制作晶体管，以及在连接处铺上一层氧化物作保护。这项技术上的突破取代了以往的人手焊接。而以硅取代锗使集成电路的成本大为下降，令
集成电路商品化变得可行。由集成电路制成的电子仪器从此大行其道，到二十世纪60年代末期，接近九成的电子仪器
是以集成电路制成。时至今日，每一枚计算机芯片中都含有过百万颗晶体管。
自1961年起，世界电子业市场总市值由$29亿增长至今时今日的$957亿。更有报告指出电子业将会是廿一世纪最大的单项工业。电子业的增长有赖更新、更好的科技发展与突破，比如无线通讯、互联网和DNA解碼。在往后的日子，随着半导体科技的发展，更多崭新的电子产品将会陆续面世。可能在不久的将来，你已经可以利用手提电话与远方的亲友进行视像会议；你的妈妈可以在下班回家途中以电话遥控家中的微波炉去制作一顿丰富的晚餐；你的自动导航器为你驾车回家，而你则可利用这段时间为明天的会议稍作准备。在美国，已有公司提供网上电影院服务，你只要安坐家中，以互联网选择想观赏的电影，就可在家中的电视收看。这一切都似是科幻小说的情节，可是我们距离新科技的突破只有一步之遥，或许新的产品已经进入实验阶段，快要推出市面呢！
可是，仍有不少问题妨碍集成电路的发展。首先，信息传播的速度最终将取决于电子流动的速度；其次，集成电路运作时所产生的热量亦不容忽视。当大量集成电路组装在一组件时，假若不能及时散热，便会出现电流失控；再者，现时集成电路所根据的原理，均是建基于经典物理学。可是当集成电路的体积日趋细小，终有一日会发展到由量子物理学所管辖的微观世界[3]。
随着集成电路技术的持续发展，不同类型的集成电路相互镶嵌，已形成了各种嵌入式系统(Embedded System) 和片上系统(System on Chip即SoC) 技术。也就是说，在实现从集成电路(IC)到系统集成(IS) 的过渡中，可以将一个电子子系统或整个电子系统集成在一个芯片上，从而完成信息的加工与处理功能。SoC作为系统级集成电路，它可在单一芯片上实现信号采集、转换、存储、处理和I/O等功能，它将数字电路、存储器、MPu、MCu、DSP等集成在一块芯片上，从而实现一个完整的系统功能。SoC的制造主要涉及深亚微米技术、特殊电路的工艺兼容技术、设计方法的研究、嵌入式IP核设计技术、测试策略和可测性技术以及软硬件协同设计技术和安全保密技术。SoC以IP复用为基础，把已有优化的子系统甚至系统级模块纳入到新的系统设计之中，从而实现集成电路设计能力的飞跃，并必将导致又一次以系统芯片为特色的信息产业革命。
应用是集成电路产业链中不可或缺的重要环节，是集成电路最终进入消费者手中的必经之途。除众所周知的计算机、通信、网络、消费类产品的应用外，集成电路正在不断开拓新的应用领域。诸如微机电系统、微光机电系统、生物芯片(如DNA芯片)、超导等，这些创新
的应用领域正在形成新的产业增长点[4]。
第二章集成电路
所谓集成电路，是指采用半导体工艺，把一个电路中所需要的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件连同它们之间的电气连线在一块或几块很小的半导体晶片或介质基片上一同制作出来，形成完整电路，然后封装在一个管壳内，成为具有特定电路功能的微型结构。
一、集成电路的发展史
（一）世界集成电路的发展历史
自从20世纪40年代，世界上第一个晶体管发明以来，人类历史就进入了一个以电子技术发展为标志的信息时代。晶体管的诞生，标志着人类历史开始进入半导体时代；集成电路的诞生，标志着人类历史进入微电子时代；微处理器的诞生，标志着人类历史开始进入数字技术时代；第五代微处理器与互联网的诞生，标志着人类历史开始进入电子智能化与信息化时代。今天，电子电子与信息时代的发展史以集成电路的发展作为基石，因此我们有必要回顾集成电路的发展历史。
1947年，肖特莱等人发明了，这是微电子技术发展中第一个里程碑。
1950年，结型晶体管诞生。
1950年，奥耳和肖特莱发明了工艺。
1951年，发明。
1956年，富勒发明了工艺。
1958年，公司罗伯特·诺伊斯与德仪公司，间隔数月分别发明了集成电路，开创了世界的历史。
1960年，卢耳和克里斯坦森发明了外延生长工艺。
1962年，美国RCA公司研制出MOS场效应晶体管。
1963年，仙童半导体公司的和首次提出CMOS技术，今天，95%以上的都是基于CMOS 工艺。
1965年，仙童半导体公司的戈登·摩尔提出，预测晶体管集成度将会每18个月增加1倍。
1966年，美国RCA公司研制出CMOS集成电路，并研制出第一块门阵列（50门）。
1970年，斯皮勒和卡斯特兰尼发明光刻工艺。
1971年，Intel推出1KB动态（DRAM），标志着出现。
1971年，全球第一个微处理器4004由Intel公司推出，采用的是MOS工艺，这是一个里程碑式的发明。
1974年，RCA公司推出第一个CMOS微处理器1802。
1976年，16KB DRAM和4KB SRAM问世。
1978年，64KB动态随机存储器诞生，不足平方厘米的上集成了14万个，标志着（VLSI）时代的来临。
1979年，Intel推出5MHz 8088微处理器，之后，IBM基于8088推出全球第一台PC。
1981年，256KB DRAM和64KB CMOS SRAM问世。
1985年，80386微处理器问世，20MHz。
1988年，16MB DRAM问世，1平方厘米大小的硅片上集成有3500万个晶体管，标志着进入超大规模集成电路（VLSI）阶段。
1989年，1MB DRAM进入市场。
1989年，486微处理器推出，25MHz，1μm工艺，后来50MHz采用μm工艺。
1992年，64Mb位随机存储器问世。
1993年，66MHz奔腾处理器推出，采用μm工艺。
1995年，Pentium Pro，133MHz，采用～μm工艺。
1997年，300MHz奔腾Ⅱ问世，采用μm工艺。
1999年，Ⅲ问世，450MHz，采用μm工艺，后采用μm工艺。
2000年，1GB RAM投放市场。
2000年，奔腾4问世，，采用μm工艺。
2001年，Intel宣布2001年下半年采用μm工艺。
2004年，奔腾4 E系列推出，采用90nm工艺。
2005年，intel 推出基于65nm工艺的微处理器。
2007年，基于全新45纳米工艺的新处理器问世。
2009年，IBM联盟展示了一块线宽为22nm的超紫外线光刻检测芯片，表明集成电路工艺已进入22nm时代，并向15nm进军。
（二）我国集成电路的发展历史
我国集成电路产业诞，经历了以下几个个发展阶段：
～1978年
以计算机和军工配套为目标，以开发为主要产品，初步建立集成电路工业基础及相关设备、仪器、材料的配套条件.
