Electronic
Component &Device Applications
Vol.11No.1Jan.2009
第11卷第1期
2009年1月da
0引言
目前，以集成电路为基础的信息产业已超过
了以汽车、石油、钢铁为代表的传统产业，因此，集成电路产业已成为改造传统产业，奔向数字时代的强大引擎。现代经济发展的数据表明，每l ～2元的集成电路产值可带动10元左右的电子工业产值，进而能大体带动100元的GDP 增长。预计未来10年内，世界集成电路销售额将以年均
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，拥有自主知识产权的集成电路已日益成为经济发展的命脉和国际竞争的筹码。
1世界集成电路的发展
21世纪上半叶，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。尽管微电子学在化合物半导体和其它新材料方面的研究应用取得了突破进展，但远不具备替代硅基工艺的条件。集成电路技术发展到现在，全世界以万亿美元的投人，已使硅基工艺形成了非常强大的产业能力。同时，长期的科研投入也使人们对集成电路工艺的了解，达到了十分透彻的地步，这是弥足珍贵的知识财富。
集成电路主要的生产过程包括：开发EDA
(电子设计自动化)工具，利用EDA 进行集成电路
设计，根据设计结果在晶圆片上加工芯片(主要流程为薄膜制造、曝光和刻蚀)，对加工完毕的
芯片进行测试和封装，最后经应用开发系统将其装备到整机系统之上。
1.1集成电路发展概况
2006年，单片系统集成芯片的最小特征尺寸
已达0.09μm 、芯片集成度达2亿个晶体管、芯片面积520mm 、7～8层金属连线、管脚数4000个、工作电压0.9～1.2V 、工作频率2～2.5GHz ，功率
160瓦。到2010年，将提高到0.07μm 的水平。而
硅IC 晶片直径尺寸在2006～2010年将转向400mm 以上。
为了适应新技术的发展，极限紫外线、X 射线、准分子激光等超微细图形曝光技术等将成为今后几年主要的工艺技术并将获得更广泛的应用，先进的集式全自动智能化综合加工系统将成为新一代IC 制造设备。
在电路设计中，会更重视系统设计、IP 的开发与复用、软硬件协同设计、先进设计语言的推广、设计流程与工具的开发、SoC 设计平台的开发、低功耗设计、可测性和可靠性设计等。
为了在一块芯片上实现完整的系统，今后将会出现需要各种兼容技术。包括常规CMOS 数字电路与存储器的兼容技术、CMOS 与双极的兼容技术、高压与低压兼容技术、数字与模拟兼容技术、高频与低频兼容技术等。
从MPU 工艺技术的演进来看，目前整个MOS 产品工艺技术在从0.35μm 大幅进步到0.18μm 之后，现已迈向0.09μm ，整个技术仍继续朝着栅长与连线间距进一步微细化的方向发展。
整个半导体工艺技术的发展将随着晶体管栅
收稿日期：2008-09-04
集成电路的发展趋势和关键技术
王永刚
(辽宁对外经贸学院信息技术系，辽宁
大连
116052)
摘
要：介绍了国际上集成电路技术和产品的发展概况，分析了集成电路技术的发展对世界
经济所产生的重大影响，论述了集成电路发展趋势以及必须突破的关键技术。关键词：集成电路；发展趋势；关键技术
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长及光刻间距持续地缩小，这会使芯片面积越来越小的同时，获得较快的运行速度，同时也会使一个晶圆所能产出的芯片数目越来越多，从而大幅提高晶圆工艺的生产力。整个半导体工艺技术的发展仍呈现持续加速的状态，特别是在
electronic去掉ic是什么
DRAM 、MPU 等领域，而光刻等微细加工技术则
呈现出稳定发展的态势。
随着微电子产业的发展，半导体工艺结构发生了深刻的变化。设计、制造、封装三业鼎立，集成器件制造商专注于加强竞争力，减小产品门类。代工模式的不断发展，促使了无生产线公司的出现和无芯片设计公司的激增。
1.2集成电路发展对世界经济的影响
在上个世纪八十年代初期，消费类电子产品
(立体声收音机、彩电视机和盒式录相机)是半
导体需求的主要推动力。从八十年代末开始，个人计算机成为半导体需求强大的推动力。至今，
PC 仍然推动着半导体产品的需求。
从九十年代至今，通信与计算机一起占领了世界半导体需求的2/3。其中，通信的增长最快。信息技术正在改变我们的生活，影响着我们的工作。信息技术在提高企业竞争力的同时，已成为世界经济增长的新动力。
2004年，亚太地区已成为世界最大的半导体
市场，其主要的推动力是中国国内需求的增长和中国作为世界生产基地所带来的快速增长。电子终端产品的生产将不断从日本和亚洲其他地区转移到中国。
