MOS 器件及其集成电路的可靠性与失效分析（提要） 作者：Xie M. X. (UESTC ，成都市) 影响MOS 器件及其集成电路可靠性的因素很多，有设计方面的，如材料、器件和工艺等的选取；有工艺方面的，如物理、化学等工艺的不稳定性；也有使用方面的，如电、热、机械等的应力和水汽等的侵入等。 从器件和工艺方面来考虑，影响MOS 集成电路可靠性的主要因素有三个：一是栅极氧化层性能退化；二是热电子效应；三是电极布线的退化。 由于器件和电路存在有一定失效的可能性，所以为了保证器件和电路能够正常工作一定的年限（例如，对于集成电路一般要求在10年以上），在出厂前就需要进行所谓可靠性评估，即事先预测出器件或者IC 的寿命或者失效率。 （1）可靠性评估： 对于各种元器件进行可靠性评估，实际上也就是根据检测到的元器件失效的数据来估算出元器件的有效使用寿命——能够正常工作的平均时间（MTTF ，mean time to failure ）的一种处理过程。 因为对于元器件通过可靠性试验而获得的失效数据，往往遵从某种规律的分布，因此根据这些数据，由一定的分布规律出发，即可估算出MTTF 和失效率。 比较符合实际情况、使用最广泛的分布规律有两种，即对数正态分布和Weibull 分布。 ①对数正态分布： 若一个随机变量x 的对数服从正态分布，则该随机变量x 就服从对数正态分布；对数正态分布的概率密度函数为 222/)(ln 21)(σμπσ--?=x e x x f 该分布函数的形式如图1所示。 对数正态分布是对数为正态分布的任 意随机变量的概率分布；如果x 是正态分布 的随机变量，则exp(x)为对数分布；同样， 如果y 是对数正态分布，则log(y)为正态分 布。 ②Weibull 分布： 由于Weibull 分布是根据最弱环节模型 或串联模型得到的，能充分反映材料缺陷和 应力集中源对材料疲劳寿命的影响，而且具 有递增的失效率，所以，将它作为材料或零件的寿命分布模型或给定寿命下的疲劳强 度模型是合适的；而且尤其适用于机电类产品的磨损累计失效的分布形式。由于它可以根据失效概率密度来容易地推断出其分布参数，故被广泛地应用于各种寿命试验的数据处理。与对数正态分布相比，Weibull 分布具有更大的适用性。 Weibull 分布的失效概率密度函数为 m t m t m e t m t f )/()(ηη--?= 图1 对数正态分布
集成电路特点及可靠性分析 电子科学与应用物理学院
数字集成电路的出现, 促进了电子器件更广泛的应用于工业控制、医疗卫生、航天航空、国防军事等生产和生活的各个领域。同时，为了满足这些生产和生活各个领域发展的不断要求，设计和制造体积更小、信息处理能力更强的器件，成为未来信息技术发展的关键所在。 自1958年美国德克萨斯仪器公司(TI)发明集成电路（IC）后，随着硅平面技术的发展，二十世纪六十年代先后发明了双极型和MOS型两种重要的集成电路，它标志着由电子管和晶体管制造电子整机的时代发生了量和质的飞跃。 MOS是:金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor)结构的晶体管简称MOS晶体管，有P型MOS管和N型MOS管之分。由MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路，而由PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS-IC（Complementary MOS Integrated Circuit）。 目前数字集成电路按导电类型可分为双极型集成电路（主要为TTL）和单极型集成电路（CMOS、NMOS、PMOS等）。CMOS电路的单门静态功耗在毫微瓦（nw）数量级。 CMOS发展比TTL晚，但是以其较高的优越性在很多场合逐渐取代了TTL。 以下比较两者性能，大家就知道其原因了。 1.CMOS是场效应管构成，TTL为双极晶体管构成 2.CMOS的逻辑电平范围比较大（5～15V），TTL只能在5V下工作 3.CMOS的高低电平之间相差比较大、抗干扰性强，TTL则相差小，抗干扰能力差 4.CMOS功耗很小，TTL功耗较大（1～5mA/门） CMOS的主要特点就是功耗低。CMOS集成电路主要应用场效应管，场效应管的互补结构使它们工作时两个场效应管通常处于一个管静止另一个管导通的状态，有由于它们采用串联连接的方式，因此电路静态功耗从理论上看基本为零。实际上看，CMOS集成电路板的功耗并非真正为零，由于电路板的电流在传输过程中存在漏电流损耗，因此CMOS集成电路板中有少许静态功耗，据测试，单一电路的功耗值仅为17.8毫瓦，在1MHz的工作频率下，动态功耗也仅28毫瓦。CMOS的另一个特点是它的工作电压范围宽，对电压波动性的适应能力强，无需稳压器，供电电源的体积小，方便各种应用电路板的设备使用。目前国际上最常
