半导体技术发展篇1
全球半导体业大发展
飞思卡尔半导体董事会主席兼首席执行官RichBeyer发表了前瞻性的主题演讲，他认为，我们即将走入“智能互联”时代――人与人、人与物智能互联，这依赖于半导体技术的高速发展，以及半导体技术在各个行业的深化应用，全球半导体行业将迎来发展的春天。
特约参会的未来学家HughHerr就美国正在研究的生物工程与半导体结合，以及半导体技术在医疗等行业的应用进行演讲，吸引了无数观众。HughHerr本身是一名运动员，一次登山事故让他失去了双脚，是采用飞思卡尔芯片技术的假肢让他重新站立起来，并且可以像常人一样健步如飞。他介绍，美国的前沿研究正在研究在人类大脑中植入芯片，让行动不便或失明的人通过意念指挥行动。目前，很多最新的研究已经在小白鼠身上试验成功，并正在一些高位截瘫的病人中试验，相信不久之后就能在医疗行业应用。
会现场，一台安装了飞思卡尔芯片的智能医疗机器人，以很快的速度移动到主持人旁边，现场检测主持人的血糖状况，并给出医疗建议，这一前瞻性的实用医疗技术让人大跌眼镜。
RichBeyer先生认为，未来半导体技术将逐渐走向深入的行业应用。
未来5年平板电脑
将超pC
RichBeyer认为，由于移动互联网的普及应用，5年内智能平板电脑将取代传统的pC，而且平板的应用将不只局限于“平板计算机”的模式，未来包括打印机或是一些家用电器，如电冰箱等产品，也都会具有类似平板计算机的功能。
“这一结论并非我个人的想法，不少权威业界人士以及独立分析机构都有类似的想法。”例如，Gartner最近的一份分析报告指出：到2015年，智能手机用户将达100亿；10年内，全球半数人口将通过移动终端设备上网；5年内，平板电脑有望取代传统pC。
为了迎接这一趋势，飞思卡尔从去年开始涉足平板电脑并成立了相关的部门。在去年的美国拉斯维加斯消费电子展(CeS)上，飞思卡尔推出的新型智能平板电脑备受关注，同时也展示了内含全新QoriQ系列多核应用处理器的多款智能手机、平板电脑、电子书阅读器等。
工业转消费，硬件转软件
飞思卡尔原来是摩托罗拉旗下的半导体部门，2004年从摩托罗拉分离，2006年被黑石集团、tpG资本和凯雷集团等财团出资176亿美元收购。今年5月26日，飞思卡尔在纽约证券交易所重新上市，这为公司募集到了大量资金。
“飞思卡尔的业务主要由消费和工业市场两大块构成。其中，工业市场占据了销售总额的90%左右，尤其在汽车电子领域，飞思卡尔是美国汽车行业的最大芯片供应商。”RichBeyer介绍说。但是，随着全球消费电子市场日益火爆，飞思卡尔开始从工业市场向消费市场转型。“目前，消费电子产品只占公司销售总额的10%，但我们的嵌入式半导体产品已经开始广泛应用于电话、网络和消费电子产品中，如众所周知的亚马逊Kindle、索尼Reader以及中国的汉王等电子书都采用了我们的应用处理器，苹果也采用了不少专利。未来，消费电子尤其是平板电脑，将是飞思卡尔重点关注的领域。”他说。
半导体技术发展篇2
3.2.12008年测试方面的变化
测试路线图在2008年的变化主要在测试并行性、存储器、混合信号和RF技术需求表等几个方面。
多测试位技术需求表已经明显改变，以便能够更好地和不断演化的器件需求相一致。高性能mpU器件在近期已经将测试并行性降低到x1，并且显示：并行性随时间快速提升的速度要慢得多。增加了新的“SoC测试并行性”一节，它无法和其它类别很好地结合在一起。低性能mpU和aSiC器件现在已经并入“低性能mCU”这一节。
存储器表改变了nanDi/o数据速率，以便反映路线图器件数据速率的加速提高。在2022年以前，nanD数据速率将达到533mb/s，这比2007年版路线图的i/o速率增加一倍。
很多个混合信号技术需求表目前已经给出了最高指标和中值指标，以覆盖极端情况下和典型情况下的技术要求。在表中还增加了描述特定目标应用的注释。RF技术需求表有一些可行性颜色的变化，这反映了未来几年内已有能力的变化；每个器件的RF端口数有所增加，这反映了更快的无线信号采用率。
3.2.22009年的发展方向
在“测试”和“设计”这两章中都更新了DFt相关的内容，并在这两章之间进行了划分，“测试”一章将包括对低成本测试的需求，而“设计”一章则讨论了实现方法。从2003版itRS以来，DFt一直没有进行主要的修订。
对GHz接口测试来说，DFt在两个新的领域中取得了进展。在2008年，一些模拟参数BiSt（例如抖动）取得了显著的进展。将研究用于系统级测试的DFt方面的改进，能够超越物理层达到更高的通信层。
“测试”一章已经从传统的CmoS器件发展到“morethanmoore”器件，它可以包括多种技术。Sip器件带来了很多测试方面的挑战，必须要以“Sip驱动的解决方案”的形式来解决，并作为“morethanmoore”推动未来工业界发展的主要指示器。Sip的极端情况是3D硅结构，它需要很多通孔来对芯片进行连接。需要能够有效定义划分方法和测试策略的解决方案。
使用适应性测试方法来降低整体测试成本，将成为2009年的关注焦点，在2009版itRS中，将增加“系统测试”一节。
3.3工艺集成、器件和结构
在本版更新中的主要变化是：加入oRtC采用的新的物理栅长（Lg）按比例缩小模型，以反映我们最近的调查结果以及逆向工程发现的结果。这些新的按比例缩小模型与2007年itRS预测的Lg按比例缩小相比，速度有所减慢。因此，高性能技术CV/i每年17%的速度提升也随之减缓。相应地，UtBFD和DG结构的引入也相应放缓。在这一版更新中，UtBFD结构将在2013年开始引入，而DG结构在2015年引入，用于所有的高性能、低运行功耗和低待机功耗技术。另一个修订是将高κ金属栅的引入时间从2008年推迟到2009年，以反映现实情况。
每种器件类型的具体变化如下所示：
高性能逻辑电路技术（表piDS2a-b）：
物理栅长Lg按比例缩小放缓至3-5年，斜率有所变化；
在“前端工艺”和“工艺、器件和结构”这两章中的一些共同参数有所改变，以保证完全的一致性。这些参数是：1）物理eot；2）栅漏电流；3）迁移率增强系数；4）寄生S/D电阻。对于漏电流，只需要2位有效数字，这已经达成了共识。
据观察，在新的Lg按比例缩小模型的情况下，CV/i速度指标的变化斜率为大约每年13%，而不是每年17%。这个速度需求将是2009年itRS讨论的主要课题。
低待机功耗技术（表piDS3a-b）
oRtC提出的物理栅长变化是较小的，而整体趋势和斜率的变化仍然保持类似水平。
低运行功耗技术（表piDS3c-d）
oRtC提出的物理栅长Lg按比例缩小放缓了1-3年，斜率有所变化；
在“前端工艺”和“工艺集成、器件和结构”两个技术工作组间取得了共识，对一些参数进行了修正：1）物理eot；2）栅漏电流。
表piDS5a-b：非易失性存储器
对2007版中的一些不一致之处进行了小的修订。
所有其它的技术需求表都没有变化，与2007版itRS相同：表piDS1a-b工艺集成的困难和挑战；表piDS4a-b：DRam技术需求表；表piDS6：可靠性技术的困难和挑战；表piDS7a-b：可靠性技术需求表。
3.4用于无线通信的射频与模拟/混合信号技术
3.4.1总结：2008年无线技术的现状-itRS展望
射频（RF）和模拟/混合信号（amS）技术为快速增长的无线通信市场服务，并代表了对很多半导体制造商的成功至关重要的关键技术。通信产品正在成为量产制造的关键驱动因素，而消费电子产品则占据了半导体需求的一半以上的份额1。无线通信市场的消费产品部分对成本十分敏感。目前，有多种不同技术都能够满足技术需求，因此，面市时间和整体系统成本将主导技术的选择。
注释1：p.H.Singer,"DramaticGainsinperformanceontheHorizon,"editorialinSemiconductorinternational,Vol.29,no.8,29,July2006,page15.