～1990年
主要引进美国二手设备，改善集成电路装备水平，在“治散治乱”的同时，以消费类整机作为配套重点，较好地解决了集成电路的国产化。
～2000年
以908工程、909工程为重点，以CAD为突破口，抓好科技攻关和北方科研开发基地的建设，为信息产业服务，集成电路行业取得了新的发展。
～2005年
“十·五”期间，我国集成电路产业进入发展最快的历史阶段。截止到2001年12月29日，科技部依次批准上海、西安、无锡、北京、成都、杭州、深圳7个国家级IC设计产业化基地。2003年7月，教育部、科技部发文批准清华大学、北京大学、浙江大学、复旦大学、西安电子科技大学、上海交通大学、东南大学、电子科技大学、华中科技大学九所大学为首批国家集成电路人才培养基地的建设单位。2004年8月，教育部又批准北京航空航天大学、西安交通大学、哈尔滨工业大学、同济大学、华南理工大学和西北工业大学六所高校为国家集成电路人才培养基地的建设单位。国家集成电路人才培养基地的建设目标是通过6～8年的努力，培养4万名集成电路设计人才和1万名集成电路工艺人才。
二、集成电路的分类
自1958年第一块集成电路问世以来，集成电路取得了巨大的发展，形成了各种各样、门类繁多的产品，下面以硅基IC为例进行分类说明。
1. 按功能和结构分类
集成电路按其功能和结构的不同，可以分为、和数模混合集成电路三大类。
模拟集成电路又称线性电路，是用来处理各种连续变化的模拟信号的集成电路，如运算放大器（用于放大信号）、模拟滤波器等，其输入信号和输出信号均为模拟信号。而数字集成电路是对各种数字信号进行运算和处理的集成电路，例如CPu（微处理器）、存储器、DSP（数字信号处理器）等。数模混合集成电路既包含数字电路，又包含模拟电路，随着集成电路集成度和功能的增加，数模混合集成电路将成为今后集成电路的主力军。
2. 按制作工艺分类
集成电路按集成工艺可分为半导体集成电路和膜集成电路。膜集成电路又分为厚膜集成电路和薄膜集成电路。
集成电路按半导体制造工艺可分为双极型工艺（Bipolar Technology）、CMOS工艺（能够在同一芯片上制作NMOS和PMOS器件的工艺）、BiCMOS工艺（能够在同一芯片上制作Bipolar和CMOS器件的工艺）、BCD工艺（能够在同一芯片上制作Bipolar、CMOS和DMOS 器件的工艺）等。
3. 按集成度高低分类
所谓集成电路的集成度，就是指单块芯片上所容纳的元件数目。集成度越高，所容纳的元件越多。
半导体集成电路按集成度高低的不同可分为(Small Scale Integrated circuits，SSI)、(Medium Scale Integrated circuits，MSI)、(Large Scale Integrated circuits，LSI)、(Very Large Scale Integrated circuits，VLSI)、uLSI 特大规模集成电路(ultra Large Scale Integrated circuits)、巨大规模集成电路也被称作极大规模集成电路或超特大规模集成电路(Giga Scale Integration，GSI)。
4. 按应用领域分类
集成电路按应用领域可分为标准通用集成电路和专用集成电路。所谓专用集成电路，笼统来说，就是指为了某种或某些特定用途而为特定用户定制的IC，如微型芯片、某种玩具里的控制芯片、某电源的管理芯片等；不属于专用集成电路的标准件的IC就是通用IC，如商用ROM、DRAM、SRAM、CPu等。
5. 按外形分类
集成电路按外形可分为圆形（金属外壳晶体管封装型，一般适合用于大功率器件）、扁
平型（稳定性好，体积小，一般适合用于大功率器件）、双列直插型（适合于典型集成电路）和方形阵列型（适合于超大规模集成电路）。
三、集成电路工艺水平指标
集成电路作为一个国家经济发展的基础产业，重要程度日益突出。集成电路的设计与加工制造能力，尤其是工艺技术水平，决定了一个国家的集成电路产业水平。通常衡量IC工艺水平的指标包括以下五个方面。
1.集成度
集成度是指一个IC芯片上所能包含的晶体管个数。集成度越高表明相同芯片面积集成的元件数越多、电路功能越强大，同时芯片速度和可靠性更高，功耗更低，体积、重量和成本下降，从而提高了性能/价格比，因此集成度是IC技术进步的标志。为了提高集成度采取了增大芯片面积、缩小器件特征尺寸、改进电路及结构设计等措施。为了节省芯片面积普遍采用了多层布线结构，现已达到9～19层金属布线。晶片集成和三维集成技术也正在研究开发。正因为集成度的不断提高，集成电路已进入系统集成或片上系统的时代。
2.特征尺寸
特征尺寸定义为器件中最小线条宽度（对MOS器件而言，通常指器件栅电极所决定的沟道几何长度），也可定义为最小线条宽度与线条间距之和的一半。减小特征尺寸是提高集成度、改进器件性能的关键。特征尺寸的减小主要取决于光刻技术的改进。集成电路的特征尺寸向深亚微米发展，目前的规模化生产是、、工艺，而90nm和65nm的成熟产品已进入市场。
3.晶片直径
为了提高集成度，可适当增大芯片面积。然而，芯片面积的增大导致每个圆片内包含的芯片数减少，从而使生产效率降低，成本提高。采用更大直径的晶片可解决这一问题。当前的主流晶圆的尺寸为8英寸和12英寸，正在向14英寸晶圆迈进。
4.芯片面积
随着集成度的提高，每颗芯片芯片所包含的晶体管数不断增多，平均芯片面积也随之增大。芯片面积的增大也带来一系列新的问题，如大芯片封装技术、成品率以及由每个大圆片所包含芯片数减少而引起的生产效率降低等。当然，随着封装技术和集成工艺的不断改进，
上述问题总会得到解决。
5.封装
IC的封装最初采用插孔封装形式。为适应电子设备高密度组装的要求，表面安装封装技术已广泛应用。在电子设备中使用表面安装封装的优点是能节省空间、改进性能和降低成本，表面安装封装不仅体积小而且可以安装在印刷电路板的两面，是电路板的费用降低60%，并使性能得到改进。近几年系统级封装技术也得到迅速发展，SiP能最大限度地优化系统性能、避免重复封装、缩短开发周期、降低成本、提高集成度。目前SiP主要用于低成本、小面积、高频高速，以及生产周期短的电子产品上，如功率放大器、全球定位系统、蓝牙模块、影像感测模块、记忆卡等便携式产品市场。
四、集成电路产业现状
（一）世界集成电路产业现状
90年代ASIC、uLSI和巨大规模集成GSI等代表更高技术水平的IC不断涌现，并成为IC 应用的主流产品。1G DRAM (芯片面积700mm2，特征尺寸μm，晶片直径200mm) ，2000年开始商业化生产，2004年达到生产顶峰。集成电路的规模不断提高，CPu(P4)己超过4000万晶体管，DRAM已达Gb规模。集成电路的速度不断提高，采用μm CMOS工艺实现的CPu 主时钟已超过2GHz，实现的超高速数字电路速率已超过10Gb/s，射频电路的最高工作频率已超过6GHz。由于集成电路器件制造能力按每3年翻两番，即每年58％的速度提升，而电路设计能力每年只以21％的速度提升，电路设计能力明显落后于器件制造能力，且其鸿沟(gap)呈现越来越变宽的趋势。工艺线建设投资费用越来越高。目前一条8英寸μm工艺线的投资约20亿美元，但在几年内一条12英寸μm工艺线的投资将超过100亿美元。如此巨额投资已非单独一个公司，甚至一个发展中国家所能单独负担的。21世纪集成电路复杂度不断增加，系统芯片或称芯片系统SoC (System-on-Chip)成为开发目标、纳米器件与电路等领域的研究已展开。英特尔曾于2003年11月底展示了首个能工作的65纳米制程的硅片，Intel公司2004 年8月宣布，他们已经采用65纳米，生产出了70Mbit的SRAM。并计划于2005年正式进入商业化生产阶段。使用65纳米制程生产的芯片中门电路的数目是90纳米制程的1/3。SRAM（静态存储器）将用于高速的存储设备，处理器中非常重要的缓存就是采用SRAM。Intel表示，通过采用第二代应变硅技术（应变硅技术是一种对晶体管沟道部分的