集成电路设计行业发展概况 集成电路行业 集成电路（Integrated Circuit, IC）是指经过特种电路设计，利用集成电路加工工艺，集成于一小块半导体（如硅、锗等）晶片上的一组微型电子电路。集成电路具有体积小、重量轻、寿命长、可靠性高、性能好、成本低、便于大规模生产等优点，不仅在工、民用电子设备如智能手机、电视机、计算机、汽车等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也不可或缺。 集成电路按应用领域的不同大致分为标准通用集成电路和专用集成电路。其中，标准通用集成电路是指应用领域比较广泛、标准型的通用电路，如存储器、微处理器（MPU）及微控制器（MCU）等；专用集成电路是指为某一领域或某一专门用途而设计的电路，如智能终端芯片、网络通信芯片、数模混合芯片、信息安全芯片、数字电视芯片、射频识别芯片（RFID）、传感器芯片等。 集成电路产业是国民经济中基础性、关键性和战略性的产业，是“中国制造2025”强国战略、国家创新驱动发展战略的重点发展领域。作为现代信息产业的基础和核心产业之一，在保障国家安全等方面发挥着重要的作用，是衡量一个国家或地区现代化程度以及综合国力的重要标志。集成电路一直以来占据半导体产品80%的销售额，业务规模远远超过半导体中分立器件、光电子器件和传感器三大细分领域，长期以来占据着行业大部分市场规模，具备广阔的市场空间，近年来呈现出快速增长的态势。
国内集成电路行业在需求、政策的驱动下迅速扩张。根据中国半导体行业协会统计，2018年中国集成电路行业销售额达到6,532亿元，同比增长20.7%，2014年至2018年的复合年均增长率达21.3%。需求方面，高速发展的计算机、网络通信、消费电子构成了国内集成电路行业下游应用领域的主要部分。在工业市场，传统产业的转型升级，大型、复杂化的自动化、智能化工业设备出现，加速了芯片需求的提升；在消费类市场，智能手机、平板电脑等消费类电子的需求带动相关芯片行业爆发式增长；此外，汽车电子、智能家居场景等拓展了芯片的应用领域。政策方面，政府先后出台了一系列针对集成电路行业的法律法规和产业政策规范行业发展秩序，同时通过企业投资、设立行业投资基金的形式为行业发展提供资本帮助，推动了该行业的发展壮大。
芯片可靠性检测 2011-08-08 11:00 电子元器件可靠度评估分析 可靠性评估分析的意义 可靠性（Reliability）则是对产品耐久力的测量, 我们主要典型的IC产品的生命周期可以用一条浴缸曲线（Bathtub Curve）来表示。 如上图示意,集成电路得失效原因大致分为三个阶段: Region (I) 被称为早夭期（Infancy period）, 这个阶段产品的失效率快速下降，造成失效的原因在于IC设计和生产过程中的缺陷； Region (II) 被称为使用期（Useful life period）, 这个阶段产品的失效率保持稳定，失效的原因往往是随机的，比如温度变化等等； Region (III) 被称为磨耗期（Wear-Out period）这个阶段产品的失效率会快速升高，失效的原因就是产品的长期使用所造成的老化等。 ·军工级器件老化筛选 ·元器件寿命试验 ·ESD等级、Latch_up测试评价 ·高低温性能分析试验 ·集成电路微缺陷分析 ·封装缺陷无损检测及分析 ·电迁移、热载流子评价分析 根据试验等级分为如下几类: 一、使用寿命测试项目（Life test items）：EFR, OLT (HTOL), LTOL ①EFR:早期失效等级测试（ Early fail Rate Test ） 目的: 评估工艺的稳定性，加速缺陷失效率，去除由于天生原因失效的产品。 测试条件: 在特定时间内动态提升温度和电压对产品进行测试 失效机制：材料或工艺的缺陷，包括诸如氧化层缺陷，金属刻镀，离子玷污等由于生产造成的失效。 参考标准： JESD22-A108-A EIAJED- 4701-D101 ②HTOL/ LTOL：高/低温操作生命期试验（High/ Low Temperature Operating Life ） 目的: 评估器件在超热和超电压情况下一段时间的耐久力 测试条件: 125℃，1.1VCC, 动态测试 失效机制：电子迁移，氧化层破裂，相互扩散，不稳定性，离子玷污等 参考数据：