RF和amS技术工作组的工作范围和2007版itRS相同。对无线收发器iC的需求是对近期的itRS定义的“morethanmoore”有重要贡献的技术驱动因素。RF和amS技术工作组有5个子工作组。其中，4个子工作组包含超过10GHz的应用：CmoS器件、双极型器件、无源器件、功率放大器（pa）和memS。毫米波应用的第5个工作组专注于收发器iC中使用的iii-V族化合物半导体和硅基的半导体器件的功率和低噪声需求。
RF和amS技术路线图的某些内容反映的是原型的能力，而不是在itRS的其它章那样反映的是量产制造的能力。生产需要的是市场。但是在某些新兴应用中，例如毫米波连接和成像应用，当前的市场落后于路线图所预测的技术能力。
对CmoS器件来说，2008年的技术需求表继续以前的趋势：高性能RF和低待机功耗CmoS器件相比，具有1年的落后，而毫米波CmoS高性能CmoS器件相比有2年的落后，对RF模拟参数进行调整，以反映2008年oRtC的更新；在精密模拟电路技术需求表中，校正了1/f噪声；更新了毫米波噪声因子，以便和发表的数据相一致；增加了94GHz的技术需求。
对双极型器件，有一些小的调整，包括对高速双极型器件的ft/fmax的可行性颜色进行了调整，并且对功率放大器用的双极型器件需求进行了更新，以便和已发表的数据相一致。
对无源器件来说，2008年技术需求表更新了mim电容器密度的数据，以便和近期发表的数据相一致，同时更新了可变电抗器的Q值、电感器的Q值；调整了功率放大器的无源元件可行性颜色以反映新的电感器数据和更低的电容器密度需求，以反映实际应用的需求。最大的困难和挑战仍然是如何将无源元件和数字CmoS工艺集成到一起，并在工艺成本和器件性能之间取得折衷。
对功率放大器来说，表中数值显示：电池的寿终电压2.4V将被继续延续至未来的技术代。这部分是由于几乎固定的电池电压和耐用性需求将会使技术演化的步伐放缓。
对memS器件，增加了7个新的器件种类。正如2007版itRS所述，技术需求表包括以下4类器件：1）Baw；2）谐振器；3）具有电容性接触的开关；4）具有金属接触的开关。然而，每种器件都将在2009版itRS的“RF和amS”一章中进行更详细的讨论。将新增特殊性能和成本驱动应用。同时，将澄清对设计工具的需求。
对毫米波应用来说，技术需求表显示：绝大多数的iii-V族化合物半导体工艺的几何尺寸的按比例缩小将被延迟1-2年。这个延迟和工业界的整体趋势是一致的。同时，RF和amS路线图反映了从GaaspHemt到替代性的iii-V族化合物半导体技术转化的技术。
3.5新兴器件研究
3.5.1新兴器件研究的2008年更新
在2008年底以前，itRS的“新兴器件研究”技术工作组将召开5个面对面的研讨会（或论坛）以及工作组会议；在2009年3月将召开第6个研讨会。这些研讨会和工作组的目标是对当前的纳米电子概念和技术的现状进行评估，包括架构方法。美国国家科学基金会在财务上支持了这些研讨会，如下表1所示。“虚拟浸没架构（Virtualimmersionarchitectures，Via）”论坛是由SRC和itRS赞助的，并且nSF和Sandia国家实验室也共同赞助了这个论坛。
本文将专注于其中的两个会议：2008年7月10日-11日召开的Via论坛，和2008年7月12日-13日召开的“对选定的‘超越CmoS技术’的成熟性的评估”研讨会和eRD/eRm技术工作组会议。
Via论坛的目的是：考虑在2020年时间框架以前，半导体技术对虚拟浸没架构（Via）的影响。
“对选定的‘超越CmoS技术’的成熟性的评估”研讨会及随后的技术工作组会议的目的是：评估7种“超越CmoS”的技术能否推动信息技术在2022年以后继续发展，并且判断它们是否准备好加速研究和开发活动。候选的待评估技术包括：1）纳米机械开关和Fet；2）自旋转移磁矩逻辑电路；3）集合的强相关多电子自旋器件；4）基于碳的纳米器件；5）原子/电化学金属开关；6）单电子晶体管；7）CmoL/Fpni。
3.5.2虚拟浸没架构论坛的小结
虚拟世界是一个合成的、计算机生成的和精炼的环境。在这个环境中，一个远程可控的终端，称为“avatar”，可以移动并且和其他的、作为其他用户的的终端交互作用。信息处理技术的这种应用正在娱乐领域中快速增长，并在应用空间中开始得到应用。终端用户将“虚拟地浸没”在这些合成的世界中。这个论坛最感兴趣的内容是2020年半导体技术预期对虚拟浸没系统的可能的影响。讨论主要集中于计算机架构，但是也强调了显示、软件、互连系统、通信系统和计算的热力学限制等因素。
多核架构很有可能对未来的Via系统起到很重要的作用。当前，计算机架构有两种不同的发展方向，每一种都部分地应对了Via的需求。另一方面，通用的多核处理器（GpU）预期能否处理多任务应用，例如传感器输入界面、和服务器之间的通信、物理模拟等。在2020年以前，可能这两类处理器将会合并为一类，使得半导体技术在这个时间框架之内更有优势。支持物理模拟的GpU的出现可能是这种趋势的第一个指示器。在任何情况下，GpU和CpU架构的编程环境，对某些汇总的架构来说，将继续获得关注。此外，创建虚拟世界本身的软件环境也需要更多的关注。因此，即使硬件架构在2020年时间框架之内合并为一类，集成的软件环境的开发也是一个未曾应对的困难，说不定还是一个重大发展障碍。
一个关注的领域是Via应用越来越流行，它推动了全球能耗的大幅度增长。对单位能量更大的计算吞吐率的强调不仅限于台式机，而且也适用于手持式设备。在手持式设备中，仅有极少的能量可用于信息处理，而如果要实现更广泛的应用的话，还需要消耗的每焦耳能量能够实现更高的性能。这两个趋势都意味着计算性能，对某些适当的指标，必须要在2020年以前增加1-2个数量级。这提出了一个问题：每焦耳能量能实现的最高性能有多大？并建议在信息理论和热动力学之间建立起联系。对四指令单比特处理器的一个近似的、基本原理性的分析显示，CmoS技术和传统计算架构能够实现小于30%的运行效率。能够对工作量自适应的架构可能实现高能效运行，它可能能够提供具有单位能量更高性能的替代性方法。
3.5.3对选定的“超越CmoS技术”的成熟性的评估的小结
2008年7月12日召开的研讨会以及次日召开的eRD/eRm工作组会议，都推荐国际路线图委员会将碳纳米管、石墨烯和石墨烯纳米带加入到“基于碳的纳米电子器件”，以加速发展并制定更详细的路线图，作为未来5-10年内有前途的技术来展示。
对下面7种选定的技术的每一种，研讨会的参与者们做了如下工作：
接到了专家们对每种技术的潜力和就绪程度的输入材料，这些技术都是用于将信息处理技术扩展至2022年CmoS器件可能达到其极限之后。专家的输入包括两个演示报告，一个来自于“支持者”，另一个来自于“友好的批评者”。一个第三方参与者对来自专家和研讨会及会议参与者的输入材料进行总结。这个讨论用于对每种技术的当前的状态、潜力和面临的困难进行澄清，以求实现信息处理的新方案。
研讨会制定了关键路径的讨论/决策点，在研讨会以后的工作组会议中继续研究。
eRD/eRm工作组在他们的周日会议中考虑是否7种候选技术中有一种或几种已经准备好可以加速研发及准备更加详细的路线图。
七种技术中的每一种都有潜力，在某些情况下，都有提供2022年以后超越CmoS器件按比例缩小的最终极限的信息处理技术新方案的合理前景。这些技术在下面进行了总结。
这个研究的最终结果是：eRD/eRm技术工作组选择基于碳的纳米电子器件作为它们推荐的“超越CmoS器件”的技术，用于推动技术的加速发展，并为2009年itRS路线图的更加详细的版本做好准备。
3.5.4附录：技术概述
“虚拟浸没架构”论坛的重要信息
芯片架构
信息处理应用的范围从很难处理的并行应用到难以实现的串行应用都有，在评估多核系统能够获得的平均性能提升时，我们需要理解这种分布。
Viaa系统需要处理大量的数据，并且向个人用户快速地、高能效地、可靠地提取和传送基础信息。
Via信息处理可能不需要提取精度，因此，可能会从随机计算的理念中受益，以降低能耗。
在常规的Via系统中，每个用户消耗大约500w的功率；当巨量的用户互动时，这不是一个能维持的功率水平。必须要在信息处理的所有层次上开发能效更高的计算平台。可能一个对半导体技术有用的指示器是：晶体管数/cm2除以消耗的能量。这将给出对技术的能量效率的一些判断。
通信
用于移动应用的“智能无线电（能够适应性地最大化使用可用的频谱）”的概念有改善前景，十分引人注目。
在典型的移动应用中，只有大约（总共3瓦中的）1瓦才能被用于计算。以mipS/m-w计算的增益达到100左右，以支持未来的移动应用。
无线设备的爆炸式增长（预计到2017年达到7万亿件）和传感器的前所未有的增长，催生了社会信息系统（SocialinformationSystem，SiS），它将使用具有整体结构的一个传感器群，和大量的移动设备通信，并和主干计算基础设施相连接。从无线系统快速增长的角度来看，高能效意味着必须要首先考虑使用可用的频谱。
互连系统
三维结构提供了有吸引力的技术方法，用于提高存储器带宽，实现高性能图形应用。
互连系统性能可能最终将限制能够在一个芯片中加入的芯核的数量。
用户界面
视频是新的尚待开发的领域，它将以很多不同的形式存在，从巨型屏幕，到衣袋的尺寸，从回放型的设备，到互动式设备等。
虚拟浸没技术将使我们的感官超越传统的视觉和听觉领域。
非常迫切地需要以人为中心的指标，用以提高Via系统的质量和性能。需要解决用户的感官通路的问题，并且是可量化的/可量测的，这样，工程系统可以系统地进行设计。不取得这些指标的代价是：Via系统将会被过度设计，并消耗比需要的最小功率更高的能量。
软件
支持虚拟浸没（Via）的信息处理技术硬件的开发正在迅速进行中，但是软件方面的进展已经落后了。
我们如何才能突破多核机器的软件瓶颈？可能使用板上的CaD系统来对处理器进行配置以便能高效地在目标机器上运行一个应用，这是一个好主意。软件瓶颈是一个需要共同努力的领域，以便获得重大的进展。
限制
为了增加计算的能量效率，信息处理架构应该从热动力学的角度来设计，这是由于计算机和热力发动机也有相似的地方。例如，信息处理架构可能会进行优化，以使计算的能效最大化，即，每焦耳的能量做“最大可能的功”。这意味着信息处理中“功”的概念需要被重新定义，以便和热动力学分析相一致。
最小图灵机（theminimalturingmachine）是一个有用的抽象，以便对计算机的性能曲线进行量化的分析。这个概念可能会帮助获得计算引擎的卡诺等效（Carnot’sequivalent）。
一维器件（例如纳米线晶体管）可能有潜力减少需要的电子数，因此会减少能量的使用。
看起来器件的按比例缩小可以继续缩小到电子极限（~5nm）以下，至少在理论上是这样。在5nm以下，我们需要质量超过电子的粒子。近来的“原子开关”概念显示了不错的前景。
“对选定的‘超越CmoS技术’的成熟性的评估”研讨会
纳米电机械开关和纳米电机械Fet都提供了S
