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1、集成電路的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)集成電路的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)1、國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)、國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)目前,以集成電路為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)超過(guò)了以汽車(chē)、石油、鋼鐵為代表的傳統(tǒng)工業(yè)成為第一大產(chǎn)業(yè),成為改造和拉動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)邁向數(shù)字時(shí)代的強(qiáng)大引擎和雄厚基石。1999年全球集成電路的銷(xiāo)售額為1250億美元,而以集成電路為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)的世界貿(mào)易總額約占世界GNP的3%,現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的數(shù)據(jù)表明,每l~2元的集成電路產(chǎn)值,帶動(dòng)了10元左右電子工業(yè)
2、產(chǎn)值的形成,進(jìn)而帶動(dòng)了100元GDP的增長(zhǎng)。目前,發(fā)達(dá)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值增長(zhǎng)部分的65%與集成電路相關(guān);美國(guó)國(guó)防預(yù)算中的電子含量已占據(jù)了半壁江山(2001年為43.6%)。預(yù)計(jì)未來(lái)10年內(nèi),世界集成電路銷(xiāo)售額將以年平均15%的速度增長(zhǎng),2010年將達(dá)到6000~8000億美元。作為當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn),擁有自主版權(quán)的集成電路已曰益成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈、社會(huì)進(jìn)步的基礎(chǔ)、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的籌碼和國(guó)家安全的保障。集成電路的集成度和產(chǎn)品性能每18個(gè)月增
3、加一倍。據(jù)專(zhuān)家預(yù)測(cè),今后20年左右,集成電路技術(shù)及其產(chǎn)品仍將遵循這一規(guī)律發(fā)展。集成電路最重要的生產(chǎn)過(guò)程包括:開(kāi)發(fā)EDA(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)工具,利用EDA進(jìn)行集成電路設(shè)計(jì),根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果在硅圓片上加工芯片(主要流程為薄膜制造、曝光和刻蝕),對(duì)加工完畢的芯片進(jìn)行測(cè)試,為芯片進(jìn)行封裝,最后經(jīng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)將其裝備到整機(jī)系統(tǒng)上與最終消費(fèi)者見(jiàn)面。20世紀(jì)80年代中期我國(guó)集成電路的加工水平為5微米,其后,經(jīng)歷了3、1、0.8、0.5、0.35微米的發(fā)展,目
4、前達(dá)到了0.18微米的水平,而當(dāng)前國(guó)際水平為0.09微米(90納米),我國(guó)與之相差約為23代。(1)設(shè)計(jì)工具與設(shè)計(jì)方法。隨著集成電路復(fù)雜程度的不斷提高,單個(gè)芯片容納器件的數(shù)量急劇增加,其設(shè)計(jì)工具也由最初的手工繪制轉(zhuǎn)為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD),相應(yīng)的設(shè)計(jì)工具根據(jù)市場(chǎng)需求迅速發(fā)展,出現(xiàn)了專(zhuān)門(mén)的EDA工具供應(yīng)商。目前,EDA主要市場(chǎng)份額為美國(guó)的Cadence、Synopsys和Ment等少數(shù)企業(yè)所壟斷。中國(guó)華大集成電路設(shè)計(jì)中心是國(guó)內(nèi)唯一一家E