集成电路产业链及主要企业分析 集成电路简介集成电路（integratedcircuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。集成电路发明者为杰克·基尔比（基于锗（Ge）的集成电路）和罗伯特·诺伊思（基于硅（Si）的集成电路）。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。 是20世纪50年代后期一60年代发展起来的一种新型半导体器件。它是经过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等半导体制造工艺，把构成具有一定功能的电路所需的半导体、电阻、电容等元件及它们之间的连接导线全部集成在一小块硅片上，然后焊接封装在一个管壳内的电子器件。其封装外壳有圆壳式、扁平式或双列直插式等多种形式。集成电路技术包括芯片制造技术与设计技术，主要体现在加工设备，加工工艺，封装测试，批量生产及设计创新的能力上。 集成电路的特点集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。 集成电路产业链概要集成电路的产业链又是怎样的呢？集成电路，就是把一定数量的常用电子元件，如电阻、电容、晶体管等，以及这些元件之间的连线，通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路。 集成电路主要包括模拟电路、逻辑电路、微处理器、存储器等。广泛用于各类电子产品之
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”、“
芯片可靠性测试 质量（Quality）和可靠性（Reliability）在一定程度上可以说是IC产品的生命，好的品质，长久的耐力往往就是一颗优秀IC产品的竞争力所在。在做产品验证时我们往往会遇到三个问题，验证什么，如何去验证，哪里去验证，这就是what, how , where 的问题了。 解决了这三个问题，质量和可靠性就有了保证，制造商才可以大量地将产品推向市场，客户才可以放心地使用产品。本文将目前较为流行的测试方法加以简单归类和阐述，力求达到抛砖引玉的作用。 Quality 就是产品性能的测量，它回答了一个产品是否合乎SPEC的要求，是否符合各项性能指标的问题；Reliability则是对产品耐久力的测量，它回答了一个产品生命周期有多长，简单说，它能用多久的问题。所以说Quality解决的是现阶段的问题，Reliability解决的是一段时间以后的问题。 知道了两者的区别，我们发现，Quality的问题解决方法往往比较直接，设计和制造单位在产品生产出来后，通过简单的测试，就可以知道产品的性能是否达到SPEC 的要求，这种测试在IC的设计和制造单位就可以进行。相对而言，Reliability的问题似乎就变的十分棘手，这个产品能用多久，who knows? 谁会能保证今天产品能用，明天就一定能用？为了解决这个问题，人们制定了各种各样的标准，如 MIT-STD-883E Method 1005.8 JESD22-A108-A EIAJED- 4701-D101 等等，这些标准林林总总，方方面面，都是建立在长久以来IC设计，制造和使用的经验的基础上，规定了IC测试的条件，如温度，湿度，电压，偏压，测试方法等，获得标准的测试结果。这些标准的制定使得IC测试变得不再盲目，变得有章可循，有法可依，从而很好的解决的what，how的问题。而Where的问题，由于Reliability的测试需要专业的设备，专业的器材和较长的时间，这就需要专业的测试单位。这种单位提供专业的测试机台，并且根据国际标准进行测试，提供给客户完备的测试报告，并且力求准确的回答Reliability的问题
中国集成电路设计行业概况研究-行业概述 （一）行业概述 1、集成电路设计行业概况 集成电路系采用特种电路设计及加工工艺，集成于半导体晶片上的微型电子电路产品。集成电路相比传统的分立电路，通过降低体积减小材料耗用量，大幅降低了制造成本，同时，其微小的体积及元件的紧密排布提高了信息的切换速度并降低了能耗，使得集成电路比分立电路在成本及效率上均有较大的优势。自1958 年第一块集成电路于德州仪器问世以来，集成电路产品发展迅速，广泛用于各种电子产品，成为信息时代中不可或缺的部分。 伴随现代信息技术产业的快速发展，集成电路产业作为现代信息技术产业的基础和核心，已成为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，在推动国家经济发展、社会进步、提高人们生活水平以及保障国家安全等方面发挥着广泛而重要的作用，是当前国际竞争的焦点和衡量一个国家或地区现代化程度以及综合国力的重要标志之一。随着国内经济不断发展以及国家对集成电路行业的大力支持，中国集成电路产业快速发展，产业规模迅速扩大，技术水平显著提升，有力推动了国家信息化建设。 完整的集成电路产业链包括设计、芯片制造、封装测试等环节，各环节具有各自独特的技术体系及特点，已分别发展成独立、成熟的子行业。