硅施加应力使其变形，以此提高载流子迁移率的技术。借由加大硅原子间彼此的距离，电子便能够更加迅速地运行。而电子的运行速度越快，处理器的性能就越好。）可以将晶体管的性能提升了10%~15%，与90纳米工艺制造的晶体管相比，65纳米制程晶体管可以在同样的性能下减少4倍的漏电电流。未来将会有越来越多的产品采用65纳米工艺Intel公司2004年底宣布首次成功开发出15纳米的晶体管。Intel的15纳米晶体管基于CMOS工艺，工作电压为伏，每秒可进行万亿次开关转换。Intel计划在2009年开发出基于15纳米晶体管的芯片，到时该公司开发出的处理器将达到20GHz甚至更高。
（二）我国集成电路产业现状
1.产业规模
目前，我国集成电路产业已具备了一定的发展基础，由8个芯片生产骨干企业、十几个封装厂、几十家设计公司、若干个关键材料及专用设备仪器制造厂组成的产业群体初步形成，电路设计、芯片制造和电路封装三业并举，在地域上呈现相对集中的局势（苏浙沪、京津、粤闽地区）。2000年，我国集成电路产量为亿块，与1999年相比，增长了%，销售额近200亿元，增长75%，出口集成电路亿块，出口金额亿美元。
2.设计业
2000年，除独资公司外，我国集成电路设计公司的营销收入超过5亿元，其中营业收入过亿元的公司已有4家（华大、矽科、大唐微电子和士兰公司），销售额超过1000万元的约10家。
我国年设计能力超过300种，以SRAM存储器为主的电路设计门数达到200万门，以逻辑电路为主的电路设计门数达到50万门。最高设计水平为微米，主流设计技术在微米之间。
3.芯片制造业
目前，我国集成电路芯片制造主要采用5～6英寸硅片、～1微米技术。上海华虹NEC 电子有限公司8英寸芯片生产线的建成投产，使我国集成电路生产技术已达到微米的深亚微米技术水平。7个主干企业生产线的月投片量已超过17万片，其中6～8英寸大圆片的产量占了33%以上。投片量最大的上海先进半导体公司和上海华虹NEC公司已达到月投20000片。
4.封装业
2000年，我国集成电路封装业的销售收入超过130亿元，其中销售收入超过1亿元的有14家，全年封装电路近45亿块，其中年封装量超过5亿块的有5家。其中，Intel科技（中国）公司年封装量为亿块，年销售额为亿元；金朋（上海）公司年封装量为亿块，年销售额为亿元；深圳赛意法微电子公司年封装量为亿块，年销售额为亿元；江苏长电科技公司年封装量为亿块，年销售额为亿元；南通富士通电子公司年封装量为亿块，年销售额为亿元。
五、集成电路的发展趋势
（一）国际集成电路的发展趋势
自发明了集成电路以来，电路集成已经有了巨大的增长。1965年，Intel公司的创始人之一戈登·摩尔提出著名的摩尔定律（每隔3年，集成电路的特征尺寸缩小到原来的倍，集成电路的集成度增加到原来的4倍），摩尔定律在过去30年里准确地代表着芯片技术的发展趋势。据预测，今后20年左右时间内集成电路的集成技术及其产品仍将遵循这一规律发展。
（二）我国集成电路的发展趋势
我国集成电路产业起步于20世纪60年代，2001年全国集成电路产量为64亿快，销售额为200亿人民币。2002年6月，共有半导体企业事业单位（不含材料、设备）651家，其中芯片制造厂46家，封装、测试厂108家，设计公司367家，分立器件厂商130家，从业人员万人。设计能力为～、700万门，制造工艺为8英寸、～，主流产品为～。
未来一段时间，随着设备和材料水平的不断提升，集成电路产业链的各个环节的技术水平仍将保持较快发展。在设计方面，随着市场对芯片小尺寸、高性能、高可靠性、节能环保的要求不断提高，高集成度、低功耗的SoC芯片将成为未来主要的发展方向，软硬件协同设计、IP复用等设计技术也将得到广泛的应用。在芯片制造方面，随着存储器、逻辑电路、处理器等产品对更高的处理速度、更低的工作电压等方面的技术要求不断提高，12英寸数字集成电路芯片生产线将成为主流加工技术，90nm、65nm工艺技术得到大规模应用，45nm 技术也将步入商业化；8英寸及以下芯片生产线将更多地集中在模拟或模数混合集成电路等制造领域。
集成电路的现状与发展趋势 1、国内外技术现状及发展趋势 目前，以集成电路为核心的电子信息产业超过了以汽车、石油、钢铁为代表的传统工业成为第一大产业，成为改造和拉动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石。1999年全球集成电路的销售额为1250亿美元，而以集成电路为核心的电子信息产业的世界贸易总额约占世界GNP的3%，现代经济发展的数据表明，每l~2元的集成电路产值，带动了10元左右电子工业产值的形成，进而带动了100元GDP的增长。目前，发达国家国民经济总产值增长部分的65%与集成电路相关；美国国防预算中的电子含量已占据了半壁江山（2001年为43.6%）。预计未来10年内，世界集成电路销售额将以年平均15%的速度增长，2010年将达到6000~8000亿美元。作为当今世界经济竞争的焦点，拥有自主版权的集成电路已曰益成为经济发展的命脉、社会进步的基础、国际竞争的筹码和国家安全的保障。 集成电路的集成度和产品性能每18个月增加一倍。据专家预测，今后20年左右，集成电路技术及其产品仍将遵循这一规律发展。集成电路最重要的生产过程包括：开发EDA（电子设计自动化）工具，利用EDA进行集成电路设计，根据设计结果在硅圆片上加工芯片（主要流程为薄膜制造、曝光和刻蚀），对加工完毕的芯片进行测试，为芯片进行封装，最后经应用开发将其装备到整机系统上与最终消费者见面。 20世纪80年代中期我国集成电路的加工水平为5微米，其后，经历了3、1、0.8、0.5、0.35微米的发展，目前达到了0.18 微米的水平，而当前国际水平为0.09微米（90纳米），我国与之相差约为2-3代。 （1）设计工具与设计方法。随着集成电路复杂程度的不断提高，单个芯片容纳器件的数量急剧增加，其设计工具也由最初的手工绘制转为计算机辅助设计（CAD），相应的设计工具根据市场需求迅速发展，出现了专门的EDA工具供应商。目前，EDA主要市场份额为美国的Cadence、Synopsys和Mentor等少数企业所垄断。中国华大集成电路设计中心是国内唯一一家EDA开发和产品供应商。 由于整机系统不断向轻、薄、小的方向发展，集成电路结构也由简单功能转向具备更多和更为复杂的功能，如彩电由5片机到3片机直到现在的单片机，手机用集成电路也经历了由多片到单片的变化。目前，SoC作为系统级集成电路，能在单一硅芯片上实现信号采集、转换、存储、处理和I/O等功能，将数字电路、存储器、MPU、MCU、DSP等集成在一块芯片上实现一个完整系统的功能。它的制造主要涉及深亚微米技术，特殊电路的工艺兼容技术，设计方法的研究，嵌入式IP核设计技术，测试策略和可测性技术，软硬件协同设计技术和安全保密技术。SoC以IP复用为基础，把已有优化的子系统甚至系统级模块纳入到新的系统设计之中，实现了集成电路设计能力的第4次飞跃。