自旋转移磁矩技术是一种新兴的很有前途的非易失性存储器应用的方法，它有可能增加比特密度，并且降低静磁Ram或mRam可实现的功耗。然而，它的开关速度较慢，因此它作为超越CmoS的高度可按比例缩小的逻辑电路应用是很困难的。
集合的强相关多电子自旋器件（CollectiveStronglyCorrelatedmany-electronSpinDevice）技术是材料科学的一个非常有潜力出成果的领域，在某些情况下，它可以在多铁性材料中将铁电和铁磁参数耦合在一起。将这种技术应用于信息处理方面的一个重要进展是：展示通过“自旋波”作为信息载体或特征的自旋传输，而不需要伴随的电荷传输。这需要保持自旋波的自旋态的相干性，但是避免了与电荷的空间移动相关的所有限制。尽管这个进展比较重要，但是，使用自旋波来增加功能密度并没有显著的优势，这是因为它需要较大的波导。同样，自旋波是较慢的，比光波慢103倍。
基于碳的纳米电子学有较大的优势，这是因为用于moSFet应用的Cnt和GnR的加速发展推动科学技术的进步，它可以提供探索和开发向“超越CmoS器件”的信息处理技术转移所需的新材料中的新的物理现象的坚实基础。基于碳的纳米电子技术可以分为两个相关的课题：碳纳米管和石墨烯。基于一层或多层sp2键合的碳原子以形成单壁或多壁的各种不同手征的圆柱体的碳纳米管，可能是金属性的，或是半导体的。对用于moSFet应用的碳纳米管的研究显示，碳纳米管具有非常出色的电子传输特性，在相当长的距离上展示了弹道传输特性。使用垂直的moSFet中的圆柱形的碳纳米管可以实现理想的moSFet结构，“环绕栅”晶体管可以提供对沟道静电荷的接近理想的栅控制。这将使短沟效应（例如DiBL效应）最小化。碳纳米管也和带间隧穿的moSFet一样，可以提供S
原子/电化学金属化开关和它们的衍生技术的工作原理是通过导电丝的生成和消失来实现电学的通/断，它是可按比例缩小的，并且对高密度非易失性存储器应用是非常有吸引力的。它们和CmoS/CmoL架构相兼容，并需要相对简单的制造工艺。主要的应用方面的困难是缺乏增益机制、相对较慢的开关时间（1-10ns），以及低功耗运行可能会有问题。
单电子晶体管通过每次从源端向量子点中转移一个电子然后从量子点中转移一个电子至漏端来完成操作，这两种转移都是通过栅电压控制的库仑封锁（Coulombblockade）机制来调控的隧穿过程来实现。尽管是使用和量子点间的电子隧穿效应来工作，单电子晶体管的行为和moSFet非常类似，它实现的是电压态的逻辑。这个库仑封锁机制也可以用于实现电荷态逻辑，它使用的是在量子点间转移电荷的机制。电压态逻辑（Set和moSFet集成在一起的逻辑）所面临的一个挑战是：由背景电荷造成的随机波动造成的Vth波动。另一个问题是：缺乏具有可接受的控制性和按比例缩小性的制备工艺。与电荷态逻辑相关的两个重要问题是：1）错误率高，因此需要新的错误校正技术；2）需要时钟来保持数据的单向流动。
CmoL及其相关的技术，Fpni（Fieldprogrammablenanowireinterconnect，现场可编程纳米线互连），被建议用于可靠地将嵌入到交叉结构纳米线的纳米级可变电阻器件和大得多的CmoS栅集成在一起，并且不需要纳米级的对准精度。CmoL建议用于提供存储器和逻辑电路功能，而Fpni则用于提供对基础的CmoS芯片进行编程的开关。对CmoL方法的研究是由“友好的批评者”为这个研讨会准备的。研究显示，和现有的CmoSFpGa相比，CmoL技术能够提供100-400倍的密度优势，速度降低约1/10，但是和CmoSaSiC相比，CmoL无法提供栅密度或性能的优势。因此，CmoL和Fpni可能会提供密度的优势，但是对功率和速度来说，却未必是非常好的解决方案。此外，CmoL的制备是非常困难的（如果不是不可能的话）。相反，Fpni的制备看来是可实现的，但是，Fpni只能提供有限的功能性。总之，CmoL/Fpni提供了2022年以后继续扩展CmoS技术的诱人的可能性，但是它看起来不能提供应对“超越CmoS器件”的信息处理技术。
3.6新兴材料研究
2008年，“新兴材料研究（eRm）”技术工作组没有对2007版的“新兴材料研究”这一章进行任何改动。在2008年，技术工作组专注于开发关键的评估过程，并考察对2007版itRS“新兴材料研究”一章的技术需求的可能的解决方案方面取得的进展。基于eRD/eRm联合研讨会对有前途的器件技术的讨论，在2009年的“新兴材料研究”一章中，eRm工作组将增加用于极端的CmoS器件和超越CmoS的器件应用的石墨烯和碳纳米管的评估的关注。
半导体技术发展篇3
关键词:节能;减排;功率半导体
Foundationaltechnologyofenergy-Saving&emissionReduction――powerSemiconductorDevicesandiC’s
ZHanGBo
(StatekeyLaboratoryofelectronicthinFilmsandintegratedDevices,
UniversityofelectronicScienceandtechnologyofChina,Chengdu610054,China)
abstract:powersemiconductordevicesandiC’s,animportantbranchofsemiconductortechnology,areakeyandbasictechnologyforenergy-savingandemissionreductionwiththewidespreaduseofelectronicsintheconsumer,industrialandmilitarysectors.thedevelopment,challengeandmarketofpowersemiconductordevicesarediscussedinthispaper.thefutureperspectivesandkeydevelopmentareasofpowersemiconductordevicesandiC’sinChinaarealsodescribed.
Keywords:energy-saving;emissionreduction;powersemiconductordevice
1引言
功率半导体芯片包括功率二极管、功率开关器件与功率集成电路。近年来,随着功率moS技术的迅速发展,功率半导体的应用范围已从传统的工业控制扩展到4C产业(计算机、通信、消费类电子产品和汽车电子),渗透到国民经济与国防建设的各个领域。
功率半导体器件是进行电能处理的半导体产品。在可预见的将来,电能将一直是人类消耗的最大能源,从手机、电视、洗衣机、到高速列车,均离不开电能。无论是水电、核电、火电还是风电,甚至各种电池提供的化学电能,大部分均无法直接使用,75%以上的电能应用需由功率半导体进行变换以后才能供设备使用。每个电子产品均离不开功率半导体器件。使用功率半导体的目的是使用电能更高效、更节能、更环保并给使用者提供更多的方便。如通过变频来调速,使变频空调在节能70%的同时,更安静、让人更舒适。手机的功能越来越多,同时更加轻巧,很大程度上得益于超大规模集成电路的发展和功率半导体的进步。同时,人们希望一次充电后有更长的使用时间,在电池没有革命性进步以前,需要更高性能的功率半导体器件进行高效的电源管理。正是由于功率半导体能将‘粗电’变为‘精电’,因此它是节能减排的基础技术和核心技术。
随着绿色环保在国际上的确立与推进,功率半导体的发展应用前景更加广阔。据国际权威机构预测,2011年功率半导体在中国市场的销售量将占全球的50%,接近200亿美元。与微处理器、存储器等数字集成半导体相比,功率半导体不追求特征尺寸的快速缩小,它的产品寿命周期可为几年甚至十几年。同时,功率半导体也不要求最先进的生产工艺,其生产线成本远低于moore定律制约下的超大规模集成电路。因此,功率半导体非常适合我国的产业现状以及我国能源紧张和构建和谐社会的国情。
目前,国内功率半导体高端产品与国际大公司相比还存在很大差距,高端器件的进口替代才刚刚开始。因此国内半导体企业在提升工艺水平的同时,应不断提高国内功率半导体技术的创新力度和产品性能,以满足高端市场的需求,促进功率半导体市场的健康发展以及国内电子信息产业的技术进步与产业升级。
2需求分析
消费电子、工业控制、照明等传统领域市场需求的稳定增长,以及汽车电子产品逐渐增加,通信和电子玩具市场的火爆,都使功率半导体市场继续保持稳步的增长速度。同时,高效节能、保护环境已成为当今全世界的共识,提高效率与减小待机功耗已成为消费电子与家电产品的两个非常关键的指标。中国目前已经开始针对某些产品提出能效要求,对冰箱、空调、洗衣机等产品进行了能效标识,这些提高能效的要求又成为功率半导体迅速发展的另一个重要驱动力。
根据CCiD的统计,从2004年到2008年,中国功率器件市场复合增长率达到17.0%,2008年中国功率器件市场规模达到828亿元,在严重的金融危机下仍然同比增长7.8%,预计未来几年的增长将保持在10%左右。随着整机产品更加重视节能、高效,电源管理iC、功率驱动iC、moSFet和iGBt仍是未来功率半导体市场中的发展亮点。
在政策方面,国家中长期重大发展规划、重大科技专项、国家863计划、973计划、国家自然科学基金等都明确提出要加快集成电路、软件、关键元器件等重点产业的发展,在国家刚刚出台的“电子信息产业调整和振兴规划”中,强调着重从集成电路和新型元器件技术的基础研究方面开展系统深入的研究,为我国信息产业的跨越式发展奠定坚实的理论和技术基础。在国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)中明确提出,功率器件及模块技术、半导体功率器件技术、电力电子技术是未来5～15年15个重点领域发展的重点技术。在目前国家重大科技专项的“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”和“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”两个专项中,也将大屏幕pDp驱动集成电路产业化、数字辅助功率集成技术研究、0.13微米Soi通用CmoS与高压工艺开发与产业化等功率半导体相关课题列入支持计划。在国家973计划和国家自然科学基金重点和重大项目中,属于功率半导体领域的宽禁带半导体材料与器件的基础研究一直是受到大力支持的研究方向。
总体而言,从功率半导体的市场需求和国家政策分析来看,我国功率半导体的发展呈现以下三个方面的趋势:①硅基功率器件以实现高端产品的产业化为发展目标;②高压集成工艺和功率iC以应用研究为主导方向;③第三代宽禁带半导体功率器件、系统功率集成芯片pSoC以基础研究为重点。
3功率半导体技术发展趋势