5、DA開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品供應(yīng)商。由于整機(jī)系統(tǒng)不斷向輕、薄、小的方向發(fā)展,集成電路結(jié)構(gòu)也由簡(jiǎn)單功能轉(zhuǎn)向具備更多和更為復(fù)雜的功能,如彩電由5片機(jī)到3片機(jī)直到現(xiàn)在的單片機(jī),手機(jī)用集成電路也經(jīng)歷了由多片到單片的變化。目前,SoC作為系統(tǒng)級(jí)集成電路,能在單一硅芯片上實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、處理和IO等功能,將數(shù)字電路、存儲(chǔ)器、MPU、MCU、DSP等集成在一塊芯片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整系統(tǒng)的功能。它的制造主要涉及深亞微米技術(shù),特殊電路的工藝兼容技術(shù),設(shè)計(jì)方法的研
6、究,嵌入式IP核設(shè)計(jì)技術(shù),測(cè)試策略和可測(cè)性技術(shù),軟硬件協(xié)同(5)材料。集成電路的最初材料是鍺,而后為硅,一些特種集成電路(如光電器件)也采用三五族(如砷化鎵)或二六族元素(如硫化鎘、磷化銦)構(gòu)成的化合物半導(dǎo)體。由于硅在電學(xué)、物理和經(jīng)濟(jì)方面具有不可替代的優(yōu)越性,故目前硅仍占據(jù)集成電路材料的主流地位。鑒于在同樣芯片面積的情況下,硅圓片直徑越大,其經(jīng)濟(jì)‘性能就越優(yōu)越,因此硅單晶材料的直徑經(jīng)歷了1、2、3、5、6、8英寸的歷史進(jìn)程,目前,國(guó)內(nèi)外
7、加工廠多采用8英寸和12英寸硅片生產(chǎn),16和18英寸(450mm)的硅單晶及其設(shè)備正在開(kāi)發(fā)之中,預(yù)計(jì)2016年左右18英寸硅片將投入生產(chǎn)。此外,為了適應(yīng)高頻、高速、高帶寬的微波集成電路的需求,SoI(SilicononInsulat)材料,化合物半導(dǎo)體材料和鍺硅等材料的研發(fā)也有不同程度的進(jìn)展。(6)應(yīng)用。應(yīng)用是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的重要環(huán)節(jié),是集成電路最終進(jìn)入消費(fèi)者手中的必經(jīng)之途。除眾所周知的計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)、消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品的應(yīng)用外,
8、集成電路正在不斷開(kāi)拓新的應(yīng)用領(lǐng)域,諸如微機(jī)電系統(tǒng),微光機(jī)電系統(tǒng),生物芯片(如DNA芯片),超導(dǎo)等。這些創(chuàng)新的應(yīng)用領(lǐng)域正在形成新的產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)點(diǎn)。(7)基礎(chǔ)研究?;A(chǔ)研究的主要內(nèi)容是開(kāi)發(fā)新原理器件,包括:共振隧穿器件(RTD)、單電子晶體管(SET)、量子電子器件、分子電子器件、自旋電子器件等。技術(shù)的發(fā)展使微電子在21世紀(jì)進(jìn)入了納米領(lǐng)域,而納電子學(xué)將為集成電路帶來(lái)一場(chǎng)新的革命。2我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)起步于2
9、0世紀(jì)60年代,2001年全國(guó)集成電路產(chǎn)量為64億塊,銷(xiāo)售額200億元人民幣。2002年6月,共有半導(dǎo)體企事業(yè)單位(不含材料、設(shè)備)651家,其中芯片制造廠46家,封裝、測(cè)試廠108家,設(shè)計(jì)公司367家,分立期間廠商130家,從業(yè)人員11.5萬(wàn)人。設(shè)計(jì)能力0.18~0.25微米、700萬(wàn)門(mén),制造工藝為8英寸、0.18~0.25微米,主流產(chǎn)品為0.35~0.8微米。與國(guó)外的主要差距:一是規(guī)模小,2000年,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的芯片銷(xiāo)售額僅占世界市場(chǎng)
10、總額的1.5%,占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的20%二是檔次低,主流產(chǎn)品加工技術(shù)比國(guó)外落后兩代;三是創(chuàng)新開(kāi)發(fā)能力弱,設(shè)計(jì)、工藝、設(shè)備、材料、應(yīng)用、市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)能力均不十分理想,其結(jié)果是今天受制于人,明天后勁乏力;四是人才欠缺。總之,我國(guó)絕大多數(shù)電子產(chǎn)品仍處于流通過(guò)程中的下端,多數(shù)組裝型企業(yè)扮演著為國(guó)外集成電路廠商打工的角色,這種脆弱的規(guī)模經(jīng)濟(jì)模式,因其附加值極低,致使諸多產(chǎn)量世界第一的產(chǎn)品并未給企業(yè)和國(guó)家?guī)?lái)可觀的收益,反而使掌握關(guān)鍵技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)者通過(guò)集成電
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