其中，集成电路设计系根据终端市场的需求设计开发各类芯片产品，集成电路设计水平的高低决定了芯片的功能、性能及成本； 集成电路制造通过版图文件生产掩膜，并通过光刻、掺杂、溅射、刻蚀等过程，将掩膜上的电路图形复制到晶圆基片上，从而在晶圆基片上形成电路； 集成电路封装测试包括封装和测试两个环节，封装是保护芯片免受物理、化学等环境因素造成的损伤，增强芯片的散热性能，实现电气连接，确保电路正常工作；测试主要是对芯片产品的功能、性能测试等，将功能、性能不符合要求的产品筛选出来。 2、集成电路行业产品分类 集成电路产品依其功能，主要可分为模拟芯片（Analog IC）、存储器芯片（Memory IC）、微处理器芯片（Micro IC）、逻辑芯片（Logic IC）。 模拟芯片是处理连续性的光、声音、速度、温度等自然模拟信号，按技术类型可分为只处理模拟信号的线性芯片和同时处理模拟与数字信号的混合芯片；按应用分类可分为标准型模拟芯片和特殊应用型模拟芯片。标准型模拟芯片包括放大器、信号界面、数据转换、比较器等产品。特殊应用型模拟芯片主要应用于通
海思可靠性测试技术总体规范 拟制：克鲁鲁尔 审核： 批准： 日期：2019-11-06
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适用范围: 本规范规定了芯片可靠性测试的总体规范要求，包括电路可靠性、封装可靠性。适用于量产芯片验证测试阶段的所有测试需求。 简介： 本标准描述芯片研发或新工艺升级，芯片规模量产前对可靠性相关测试的验收基准。这些测试能够激发半导体器件电路和封装的薄弱或问题，通过失效率判断是否满足量产出口标准。相比正常使用场景，该系列测试通常以温度、湿度、电压加速的方式促成故障早期激发。 引用文件： 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。
1.器件可靠性测试要求1.1 电路可靠性测试 High Temperature Operating Life JESD22-A108, JESD85 HTOL T≥ 125℃ Vcc ≥ Vccmax 3 Lots/77 units1000 hrs/ 0 Fail R Early Life Failure Rate JESD22-A108, JESD74 ELFR T≥ 125℃ Vcc ≥ Vccmax See ELFR Table48 ≤ t ≤ 168 hrs R Low Temperature Operating Life JESD22-A108LTOL T≤ 50℃ Vcc ≥ Vccmax 1 Lot/3 2 units1000 hrs/0 Fail C High Temperature Storage Life JESD22-A103HTSL T≥ 150 °C 3 Lots/25 units1000 hrs/0 Fail R Electrical Parameter Assessment JESD86ED Datasheet 3 Lots/10 units T per datasheet R Latch-Up JESD78LU Class I or Class II 1 Lot/3 units0 Fail R Human Body Model ESD JS-001ESD-HBM T = 25 °C 3 units Classification R Charged Device Model ESD JS-002ESD-CDM T = 25 Stress Ref.Abbv.Conditions Requirements Required (R)/ Considered (C) #Lots/SS per Lot Duration/Accept °C 3 units Classification R Accelerated Soft Error Testing JESD89-2, JESD89-3 ASER T = 25 °C 3 units Classification C “OR” System Soft Error Testing JESD89-1SSER T = 25 °C Minimum of 1E+06 Device Hrs or 10 fails. Classification C J J J A A A A A A 1 2 注1：ELFR可包含在HTOL测试中，HTOL测试会在168h回测。 注2：ED一般在首样回片测试阶段完成，包含在电气性能测试，可靠性测试过程不用关注。注3：样本量SS(Sample Size)及可接受失效量Accept的取值由附录1给出，下文同。