四十多年来,半导体技术沿着“摩尔定律”的路线不断缩小芯片特征尺寸。然而目前国际半导体技术已经发展到一个瓶颈:随着线宽的越来越小,制造成本成指数上升;而且随着线宽接近纳米尺度,量子效应越来越明显,同时芯片的泄漏电流也越来越大。因此半导体技术的发展必须考虑“后摩尔时代”问题,2005年国际半导体技术发展路线图(theinternationaltechnologyRoadmapforSemiconductors,itRS)就提出了另外一条半导体技术发展路线,即“morethanmoore-超摩尔定律”,如图1所示。
从路线图可以清楚看到,未来半导体技术主要沿着“moremoore”与“morethanmoore”两个维度的方向不断发展,同时又交叉融合,最终以3D集成的形式得到价值优先的多功能集成系统。“moremoore”是指继续遵循moore定律,芯片特征尺寸不断缩小(Scalingdown),以满足处理器和内存对增加性能/容量和降低价格的要求。这种缩小除了包括在晶圆水平和垂直方向上的几何特征尺寸的继续缩小,还包括与此关联的三维结构改善等非几何学工艺技术和新材料的运用等。而“morethanmoore”强调功能多样化,更注重所做器件除了运算和存储之外的新功能,如各种传感功能、通讯功能、高压功能等,以给最终用户提供更多的附加价值。以价值优先和功能多样化为目的的“morethanmoore”不强调缩小特征尺寸,但注重系统集成,在增加功能的同时,将系统组件级向更小型、更可靠的封装级(Sip)或芯片级(SoC)转移。日本Rohm公司提出的“Si+α”集成技术即是“morethanmoore”思想的一种实现方式,它是以硅材料为基础的,跨领域(包括电子、光学、力学、热学、生物、医药等等)的复合型集成技术,其核心理念是电性能(“Si”)与光、力、热、磁、生化(“α”)性能的组合,包括:显示器/发光体(LCD、eL、LD、LeD)+LSi的组合感光体、(pD、CCD、CmoS传感器)+LSi的形式、memS/生化(传感器、传动器)+LSi等的结合。
在功能多样化的“morethanmoore”领域,功率半导体是其重要组成部分。虽然在不同应用领域,对功率半导体技术的要求有所不同,但从其发展趋势来看,功率半导体技术的目标始终是提高功率集成密度,减少功率损耗。因此功率半导体技术研发的重点是围绕提高效率、增加功能、减小体积,不断发展新的器件理论和结构,促进各种新型器件的发明和应用。下面我们对功率半导体技术的功率半导体器件、功率集成电路和功率系统集成三个方面的发展趋势进行梳理和分析。
1)功率半导体(分立)器件
功率半导体(分立)器件国内也称为电力电子器件,包括:功率二极管、功率moSFet以及iGBt等。为了使现有功率半导体(分立)器件能适应市场需求的快速变化,需要大量融合超大规模集成电路制造工艺,不断改进材料性能或开发新的应用材料、继续优化完善结构设计、制造工艺和封装技术等,提高器件功率集成密度,减少功率损耗。目前,国际上在功率半导体(分立)器件领域的热点研究方向主要为器件新结构和器件新材料。
在器件新结构方面,超结(Super-Junction)概念的提出,打破了传统功率moS器件理论极限,即击穿电压与比导通电阻2.5次方关系,被国际上誉为“功率moS器件领域里程碑”。超结结构已经成为半导体功率器件发展的一个重要方向,目前国际上多家半导体厂商,如infineon、iR、toshiba等都在采用该技术生产低功耗moS器件。对于iGBt器件,其功率损耗和结构发展如图2所示。从图中可以看到,基于薄片加工工艺的场阻(FieldStop)结构是高压iGBt的主流工艺;相比于平面结结构(planar),槽栅结构(trench)iGBt能够获得更好的器件优值,同时通过iGBt的版图和栅极优化,还可以进一步提高器件的抗雪崩能力、减小终端电容和抑制emi特性。
功率半导体(分立)器件发展的另外一个重要方向是新材料技术,如以SiC和Gan为代表的第三代宽禁带半导体材料。宽禁带半导体材料具有禁带宽度大、临界击穿电场强度高、饱和电子漂移速度高、抗辐射能力强等特点,是高压、高温、高频、大功率应用场合下极为理想的半导体材料。宽禁带半导体SiC和Gan功率器件技术是一项战略性的高新技术,具有极其重要的军用和民用价值,因此得到国内外众多半导体公司和研究结构的广泛关注和深入研究,成为国际上新材料、微电子和光电子领域的研究热点。
2)功率集成电路(piC)
功率集成电路是指将高压功率器件与信号处理系统及接口电路、保护电路、检测诊断电路等集成在同一芯片的集成电路,又称为智能功率集成电路(SpiC)。智能功率集成作为现代功率电子技术的核心技术之一,随着微电子技术的发展,一方面向高压高功率集成(包括基于单晶材料、外延材料和Soi材料的高压集成技术)发展,同时也向集成更多的控制(包括时序逻辑、DSp及其固化算法等)和保护电路的高密度功率集成发展,以实现功能更强的智能控制能力。
3)功率系统集成
功率系统集成技术在向低功耗高密度功率集成技术发展的同时,也逐渐进入传统SoC和CpU、DSp等领域。目前,SoC的低功耗问题已经成为制约其发展的瓶颈,研发新的功率集成技术是解决系统低功耗的重要途径,同时,随着线宽的进一步缩小,内核电压降低,对电源系统提出了更高要求。为了在标准CmoS工艺下实现包括功率管理的低功耗SoC,功率管理单元需要借助数字辅助的手段,即数字辅助功率集成技术(Digitallyassistedpowerintegration,Dapi)。Dapi技术是近几年数字辅助模拟设计在功率集成方面的深化与应用,即采用更多数字的手段,辅助常规的模拟范畴的集成电路在更小线宽的先进工艺线上得到更好性能的电路。
4我国功率半导体发展现状、
问题及发展建议
在中国半导体行业中,功率半导体器件的作用长期以来都没有引起人们足够的重视,发展速度滞后于大规模集成电路。国内功率半导体器件厂商的主要产品还是以硅基二极管、三极管和晶闸管为主,目前国际功率半导体器件的主流产品功率moS器件只是近年才有所涉及,且最先进的超结低功耗功率moS尚无法生产,另一主流产品iGBt尚处于研发阶段。宽禁带半导体器件主要以微波功率器件(SiCmeSFet和GanHemt)为主,尚未有针对市场应用的宽禁带半导体功率器件(电力电子器件)的产品研发。目前市场热点的高压BCD集成技术虽然引起了从功率半导体器件iDm厂家到集成电路代工厂的高度关注,但目前尚未有成熟稳定的高压BCD工艺平台可供高性能智能功率集成电路的批量生产。
由于高性能功率半导体器件技术含量高,制造难度大,目前国内生产技术与国外先进水平存在较大差距,很多中高端功率半导体器件必须依赖进口。技术差距主要表现在:(1)产品落后。国外以功率moS为代表的新型功率半导体器件已经占据主要市场,而国内功率器件生产还以传统双极器件为主,功率moS以平面工艺的VDmoS为主,缺乏高元胞密度、低功耗、高器件优值的功率moS器件产品,国际上热门的以超结(Superjunction)为基础的低功耗moS器件国内尚处于研发阶段;iGBt只能研发基于穿通型pt工艺的600V产品或者npt型1200V低端产品,远远落后于国际水平。(2)工艺技术水平较低。功率半导体分立器件的生产,国内大部分厂商仍采用iDm方式,采用自身微米级工艺线,主流技术水平和国际水平相差至少2代以上,产品以中低端为主。但近年来随着集成电路的迅速发展,国内半导体工艺条件已大大改善,已拥有进行一些高端产品如槽栅功率moS、iGBt甚至超结器件的生产能力。(3)高端人才资源匮乏,尤其是高端设计人才和工艺开发人才非常缺乏。现有研发人员的设计水平有待提高,特别是具有国际化视野的高端设计人才非常缺乏。(4)国内市场前十大厂商中无一本土厂商,半导体功率器件产业仍处在国际产业链分工的中低端,对于附加值高的产品如iGBt、aC-DC功率集成电路,现阶段国内仅有封装能力,不但附加值极低,还形成了持续的技术依赖。
笔者认为,功率半导体是最适合中国发展的半导体产业,相对于超大规模集成电路而言,其资金投入较低,产品周期较长,市场关联度更高,且还没有形成如英特尔和三星那样的垄断企业。但中国功率半导体的发展必须改变目前封装强于芯片、芯片强于设计的局面,应大力发展设计技术,以市场带动设计、以设计促进芯片,以芯片壮大产业。
功率半导体芯片不同于以数字集成电路为基础的超大规模集成电路,功率半导体芯片属于模拟器件的范畴。功率器件和功率集成电路的设计与工艺制造密切相关,因此国际上著名的功率器件和功率集成电路提供商均属于iDm企业。但随着代工线的迅速发展,国内如华虹neC、成芯8英寸线、无锡华润上华6英寸线均提供功率半导体器件的代工服务,并正积极开发高压功率集成电路制造平台。功率半导体生产企业也应借鉴集成电路设计公司的成功经验,成立独立的功率半导体器件设计公司,充分利用代工线先进的制造手段,依托自身的销售网络,生产高附加值的高端功率半导体器件产品。
设计弱于芯片的局面起源于设计力量的薄弱。虽然国内一些功率半导体生产企业新近建设了6英寸功率半导体器件生产线,但生产能力还远未达到设计要求。笔者认为其中的关键是技术人员特别是具有国际视野和丰富生产经验的高级人才的不足。企业应加强技术人才的培养与引进,积极开展产学研协作,以雄厚的技术实力支撑企业的发展。
我国功率半导体行业的发展最终还应依靠功率半导体iDm企业,在目前自身生产条件落后于国际先进水平的状况下,iDm企业不能局限于自身产品线的生产能力,应充分依托国内功率半导体器件庞大的市场空间,用技术去开拓市场,逐渐从替代产品向产品创新、牵引整机发展转变;大力发展设计能力,一方面依靠自身工艺线进行生产,加强技术改造和具有自身工艺特色的产品创新,另一方面借用先进代工线的生产能力,壮大自身产品线,加速企业发展。
5结束语
总之,功率半导体技术自新型功率moS器件问世以来得到长足进展,已深入到工业生产与人民生活的各个方面。与国外相比,我国在功率半导体技术方面的研究存在着一定差距,但同时日益走向成熟。总体而言,功率半导体的趋势正朝着提高效率、多功能、集成化以及智能化、系统化方向发展;伴随制造技术已进入深亚微米时代,新结构、新工艺硅基功率器件正不断出现并逼近硅材料的理论极限,以SiC和Gan为代表的宽禁带半导体器件也正不断走向成熟。
我国拥有国际上最大的功率半导体市场,拥有迅速发展的半导体代工线,拥有国际上最大规模的人才培养能力,但中国功率半导体的发展必须改变目前封装强于芯片、芯片强于设计的局面。功率半导体行业应加强技术力量的引进和培养,大力发展设计技术,以市场带动设计、以设计促进芯片,以芯片壮大产业。
半导体技术发展篇4
关键词：台湾半导体产业；浙江；高新技术产业集群
中图分类号：F062.9文献标识码：a文章编号：1001-828X（2013）11-0-02
2008年，浙江省高新技术产值为8868亿元，同期江苏省的高新技术产值已经高达1.84万亿，浙江省的增长幅度也仅为江苏省的一半，为12.1%，但可喜的是，浙江省已经开始呈现高新技术产业集群化趋势。2011年，浙江省高新技术产业总产值达到了1.96万亿，较2011年大涨了120%，成绩喜人。但是，集群内自主创新乏力，知识网络尚处于起步阶段，中小企业生存困难等问题仍没有得到妥善的解决。台湾半导体产业发展于20世纪60年代，到了本世纪初，台湾的iC制造业便已经雄踞全球第二，仅次于美国，因此其发展模式与经验是值得借鉴的。因此，参照台湾半导体产业的发展经验来解决当下浙江高新技术产业面临的问题就显得相当重要了。
