微电子的技术发展方向
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微电子封装技术的未来发展方向是什么?在当今科技飞速发展的时代,微电子技术无疑是推动社会进步的关键力量之一。
而微电子封装技术作为微电子技术的重要组成部分,其发展方向更是备受关注。
微电子封装技术,简单来说,就是将芯片等微电子元件进行保护、连接、散热等处理,以实现其在电子产品中的可靠应用。
随着电子产品的日益小型化、高性能化和多功能化,对微电子封装技术也提出了更高的要求。
未来,高性能、高密度和微型化将是微电子封装技术的重要发展方向。
在高性能方面,封装技术需要更好地解决信号传输的完整性和电源分配的稳定性问题。
为了实现这一目标,先进的封装材料和结构设计至关重要。
例如,采用低介电常数和低损耗的材料来减少信号延迟和衰减,以及优化电源网络的布局以降低电源噪声。
高密度封装则是为了满足电子产品集成度不断提高的需求。
通过三维封装技术,如芯片堆叠和硅通孔(TSV)技术,可以在有限的空间内集成更多的芯片,从而大大提高系统的性能和功能。
此外,扇出型晶圆级封装(Fanout WLP)技术也是实现高密度封装的重要手段,它能够将芯片的引脚扩展到更大的区域,增加引脚数量和布线密度。
微型化是微电子封装技术永恒的追求。
随着移动设备、可穿戴设备等的普及,对电子产品的尺寸和重量有着极为苛刻的要求。
因此,封装技术需要不断减小封装尺寸,同时提高封装的集成度和性能。
例如,采用更薄的封装基板、更小的封装引脚间距和更精细的封装工艺等。
绿色环保也是微电子封装技术未来发展的一个重要趋势。
随着环保意识的不断增强,电子产品的生产和使用过程中对环境的影响越来越受到关注。
在封装材料方面,将更多地采用无铅、无卤等环保材料,以减少对环境的污染。
同时,封装工艺也将朝着节能、减排的方向发展,提高生产过程的资源利用率和降低废弃物的排放。
此外,异质集成将成为微电子封装技术的一个重要发展方向。
随着各种新型器件和材料的不断涌现,如化合物半导体、MEMS 器件、传感器等,如何将这些不同性质的器件集成在一个封装体内,实现更复杂的系统功能,是未来封装技术面临的挑战之一。
微电子技术的发展现状与未来趋势随着科技的迅猛发展,微电子技术作为电子领域的重要组成部分,正以令人瞩目的速度不断发展。
在今天的社会中,微电子技术已经无处不在,从我们日常使用的手机、电脑到各种智能设备,都离不开微电子技术的应用。
本文将从多个角度来探讨微电子技术的发展现状和未来趋势。
首先,我们来看看微电子技术的现状。
目前,微电子技术在各个领域都发挥着重要作用。
在通信领域,微电子技术使得无线通信更加便捷和高效,推动了移动互联网的迅猛发展。
在医疗领域,微电子技术被广泛应用于生物传感器、医疗设备等方面,为医疗行业带来了巨大的进步。
另外,在能源领域,微电子技术也有重要作用,例如太阳能电池、高效节能的微处理器等。
总之,微电子技术的广泛应用使得我们的生活变得更加便利和高效。
然而,我们也应该认识到,微电子技术发展中存在一些挑战和问题。
首先,尽管微电子技术已经取得了巨大的进步,但是其制造成本仍然较高,这限制了其应用范围的扩大。
其次,由于微电子技术对环境的敏感性,电子废弃物的增加成为了一个难题。
此外,微电子技术的安全性问题也备受关注。
随着互联网的普及,网络安全问题对于微电子技术的发展具有重要影响。
因此,在微电子技术的发展过程中,我们需要找到解决这些问题的方法,以推动其向更高水平发展。
接下来,我们来探讨一下微电子技术的未来趋势。
可以预见的是,随着人工智能和物联网技术的不断发展,微电子技术将会在更多领域得到应用。