集成电路中双极性和CMOS工艺流程 摘要：本文首先介绍了集成电路的发展，对集成电路制作过程中的主要操作进行了简要 讲述。双极性电路和MOS电路时集成电路发展的基础，双极型集成电路器件具有速度高、驱动能力强、模拟精度高的特点，但是随着集成电路发展到系统级的集成，其规模越来越大，却要求电路的功耗减少，而双极型器件在功耗和集成度方面无法满足这些方面的要求。CMOS电路具有功耗低、集成度高和抗干扰能力强的特点。文章主要介绍了双极性电路和CMOS电路的主要工艺流程，最后对集成电路发展过程中出现的新技术新工艺以及一些阻 碍集成电路发展的因素做了阐述。 关键词：集成电路，双极性工艺，CMOS工艺 ABSTRACT This paper first introduces the development of integrated circuits, mainly operating in the process of production for integrated circuits were briefly reviewed. Bipolar and MOS circuit Sas the basis for the development of integrated circuit. Bipolar integrated circuits with high speed, driving ability, simulated the characteristics of high precision, but with the development of integrated circuit to the system level integration, its scale is more and more big.So, reducing the power consumption of the circuit is in need, but bipolar devices in power consumption and integration can't meet these requirements. CMOS circuit with low power consumption, high integration and the characteristics of strong anti-interference ability. This paper mainly introduces the bipolar circuit and CMOS circuit the main technological process.finally, the integrated circuit appeared in the process of development of new technology and new technology as well as some factors hindering the development of the integrated circuit are done in this paper. KEY WORDS integrated circuit, Bipolar process, CMOS process
UESTC-Ning Ning 1 Chapter 2 Chip Level Interconnection 宁宁 芯片互连技术 集成电路封装测试与可靠性
UESTC-Ning Ning 2 Wafer In Wafer Grinding (WG 研磨)Wafer Saw (WS 切割)Die Attach (DA 黏晶)Epoxy Curing (EC 银胶烘烤)Wire Bond (WB 引线键合)Die Coating (DC 晶粒封胶/涂覆) Molding (MD 塑封)Post Mold Cure (PMC 模塑后烘烤)Dejunk/Trim (DT 去胶去纬) Solder Plating (SP 锡铅电镀)Top Mark (TM 正面印码)Forming/Singular (FS 去框/成型) Lead Scan (LS 检测)Packing (PK 包装) 典型的IC 封装工艺流程 集成电路封装测试与可靠性
UESTC-Ning Ning 3 ? 电子级硅所含的硅的纯度很高，可达99.9999 99999 % ? 中德电子材料公司制作的晶棒( 长度达一公尺，重量超过一百公斤 )
UESTC-Ning Ning 4 Wafer Back Grinding ?Purpose The wafer backgrind process reduces the thickness of the wafer produced by silicon fabrication (FAB) plant. The wash station integrated into the same machine is used to wash away debris left over from the grinding process. ?Process Methods: 1) Coarse grinding by mechanical.(粗磨)2) Fine polishing by mechanical or plasma etching. (细磨抛光 )
集成电路产业“十二五”发展规划