一、浙江高新技术产业集群发展存在的问题
（一）对发展高新技术产业重视不够
首先，虽然近几年浙江省的高新技术产业的发展取得了一定的效果，但是从对发展高新技术产业的重视力度方面进行分析，可以看出浙江政府在高新技术以及其附属产业在政策、制度方面并没有合理的安排。同时浙江省内的高新技术产业集群的发展也过于着急，主要是通过技术来占领市场，而并没有注意到对高新技术进行消化再进行创新可以取得更好的效果。也就是说浙江省的高新技术产业对原始创新能力以及学习能力的培养不够重视，导致了虽有技术却无创新的局面，使得浙江省高新技术产业一直在低端徘徊。
（二）科技投入力度不足
同时，浙江省对于高新技术产业集群的发展中科技投入力度不足，通过对2012年浙江省科技活动经费所占比例可以看出，长三角地区中浙江对于科技的投入是最低的，浙江的17.88%分别比江苏和上海低4.5%、10.3%。同时在2012年浙江省的R&D活动经费支出282.2亿元，只有江苏和上海的一半，仅占全国的6%左右。通过以上的数据分析可以看出R&D投入的水平不够高是直接阻碍浙江省高新技术产业发展的主要因素。
（三）自主创新能力不强
对于高新技术类型的产业来说，自主创新能力及其重要。但是浙江省内的高新技术产业集群的自主创新能力并不理想，主要是以下三个方面所导致的：首先，由于高新技术产业很多都是中小民营企业，因此对于创新能力不够重视，同时由于企业规模小、低层次的重复建设现象较多，进而没有高新技术的基础。其次，由于浙江省内的研发机构数量少，国内有名的科研机构在浙江省内也是少之又少，通常情况下浙江的高新技术都是通过购买的方式引进的。最后，现阶段浙江政府所推出的高新技术创新平台尚不成熟，缺乏合理的管理措施，也导致了创新能力不足。
（四）高新技术产业人才缺乏
人才对于高新技术产业的发展起到了至关重要的作用，也就是说人才的缺乏是导致浙江省高新技术产业发展的一个重要瓶颈。虽然在近几年浙江加大了对高新技术类型人才的培养和引进，但是通过对人力资源的实际情况进行分析可以看出和先进国家的素质人才还存在着一定的差距。根据国家统计局2010年的数据，中国每百万人中研究人员的数量仅为1198.86人，同期日本每百万人中研究人员的数量则达到了惊人的5189.28人，新加坡更是达到了5833.98人，是我国的五倍之多。因此要想更好的发展浙江高新技术产业，必须从人才方面入手解决高新技术产业创新能力的问题。
二、台湾半导体产业的发展历程和经验总结
我国台湾的半导体产业发展于20世纪60年代，经过多年的发展已经具有成熟的半导体产业集群，通过对台湾半导体产业的发展历程进行分析可以看出主要可分为三个阶段：
（一）萌芽期
该阶段主要是从1964年开始，其关键是1964年在台湾交通大学成立了半导体实验室，并且经过一段时间的发展将半导体课程引入到了高校的教学当中。接着在1966年，美国高端半导体企业通用仪器在台湾高雄建立半导体工厂。随着半导体产业的逐渐发展，飞利浦、德州仪器等大公司也纷纷加入到台湾的半导体产业当中。
（二）技术引进期
该阶段主要是从1974年开始一直到1979年，在此过程湾的半导体产业逐渐朝着技术密集方向进行转型，并且经过了多方面的评估之后建立了台湾电子工业研究中心，其主要的成就是将iC制造技术大众化，同时台湾电子工业研究中心还派遣学者到美国RCa进行学习，最大的收获是将CmoS制造技术引入到了台湾，开启了台湾iC工业自主研发设计的序幕。
（三）技术自立及扩散期
该阶段主要是从1979年一直持续到现在，主要发展成就是在1980年台湾的电子研究中心逐渐衍生到了联华电子公司，该公司是台湾第一家iC制造商，也是台湾跨入到商业化制造的一个里程碑。同年，新竹科学工业园区成立，带动了之后台湾半导体产业的腾飞。紧接着在1987年，第二个iC制造商诞生，台机电采用六英寸技术成为了台湾半导体产业的龙头，值得注意的是，台湾的半导体产业从此进入到了专业分工的阶段。1994年，台湾电子所又联合官方和民间的资金成立了世界先进公司，开始涉足了设计领域。
半导体技术发展篇5
改革开放前，我国大陆自成体系的半导体产业及其发展模式，因和国际水平差距太大而无法继续走下去。转而走类似韩国、台湾的“模仿-创新”（高强度引进消化再创造）的路子，这是一选择是有其必然性的。
中华民族有着伟大的创新竞争能力。我国两弹一星的成功是一个辉煌例证，台湾半导体的崛起也是一个例证。但20多年来，由于外部内部的种种原因，我们半导体产业的这种创造力被遏制而得不到发挥，从而在国际竞争中长期处于下风，事实上已被“锁定”在国际半导体产业链条的低端。我们面临被国际水平越拉越远的现实威胁。
按“比较优势论”，这是客观经济规律所决定的必然结果，不值得大惊小怪，更没有必要勉强“赶超”。
技术路线：业内公认，预计再过10年，摩尔定律将失效，国际半导体界正在加紧新材料、新设计、新加工技术、新设备的研究。我们已经被动跟进了20年左右了。要实现追赶战略，是循现有硅技术跟进，还是走“拦截”道路（如放弃硅加工技术的追赶，从纳米技术开始）？主张放弃硅加工技术、专攻纳米级加工技术的声音在管理部门占有一定席位。但科学界很多人认为，21世纪以硅技术为中心的半导体加工技术仍占主流（见本文第二部分）。
投资体制：鉴于我国现有国家投资的先进生产线多数没有自己的控制权，是否还有必要以国家为主体投资3-5条先进生产线，包括砷化镓生产线？由于所需投资额要以百亿人民币计算，国家在“十五”期间似无此打算。但如果真是关系到全局利益，是否有必要再提出议论？等等，
实施半导体产业追赶战略的讨论
国家有关机构及业内已经就加快我国半导体产业发展制定了规划、政策，现在很多情况下是如何落实的问题。在这里，作者提出经过考虑认为是必要的措施：
需要国家层次的决心和指挥，制定积极可行的发展规划
首先要组织落实。成立代表国家意志的权威性微电子领导机构，集中负责，具体领导和协调国家组织的研发-生产全过程，重点扶持，克服地方部门分割的弊病，统筹合理使用资金和人才。
发展战略不能流于一般号召和思路，在充分论证的基础上，作好中长期微电子跨越发展的科学规划（具有前瞻性的科技规划、产业建设、市场扩张）。要提高决策水平和反应速度。半导体更新换代快，计划要求不断滚动调整，现有五年计划方法需要改进。
半导体产业与其他产业最明显不同的一个特点，是技术进步和产业应用具有相当清楚的路线图和时间表，因此，我们的微电子科技规划必须具有和产业发展规划相对应的切入点和结合点的时间表，以及明确的产业应用目标和相应的成果转化应用政策与机制。
要充分利用外商投资半导体热潮这一良机，加强引进消化，逐步提高产业的自主创新和自主发展能力。
制定切实可行的市场战略，从中低端产品起步。作为长期目标，则要有占领高端技术和产品的决心和意志，不应放弃。
要配合工艺技术的进步，自主开发关键设备、工具、仪器，最终打破在制造设备上受制于人的被动局面，建立起可以与世界前沿平等交流的技术支撑体系。
抓住当前市场机会，瞄准长期发展方向
我国目前科技水平还不具备占领高端产品的能力，宜从占领低端市场和新兴市场起步，有必要选定一组有市场前途、国际竞争压力较小的品种作为突破口。
当前微电子技术有三个清晰的发展方向：以存储器（dram）和微处理器（mpu）为代表的计算机芯片；以系统集成芯片为主流的专用电路（asic）各控制应用领域；信息传输技术。
我国目前宜立足于专用集成电路和通信市场寻求发展。尤其通讯领域还没有形成强垄断力量，国内市场潜力巨大，及时抓住民用砷化镓通讯器件及电路的机会，可占领一定的市场份额。在这两个领域积蓄起足够的力量之后，再向主流市场发起攻击，最终占领通用芯片市场。
专用集成电路因应用领域十分广泛，市场空间极大。但这也给企业寻找市场、开发适时产品又提出了严峻的挑战，对企业的营销管理和应变能力有着很高的要求。
依托我国市场优势，将半导体和整机生产结合起来。由国家组织专项重点工程，如高清晰度电视、移动通讯和pc机等，根据我国国情制定标准，建立整机业与芯片业的战略联盟。
发挥政府主导作用，贯彻产业政策
要全面提高我国半导体产业水平，将是一个大规模的系统工程，根据目前国内企业缺乏资金和技术实力的情况下，有必要通过政府作用，发掘和聚合全国有限的科技力量。由于半导体的高强度竞争性质，必须有国家的坚强领导，稍有松懈就会被淘汰。所以对政府的管理水平提出很高的要求。
·在发展规划指导下，促进半导体产业合理布局的形成。
我国半导体产业已经形成了三块主要聚集区。目前许多地方对投资半导体表示极大兴趣，纷纷提出要建设自己的“硅谷”。要协调各方面利益关系，打破部门地区封锁，促进资源的合理配置，防止各地争建“硅谷”、“新竹”，形成新的分散浪费。有必要加强调控，建设几个较集中的微电子园区。鼓励跨省投资，税收政策相应也要调整。
·组织部门地区单位间协作，官产学研联合，组织重点领域及关键设备的攻关，以及推动形成技术共享机制和企业策略联盟。
·鼓励建立区域行业协会，推动企业技术联盟的形成。
·切实落实国家已经颁布的对微电子类企业的各项优惠政策。落实增值税减免政策，提高折旧率、对进口成套设备提供特批关税和增值税豁免等。
放宽企业的融资条件，扩大风险投资基金，或政府直接建立半导体投资基金，或拨出定额的人民币及外汇贷款规模。由于投资所需资金额庞大，政府融资能力有限，要形成多渠道投融资的投资机制，允许半导体企业在国内外资本市场有限融资。给半导体生产企业优先上市权。
·适度市场保护政策。微电子作为国家的命脉，在幼稚阶段必须得到适当保护。要制定法规，涉及国家安全的电子信息系统、身份证ic卡，国家机关使用的电子系统，政府采购要优先使用国产芯片，抵制洋货（上海的公交、社保ic卡已经实行这一办法，应该全国实行），制定我国自己的技术协议及标准。
深化经济体制改革，营造公平竞争环境
处理好微电子战略性和竞争性的关系，正确发挥政府在产业发展中的作用，形成政府-企业间新型互动关系，营造一个“自主经营、自主创新、合理竞争、保障持续增长”的公开有序的市场环境和法制环境，培育灵活高效、能够激励个人和团队创造性的企业管理和激励机制。
鼓励民营、外资等各种经济形式的企业投资半导体。现半导体产业的民间投资出现良好势头，目前主要是民营芯片设计企业，也应鼓励各类经济实体投资半导体制造业，鼓励发展各种技术档次的专用集成电路生产线，占领广大的中低端半导体市场。如上海贝岭80%的产品与整机系统挂钩，效益良好；友旺原是民营fabless公司，通过租赁国有半导体生产线获得效益，现开始投资新生产线。
促进国企改革与重组，按现代企业运行模式，在管理体制方面加大改革力度。落实企业管理、技术和市场骨干人员的待遇和期股权。
稳定队伍，大力吸引海外优秀人才
高科技人才是半导体产业的根本，要高度重视人才战略。我国十分有限的微电子人才不断外流，多有去无回，损失巨大。
从根本上说，人才战略是要建造一个有利于科技人员发挥创造力、有利于创业创新的制度环境和人文环境。要鼓励公平竞争，改革企业单位内人事制度分配制度。