例如,在智能家居领域,微电子技术可以实现设备之间的互联互通,使得家居设备更加智能化和便捷。
此外,随着可穿戴设备的普及,微电子技术也将在健康监测、运动追踪等方面发挥作用。
更重要的是,微电子技术的应用将会渗透到更广泛的生活领域,从而改变我们的生活方式。
未来,微电子技术的发展还将面临新的挑战和机遇。
首先,研发更先进的微电子器件和材料将是发展的关键。
例如,研究新型半导体材料、设计更小尺寸的集成电路等将推动微电子技术向更高级别发展。
微电子技术的发展和应用前景随着计算机的不断普及,人们对微电子技术的需求也越来越高。
微电子技术是目前最先进和应用最广泛的一种电子技术。
它的应用范围涵盖了电子信息、半导体、集成电路等多个领域,为人们的生活带来了极大的方便和进步。
本文将从三个方面探讨微电子技术的发展和应用前景。
一、微电子技术的发展历程微电子技术已经存在了几十年,并由此不断发展。
20世纪60年代至70年代末,大规模集成电路(LSI)技术得到迅猛发展。
80年代,计算机技术应用于社会生产和科学研究,精密型、高速型LIS逐渐发展出来。
90年代末至21世纪初,随着纳米技术、超大规模集成电路和直接砷化镓(GaAs)材料的发展,微电子技术得到了前所未有的提高。
二、微电子技术的应用前景1. 5G通信技术5G通信技术是现代化通信技术的重要标志。
5G技术运用有机半导体、量子点电荷输运效应、光纤通信、高效低功耗芯片技术等微电子技术,具有更高的传输速度、更快的响应时间和更低的功耗。
未来,基于5G通信技术的智能家居、自动驾驶、智慧医疗等应用将会成为人们工作和生活中的常态。
2. 物联网技术物联网技术是将人、物、事互相连接,进行智能综合管控和服务的技术,是微电子技术最为重要的一种应用。
物联网技术运用了计算机技术、通信技术、数据采集与处理技术,可以实现各种设备之间的联网,进行数据通信以及信息传输。
未来,物联网技术将应用于智慧城市、智能制造、智能医疗、智能家居等更多领域。
3. 人工智能技术人工智能技术是目前最受瞩目的技术之一。
人工智能技术运用了微电子技术的高精度芯片和高速计算能力,在图像、语音、自然语言处理、大数据分析等方面取得了不错的成绩。
未来,人工智能技术将应用于医疗保健、金融、安全等多个领域,为人们的生活带来更多便利和改变。
三、微电子技术的未来发展趋势随着物联网、5G、人工智能等新技术的不断发展,微电子技术的应用前景将更加广阔。
下一个五年,芯片技术将突破50纳米的晶体管制作工艺,集成度将达到数千万级别。
微电子发展趋势微电子是指尺寸在纳米至微米级别的电子器件和系统。
在过去几十年中,微电子领域取得了巨大的发展,并且其发展趋势也在不断变化和演进。
以下是微电子发展的一些趋势:1. 小型化和集成化:微电子器件逐渐实现小型化和集成化的发展。
其尺寸不断缩小,功能不断增加。
例如,原本需要多个电子器件才能实现的功能现在可以集成到一个芯片中,减小了体积和功耗。
2. 低功耗和高性能:随着移动设备和物联网的发展,对微电子器件的功耗和性能要求也越来越高。
微电子技术不断提升功耗效率,同时提高性能和稳定性,以满足不同应用的需求。
3. 高集成度和3D技术:为了满足多功能和高性能的需求,微电子器件的集成度也越来越高。
通过3D技术,可以在三维空间中布置电子器件,提高了空间利用率,同时降低了电路布线的复杂性。
4. 新材料和制造工艺:微电子器件的发展还受益于新材料的引入和制造工艺的改进。
例如,石墨烯、碳纳米管等新材料的应用使得器件性能得到了提升。
同时,新的制造工艺也使得器件的制造成本和周期得到了降低。
5. 医疗和生物应用:微电子技术在医疗和生物领域的应用也越来越广泛。