集成电路技术发展趋势 1 国内外技术现状及发展趋势 目前,以集成电路为核心的电子信息产业超过了以汽车、石油、钢铁为代表的传统工业成为第一大产业,成为改造和拉动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石。1999年全球集成电路的销售额为1250亿美元,而以集成电路为核心的电子信息产业的世界贸易总额约占世界GNP的3%,现代经济发展的数据表明,每l~2元的集成电路产值,带动了10元左右电子工业产值的形成,进而带动了100元GDP的增长。目前,发达国家国民经济总产值增长部分的65%与集成电路相关；美国国防预算中的电子含量已占据了半壁江山(2001年为43.6%)。预计未来10年内,世界集成电路销售额将以年平均15%的速度增长,2010年将达到6000~8000亿美元。作为当今世界经济竞争的焦点,拥有自主版权的集成电路已日益成为经济发展的命脉、社会进步的基础、国际竞争的筹码和国家安全的保障。 集成电路的集成度和产品性能每18个月增加一倍。据专家预测,今后20年左右,集成电路技术及其产品仍将遵循这一规律发展。 集成电路最重要的生产过程包括:开发EDA(电子设计自动化)工具,利用EDA进行集成电路设计,根据设计结果在硅圆片上加工芯片(主要流程为薄膜制造、曝光和刻蚀),对加工完毕的芯片进行测试,为芯片进行封装,最后经应用开发将其装备到整机系统上与最终消费者见面。 20世纪80年代中期我国集成电路的加工水平为5微米，其后，经历了3、1、0.8、0.5、0.35微米的发展，目前达到了0.18微米的水平，而当前国际水平为0.09微米（90纳米），我国与之相差约为2-3代。 （1）设计工具与设计方法。随着集成电路复杂程度的不断提高，单个芯片容纳器件的数量急剧增加，其设计工具也由最初的手工绘制转为计算机辅助设计（CAD），相应的设计工具根据市场需求迅速发展，出现了专门的EDA工具供应商。目前，EDA主要市场份额为美国的Cadence、Synopsys和Mentor等少数企业所垄断。中国华大集成电路设计中心是国内唯一一家EDA开发和产品供应商。 由于整机系统不断向轻、薄、小的方向发展，集成电路结构也由简单功能转向具备更多和更为复杂的功能，如彩电由5片机到3片机直到现在的单片机，手机用集成电路也经历了由多片到单片的变化。目前，SoC作为系统级集成电路，能在单一硅芯片上实现信号采集、转换、存储、处理和I/O等功能，将数字电路、存储器、MPU、MCU、DSP等集成在一块芯片上实现一个完整系统的功能。它的制造主要涉及深亚微米技术，特殊电路的工艺兼容技术，设计方法的研究，嵌入式IP核设计技术，测试策略和可测性技术，软硬件协同设计技术和安全保密技术。SoC以IP 复用为基础，把已有优化的子系统甚至系统级模块纳入到新的系统设计之中,实现了集成电路设计能力的第4次飞跃。 (2)制造工艺与相关设备。集成电路加工制造是一项与专用设备密切相关的技术,俗称"一代设备,一代工艺,一代产品"。在集成电路制造技术中,最关键的是薄膜生成技术和光刻技术。光刻技术的主要设备是曝光机和刻蚀机,目前在130nm的节点是以193nmDUV(Deep Ultraviolet Lithography)或是以光学延展的248nmDUV为主要技术,而在l00nm的节点上则有多种选择:157nm
集成电路封装的发展现 状及趋势 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
序号：39 集成电路封装的发展现状及趋势 姓名：张荣辰 学号： 班级：电科本1303 科目：微电子学概论 二〇一五年 12 月13 日
集成电路封装的发展现状及趋势 摘要： 随着全球集成电路行业的不断发展，集成度越来越高，芯片的尺寸不断缩小，集成电路封装技术也在不断地向前发展，封装产业也在不断更新换代。 我国集成电路行业起步较晚，国家大力促进科学技术和人才培养，重点扶持科学技术改革和创新，集成电路行业发展迅猛。而集成电路芯片的封装作为集成电路制造的重要环节，集成电路芯片封装业同样发展迅猛。得益于我国的地缘和成本优势，依靠广大市场潜力和人才发展，集成电路封装在我国拥有得天独厚的发展条件，已成为我国集成电路行业重要的组成部分，我国优先发展的就是集成电路封装。近年来国外半导体公司也向中国转移封装测试产能，我国的集成电路封装发展具有巨大的潜力。下面就集成电路封装的发展现状及未来的发展趋势进行论述。 关键词：集成电路封装、封装产业发展现状、集成电路封装发展趋势。 一、引言 晶体管的问世和集成电路芯片的出现，改写了电子工程的历史。这些半导体元器件的性能高，并且多功能、多规格。但是这些元器件也有细小易碎的缺点。为了充分发挥半导体元器件的功能，需要对其进行密封、扩大，以实现与外电路可靠的电气连接并得到有效的机械、绝缘等
方面的保护，防止外力或环境因素导致的破坏。“封装”的概念正事在此基础上出现的。 二、集成电路封装的概述 集成电路芯片封装（Packaging，PKG）是指利用膜技术及微细加工技术，将芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘贴固定及连线，引出接线端并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺。此概念称为狭义的封装。 集成电路封装的目的，在于保护芯片不受或少受外界环境的影响，并为之提供一个良好的工作条件，以使集成电路具有稳定、正常的功能。封装为芯片提供了一种保护，人们平时所看到的电子设备如计算机、家用电器、通信设备等中的集成电路芯片都是封装好的，没有封装的集成电路芯片一般是不能直接使用的。 集成电路封装的种类按照外形、尺寸、结构分类可分为引脚插入型、贴片型和高级封装。 引脚插入型有DIP、SIP、S-DIP、SK-DIP、PGA DIP：双列直插式封装；引脚在芯片两侧排列，引脚节距，有利于散热，电气性好。 SIP：单列直插式封装；引脚在芯片单侧排列，引脚节距等特征与DIP基本相同。
论集成电路发展的挑战与机遇 摘要：集成电路的发展史就是微电子技术生成史，从晶体管到微处理器和光刻技术等,集成电路技术以尺寸缩小、集成度提高为发展路径,必然受到材料、工艺和物理理论等挑战。但集成电路正面临产业调整与市场的双重机遇。 关键词：集成电路；挑战；机遇 目前，以数字化和网络化为特征的信息技术正渗透和改造着各产业和行业,深刻改变着人类生产生活方式以及经济、社会、政治、文化各领域。信息技术根源于集成电路技术的巨大发展，把人类社会在21世纪定格为信息社会。 一、集成电路与摩尔预测 集成电路就是将晶体管等有源元件和电阻、电容等无源元件,按电路”集成”,完成特定电路或功能的系统，集成电路体积不断减小,制造工艺技术日益精细，可一次加工完成。集成电路的学科基础是微电子学，微电子学脱胎于电子学和固体物理学的交叉技术学科,主要研究在半导体材料上构成微型电子电路、子系统及系统。以微电子学发展起来集成电路技术，包括半导体材料及器件物理,集成电路及系统设计原理和技术,芯片加工工艺、功能和特性测试技术等。当下，集成电路技术已成信息社会发展基石,集成电路将信息获取、传递、处理、存储、交换等功能集成于芯片,芯片可低成本大批量生产,且功耗低体积小,迅速成为各产业、国防的技术基础。摩尔于1964年总结集成电路发展历程,对未来集成电路发展趋势
做出预测。即：集成电路单个芯片上集成元件数,一般称为集成电路的集成度,每18个月增加一倍,即集成度每三年翻两番,尺寸缩小2倍,集成电路芯片需求量也以相同速度增加,集成电路性能提高，价格下降。几十年来,集成电路技术居然一直按摩尔定律指数增长规律发展壮大。 二、集成电路高速发展 集成电路技术伴随物理、材料和技术成果而实现各阶段的飞速发展。晶体管之前,电子管和电阻、电容等元件靠焊装构成电路系统。第一台计算机连线和焊接点很多,电路系统体积大,可靠性差。电子装备可靠性和小型化使”集成”成为需求。人们开始将电阻、电容等无源元件和有源元件制做在同一块半导体材料上。1958年9月实现第一个集成电路震荡器演示实验,标志着集成电路诞生，当时该实验在锗晶体管基础上完成。第一块集成电路发明是一个技术创新,对物理学发展产生很大影响。平面技术发明是推动集成电路产业化的关键。包括氧化、扩散、薄膜生长和光刻刻蚀等在内的平面技术，论重要性首推二氧化硅绝缘层的发现。早期晶体管基区宽度不好控制,不易做薄,频率提高受限制。1956年,科学家发现二氧化硅不仅具掩蔽作用,还是高频损耗小、击穿电场强度高的良好绝缘体。直到今天,二氧化硅仍是集成电路主要绝缘层材料。金属-氧化物-半导体场效应晶体管(mos.fet)器件是目前超大规模集成电路基本电路形式。平面工艺的光刻技术是另一关键，光刻是一种精密表面加工技术。1957年首次引入到半导体工艺技术，将光刻技术和二氧化