要制订优惠政策，拿出足够强度的专项经费，稳定并充分发挥现有人才队伍的作用，充分重视海外华裔技术专家的作用，加强与海外技术团体的联系，大力吸引海外微电子高层技术和管理人才，采取特殊措施吸引国外微电子顶尖人才。
加强微电子科研与教育队伍的建设，重视系统设计人员、专用电路设计人员、工艺研究人员、企业管理、营销、项目管理人才的培养。高新科技园区要和人才战略结合起来。营造鼓励创业的政策环境，要突破现行体制的限制，尽快实行期股制度。
充实有关科研机构，从制度上保证半导体企业有条件留够研究开发费用。
几项具体措施的建议：
·促进业内合理分工，鼓励发展设计行业（无生产线公司）
集成电路（特别是专用电路）制造和设计是相辅相成的。ic专业生产厂和分散的无生产线（fabless）设计公司并存与分工合作，成为世界微电子产业的通行模式。设计业投资小，与市场密切相关，只要有优惠的产业政策和好的人才政策，就可以很快发展壮大。如从专用集成电路方面突破，则大力发展设计行业就更有必要。
设计行业要以部级高档次需求和中低档次并举，建立技术共享机制。
从战略角度看，国家有必要在突破cpu和存储器为代表的核心技术方面，以及对占领市场、扶持产业发展有重大意义的高档产品设计方面（如通讯芯片），发挥组织作用。
要建立技术支援和技术共享环境。为适应系统芯片（soc）的迅速发展，亟需组织建立部级的有知识产权的设计模块（ip）库，统一规范管理与服务，建立面向全国的调用机制，提高国内设计公司的整体水平。同时，也有必要通过区域性半导体行业协会，促进企业间技术联盟和建立技术共享机制。
·国家牵头，多方筹资，建设几条8英寸以上硅芯片生产线，并掌握其技术、市场和管理的主导权。同时以多元化模式在未来5年内建成6-10条大生产线，形成产业群。由于我国多年来全套引进和国内科研成果的积累，已经具备一定基础，不必再引进全套技术，而是引进单项关键工艺技术专利和有关高技术人才，自主创新，逐步建立自主知识产权。
·尽快建立国家微电子研发中心，加强新一代工艺、设备的研发和前瞻性科研
要摆脱在关键设备和核心工艺技术依赖外国，且一代代被动引进的局面，必须保留并大力加强自己的微电子科研能力，改变当前科研生产严重脱节、各部门间科研力量互相封闭的状态。如果不从现在开始努力加强自己的工艺技术后盾和关键设备研制能力，最终将无法在国际竞争舞台上立足。
参照美日欧行之有效的经验，国家有必要牵头建立微电子研发中心，集中有限的人力财力，把国内有优势的高效和研究所力量更好地组织起来，作为自主研发的基本骨干队伍，并为各部门科研机构。
要开发新一代核心工艺技术以及高档产品；依托现有生产线，购置部分先进设备，以最快的速度用自主科研成果提升生产线的技术，在开发新一代工艺的基础上开发关键设备。
要抓紧研发新一代关键设备。光刻机是限制我国微电子制造技术的瓶颈，要组织力量，集中投资，瞄准193纳米准分子激光投影光刻机为重点的专用设备中的关键技术并达到实用化。现有光学曝光技术已接近极限，国际上正在开展电子束和x射线光刻及新型刻蚀机的研究，我国有必要加大力量开展这一方面的技术攻关。（工程院）
同时，针对中长期我国微电子产业的需求，开展新一代系统芯片中新工艺、新器件和新结构电路的前瞻性、战略性研究，以及承担各研究机构的验证集成和中试任务，最终发展成自主知识产权的源泉。
有所为有所不为
所谓追赶战略，不会是直线式的发展，需要技术、经济实力的逐步积累。关键在于提供好的环境，促进产业生态的成长，坚持数年，积累能量，终会有爆发式的进步。
作为发展
半导体技术发展篇6
从引进到创新
激光半主动制导技术问世于上世纪60年代，随着技术和元器件逐渐成熟，激光半主动制导的精度和可靠性在几十年的发展中逐渐提高，应用范围日益扩大，成为最广泛使用的一种精确制导体制。美国是最早使用激光半主动制导技术的国家，并在导弹、末制导炮弹和火箭弹上逐渐推广。俄罗斯、乌克兰、以色列和南非等国家都研发了一系列采用激光半主动制导技术的精确制导弹药。尤其是俄罗斯图拉仪器设计局的“红土地”末制导炮弹，除了装备本国军队外，还衍生了155毫米版本，成功出口到包括法国、印度在内的多个国家。
团队最初接触激光半主动制导技术，就是通过生产线引进的末制导炮弹。但由于生产线引进并不附带有关弹药设计原理的技术资料，只能自行攻关。在刚接触激光半主动制导技术时，对激光半主动制导寻的器、四象限探测器等元器件应该如何设计，具体的跟踪技术和制导方法如何选择等，都不清楚。国内相关领域的不少专家也不看好将末制导炮弹的导引头和技术移植到导弹上的发展前景。
滚转稳定的末制导炮弹导引头与倾斜稳定的导弹导引头之间有显著差别，但考虑到这是当时突破导弹激光半主动制导技术最好的途径，团队还是选择了迎难而上。
除了导弹制导和飞行控制的问题外，团队还必须摸索激光目标指示与导引头匹配的一些问题，如导引头开机后接收不到目标指示信号这样的故障，都曾出现过。但研制过程中的种种“磨难”，也使得设计团队逐渐吃透了激光半主动制导技术的细节。团队总结，这是一个“引进一消化吸收一再创新”的过程。正是有了扎实的基础，
“蓝箭7”的性能已经可以和美军“海尔法”Ⅱ比肩，可以在7千米范围内击毁世界现役各型坦克。
据了解，俄罗斯虽然研制了“红土地”这样的激光半主动末制导炮弹，但却在反坦克导弹上坚持着激光驾束制导方式。对此，团队负责人表示，这两种技术并不存在哪个更先进的问题。俄罗斯完全有能力研发采用激光半主动制导方式的反坦克导弹。激光半主动制导优势在于可行非瞄准线攻击，作战使用更为灵活。而激光驾束制导虽然需要指示器始终引导导弹，但弹上不需要装备导引头，系统更为简单，弹体直径和质量都比较小。
从机载到系列
团队还说，他们在“蓝箭7”的研制中，已经充分考虑了国产直升机和其它空中平台的搭载能力。随着对激光半主动制导导弹的了解逐渐加深，他们判断这种武器还有进一步小型化的可能。近年来无人机等低载荷平台如雨后春笋般问世，也需要一款更轻、更小的反坦克导弹型号。因此他们以“蓝箭7”为基本型，通过小型化、多平台化和系列化发展，完成了包括“蓝箭9”在内的一系列新产品。
“蓝箭9”的布局与“蓝箭7”极为接近，但为了满足低载荷和多平台的要求，导弹的尺寸和重量有所降低，总体性能却没有受到太多影响。由于通过“蓝箭7”已经吃透了半主动激光制导技术，“蓝箭9”的研发周期比“蓝箭7”大幅度缩短。
当然，针对减重和多平台化的研发也不是一帆风顺的。固定翼飞机、直升机、地面和舰艇这样的武器平台，在初速、发射角等方面都有明显的区别。相对而言，直升机发射导弹，主要克服旋翼带来的正弦规则振动。而固定翼飞机（包括固定翼无人机）发射带来了较高的初速，初速不一样，弹道初始段也不一样。“蓝箭9”系列导弹并没有惯导系统，只能依靠陀螺来控制飞行。对于舰艇发射，则需要克服波浪所带来的振动。针对这些差异，在配装不同平台时要进行适应性修改。
从成熟到未来
团队表示，作为一种已经发展了几十年的技术，激光半主动制导技术仍有发展的空间。尤其考虑到与简易制导火箭弹和炮弹的结合，激光半主动制导弹药必然会发展成一个覆盖低端和高端市场的庞大精确制导弹药家族。具体到“蓝箭7”和“蓝箭9”这样的激光半主动制导反坦克导弹的发展，未来应该会集中在增程、多模制导、多平台通用化和战斗部多用途等几个方向。
在增加射程方面，主要的难度在于如何平衡和弹体尺寸全重以及精度之间的关系。团队介绍，南非此前曾研发过一款射程达到10千米的moKopa导弹，但它的尺寸和全重都远超过“蓝箭7”。激光在大气中传播，除了会受到吸收衰减的影响外，大气散射会让激光束向周围散射，造成损失，这就是所谓大气后向散射。因此想要提升激光半主动制导导弹的射程，就必须优化激光目标指示器的光束稳定性和光斑形状。
多模制导也是未来一个主要的发展方向。多模引导考虑的是在复杂战场环境下保证导弹的作战能力。例如在能见度不足1千米的情况下，激光半主动制导的精度将大幅度降低，甚至无法使用。而如果采用主动毫米波雷达和激光半主动的双模导引头，导弹仍可以保持较高的射击精度。团队表示，多模制导虽然已经成为国际公认的发展方向，但各国在具体制导方式上却有自己的选择，有的国家选择多种制导方式“接力”，另一些则选择让多种制导方式“同时工作，互相促进”。
未来，“蓝箭9”系列导弹还将继续进行系列化发展。团队表示，现在导弹的多平台发展不仅受到导弹本身的影响，还要看激光目标指示器等相关设备的发展情况。由于激光半主动制导在非瞄准线发射方面具有先天优势，多平台通用化发展前景较好。
半导体技术发展篇7
亚洲：战略新核心
2006～2010年，亚太地区的半导体年复合增长率将超过10％，与接近饱和的成熟欧美市场不同，亚洲将成为新一轮半导体竞争的核心战场。对于新任副总裁兼亚太区总经理汪凯博士及其团队来说，如何驾驭占公司销售比例47％的亚太市场既是施展才华的机遇也是面临的巨大挑战。
中国市场无疑是飞思卡尔亚洲战略的中心，无论是将亚太区总部迁至上海，还是选择深谙中国市场情况的汪凯博士领衔拓展最具战略意义的亚洲市场，亦或是此次FtF在深圳的高调登场，无不凸显了中国在整个亚太市场的地位。为了应对日趋激烈的竞争，目前飞思卡尔每年的研发投入已经超过10亿美元，在亚太区已经有了8家研发中心，这其中半数在中国。汪博士坦言：“中国还有足够广阔的市场空间去扩展我们的业务，我们有足够的信心争取到更多的中国消费者!”将tD-SCDma作为此次FtF的重要议题，飞思卡尔再次突出了对中国市场的重视程度。大会期间不仅专门介绍了飞思卡尔在中国市场参与tD-SCDma产品开发的详细情况，展示了相关的技术成果，还邀请tD-SCDma论坛秘书长王静博士做精彩的主题演讲。
拐点：半导体的十字路口
对于半导体产业来说，现在的市场已经处在一个尴尬的十字路口，当半导体不再是以性能为唯一竞争因素之时，企业需要重新认清自己前进的方向。对思卡尔这样历史悠久的半导体巨头来说，在十字路口面前略有徘徊是在所难免的，最重要的是要寻找新的前进方向。首席销售和营销官HenriRichard的话很有代表性：“未来的半导体并不一定尖端就能制胜，对大多数市场来说，物美价廉才更有意义。性能和成本都将成为未来产品研发的重要因素。”在展望飞思卡尔未来的产品策略方面，他强调节能、在晶体管层面的电源管理和嵌入式系统是飞思卡尔最为看重的发展趋势。新任CtoLisaSu则在主题演讲中更有针对性地描述了飞思卡尔的技术发展重点。嵌入式处理器以及网络通信解决方案将会是下一阶段主要的发展视野，而高效能连结(theneteffect)、朝向绿色环保(GoingGreen)、扩展银发生活应用(SilverLiving)三大领域，是飞思卡尔看好未来半导体设计与产品解决方案的具体发展项目。整合mCU和mpU、传感器及模拟控制器将是未来嵌入式控制系统的基本架构，应用广度及深度将会超越目前以pC或是消费电子产品驱动半导体设计的主流。多核技术将是未来嵌入式产品的发展重点，多核技术的制造工艺已经比较成熟，通过硬件加速处理优化多核性能、实现软件对多核的协调工作以及多核快速仿真、调试与编程等方面将成为主要的产品竞争力。