例如,微机械系统(MEMS)可以用于制造微型传感器和生物芯片,用于监测人体健康状况和进行基因研究等。
6. 量子计算和量子通信:微电子领域还涌现出了量子计算和量子通信等新兴技术。
量子计算利用量子叠加和量子纠缠等性质,可以进行超快速计算,并且具有极高的安全性。
量子通信则利用量子纠缠实现了绝对安全的通信。
7. 人工智能和边缘计算:随着人工智能的兴起,微电子领域也在努力满足人工智能的需求。
边缘计算技术可以在网络边缘进行数据处理和决策,减少了数据传输的延迟和压力。
微电子器件和系统的发展将进一步推动人工智能的应用。
总之,微电子领域的发展趋势是小型化、集成化、功耗和性能的提升、新材料和制造工艺的引入、医疗和生物应用的拓展、量子技术的发展以及与人工智能的结合等。
这些趋势将不断推动微电子技术的创新和应用,为我们的生活和工作带来更多的便利和可能性。
微电子技术发展方向微电子技术是现代电子技术的重要分支之一,它被应用于电子产品的设计和制造,并在人们的生活、工作、学习等方面产生着广泛的影响和作用。
目前,随着信息化、智能化和互联网时代的到来,微电子技术也走向了新的发展阶段,具体表现为以下几个方面:一、芯片集成度不断提高芯片集成度是评价芯片性能和技术水平的重要指标之一,它指的是一个芯片中集成电路器件的数量和密度。
随着制造工艺的不断改进和创新,芯片集成度不断提高,从最初的几十个甚至几百个电子元件到现在的数百万个,甚至数十亿个电子元件,芯片的功能和性能也得到了极大的提升。
未来,芯片集成度还将持续提高,为电子产品的发展和创新提供更强有力的技术支撑。
二、先进制造工艺推动技术进步制造工艺是芯片制造中的重要环节,它直接决定了芯片的品质和性能。
目前,先进制造工艺已成为微电子技术发展的重要方向之一,主要体现在以下几个方面:1、深紫外光刻技术:深紫外光刻技术是芯片制造工艺中的重要技术之一,它可以在同等面积上增加更多的线路,并且线宽更小,使芯片制造工艺更加精密。
2、各向异性腐蚀技术:各向异性腐蚀技术可以使芯片制造工艺更加高效、经济、精确,提高生产效率和产量,并且可以产生更加精确的器件结构。
3、多层互联织造技术:多层互联织造技术可以在芯片中增加更多的线路和器件,同时又不占用芯片空间,提高其集成度和注入新鲜血液。
三、化学传感器和MEMS技术的应用微电子技术的另一个发展方向是应用于化学传感器和MEMS技术的发展。
化学传感器是一种可以以极高的灵敏度和快速度探测和分析分子物质的装置,而MEMS技术则是一种将微机械、电路和传感器集成于一体的技术,能够制造各种精密的微型机械系统。
这两种技术的结合,能够在医疗、环保、安全、工业等多个领域产生广泛的应用,带来更加精确和高效的传感和控制技术。
四、低功耗技术和物联网的发展随着移动互联网的普及和物联网的兴起,低功耗技术也成为了微电子技术的重点关注领域之一。
微电子的技术发展方向
一、概述
微电子技术是当今世界科技发展的重要方向之一,其应用范围也越来
越广泛,是当今国家经济发展所不可替代的力量。
微电子技术是一种利用
复杂的电子器件、器件特性、器件物理结构、电路功能、电路设计、系统
集成的精密科学,它既涉及器件特性的研究,又包括电路设计、电路功能、系统集成以及IC、半导体工艺的研究,是一个复合性技术。
二、发展方向
(1)加速射频稳定性和宽带性能的技术开发。
射频稳定性是微电子
技术发展的重要方向,是提高微控制器、数据采集卡、无线通信等产品性
能的关键因素。
目前,微电子技术主要通过改进晶体管外延尺寸、改变元
件内部结构和内部元件非均质结构等加速技术来实现,从而提高产品的射
频稳定性和宽带性能。
(2)晶体管半导体技术的发展。