集成电路技术及其发展趋势 摘要目前，以集成电路为核心的电子产业已超过以汽车、石油、钢铁为代表的传统工业成为第一大产业，成为改造和拉动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石。作为当今世界竞争的焦点，拥有自主知识产权的集成电路已日益成为经济发展的命脉、社会进步的基础、国际竞争的筹码和国家安全的保障。 关键词集成电路系统集成晶体管数字技术
第一章绪论 1947年12月16日，基于John Bardeen提出的表面态理论、Willianm Shockley给出的放大器基本设想以及Walter Brattain设计的实验，美国贝尔实验室第一次观测到具有放大作用的晶体管。1958年12月12日，美国德州仪器公司的Jack 发明了全世界第一片集成电路。这两项发明为微电子技术奠定了重要的里程碑，使人类社会进入到一个以微电子技术为基础、以集成电路为根本的信息时代。50多年来，集成电路已经广泛地应用于军事、民用各行各业、各个领域的各种电子设备中，如计算机、手机、DVD、电视、汽车、医疗设备、办公电器、太空飞船、武器装备等。集成电路的发展水平已经成为衡量一个国家现代化水平和综合实力的重要标志[1]。 现代社会是高度电子化的社会。在日常生活中，小到电视机、计算机、手机等电子产品，大到航空航天、星际飞行、医疗卫生、交通运输等行业的大型设备，几乎都离不开电路系统的应用。构成电路系统的基本元素为电阻、电容、晶体管等元器件。早期的电路系统是将分立的元器件按照电路要求，在印刷电路板上通过导线连接实现的。由于分立元件的尺寸限制，在一块印刷电路板上可容纳的元器件数量有限。因此，由分立元器件在印刷电路板上构成的电路系统的规模受到限制。同时，这种电路还存在体积大、可靠性低及功耗高等问题。 半导体集成电路是通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路规则，互连“集成”在一块半导体单晶片上。封装在一个外壳内，执行特定的电路或系统功能。与印刷电路板上电路系统的集成不同，在半导体集成电路中，构成电路系统的所有元器件及其连线是制作在同一块半导体材料上的，材料、工艺、器件、电路、系统、算法等知识的有机“集成”，使得电路系统在规模、速度、可靠性和功耗等性能上具有不可比拟的优点，已经广泛的应用于日常生活中。半导体集成电路技术推动了电子产品的小型化、信息化和智能化进程。它彻底改变了人类的生活方式，成为支撑现代化发展的基石[2]。 1959年，英特尔(Intel)的始创人，Jean Hoerni 和Robert Noyce，在Fairchild Semiconductor开发出一种崭新的平面科技，令人们能在硅威化表面铺上不同的物料来制作晶体管，以及在连接处铺上一层氧化物作保护。这项技术上的突破取代了以往的人手焊接。而以硅取代锗使集成电路的成本大为下降，令
未来十年中国集成电路产业的发展机遇与挑战 若干年之后如果再回过头来看，2010年将会成为中国集成电路产业发展史上的一个重要的里程碑年份。因为它是几个重要事件的节点，一是国发[2000]18号文即《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》颁布十周年。同时，国家扶持和鼓励集成电路产业发展的新的优惠政策——业界称新18号文经过长期酝酿和准备，有可能在年底正式推出。二是今年是“十二五”承上启下的一年，“十二五”集成电路产业专项规划正在紧锣密鼓制定之中，产业主管部门正在动员各方力量“总结成果，破解难题，规划未来”，明年正式出台的新的规划蓝图将对未来五年我国集成电路产业发展产生重大的深远的影响;三是由于2008-2009年经济危机的影响，全球产业资源进行了一轮很猛烈的重组，2010年世界集成电路产业走出全球金融危机的阴影，站在一个新的起点上，进入新一轮增长期，产业链各个环节的企业都在重新布局调整，抢点新的竞争制高点。 这是一个回顾过去，展望未来，制定行动计划的时刻。 过去十年我国集成电路产业所取得的发展成就，有目共睹，不少业内人士进行了很好的总结和归纳，无需赘言。未来十年，我国集成电路产业面临那些大的发展机遇?如何把握机遇在国际竞争中不断发展壮大却是值得业界认真思考的问题。 在全球集成电路产业价值链创造中中国的位置 在经济全球化和区域经济一体化的进程中，集成电路产业可以说是国际化竞争最激烈，产业资源全球流动和配置最为彻底的产业之一，任何一个国家和地区在集成电路产业价值创造体系中都自觉或不自觉的被推到了“最能发挥资源禀赋，形成国际比较优势”的产业链位置，这一结果是通过国际竞争和资源流动自然形成的。通过下面的表格可以比较直观的看出中国目前在全球集成电路产业价值链创造中的位置。 表一，全球集成电路产业价值链创造中中国的位置(2007)(单位：十亿美元) 中国集成电路产业的特点是市场需求大，产业规模小，绝大部分产品依赖进口。本土设计、生产的集成电路产品只能满足国内约24%的需求，我国每年进口的集成电路产品超过1000亿美元，是排名第一的大宗进口产品，其进口额超过了石油和钢材进口额的总和。美欧日韩凭借技术领先战略，主导着产业和技术发展方向，作为后进国家我们还处在“追随”和“赶超”的位置，从产业分工和价值链来看，我们处在从价值链底端向上爬升的过程。 表二，全球半导体区域市场需求规模与产值创造比较表(2009)(单位：十亿美元) 资料来源：WSTS(2010/02);工研院IEK IT IS计划(2010、04) 从表二可以看出全球集成电路的市场和产业格局，基本上北美是供应商，亚太是消费者，欧洲和日本每年创造的产值与消耗掉的集成电路产品大体相当，其中日本在集成电路设备和技术上有一定优势，产值略大于消费。如果把区域概念浓缩一下，北美以美国为主，亚太以中国为主进行对比，可以发现两国形成非常强的互补与对接，中国每年进口超过1000亿美元的集成电路产品，约占全球市场的一半，而美国集成电路产业每年创造1000多亿美元的产值，绝大部分产品销往了中国。中国是全球集成电路的“消费中心”，美国则是“利润中心”。 从华虹NEC 909工程上马时，国家高层领导在政治局会议上表态“砸锅卖铁也要搞半导体”，到2000年国务院18号文件的出炉，再到最近提出“拥有强大的集成电路产业和技术，是迈向创新型国家的重要标志”无不彰显着国家意志与决心。但是在全球集成电路产业分工体系和密如蛛网的“协约”、“标准”、“
我国集成电路发展状况 摘要 集成电路产业是知识密集、技术密集和资金密集型产业，世界集成电路产业发展异常迅速，技术进步门新月异。虽然目前中国集成电路产业无论从质还是从量来说都不算发达，但伴随着全球产业东移的大潮，中国的经济稳定增长，巨大的内需市场，以及充裕的各类人才和丰富的自然资源，可以说中国集成电路产业的发展尽得天时、地利、人和之势，将会崛起成为新的世界集成电路制造中心。 首先，本文介绍了集成电路产业的相关概念，并对集成电路产业的重要特点进行了分析。其次，在介绍世界集成电路产业发展趋势的基础上本文对我国集成电路产业发展的现状进行了分析和论述, 并给出了发展我国集成电路的策略。 集成电路产业是信息产业和现代制造业的核心战略产业，其已成为一些国家信息产业发展中的重中之重。相比于其它地区，中国是集成电路产业的后来者，但新世纪集成电路产业的变迁为中国集成电路产业的蚓起带来了机遇，如果我们能抓住这一有利时机，中国不仅能成为集成电路产业的新兴地区，更能成为世界集成电路产业强国。 关键词：集成电路产业；发展现状；发展趋势 ABSTRACT