目录 前言 (1) 一、“十一五”回顾 (1) （一）产业规模持续扩大 (2) （二）创新能力显著提升 (2) （三）产业结构进一步优化 (3) （四）企业实力明显增强 (3) （五）产业聚集效应更加凸显 (3) 二、“十二五”面临的形势 (4) （一）战略性新兴产业的崛起为产业发展注入新动力 (4) （二）集成电路技术演进路线越来越清晰 (5) （三）全球集成电路产业竞争格局继续发生深刻变化 (5) （四）商业模式创新给产业在新一轮竞争中带来机遇 (6) （五）新政策实施为产业发展营造更加良好的环境 (6) 三、指导思想、基本原则和发展目标 (6) （一）指导思想和基本原则 (6) （二）发展目标 (8) 1、主要经济指标 (8) 2、结构调整目标 (8) 3、技术创新目标 (9) 四、主要任务和发展重点 (9) （一）主要任务 (9) 1、集中力量、整合资源，攻破一批共性关键技术和重大产品 (9) 2、做强做优做大骨干企业，提升企业核心竞争力 (10) 3、完善产业生态环境，构建芯片与整机大产业链 (10) 4、完善和加强多层次的公共服务体系，推动产业持续快速发展 (11) （二）发展重点 (11) 1、着力发展芯片设计业，开发高性能集成电路产品 (11) 2、壮大芯片制造业规模，增强先进和特色工艺能力 (13)
3、提升封测业层次和能力，发展先进封测技术和产品 (14) 4、完善产业链，突破关键专用设备、仪器和材料 (14) 五、政策措施 (14) （一）落实政策法规，完善公共服务体系 (14) （二）提升财政资金使用效率，扩大投融资渠道 (15) （三）推进资源整合，培育具有国际竞争力大企业 (15) （四）继续扩大对外开放，提高利用外资质量 (16) （五）加强人才培养，积极引进海外人才 (16) （六）实施知识产权战略，加大知识产权保护力度 (17)
集成电路的种类与用途 作者：陈建新 在电子行业，集成电路的应用非常广泛，每年都有许许多多通用或专用的集成电路被研发与生产出来，本文将对集成电路的知识作一全面的阐述。 一、集成电路的种类 集成电路的种类很多，按其功能不同可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。前者用来产生、放大和处理各种模拟电信号；后者则用来产生、放大和处理各种数字电信号。所谓模拟信号，是指幅度随时间连续变化的信号。例如，人对着话筒讲话，话筒输出的音频电信号就是模拟信号，收音机、收录机、音响设备及电视机中接收、放大的音频信号、电视信号，也是模拟信号。所谓数字信号，是指在时间上和幅度上离散取值的信号，例如，电报电码信号，按一下电键，产生一个电信号，而产生的电信号是不连续的。这种不连续的电信号，一般叫做电脉冲或脉冲信号，计算机中运行的信号是脉冲信号，但这些脉冲信号均代表着确切的数字，因而又叫做数字信号。在电子技术中，通常又把模拟信号以外的非连续变化的信号，统称为数字信号。目前，在家电维修中或一般性电子制作中，所遇到的主要是模拟信号；那么，接触最多的将是模拟集成电路。 集成电路按其制作工艺不同，可分为半导体集成电路、膜集成电路和混合集成电路三类。半导体集成电路是采用半导体工艺技术，在硅基片上制作包括电阻、电容、三极管、二极管等元器件并具有某种电路功能的集成电路；膜集成电路是在玻璃或陶瓷片等绝缘物体上，以“膜”的形式制作电阻、电容等无源器件。无源元件的数值范围可以作得很宽，精度可以作得很高。但目前的技术水平尚无法用“膜”的形式制作晶体二极管、三极管等有源器件，因而使膜集成电路的应用范围受到很大的限制。在实际应用中，多半是在无源膜电路上外加半导体集成电路或分立元件的二极管、三极管等有源器件，使之构成一个整体，这便是混合集成电路。根据膜的厚薄不同，膜集成电路又分为厚膜集成电路（膜厚为1μm～10μm）和薄膜集成电路（膜厚为1μm以下）两种。在家电维修和一般性电子制作过程中遇到的主要是半导体集成电路、厚膜电路及少量的混合集成电路。 按集成度高低不同，可分为小规模、中规模、大规模及超大规模集成电路四类。对模拟集成电路，由于工艺要求较高、电路又较复杂，所以一般认为集成50个以下元器件为小规模集成电路，集成50－100个元器件为中规模集成电路，
近年来，我国集成电路产业规模连年扩大，国内微电子销售额占国际市场的份额从2005年的7.13%增至2012年的19.66%，2013突破20%关口。与此同时，我国集成电路芯片80%以上依赖进口，成为全球第一大芯片进口国。 虽然我国目前简单劳动力红利逐渐枯竭，各地出现“ 招工难现象” ，但对于半导体产业用工素质相对高端的情况下，我国当前的“ 工程师红利” 优势较明显。大陆高校在2013年大学毕业生人数达到699 万，是2011年的6 倍，净增加了585 万人。中国的大学院校培养了大量接受过高等教育、具备创新能力的中高端人才，并且这些中端人才的成本对于台湾等半导体产业发达地区也有较大的比较优势。2011年底大陆A 股电子类上市公司人均年薪为 5.95 万元人民币，而台湾电子企业人均年薪为13.3 万元人民币，即使假设近三年以来大陆电子类上市公司员工人均年薪上调20%，台湾电子企业人均年薪上调5%，A 股电子行业上市公司的人均年薪也仅为台湾电子企业员工的48.9% 。 