随着晶体管技术的发展,目前最先
进的晶体管技术已经可以实现调节芯片的工作电压范围,为满足不同的应
用需求,可以大大提高芯片的性能。
(3)利用高速光学技术发展微电子装备。
高速光学技术是一种新兴
技术,它能够提供提高编程速度、提高信息系统传输速度和减少信号噪声
等优势,为微电子装备研制具有重要意义。
微电子技术的发展现状与未来展望近年来,微电子技术的快速发展引起了社会的广泛关注。
作为一门专门研究微型电子器件和电子集成技术的学科,微电子技术的应用领域涉及到各个方面,包括通信、计算机、医疗等等。
本文将重点探讨微电子技术的发展现状以及未来发展趋势。
首先,我们来看当前微电子技术的发展现状。
随着信息技术的迅猛发展,微电子技术得到了空前的发展机遇。
尤其是在集成电路领域,晶体管尺寸的不断缩小和集成度的提高使得芯片的性能得到了极大的提升。
目前,微电子技术已经实现了纳米级的微观特征制造,使得芯片在尺寸、功耗和性能上都取得了巨大突破。
其次,微电子技术在通信领域的应用也有了长足的进步。
无线通信技术的广泛应用使得人们对微电子技术有了更高的需求。
微电子技术在无线通信中起到了关键的作用,如5G网络中的通信芯片、射频天线等。
此外,蓝牙技术、Wi-Fi技术等也是微电子技术的应用之一,为人们的通信生活提供了便利。
另外,医疗领域也是微电子技术的重要应用领域之一。
微电子技术在医疗器械和医疗设备中的应用也得到了广泛认可。
例如,心脏起搏器、糖尿病血糖仪等设备都是由微电子技术支持实现的。
微电子技术的发展使得医疗设备更加智能化、准确化,提高了患者的治疗效果和生活质量。
未来,微电子技术的发展有着广阔的应用前景。
首先,随着人工智能技术的不断进步,微电子技术将在智能设备上发挥更为重要的作用。
例如,智能手机、智能家居等设备都离不开微电子技术的支持。
微电子技术的进一步发展将使得这些智能设备功能更为强大,人机交互更为智能化。
其次,新能源领域也是微电子技术的一个重要发展方向。
目前,我们正面临着能源问题的严峻挑战。
微电子技术在太阳能、风能等新能源技术中的应用有望推动新能源领域的发展。
例如,微电子技术可以应用于太阳能电池的研发,提高太阳能的转换效率。
此外,微电子技术还可以应用于电池技术和能源管理系统的研究,提高能源的利用效率和储存能力。
最后,微电子技术的应用还可以拓展到环境保护领域。
微电子技术的发展现状与未来趋势分析追溯微电子技术的历史,我们可以发现它已经在过去数十年间实现了蓬勃发展。
微电子技术通过将电子元器件电缆化、小型化和高度集成化,从而使得电子设备的性能大幅提升,其潜力和前景也越来越显著。
首先,让我们来看看微电子技术领域目前的现状。
我们可以将其划分为两个方面:硬件技术和应用领域。
在硬件技术方面,微电子技术的发展主要包括集成电路技术、封装技术和芯片制造技术等。
集成电路技术是微电子技术的核心,它将数百万甚至上亿个晶体管集成在一个芯片上,从而实现了电子设备的高度集成化。
随着半导体工艺的不断进步,集成电路的密度也在不断提高,使得芯片的性能得以极大地增强。
另一方面,封装技术则是为了保护芯片以及将其连接到电子产品中。
目前,3D封装和薄膜封装是封装技术的主要发展方向。
而芯片制造技术则是研究如何制造高度集成芯片的技术,包括光刻技术、薄膜沉积技术等。
在应用领域方面,微电子技术已经广泛应用于各个领域。
信息技术是微电子技术的一个重要应用领域,例如移动通信、计算机硬件和互联网等。
这些应用领域的发展离不开微电子技术的推动。
另外,医疗卫生领域也是微电子技术的重要应用领域之一。
微电子技术可以用于制造医学传感器、可植入芯片和医学成像设备,从而提供了更加精确和高效的医疗服务。