面对这样一个半导体发展的拐点，飞思卡尔选择拓展业务范围，进行有针对性的战略转变。在本次论坛上，针对节能开发的接近传感器无疑最吸引眼球，这个可以在无人状态下迅速关闭电源的控制装置，如果可以植入每一个灯泡，无疑在节能的基础上带给微控制器厂商无限的产品应用空间。
重点：扩大领先优势
网络与微控制器，是飞思卡尔最重要的两个产品领域，在市场竞争日趋激烈的今天，巩固自己的竞争优势无疑是企业战略的重点。
多媒体应用是推动网络演进的重要力量，催生着传统技术市场的新技术变革。作为传统的通信半导体厂商，网络产品一直是飞思卡尔重要的业务部门。网络和多媒体部总经理Lynellemckay认为，网络服务的主体已经变成系统而不是芯片，要根据不同的用户提供区别化服务才能保持竞争力，比如深度包检测和安全问题将成为芯片供应商必须考虑的问题。多媒体网络的产业链将以on-chipFabric的多核通信通用平台为核心，更多新技术将变得更加重要，如多核硬件加速处理可以优化多核性能，多核仿真环境将提升调试与编程能力等，4～5核的通信产品将在Lte时代广泛流行。在谈到最近的几个无线技术热点时，Lynellemckay强调，对无线技术的未来来说，什么是最需要的才是决定选择哪种方式的最主要动力，现在无线标准很多但并不一定都适合，飞思卡尔希望能在ZigBee和近距离无线通信方面有所作为。
飞思卡尔作为mCU的领导厂商，正在致力于构建下一代mCU产品。微控制器解决方案部总经理paule.Grimme介绍，消费市场对mCU的需求将促使mCU的发展保持技术连续性，mCU性能持续提高的同时成本将进一步降低，8位/16位/32位mCU将逐渐实现相同的软件开发平台，从而实现开发设计方法的平滑过渡，以便于快速地进行升级换代。另一方面，mCU继续往集成的方向发展。特别是在汽车应用中，越来越多的mCU集成传感器、模拟器件、闪存和电源器件。软件在mCU开发中的作用将持续增加，差异化设计将变得更为重要，节能、电机与电源控制应用将是消费和工业领域的新应用。
印象：摆脱半导体的束缚
半导体技术发展篇8
关键词：电子科学与技术；实验教学体系；微电子人才
作者简介：周远明（1984-），男，湖北仙桃人，湖北工业大学电气与电子工程学院，讲师；梅菲（1980-），女，湖北武汉人，湖北工业大学电气与电子工程学院，副教授。（湖北武汉430068）
中图分类号：G642.423文献标识码：a文章编号：1007-0079（2013）29-0089-02
电子科学与技术是一个理论和应用性都很强的专业，因此人才培养必须坚持“理论联系实际”的原则。专业实验教学是培养学生实践能力和创新能力的重要教学环节，对于学生综合素质的培养具有不可替代的作用，是高等学校培养人才这一系统工程中的一个重要环节。[1，2]
一、学科背景及问题分析
1.学科背景
21世纪被称为信息时代，信息科学的基础是微电子技术，它属于教育部本科专业目录中的一级学科“电子科学与技术”。微电子技术一般是指以集成电路技术为代表，制造和使用微小型电子元器件和电路，实现电子系统功能的新型技术学科，主要涉及研究集成电路的设计、制造、封装相关的技术与工艺。[3]由于实现信息化的网络、计算机和各种电子设备的基础是集成电路，因此微电子技术是电子信息技术的核心技术和战略性技术，是信息社会的基石。此外，从地方发展来看，武汉东湖高新区正在全力推进国家光电子信息产业基地建设，形成了以光通信、移动通信为主导，激光、光电显示、光伏及半导体照明、集成电路等竞相发展的产业格局，电子信息产业在湖北省经济建设中的地位日益突出，而区域经济发展对人才的素质也提出了更高的要求。
湖北工业大学电子科学与技术专业成立于2007年，完全适应国家、地区经济和产业发展过程中对人才的需求，建设专业方向为微电子技术，毕业生可以从事电子元器件、集成电路和光电子器件、系统（激光器、太能电池、发光二极管等）的设计、制造、封装、测试以及相应的新产品、新技术、新工艺的研究与开发等相关工作。电子科学与技术专业自成立以来，始终坚持以微电子产业的人才需求为牵引，遵循微电子科学的内在客观规律和发展脉络，坚持理论教学与实验教学紧密结合，致力于培养基础扎实、知识面广、实践能力强、综合素质高的微电子专门人才，以满足我国国民经济发展和国防建设对微电子人才的迫切需求。
2.存在的问题与影响分析
电子科学与技术是一个理论和应用性都很强的专业，因此培养创新型和实用型人才必须坚持“理论联系实际”的原则。要想培养合格的应用型人才，就必须建设配套的实验教学平台。然而目前人才培养有“产学研”脱节的趋势，学生参与实践活动不论是在时间上还是在空间上都较少。建立完善的专业实验教学体系是电子科学与技术专业可持续发展的客观前提。
二、建设思路
电子科学与技术专业实验教学体系包括基础课程实验平台和专业课程实验平台。基础课程实验平台主要包括大学物理实验、电子实验和计算机类实验；专业课程实验平台即微电子实验中心，是本文要重点介绍的部分。在实验教学体系探索过程中重点考虑到以下几个方面的问题：
第一，突出“厚基础、宽口径、重应用、强创新”的微电子人才培养理念。微电子人才既要求具备扎实的理论基础（包括基础物理、固体物理、器件物理、集成电路设计、微电子工艺原理等），又要求具有较宽广的系统知识（包括计算机、通信、信息处理等基础知识），同时还要具备较强的实践创新能力。因此微电子实验教学环节强调基础理论与实践能力的紧密结合，同时兼顾本学科实践能力与创新能力的协同训练，将培养具有创新能力和竞争力的高素质人才作为实验教学改革的目标。
第二，构建科学合理的微电子实验教学体系，将“物理实验”、“计算机类实验”、“专业基础实验”、“微电子工艺”、“光电子器件”、“半导体器件课程设计”、“集成电路课程设计”、“微电子专业实验”、“集成电路专业实验”、“生产实习”和“毕业设计”等实验实践环节紧密结合，相互贯通，有机衔接，搭建以提高实践应用能力和创新能力为主体的“基本实验技能训练实践应用能力训练创新能力训练”实践教学体系。
第三，兼顾半导体工艺与集成电路设计对人才的不同要求。半导体的产业链涉及到设计、材料、工艺、封装、测试等不同领域，各个领域对人才的要求既有共性，也有个性。为了扩展大学生知识和技能的适应范围，实验教学必须涵盖微电子技术的主要方面，特别是目前人才需求最为迫切的集成电路设计和半导体工艺两个领域。
第四，实验教学与科学研究紧密结合，推动实验教学的内容和形式与国内外科技同步发展。倡导教学与科研协调发展，教研相长，鼓励教师将科研成果及时融化到教学内容之中，以此提升实验教学质量。
三、建设内容
微电子是现代电子信息产业的基石，是我国高新技术发展的重中之重，但我国微电子技术人才紧缺，尤其是集成电路相关人才严重不足，培养高质量的微电子技术人才是我国现代化建设的迫切需要。微电子学科实践性强，培养的人才需要具备相关的测试分析技能和半导体器件、集成电路的设计、制造等综合性的实践能力及创新意识。
电子科学与技术专业将利用经费支持建设一个微电子实验教学中心，具体包括四个教学实验室：半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析实验室、微电子器件和集成电路性能参数测试与应用实验室、集成电路设计实验室、科技创新实践实验室。使学生具备半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析、微电子器件、光电器件参数测试与应用、集成电路设计、LeD封装测试等方面的实践动手和设计能力，巩固和强化现代微电子技术和集成电路设计相关知识，提升学生在微电子技术领域的竞争力，培养学生具备半导体材料、器件、集成电路等基本物理与电学属性的测试分析能力。同时，本实验平台主要服务的本科专业为“电子科学与技术”，同时可以承担“通信工程”、“电子信息工程”、“计算机科学与技术”、“电子信息科学与技术”、“材料科学与工程”、“光信息科学与技术”等10余个本科专业的部分实践教学任务。
（1）半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析实验室侧重于半导体材料基本属性的测试与分析方法，目的是加深学生对半导体基本理论的理解，掌握相关的测试方法与技能，包括半导体材料层错位错观测、半导体材料电阻率的四探针法测量及其eXCeL数据处理、半导体材料的霍尔效应测试、半导体少数载流子寿命测量、高频moSC-V特性测试、pn结显示与结深测量、椭偏法测量薄膜厚度、pn结正向压降温度特性实验等实验项目。完成形式包括半导体专业实验课、理论课程的实验课时等。
（2）微电子器件和集成电路性能参数测试与应用实验室侧重于半导体器件与集成电路基本特性、微电子工艺参数等的测试与分析方法，目的是加深学生对半导体基本理论、器件参数与性能、工艺等的理解，掌握相关的技能，包括器件解剖分析、用图示仪测量晶体管的交（直）流参数、moS场效应管参数的测量、晶体管参数的测量、集成运算放大器参数的测试、晶体管特征频率的测量、半导体器件实验、光伏效应实验、光电导实验、光电探测原理综合实验、光电倍增管综合实验、LD/LeD光源特性实验、半导体激光器实验、电光调制实验、声光调制实验等实验项目。完成形式包括半导体专业实验课、理论课程的实验课时、课程设计、创新实践、毕业设计等。
（3）集成电路设计实验室侧重于培养学生初步掌握集成电路设计的硬件描述语言、Cadence等典型的器件与电路及工艺设计软件的使用方法、设计流程等，并通过半导体器件、模拟集成电路、数字集成电路的仿真、验证和版图设计等实践过程具备集成电路设计的能力，目的是培养学生半导体器件、集成电路的设计能力。以美国Cadence公司专业集成电路设计软件为载体，完成集成电路的电路设计、版图设计、工艺设计等训练课程。完成形式包括理论课程的实验课时、集成电路设计类课程和理论课程的上机实践等。
（4）科技创新实践实验室则向学生提供发挥他们才智的空间，为他们提供验证和实现自由命题或进行科研的软硬件条件，充分发挥他们的想象力，目的是培养学生的创新意识与能力，包括LeD封装、测试与设计应用实训和光电技术创新实训。要求学生自己动手完成所设计器件或电路的研制并通过测试分析，制造出满足指标要求的器件或电路。目的是对学生进行理论联系实际的系统训练，加深对所需知识的接收与理解，初步掌握半导体器件与集成电路的设计方法和对工艺技术及流程的认知与感知。完成形式包括理论课程的实验课时、创新实践环节、生产实践、毕业设计、参与教师科研课题和部级、省级和校级的各类科技竞赛及课外科技学术活动等。
四、总结
本实验室以我国微电子科学与技术的人才需求为指引，遵循微电子科学的发展规律，通过实验教学来促进理论联系实际，培养学生的科学思维和创新意识，系统了解与掌握半导体材料、器件、集成电路的测试分析和半导体器件、集成电路的设计、工艺技术等技能，最终实现培养基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高、适应范围广的具有较强竞争力的微电子专门人才的目标，以满足我国国民经济发展和国防建设对微电子人才的迫切需求。
参考文献：
[1]刘瑞，伍登学.创建培养微电子人才教学实验基地的探索与实践[J].实验室研究与探索，2004，（5）：6-9.