集成电路产业作为基础性、先导性和战略性产业，对增强国家综合实力至关重要。为此，国务院下发的《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》和工信部发布的《集成电路产业“十二五”发展规划》都强调“培育集成电路产业竞争新优势”。 现有产品国产替代需求，穿戴设备、汽车电子等新兴需求给国产企业带来很好的发展机会。行业内上市企业目前还不多，个人认为是一个市场大，有力竞争者不多的行业。而这个行业从前端设计到后端封测都具有规模经济特性，需要形成寡头。这个行业一定是一个妖股、牛股出没的行业。
如上图，是行业内目前有的上市公司，或者未在A股上市，但是非常好的行业内企业。在IP核和EDA工具国内还没有厉害的企业，而行业下游就是各硬件、软件生产厂商了，不在我目前关注范围内。 本文只关注集成电路设计行业。 一、行业特点 一个知识密集型、资本密集型、技术密集型特点兼具的行业。先说知识密集型，这个行业非常前沿，企业成败很大程度上与其掌握的专利相关性高；研发环节需要投入相当大的研发费用，IP核授权费用等；同时又需要高技术的知识劳动。相比之下，中游环节的晶圆制造属于超强技术密集和资金密集型行业，全球寡头垄断；台积电垄断全球一半的市场。下游的封装测试环节也强调技术和资金，国内企业实力近年也逐渐提升。 行业特点二：一定的规模经济，IC设计研发费用高，周期长，研发期间管理费用等也不低。如果产品没有一定的出货量，平均成本将会很高，产品竞争力也就会受影响。只有研发产品出货量与研发形成良性循环才有企业快速发展。 随着集成电路的发展，设计成本正快速上升，现在基本保持2年倍一番趋势。这需要足够的资本支持，并保持长期投资。 二、从公司专利积累看企业技术能力 IC设计行业是一个需要长期积累的行业，积累包括知识产权积累与研发人员对设计工具的掌握熟练。跟据我查询到的一篇西电的研究生论文表述，研发人员要对EDA工具有3年以上经验才能真正的开始进行IC设计。而IC设计公司积累是否足够这个指标上，个人认为专利技术的数量是最具有判断价值的。鉴于数据太难找，偷懒只找了最关注的几支股票的大概专利情况。大唐电信的专利库专利量是最大的。
集成电路可靠性介绍 可靠性的定义是系统或元器件在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。从集成电路的诞生开始，可靠性的研究测试就成为IC设计、制程研究开发和产品生产中的一个重要部分。 Jack Kilby 在1958年发明了集成电路，第一块商用单片集成电路在1961年诞生；1962年9月26日，第一届集成电路方面的专业国际会议在美国芝加哥召开。当时会议名称为“电子学失效物理年会”；1967年,会议名称改为“可靠性物理年会”；1974年又改为“国际可靠性物会议”(IR PS) 并延续至今。IRPS已经发展成集成电路行业的一个盛会，而可靠性也成为横跨学校研究所及半导体产业的重要研究领域。 集成电路可靠性评估体系 经过四十多年的发展，集成电路的可靠性评估已经形成了完整的、系统的体系，整个体系包含制程可靠性、产品可靠性和封装可靠性。 制程可靠性评估采用特殊设计的结构对集成电路中制程相关的退化机理(Wearout Mechanism)进行测试评估。例如，我们使用在芯片切割道(Scribe Line)上的测试结构来进行HCI ( Hot Carrier Injection) 和NBTI (Negative Bias Temperature Instability) 测试，对器件的可靠性进行评估。 产品可靠性和封装可靠性是利用真实产品或特殊设计的具有产品功能的TQV (Technology Qualification Vehicle) 对产品设计、制程开发、生产、封装中的可靠性进行评估。 集成电路可靠性工作者的主要任务 可靠性定义中“规定的时间”即常说的“寿命”。根据国际通用标准，常用电子产品的寿命必须大于10年。显然，我们不可能将一个产品放在正常条件下运集成电路可靠性介绍行10年再来判断这个产品是否有可靠性问题。可靠性评估采用“加速寿命测试”(Accelerated Life Test, ALT)。把样品放在高电压、大电流、高湿度、高温、较大气压等条件下进行测试，然后根据样品的失效机理和模型来推算产品在正常条件下的寿命。通常的测试时间在几秒到几百小时之内。所以准确评估集成产品的可靠性，是可靠性工作者一个最重要的任务。当测试结果表明某一产品不能满足设定的可靠性目标，我们就要和产品设计、制程开发、产品生产部门一起来改善产品的可靠性，这也是可靠性工作者的另一重要职责。当产品生产中发生问题时，对产品的可靠性风险评估是可靠性工作者的第三个重要使命。为了达成这三项使命，我们必须完成以下6个具体工作：1）研究理解产品失效机理和寿命推算模型；2）设计和优化测试结构；3）开发和选择合适的测试设备、测试方法和程序；4）掌握可靠相关的统计知识，合理选择样品数量和数据分析方法；5）深入了解制程参数和可靠性之间的关系；6）掌握失效分析的基本知识，有效利用各种失效分析工具。 这6个方面的工作相互影响依赖。对失效机理和生产制程的理解是最基本的，只有理解，才能设计出比较合适的测试结构，选择适当的测试与数据分析方法，并采用合适的寿命推算模型，以做出准确的寿命评估。只有深入理解制程参数和失效机理之间的互相关系，才能有效地掌握方向、订下重点、分配资源，来改善产品的可靠性。