更为重要的是,微电子技术还在能源、交通和环境保护等领域发挥着重要作用。
通过微电子技术的应用,我们可以实现能源的高效利用、交通的智能化和环境的监控与保护。
接下来,让我们展望一下微电子技术未来的发展趋势。
从目前的发展态势来看,未来微电子技术可能呈现以下几个趋势。
首先,随着智能化和物联网技术的快速发展,微电子技术将会更加智能化。
例如,智能手机和智能家居等设备的普及,将需要更加高效和智能的微电子技术。
微电子技术将不仅仅解决硬件技术问题,还将涉及到软件开发、人工智能等方面的问题。
其次,随着人工智能技术的发展,微电子技术将逐渐融入到人工智能技术中。
微电子技术的应用和发展趋势微电子技术是一种革命性的技术,它将电子设备变得更加小型化、高效化和智能化。
随着科技的不断发展和进步,微电子技术在人类的生活中扮演着越来越重要的角色。
本文将探讨微电子技术的应用和发展趋势,以便更好地了解这一领域的未来发展方向。
一、微电子技术的应用微电子技术的应用范围非常广泛,如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、数字相机、电子游戏等,这些设备的智能化、便携性和高效性的实现都有赖于微电子技术的突破。
除了这些消费电子产品外,微电子技术还广泛应用于医疗设备、航空航天、综合电子系统等领域。
其中应用较广泛的例如血压计、人工耳蜗、神经刺激器、飞行控制器等。
1. 智能手机和平板电脑智能手机和平板电脑是近年来微电子技术发展的代表产品,其便携性、高效性和智能化程度彻底颠覆了人们对传统电子设备的认知。
微电子技术让手机和平板电脑得以拥有如此多的功能,例如高清晰度的显示屏、强大的处理能力、智能化的操作系统、高速的网络连接等,这些都是微电子技术的成果。
与大型电脑相比,手机和平板电脑可以携带走到任何地方,而且其应用范围也非常广泛,包括游戏、社交媒体、购物、电影等,这正是微电子技术带来的便利。
2. 医疗设备医疗设备是微电子技术领域的又一个重要应用领域。
例如,微电子技术可以帮助制作出更小、更有效的医学仪器,这使得医生可以更加轻松地进行诊断和治疗。
微电子技术还可以帮助开发出更加先进的医疗设备,例如电子睡眠监测仪、人工心脏起搏器、电子胰岛素泵等,这些设备的问世也为千千万万的病患提供了更好的治疗手段。
3. 航空航天航空航天是微电子技术的又一个重要应用领域。
微电子技术可以帮助制作出更小、更轻、更精密的航空航天设备,嵌入式电子技术和传感器控制技术的应用广泛,可以有效地提高飞行器的性能、稳定性和耐用性,同时也有效地提高了飞行器的安全性。
例如,在火星探测等星际探测任务中,微电子技术起着至关重要的作用。
二、微电子技术的发展趋势目前,微电子技术正经历着飞速的发展,为了更好地了解这一领域的未来发展方向,需要掌握它的发展趋势,这些趋势主要包括:1. 更小、更高效、更精密随着人类对微观世界的认识不断深入,微电子器件的制造技术将越来越精细和复杂。
微电子的技术发展方向
一、微电子技术的发展概况
微电子技术是近十年来发展最快的技术之一,它为许多领域的发展提
供了强大的技术支持。
在过去几年中,微电子技术发展取得了巨大的成功,成为现代社会发展的基础建设之一、微电子技术已经改变了我们的生活方式,为人类的生活提供了更多的便利。
根据国际微电子学会的统计,目前全球微电子业务规模超过90万亿
美元,成为全球经济发展最快的行业之一,但仍然有巨大的发展空间。
二、微电子技术发展的热点方向
1、无线通信技术
无线通信技术是微电子发展方向中最受瞩目的一方面,今天的手机技术、笔记本电脑技术、蓝牙技术等都是无线通信技术的具体应用,它们主