Integrated circuit(IC) industry is of a knowledge，technology and capital concentrated nature. IC industry in the world develops extremely fast and the technology improves everyday．Although currently China’s IC industry is not fully developed，taking into consideration of either quality or quantity of the products．with the shifting of the global industry centre to the east and with the stable economic growth，enormous market demands and abundant human and nature resources available in China，the development of China’s IC industry has favourable conditions in all aspects．and it is expected that in the near future China will become tire new IC manufacturing centre in the world． Firstly, this paper introduce the concept of IC , and analysis the important points of it. Secondly, this paper introduces the developments of IC in the word especially in China. In the end, this paper gives some advices of the developments of IC in our country. The IC is the core of information industry and modern manufacturing strategic industries. IT has become some national top priority in the development of information industry. Compared with other regions, the latter of the China's integrated circuit industry, but the changes of the IC industry in the new century for China's integrated circuit industry vermis creates opportunity, if we can seize the favorable opportunity, China can not only a new region of the integrated circuit industry, more can become the integrated circuit industry in the world powers. Key words: IC current situations tendency 前言
超大规模集成电路的设计发展趋势；摘要：随着信息产品市场需求的增长，尤其通过通信、；关键字：超大规模集成电路发展趋势SOCIP复用技；1引言；集成电路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅；2超大规模集成电路发展的概述；集成电路之所以获得如此迅速的发展，与数据处理系统；1.改进性能；在计算机中采用高密度的半导体集成电路是减少信号传；2.降低成本；用Lsl替换 超大规模集成电路的设计发展趋势 摘要：随着信息产品市场需求的增长，尤其通过通信、计算机与互联网、电子商务、数字视听等电子产品的需求增长，世界集成电路市场在其带动下高速增长。本文主要从半导体电子学与计算技术工程方面进行进行的诸多研究成果以及国际集成电路的发展现状和发展趋势反映其在国际上的重要地位。 关键字：超大规模集成电路发展趋势 SOC IP复用技术 1 引言 集成电路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多层布线或隧道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路，通常用IC（Integrated Circuit）表示。近廿多年来，半导体电子学的发展速度是十分惊人的。从分离元件发展为集成电路，从小规模集成电路发展为现代的超大规模集成电路。集成电路的性能差不多提高了3个数量级，而其成本却下降了同样的数量级。 2 超大规模集成电路发展的概述 集成电路之所以获得如此迅速的发展，与数据处理系统日益增长的各种要求是分不开的，也是半导体电子学与计算技术工程方面进行了许多研究工作的结果。这些工作可以概括为:(l)改进性能一尽可能减少信号处理的传递时间。(2)降低成本一从设计、制造、组装、冷却等各方而降低成本。(3)提高可靠性一减少失效率，增加检测与诊断的手段。(4)缩短研制/生产周期一加快从确定研制产品到产品可用之间的时间，使产品保持领先地位。(5)结构上的改进一半导体存储器的进展，推动了计算机体系的发展。 1.改进性能 在计算机中采用高密度的半导体集成电路是减少信号传递时间，提高机器性能的重要环节。因为在普通采用小规模集成电路(551)或中规模集成电路(MSI)的硬件结构中，信号传输与负载引起的延迟，与插件上的门的有效组装密度的平方根成正比，如图(1.1.1)。也就是说，组装延迟与每个门所需的有效面积的平方根成正比。因此将组装延迟减少一半的话，必须提高组装密度4倍。从 ssl/Msl发展为LSI/VLsl标志着芯片上元件的集成度得到了很大的提高。目
集成电路技术十年发展报告【精编版】
集成电路技术十年发展2012-11-27 17:06:17
清华大学教授、微电子学研究所所长魏少军 一、总体情况 集成电路产业是关系国民经济和社会发展全局的基础性、先导性和战略性产业，是电子信息产业的核心，是关系到国家经济社会安全、国防建设极其重要的基础产业。集成电路产业的竞争力已经成为衡量国家间经济和信息产业可持续发展水平的重要标志，是世界各先进技术国抢占经济科技制高点、提升综合国力的重要领域。 新世纪以来，我国的集成电路科技与产业在国务院国发2000（18号）文件和各级地方政府的持续支持下，获得了长足进步，取得了一系列重要成果： （一）集成电路产业链格局日渐完善 中国集成电路产业结构逐步由小而全的综合制造模式逐步走向设计、制造、封装测试三业并举，各自相对独立发展的格局。目前，中国集成电路产业已经形成了集成电路设计、芯片制造、封装测试及支撑配套业共同发展的较为完善的产业链格局。 （二）集成电路设计产业群聚效应日益凸现 以上海为中心的长江三角洲地区、以北京为中心的环渤海地区以及以深圳为中心的珠江三角洲地区已经成为国内集成电路产业集中分布的区域。全国集成电路设计、制造和封装产业90%以上的销售收入集中于以上三个地区。其中，包括上海、江苏和浙江的长江三角洲地区是国内最主要的集成电路制造基地，在国内集成电路产业中占有重要地位 （三）集成电路设计技术水平显著提高