时间：2014春季学期班级：1208101 学号：1120810102 姓名：王云 集成电路分类及其特点 摘要：集成电路根据不同的功能用途分为模拟和数字两大类别，而具体功能更是数不胜数，其应用遍及人类生活的方方面面。集成电路根据内部的集成度分为大规模、中规模、小规模三类。其封装也有许多形式：“双列直插”和“单列直插”的最为常见。消费类电子产品中用软封装的IC，精密产品中用贴片封装的IC等。对于CMOS型IC，特别要注意防止静电击穿IC，最好也不要用未接地的电烙铁焊接。集成电路型号众多，随着技术的发展，又有更多的功能更强、集成度更高的集成电路涌现，为电子产品的生产制作带来了方便。 关键词：集成电路 分类 特点 发展趋势 关键技术 一、概述 集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。 集成电路发明者为杰克·基尔比--基于锗的集成电路 和罗伯特·诺伊思--基于硅的集成电路（当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路）。仅仅在其开发后半个世纪，集成电路变得无处不在，电脑，手机和其他数字电器成为现代社会结构不可缺少的一部分。这是因为，现代计算，交流，制造和交通系统，包括互联网，全都依赖于集成电路的存在。甚至很多学者认为有集成电路带来的数字革命是人类历史中最重要的事件。 二、分类及其特点 集成电路有很多种分类方法，常见的有以下几种： 1. 按使用功能分类 按使用功能主要分为模拟集成电路和数字集成电路两大类别。 （1）模拟集成电路。 模拟集成电路又称线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号（指幅度随时间变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等），其输入信号和输出信号成比例关系。主要有集成稳压器、运算放大器、功率放大器及专用集成电路等。其主要类型如下图1：
2019年集成电路设计行业发展概况 （1）集成电路行业 集成电路（Integrated Circuit, IC）是指经过特种电路设计，利用集成电路加工工艺，集成于一小块半导体（如硅、锗等）晶片上的一组微型电子电路。集成电路具有体积小、重量轻、寿命长、可靠性高、性能好、成本低、便于大规模生产等优点，不仅在工、民用电子设备如智能手机、电视机、计算机、汽车等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也不可或缺。 集成电路按应用领域的不同大致分为标准通用集成电路和专用集成电路。其中，标准通用集成电路是指应用领域比较广泛、标准型的通用电路，如存储器、微处理器（MPU）及微控制器（MCU）等；专用集成电路是指为某一领域或某一专门用途而设计的电路，如智能终端芯片、网络通信芯片、数模混合芯片、信息安全芯片、数字电视芯片、射频识别芯片（RFID）、传感器芯片等。 集成电路产业是国民经济中基础性、关键性和战略性的产业，是“中国制造2025”强国战略、国家创新驱动发展战略的重点发展领域。作为现代信息产业的基础和核心产业之一，在保障国家安全等方面发挥着重要的作用，是衡量一个国家或地区现代化程度以及综合国力的重要标志。集成电路一直以来占据半导体产品80%的销售额，业务规模远远超过半导体中分立器件、光电子器件和传感器三大细分领域，长期以来占据着行业大部分市场规模，具备广阔的市场空间，近年来呈现出快速增长的态势。
国内集成电路行业在需求、政策的驱动下迅速扩张。根据中国半导体行业协会统计，2018年中国集成电路行业销售额达到6,532亿元，同比增长20.7%，2014年至2018年的复合年均增长率达21.3%。需求方面，高速发展的计算机、网络通信、消费电子构成了国内集成电路行业下游应用领域的主要部分。在工业市场，传统产业的转型升级，大型、复杂化的自动化、智能化工业设备出现，加速了芯片需求的提升；在消费类市场，智能手机、平板电脑等消费类电子的需求带动相关芯片行业爆发式增长；此外，汽车电子、智能家居场景等拓展了芯片的应用领域。政策方面，政府先后出台了一系列针对集成电路行业的法律法规和产业政策规范行业发展秩序，同时通过企业投资、设立行业投资基金的形式为行业发展提供资本帮助，推动了该行业的发展壮大。