要通过信号传输的方式来解决无线信号传输的问题,有效提高了信号的传
输距离和覆盖范围,使得无线通信技术得以发挥更大的作用。
2、高效能芯片
近年来,随着人们对智能设备的需求日益增加,电脑处理器、移动设
备以及工业自动化控制系统等都需要高效能的芯片来完成智能化任务,因
此高效能芯片发展方向受到投资机构的重视和研究机构的关注。
未来几年,微电子技术中的高效能芯片发展方向将得到更大的投入,以满足人们智能
产品的需求。
3、小型电子元件。
1 微电子技术发展方向21世纪初微电子技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流;随着IC设计与工艺水平的不断提高,系统集成芯片将成为发展的重点;并且微电子技术与其他学科的结合将会产生新的技术和新的产业增长点。
1.1 主流工艺——硅基CMOS电路硅半导体集成电路的发展,一方面是硅晶(圆)片的尺寸愈来愈大,另一方面是光刻加工线条(特征尺寸)愈来愈细。
从硅片尺寸来看,从最初的2英寸,经过3英寸、4英寸、5英寸、6英寸发展到当今主流的8英寸。
据有关统计,目前世界上有252条8英寸生产线,月产片总数高达440万片,现在还在继续建线。
近几年来又在兴建12英寸生产线,硅晶片直径达12英寸(300mm),它的面积为8英寸片(200mm)的2.25倍。
1999年11月下旬,由Motorola与Infineon Technologies联合开发的全球首批300mm 晶片产品面市。
该产品是64M DRAM,采用的是0.25µm工艺技术,为标准的TSOP 封装。
据介绍,300mm晶片较200mm晶片,每个芯片的成本降低了30%~40%。
到目前,已经达到量产的12英寸生产线已有6条,它们是:(1)Semiconductor 300公司,位于德国德累斯顿,开始月产1500片,由0.25µm进到0.18µm。
(2)Infineon公司,位于德国德累斯顿,0.14µm,开始月产4000片。
(3) TSMC公司,位于我国台湾新竹, Fab12工厂生产线,由0.18µm进到0.15µm以至0.13µm,开始月产4500片。
(4)三星公司,位于韩国,Line 11生产线,0.15/0.13µm,开始月产1500片。
(5)Trecenti公司,位于日本那珂N3厂,月产能7000片,0.15/0.13µm。
(6)Intel公司的D1C厂,开始月产4000片,0.13µm。
此外,已经建厂,开始试投的也已有9条线;正在建的有4条线。
采用12英寸晶片生产的IC产品,据报道已有:韩国三星公司批量生产512M 内存(DRAM);美国Altera公司在台湾TSMC公司加工生产可编程逻辑器件(PLD),采用0.18µm技术;美国Intel公司在2001年3月份宣布,在当年采用0.13µm 技术建12英寸生产线量产CPU。
其余各线主要做存储器电路,DRAM、SRAM或Flash。
在光刻加工线条(特征尺寸)方面,如前所述,在主流0.25µm技术之后,已有0.18µm、0.15µm以至0.13µm技术连续开发出来并投入使用。
据报道,韩国现代电子公司在2001年底前,将其下属的4家工厂的工艺技术由0.18µm提升至0.15µm,生产存储芯片。
其竞争对手三星电子公司和美光科技公司目前已经有半数芯片采用0.15µm技术。
台湾威盛率先在2001年采用0.13µm工艺生产微处理器产品,但其C3系列仍属于PⅢ产品。
Intel和AMD公司市面上产品普遍仍采用0.18µm的技术,但Intel在2002年1月7日发布了采用0.13µm工艺生产出运算频率突破2GHz的Northwood核心P4处理器产品,4月又公布了2.4GHz产品。