国内集成电路设计企业的技术开发实力也有显著的提高，已经取得多项掌握核心技术的研发成果。2000年以来，“申威”高性能CPU、“龙芯”和“众志”桌面计算机用CPU、苏州国芯C*Core和杭州中天CK-Core嵌入式CPUIP核、智能卡集成电路芯片、第二代居民身份证专用芯片、自主高清电视（HDTV）标准和自主音视频标准AVS芯片、华为网络通讯交换装备核心系统芯片、大唐电信COMIPTM和展讯移动通信终端SoC、超大规模集成电路制造工艺、智能卡芯片专用工艺及高压特色工艺等技术和产品都取得了重要成果，大部分成果取得了产品化和产业化的重大进展，并获得国家科技进步奖励。 （四）人才培养和引进开始显现成果 集成电路是知识密集型的高技术产业，其持续、快速、健康的发展需要大量高水平的人才。但是，人才匮乏，人员流失严重却一直是困扰我国集成电路科技和产业发展的主要问题之一。为扭转这一局面，加大集成电路专业人才的培养力度，2003年国务院科教领导小组批准实施国家科技重大专项——集成电路与软件重大专项，并实施了“国家集成电路人才培养基地”计划。随后教育部、科技部批准建设国家集成电路人才培养基地。 二、集成电路设计 集成电路设计业是包括中国在内的全球整个集成电路产业中最为活跃的部分。集成电路设计企业在新兴产品的开发上扮演着关键作用。在中央处理器（CPU）、数字信号处理器（DSP）、半导体存储器、可编程逻辑阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）和系统芯片（SoC）等主流产品领域，都可以发现集成电路设计企业的身影。在过去的十年间，我国集成电路设计业在
集成电路产业现状及发展趋势 付靖国家无线电监测中心监测中心 关键词：集成电路集成电路产业发展与现状 摘要：1958年美国德克萨斯仪器公司发明全球第一块集成电路后，随着硅平面技术的发展，20世纪60年代先后发明双极型和MOS型两种重要电路，创造了一个前所未有的具有极强渗透力和旺盛生命力的新兴产业——集成电路产业。 一、什么是集成电路产业 1、集成电路 集成电路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多层布线或隧道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路，通常用“IC”（Integrated Circuit）。 与集成电路相关的几个概念： 晶圆：多指单晶硅圆片,由普通硅沙拉制提炼而成,是最常用的半导体材料,按其直径分为4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等规格,近来发展出12英寸甚至更大规格。晶圆越大,同一圆片上可生产的IC就多,可降低成本，但要求材料技术和生产技术更高。 光刻:IC生产的主要工艺手段,指用光技术在晶圆上刻蚀电
路。 前、后工序:IC制造过程中,晶圆光刻的工艺(即所谓流片),被称为前工序,这是IC制造的最要害技术;晶圆流片后,其切割、封装等工序被称为后工序。 线宽:4微米/1微米/0.6微米/0.35微米/90纳米等,是指IC 生产工艺可达到的最小导线宽度,是IC工艺先进水平的主要指标。线宽越小,集成度就高,在同一面积上就集成更多电路单元。 封装:指把硅片上的电路管脚,用导线接引到外部接头处,以便与其它器件连接。 2、集成电路产品分类 集成电路产品一般是以内含晶体管等电子组件的数量即集成度来分类，即分成：①小型集成电路（SSI），晶体管数10~100；②中型集成电路（MSI），晶体管数100~1000；③大规模集成电路（LSI），晶体管数1000~10,0000；④超大规模集成电路（VLSI）,晶体管数10,0000以上。 3、集成电路产业链 一条完整的集成电路产业链除了包括设计、芯片制造和封装测试三个分支产业外，还包括集成电路设备制造、关键材料生产等相关支撑产业。如果按照集成电路产业链上下游产业划分，可简单的划分为集成电路设计业和制造业，其中制造业又衍生出代工业。目前美国仍是集成电路产品设计和
集成电路设计的发展现状及趋势 摘要：集成电路设计展现状及趋势是全世界微电子技术发展的重中之重，同时也是我国面临的有利机会和严峻挑战。只有认清了现状和找对了趋势，我国的集成电路发展才会越来越强。下面将简要介绍SoC 设计技术、低功耗设计技术、软硬件协同设计技术，以及集成电路设计技术优势、发展现状和趋势。 关键词：集成电路设计、SoC设计、发展现状、趋势 一、引言 集成电路设计是集成电路研制中的一个重要环节。集成电路的发展经历了一个比较漫长的过程，下面将以时间为顺序，简述一下集成电路的发展过程。1906年，人类历史上第一个电子管诞生；1912年前后，电子管的制作日趋成熟引发了人类无线电技术的进一步发展；1918年前后，人类逐步发现了半导体材料；1920年，又继续发现了半导体材料所具有的光敏特性；1932年前后，科学家运用量子学说建立了能带理论研究半导体现象的规律；1956年，硅台面晶体管在社会上问世；1960年12月，人类第一块硅集成电路制造成功，引起了社会的轰动；1966年，美国贝尔实验室又使用了比较完善的硅外延平面工艺技术制造成了世界第一块公认的大规模集成电路。 1988年：16M DRAM问世，集成电路中1平方厘米大小的硅片上集成有3500万个晶体管，这项成果的问世标志着世界进入了超大规模集成电路阶段的更高阶段。1997年：300MHz奔腾Ⅱ问世,技术采用
了0.25μｍ工艺，300MHz奔腾Ⅱ的推出让计算机的发展更加如虎添翼，300MHz奔腾Ⅱ的发展速度确实让人惊叹。2009年：intel 酷睿i系列技术的全新推出，这项技术创纪录采用了世界上领先的32纳米工艺技术，并且下一代22纳米工艺正在紧张就绪的研发。随着社会竞争的不断加剧，集成电路制作工艺也在不断的日益成熟和各集成电路厂商的不断竞争和完善。在这种大环境下，集成电路将会继续发挥了它的更大功能，更好的为人类和社会服务。随着集成度技术的日益提高，集成电路设计成本和设计周期已经成为了集成电路技术，特别是超大规模集成电路产品研制成本和产品周期的主要部分。众所周知，集成电路设计社会发展的先导性产业，决定着国家信息的安全，其战略地位将越来越明显。而最新研制成果利用电子设计自动化EDA工具，将会根据集成电路的不同设计采用不同的设计方法，这样就可以在保证设计正确的情况下，更好的缩短设计周期和更高效的节省设计成本，在市场更好的提高产品的市场竞争力。下面将简要介绍SoC设计技术、低功耗设计技术、软硬件协同设计技术。 1：SoC设计技术顾名思义，就是IP技术的集成。目前SoC设计集成了多种功能，在工艺上可以被不断扩大而被广泛需要，例如模拟以及混合信号、射频、MEMS、光电、生物电以及其他非传统部件在一个芯片上的集成，SoC基本的概念以及特点目前已经被趋于一致，顾名思义的来讲，就是系统芯片将一个系统的多个部分而集中在一个芯片上，能够高效完成某种完整电子系统功能
集成电路对计算机技术发展的影响 集成电路对计算机技术的发展起决定性的作用。计算机性能的提高、功耗的降低、计算方法的进步,都是集成电路发展的结果。 因为超大规模集成电路出现，才导致 计算机的体积逐渐缩小，性能得到飞跃， 随后才是网络的普及，多媒体的需求，人 工智能方面。超大规模集成电路 (VLSI) 在芯片上容纳了几十万个元件，后来的甚 大规模集成电路(ULSI)上将数量扩充到 百万级。计算机的逻辑元件和主存储器都 采用了大规模集成电路(LSI)，因而可以 在硬币大小的芯片上容纳如此数量的元 件使得计算机的体积和价格不断下降。。 这使得计算机发展到了微型化、耗电极少、 可靠性很高的阶段。大规模集成电路使军事工业、空间技术、原子能技术得到发展，这些领域的蓬勃发展对计算机提出了更高的要求，有力地促进了计算机工业的空前大发展。 随着大规模集成电路技术的迅速发展，计算机除了向巨型机方向发展外，还朝着超小型机和微型机方向飞越前进。1971年末，世界上第一台微处理器和微型计算机在美国旧金山南部的硅谷应运而生，它开创了微型计算机的新时代。此后各种各样的微处理器和微型计算机如雨后春笋般地研制出来，潮水般地涌向市场，成为当时首屈一指的畅销品。这种势头直至今天仍然方兴未艾。特别是IBM-PC系列机诞生以后，几乎一统世 界微型机市场，各种各样的兼容机也 相继问世。第四代计算机的另一个重 要分支是以大规模、超大规模集成电 路为基础发展起来的微处理器和微型 计算机。 20世纪70年代以后，计算机用集 成电路的集成度迅速从中小规模发展 到大规模、超大规模的水平，微处理 器和微型计算机应运而生，各类计算 机的性能迅速提高。随着字长4位、8 位、16位、32位和64位的微型计算 机相继问世和广泛应用，对小型计算机、通用计算机和专用计算机的需求量也相应增长了。 总而言之，集成电路是计算机技术发展的基石、助推器，正是在硬件上的改进使得计算机技术发展的越来越好。