半导体技术发展篇9
在这个看似漫长而严酷的寒冬开始之际，最不需要的就是无限放大寒冷的猖獗，摧毁人们本就脆弱的信心和希望，我们并不是想否认冬天的严酷和寒风的凛冽，我们希望能在这里通过电子技术展望这个专题带给每位读者以信心和希望。
纵览每一次经济危机的过程，我们会明显发现一些积极的信号，一些新科技的出现成为加速摆脱经济危机的灵丹妙药，同样每次经济危机之后都会迎来一次相当长时间的高速繁荣期，而这是对于每个挨过漫长寒冬胜利者最好的褒奖。
虽然由金融产业引发的全球经济危机直接影响了电子产业的发展，作为推动世界经济高速发展的主力，电子产业其实依然在蓬勃高速的发展，而应对经济危机一个重要的手段就是更多地采用先进技术降低成本，这就意味着更多电子技术获得新应用空间。因此，刺骨的寒风中我们依然能够从市场中读出一些信心和希望足以温暖冰冷的心。
信心一：半导体已经提前准备过冬
早在2006年年中，半导体已经开始进入周期性调整。2007年，全球半导体市场增幅仅为3.2％，发展已经相当缓慢，各大半导体公司纷纷提前采取措应对市场需求放缓，一些不必要的投资和项目提前被终止。结果就是，半导体虽然直接受到经济危机的冲击，但相对于其他行业半导体公司已经提前进行了过冬准备，因此，2008年半导体远没有其他市场面对经济危机表现得那么一溃千里，大多数半导体公司已经准备好足够过冬的资本，不会引发产业整体性崩盘。
信心二：电子产品需求已经逐渐转为生活必需
手机和pC是半导体需求的主要市场，经济危机固然影响了手机和pC市场的发展，但受益于半导体技术的发展，手机和pC的价格已经低至大众生活必需品的价格水平。作为人们生活的必需品，伴随着网络和内容服务的升级，手机和pC的市场需求依然存在，产品规模不会下降得很厉害，这也就支撑了整个半导体产业的发展基本需求空间，确保众多企业可以平稳过冬。同时，伴随着一些新兴的电子产品增加更多地半导体产品用量，半导体公司完全可以通过寻找新的增长点而保持企业的赢利能力。
信心三：技术研发的进程没有放缓
通过对多家公司的采访以及与一些技术研发人员的联系，我们发现虽然经济危机造成了许多公司运营上的一些困难，但各公司对于技术研发的支出依然保持相当大的比例，甚至许多公司还大幅增加了研发投入。新技术的应用可以极大限度地减弱经济危机对一个产业的影响，同时也是企业应对经济危机时期市场需求变化的最根本手段，研发投入的确保可以促使电子产业技术的不断进步，继续提升产业的市场空间。不仅如此，按照以往的惯例，一次比较大的经济萧条之后必然迎来一个相对高速的增长空间，因此，众多半导体公司通过加大新技术的研发力度，着眼于抢占经济恢复之后高速增长的市场。
信心四：来自中国市场的积极信号
虽然同样受到一些冲击，中国市场已经成为全世界减缓经济危机压力的焦点。毕竟，由于中西方消费观念的不同造成中国受金融问题影响相对较小，加上中国市场庞大的内在需求作为保障，这对稳定全球电子产业产生重要的影响。伴随着国家拉动内需计划的启动，信息产业获得了超过2000亿的政府支持，借此机会提升中国社会的信息化水平无疑成为稳定中国电子产业极为重要的利好消息。
通过探访中国电子市场的情况，我们在2009年可以看到在电信、绿色能源、医疗电子、工业应用、汽车电子等领域仍保持强劲的成长势头。
电信领域：随着三大电信公司的重组，以及后续投资的陆续到位，新应用、新技术有机会得以广泛运用。中国3G网络的建设和升级，必然带动通信半导体市场的新一轮增长，特别是拉动以嵌入式处理器、DSp和FpGa为主的通信信号处理产品的市场需求。
绿色能源：目前太阳能只占全球总发电量的0.05％，因此预计未来10年太阳能发电技术会有庞大的市场需求，而且增长相当惊人。按照目前的发展显示，光伏电池的效率不断提升，以每瓦特计的单位成本不断下降。相比之下，传统能源的单位成本则不断急剧飙升。若以单位成本比较，光伏电池技术的优势便远比其他发电技术优胜。由于太阳能发电技术有以上的优势，因此预计未来10年或其后的一段长时间太阳能的市场需求会有惊人的增长。根据photonConsulting市场调查公司的数字显示，光伏电池的2007年总发电量高达4Gw，预计2010年的总发电量会高达16Gw，升幅达4倍。国家政策的扶持，以及中国的巨大市场潜力，对半导体厂商是个绝佳的机会。
医疗电子：医疗是在经济危机中半导体增长的一个亮点。随着人口老龄化，医疗成本不断增高，新兴经济体对于医疗服务的需求不断上升，个人或家庭化的医疗产品(比如家庭用血糖计、血压计以及心跳的测试仪器等)正在迅速发展，以满足人们对个人健康的关注的需求。这些因素促使市场对于创新型医疗解决方案的需求激增(比如广泛应用于诊所、救护车、移动检伤分类等领域以及偏远地区的便携式经济型超声波设备)。正如芯片创新使计算机与语音通信发生翻天覆地的变化，并改变了我们工作与沟通的方式一样，半导体在医疗保健领域也将发挥巨大的潜力，为更多人享受到高质量医疗保健服务提供设备。
工业应用：经济危机导致市场消费能力降低，消费电子市场受到影响，但工业应用将成为半导体市场新的热点，特别是随着人力成本的提升，自动化生产的优势在经济危机面前体现得更为明显，也促使众多企业着手升级自己的自动化生产线。
半导体技术发展篇10
oFweek半导体照明网：中国LeD照明领域的低碳时代已经来临，作为能源消耗大户的传统照明系统将被LeD照明取代已成为不争的事实。多年来，我国的LeD产业从无到有，从小到大，从不为社会所了解到社会各界的高度重视、妇孺皆知，取得了长足的发展。目前已形成了从外延生长、芯片制造、封装、应用、测试、标准的一个较完整的产业链。”中国光学光电子行业协会光电器件分会理事长杨克武表示。2009年全球LeD市场产值达80亿美元，中国LeD应用产品达到600亿元，2010年我国LeD产业产值将超过1500亿元。从电子信息领域进入照明领域，为LeD产业提供了更加广阔的市场空间和创新空间，也成为当前产业发展的热点。随着市场的拓展和技术的进步以及政策的助力，中国LeD产业正在经历“由蛹化蝶”的蜕变，蜕变的过程是痛苦的，但结果是美丽的。政策利好促产业超常发展LeD照明是新型战略性产业，相继出台的政策和措施为产业发展营造了良好的环境。去年12月30日国家发展和改革委员会、住房和城乡建设部、交通运输部等三部委在京联合举办半导体照明产品应用示范工程工作会。有专家表示，这是2007年科技部“十城万盏”推广路灯示范项目的一个延续。虽然“十城万盏”反映出一些问题，但不可否认“十城万盏”对LeD照明的巨大推动作用。此次选定的20个半导体室内照明应用项目、15个半导体路灯应用项目和15个半导体隧道灯应用项目，通过统一招标确定了三大类产品的28家入围企业及产品规格型号、协议供货价格。入围企业之一的晶能光电相关人士表示，此次招标对LeD照明产品的推广以及LeD照明市场的规范具有重大意义。LeD照明产业是新型战略性产业，近年来，我国对这一产业的发展给予了高度重视，无论是国家层面还是地方层面，都相继出台了不少支持产品开发、技术创新以及应用推广的政策措施，为产业发展营造了良好的环境。国家发展和改革委员会、工业和信息化部等六部委在2009年9月联合发文《关于印发半导体照明节能产业发展意见的通知》，2010年10月国务院出台关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定，决定明确提出现阶段重点培育和发展包括节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等七大产业。在这七大产业中，半导体照明材料成为新材料领域努力实现快速健康发展的战略性新兴产业之一。据不完全统计，目前已经有14个省、市明确建设半导体照明工业园，把LeD产业作为本地区的新兴产业来发展。在“863”计划、电子发展基金、十大重点节能工程、高技术产业化示范工程、企业技术升级和结构调整专项等支持下，我国半导体照明技术的研发和产业化取得可喜的进步。据行业协会统计，我国半导体照明产业2009年销售产值达到800多亿元，同比逆势增长30%以上，这也是在国际金融危机中为数不多的保持高成长性的行业领域，我国已经成为全球半导体照明产业发展最快的区域之一，同时也是一个非常重要的生产制造基地和应用市场。上游突破使产业链日趋完整初步形成外延、芯片、器件封装及集成应用较完整研发与产业体系，为做大做强LeD产业奠定了基础。“我国LeD外延材料、芯片制造、器件封装、荧光粉等方面均已显现具有自主技术产权的单元技术，部分核心技术具有原创性，初步形成了从上游材料、中游芯片制备、下游器件封装及集成应用的比较完整的研发与产业体系，为我国LeD产业做大做强在一定程度上奠定了基础。”中科院半导体所所长李晋闽表示。LeD产业链比较长，主要包括衬底材料、外延生长、芯片制造、器件封装、应用产品和相关的关键设备仪