这样,Intel仍然稳坐技术领先的地位。
在日本,NEC和日立合作于2000年8月率先推出全球第一块采用0.13µm的256M DRAM。
2001年日本东芝和富士通与台湾华邦合作,推出0.13µm堆叠式1G DRAM,2002年计划提升到0.11µm。
日本五大半导体厂商正在联合开发0.1µm以下工艺制造技术。
2001年8月,美国应用材料公司的设备已可制造出技术水平为0.10µm (100nm)的电路,在制造工艺技术上也有新的突破。
美国德州仪器公司正采用0.10µm技术制造模拟和数字电路。
总之,0.10µm(100nm)乃至0.04µm(40nm)的器件已在实验室中制造成功,研究工作已进入亚0.10µm阶段。
美国Intel公司将加速新一代0.09µm(90nm)处理器技术的开发工作,计划在2003年上半年发布其0.09µm处理技术,该处理技术基于铜互连、低K介质和其他的一些性能上。
而且该公司又开发成功一种新型晶体管技术,将使CPU集成度达到目前的25倍,可集成10亿只晶体管,将使运行速度达到目前的10倍,工作频率达到20GHz。
这种CMOS晶体管结构称为Depleted Substrate Transistor,采用的栅极长度为15 nm,其栅极绝缘膜采用了高介电常数的新型材料,将通常的SiO2换为ZrO2或Ae2O3等新材料,通过在绝缘层上的超薄硅层内制作晶体管来提高开关速度,称它为Intel Tera Hertz晶体管,计划于2006~2010年投产的CPU中使用。
据称Intel的这项技术具有“革命性意义”。
在提高晶体管响应速度和降低耗电量及发热量方面,它的开发成功将再次打破阻碍摩尔法则继续存在的瓶颈。
1.2 SOC技术——系统集成芯片早在10年前,半导体厂商就开始探讨系统集成芯片(SOC)技术,英文为System on Chip,多数SOC产品可以采用纯CMOS工艺制造,但是真正的SOC能力要求面向系统的技术,不仅要整合CMOS、双极器件、非挥发性存储器、电源(动态绝缘栅型场效应管)等基本功能技术,而且系统本身还应融合两种以上的基本功能技术。
美国Lucent公司微电子部对SOC定义为如下的半导体器件或产品:它在单个硅片或套片上捕捉或实现系统级的知识和专门技术。
单个芯片具有如下的功能:⑴数字信息,微处理器和微控制器核心;⑵数字逻辑(包含知识产权核心和定制逻辑);⑶精度模拟电路;⑷相关的存储器(如SRAM 或Flash块);⑸原型动力(可编程核心)。
SOC是IC设计能力第四次阶跃,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,实现系统芯片集成,以IP复用为基础。
实际发展中有两点值得注意。
一是DSP已融为SOC技术大厦之关键。
用于无线电话、高速Modem和各种其他的电子产品的DSP芯片,正重新改造用作SOC技术的关键部件。
另一是嵌入式超大规模集成电路是实现SOC的一种重要解决方案。
嵌入式IC主要包括嵌入式微控制器/微处理器(MCU/MPU)和嵌入式现场可编门阵列(FPGA ),而32位嵌入式MCU/MPU渐成主流产品。
2000年全球SOC芯片的市场销售量已经达到4亿块,销售额达到80亿美元,比1999年增长31%。
SOC将成为IC设计业发展的大趋势,其市场平均年增长率将超过30%,预计到2005年,全球SOC市场的销售量将达到14亿块,市场需求额将是280亿美元。
1.3 微电子与其他学科结合诞生新的技术增长点1.3.1 MEMS和MOEMS技术MEMS——微机电系统,英文是Micro Electro Mechanical Systems。