集成电路技术十年发展 2012-11-27 17:06:17 清华大学教授、微电子学研究所所长魏少军 一、总体情况 集成电路产业是关系国民经济和社会发展全局的基础性、先导性和战略性产业，是电子信息产业的核心，是关系到国家经济社会安全、国防建设极其重要的基础产业。 集成电路产业的竞争力已经成为衡量国家间经济和信息产业可持续发展水平的重要标志，是世界各先进技术国抢占经济科技制高点、提升综合国力的重要领域。 新世纪以来，我国的集成电路科技与产业在国务院国发2000（18号）文件和各级地方政府的持续支持下，获得了长足进步，取得了一系列重要成果： （一）集成电路产业链格局日渐完善 中国集成电路产业结构逐步由小而全的综合制造模式逐步走向设计、制造、封装测试三业并举，各自相对独立发展的格局。目前，中国集成电路产业已经形成了集 成电路设计、芯片制造、封装测试及支撑配套业共同发展的较为完善的产业链格局。 （二）集成电路设计产业群聚效应日益凸现 以上海为中心的长江三角洲地区、以北京为中心的环渤海地区以及以深圳为中 心的珠江三角洲地区已经成为国内集成电路产业集中分布的区域。全国集成电路设计、 制造和封装产业90%以上的销售收入集中于以上三个地区。其中，包括上海、江苏和浙江的长江三角洲地区是国内最主要的集成电路制造基地，在国内集成电路产业中占有重要 地位 （三）集成电路设计技术水平显着提高
国内集成电路设计企业的技术开发实力也有显着的提高，已经取得多项掌握核心技术的研发成果。2000年以来，“申威”高性能CPU、“龙芯”和“众志”桌面计算机用CPU、苏州国芯C*Core和杭州中天CK-Core嵌入式CPUIP核、智能卡集成电路芯片、第二代居民身份证专用芯片、自主高清电视（HDTV）标准和自主音视频标准AVS芯片、华为网络通讯交换装备核心系统芯片、大唐电信COMIPTM和展讯移动通信终端SoC、超大规模集成电路制造工艺、智能卡芯片专用工艺及高压特色工艺等技术和产品都取得了重要成果，大部分成果取得了产品化和产业化的重大进展，并获得国家科技进步奖励。 （四）人才培养和引进开始显现成果 集成电路是知识密集型的高技术产业，其持续、快速、健康的发展需要大量高水平的人才。但是，人才匮乏，人员流失严重却一直是困扰我国集成电路科技和产业发展的主要问题之一。为扭转这一局面，加大集成电路专业人才的培养力度，2003年国务院科教领导小组批准实施国家科技重大专项——集成电路与软件重大专项，并实施了“国家集成电路人才培养基地”计划。随后教育部、科技部批准建设国家集成电路人才培养基地。 二、集成电路设计 集成电路设计业是包括中国在内的全球整个集成电路产业中最为活跃的部分。集成电路设计企业在新兴产品的开发上扮演着关键作用。在中央处理器（CPU）、数字信号处理器（DSP）、半导体存储器、可编程逻辑阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）和系统芯片（SoC）等主流产品领域，都可以发现集成电路设计企业的身影。在过去的十年间，我国集成电路设计业在CPU、智能卡专用芯片、3G通信芯片、数字电视芯片、第二代居民身份证芯片等领域取得了令人瞩目的成果。 （一）自主知识产权CPU CPU被誉为电子信息产品的心脏，是集成电路产品的制高点。十年间，我国在超级计算机用高性能CPU、桌面计算机/服务器CPU和嵌入式CPU领域取得了一系列重要突破，部分产品达到国际领先水平，极大地提高了我国在CPU领域的科技水平和支撑电子信息产业发展的能力。
集成电路技术发展趋势 目前,以集成电路为核心的电子信息产业超过了以汽车、石油、钢铁为代表的传统工业成为第一大产业,成为改造和拉动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石。1999年全球集成电路的销售额为1250亿美元,而以集成电路为核心的电子信息产业的世界贸易总额约占世界GNP的3%,现代经济发展的数据表明,每l~2元的集成电路产值,带动了10元左右电子工业产值的形成,进而带动了100元GDP的增长。目前,发达国家国民经济总产值增长部分的65%与集成电路相关；美国国防预算中的电子含量已占据了半壁江山(2001年为43.6%)。预计未来10年内,世界集成电路销售额将以年平均15%的速度增长,2010年将达到6000~8000亿美元。作为当今世界经济竞争的焦点,拥有自主版权的集成电路已日益成为经济发展的命脉、社会进步的基础、国际竞争的筹码和国家安全的保障。 集成电路的集成度和产品性能每18个月增加一倍。据专家预测,今后20年左右,集成电路技术及其产品仍将遵循这一规律发展。 集成电路最重要的生产过程包括:开发EDA(电子设计自动化)工具,利用EDA进行集成电路设计,根据设计结果在硅圆片上加工芯片(主要流程为薄膜制造、曝光和刻蚀),对加工完毕的芯片进行测试,为芯片进行封装,最后经应用开发将其装备到整机系统上与最终消费者见面。 20世纪80年代中期我国集成电路的加工水平为5微米，其后，经历了3、1、0.8、0.5、0.35微米的发展，目前达到了0.18微米的水平，而当前国际水平为0.09微米（90纳米），我国与之相差约为2-3代。 （1）设计工具与设计方法。随着集成电路复杂程度的不断提高，单个芯片容纳器件的数量急剧增加，其设计工具也由最初的手工绘制转为计算机辅助设计（CAD），相应的设计工具根据市场需求迅速发展，出现了专门的EDA 工具供应商。目前，EDA主要市场份额为美国的Cadence、Synopsys和Mentor 等少数企业所垄断。中国华大集成电路设计中心是国内唯一一家EDA开发和产品供应商。 由于整机系统不断向轻、薄、小的方向发展，集成电路结构也由简单功能转向具备更多和更为复杂的功能，如彩电由5片机到3片机直到现在的单片机，手机用集成电路也经历了由多片到单片的变化。目前，SoC作为系统级集成电路，能在单一硅芯片上实现信号采集、转换、存储、处理和I/O等功能，将数字电路、存储器、MPU、MCU、DSP等集成在一块芯片上实现一
经过30年的发展，我国已初步形成了设计、芯片制造和封测 三业并举、较为协调的发展格局，产业链基本形成。2001年我国 设计业、芯片制造业、封测业的销售额分别为11亿元、27.2亿元、161.1亿元,分别占全年总销售额的5.6%、13.6%、80.8%，产业结
构不尽合理。最近5年来，在产业规模不断扩大的同时，IC产业 结构逐步趋于合理，设计业和芯片制造业在产业中的比重显著提高。到2007年我国IC设计业、芯片制造业、封测业的销售额分别为225.5亿元、396.9亿元、627.7亿元，分别占全年总销售额的18.0%、31.7%、50.2%。 半导体设备材料的研发和生产能力不断增强。在设备方面，100纳米等离子刻蚀机和大角度等离子注入机等设备研发成功，并投入生产线使用。随着国产太阳能电池制造设备的大量应用，近几年国产半导体设备销售额大幅增长。在材料方面，已研发出8英寸和12英寸硅单晶，硅晶圆和光刻胶的国内生产和供应能力不断增强。 技术创新能力不断提高，与国外先进水平差距不断缩小。从改革开放之初的3英寸生产线，发展到目前的12英寸生产线，IC制造工艺向深亚微米挺进，研发了不少工艺模块，先进加工工艺已达到 80nm。封装测试水平从低端迈向中高端，在S OP、PGA、BGA、FC和CSP以及SiP等先进封装形式的开发和生产方面取得了显著成绩。IC设计水平大大提升，设计能力小于等于0.5微米企业比例已超过60%，其中设计能力在0.18微米以下企业占相当比例，部分企业设计水平已经达到90nm的先进水平。设计能力在百万门规模以上的国内IC设计企业比例已上升到20%以上，最大设计规模已经超过5000万门级。