这是一种体积非常小、重量非常轻的机电一体化产品,其量度以微米为单位。
MEMS是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整的微型机电系统。
主要包含微型传感器、执行器和相应的处理电路三部分。
它是源于硅微细加工技术,是微电子、材料、机械、化学、传感器、自动控制等多学科交叉的产物。
现在又出现MOEMS——微光机电系统,即微光学电子机械系统。
它是在MEMS 的基础上又增加了光学部件。
美国是研究开发MEMS最早的国家,早在20世纪60年代就开始研究。
以往MEMS技术一直主要用于军事领域。
经过近20年的技术发展,MEMS开始在消费类电子产品领域内大量投产,进入家电领域。
目前,国外已开发成功硅基和非硅三维MEMS多种产品。
由于硅基MEMS生产工艺与集成电路制作技术相兼容,成本低,性能高,体积微小,所以成为其开发主流。
产品有惯性传感器、压力传感器,通信用MEMS元器件、微型光机电器件等。
MEMS可应用于汽车、机械和电子、光学、医学生物学、航空航天、军事,以及消费类家电各领域。
据预测,从2000年到2004年,全球MEMS市场的销售额将从35亿美元增长到71亿美元,这里包括封装后的MEMS成品,平均年增长率为20%。
而在电子消费品应用领域的销售额从2000年的2亿美元增长到2005年的15亿美元以上,这一应用领域将有力地促进MEMS的发展。
可以说,MEMS或MOEMS 是微电子技术与机械技术、光学技术的结合,是微电子与其他行业结合的新的突破。
1.3.2 生物芯片技术微电子技术与生物技术紧密结合,产生生物芯片。
早在上世纪90年代初,美国就开始着力于脱氧核糖核酸(DNA)基因芯片的研究和生产。
所谓“生物芯片”,是指类似于计算机芯片的装置,它在几秒钟的时间里,可以进行数以千次计的生物反应,如基因解码等。
这些生物芯片采用“微凝胶”技术,可以对化合物进行生物目标对照检查,以回答有关的问题,例如DNA排序、基因变异、基因表现、蛋白质相互作用以及免疫反应等。
这种以生物芯片支撑的、功能强大的DNA计算机虽然目前的缺点是运算速度较慢,一次运算大约需要一小时,但它能同时进行10亿亿个运算,因为已能把10亿亿个链安排在一公斤的水里,而每个链本身就是一个微处理器,能各干各的事情。
正在研究利用有机高分子导电材料作生物芯片技术,可以制造生物计算机,其容量将达到现在电子计算机的10亿倍。
据预测,生物芯片计划可能会产生一个市场规模达数十亿美元的新兴产业。
DNA是微电子技术与生命科学结合的创新领域,基因鉴定是其重要的应用,在农业、综合工业的研究和生产中有广泛的应用前景。
1.3.3 塑料半导体技术化学领域中有机化学的发展与半导体技术的结合,近年来发展了一个塑料半导体技术分支。
与硅元素半导体制作晶体管截然不同,这是用塑料制作晶体管,称为塑料晶体管,又称为有机薄膜晶体管(OTFT),这是晶体管制作的一种新途径。
用硅平面工艺来制作晶体管需要价格很高的厂房和设备,为生产一批产品必须花费数天、以至十几天的时间。
而OTFT则可运用精密的喷墨或橡皮图章式的印刷技术,在短短几分钟内制作完成。
这种半导体产品还可个别制造,每片的成本预计不足0.001美元,成本极低。
虽然OTFT的功能略逊于硅,而且这种情况在短期内也不会改变,但是这两种技术之间的差距已逐渐在缩小。
塑料半导体可用于各式各样的新产品。
例如:抛弃式的射频标签、应用于电子书的数字纸张的电子驱动装置,以及手机、膝上计算机和个人数字助理(PDA)面板,它们几年后的市场规模将分别达到42亿、13亿和240亿美元。