2集成电路的发展趋势
随着集成方法学和微细加工技术的持续成熟
和不断发展，以及集成技术应用领域的不断扩大，集成电路的发展趋势将呈现小型化、系统化和关联性的态势。
2.1器件特征尺寸不断缩小
自1965年以来，集成电路持续地按摩尔定律
增长，即集成电路中晶体管的数目每18个月增加一倍。每2～3年制造技术更新一代，这是基于栅长不断缩小的结果，器件栅长的缩小又基本上依照等比例缩小的原则，同时促进了其它工艺参数
的提高。预计在未来的10～15年，摩尔定律仍将是集成电路发展所遵循的一条定律，按此规律，
CMOS 器件从亚半微米进入纳米时代，即器件的
栅长小于100nm 转到小于50nm 的时间将在2010年前后。
2.2系统集成芯片(SoC)
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第4次飞跃，并必将导致又一次以系统芯片为特的信息产业革命。
2.3学科结合将带动关联发展
微细加工技术的不断成熟和应用领域的不断
扩大，必将带动一系列交叉学科及其有关技术的发展，例如微电子机械系统、微光电系统、DNA 芯片、二元光学、化学分析芯片以及作为电子科学和生物科学结合的产物———生物芯片的研究开发等，它们都将取得明显进展。
3集成电路发展的关键技术
按目前情况预测，15年后，半导体上一个实
体的栅长将只有9nm ，这就需要更微细且精确的技术突破，这首先会集中在生产材料的物理性质以及工艺设计等能力上。而能否顺利突破这些障碍，晶圆制造工艺能否达到更进一步的微细化与精细化则是其关键，同时也对半导体工艺技术与
技术前沿
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有规则但大小长度不等的像素矩形区，因此，运用这个特点可对汽车标定进行定位，而且定位效果具有很强的鲁棒性。本文提出的定位算法在其背影与车标相似时，通过具有横排气扇、竖排气扇和拍摄时产生倾斜的图像分别进行汽车标志定位实验，结果表明：定位效果准确，适用于汽车识别系统。但是，该算法也存在一定的缺陷，即在定位中会有个别位置产生偏移，此时可再辅以二次模板匹配，效果会更精确，另外，本文在具有斜排气扇的定位方面还需要进一步研究。
参考文献
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[5]苑玮琦，张亮.号码技术在若干领域应用的研究[D].沈阳工业大学，2006.
后续的研发方向有着深远的影响。概括起来，其关键技术如下：
(1)纳米级光刻及微细加工技术
器件特征尺寸的缩小，取决于曝光技术的进步。在0.07μm 阶段，曝光技术还是一个问题，预计再有1～2年左右的时间就可获得突破。至于在65nm 以下，是采用Extra UV 还是采用电子束的步进光刻机，目前还在研究之中。
(2)铜互连技术
铜互连技术已在0.18μm 和0.13μm 技术代中使用，但是，在0.10μm 以后，铜互连与低介电常数绝缘材料共同使用时的可靠性问题还有待研究和开发。
(3)亚100纳米可重构SoC 创新开发平台与设
计工具
当前，集成电路加工已进入亚100纳米阶段，但与其对应的设计工具尚无成熟产品推向市场，因此，开发亚100纳米可重构SoC 创新开发平台与设计工具已成为实现集成电路产业跨越式发展的重要机遇。
(4)SoC 设计平台与SIP 重用技术
基于平台的SoC 设计技术和硅知识产权(SIP)的重用技术是SoC 产品开发的核心技术，也是未来世界集成电路技术的制高点。
(5)新兴及热门产品开发
该项目目前主要包括64位通用CPU 以及相关产品、3C 多功能融合的移动终端芯片组的开发，网络通信产品的开发、数字信息产品开发、平面显示器配套集成电路的开发等。
(6)高密度集成电路封装的工业化技术
主要包括系统集成封装技术、50μm 以下超薄背面减薄技术、圆片级封装技术、无铅化产品技术等。
(7)应变硅材料制造技术
应变硅的电子和空穴迁移率明显高于普通的无应变硅材料，其中以电子迁移率提高尤为明显。以Si0.8Ge0.2层上的应变硅为例，其电子迁移率可以提高50%以上，这可大大提高NMOS 器件的性能，这对高速高频器件来说至关重要。对现有的许多集成电路生产线而言，如果采用应变硅材料，则可以在基本不增加投资的情况下使生产的IC 性能明显改善，同时也可以大大延长花费巨额投资建成的IC 生产线的使用年限。
4结束语
集成电路加工制造技术是一项与专用设备密
切相关的技术，可谓是：一代设备，一代工艺，一代产品。当然，在集成电路技术的发展中，并不意味着一代淘汰一代，实际上也是多代并存，以成本最低，收益/投入比最大的原则，各自占领着相关的应用领域。
展望未来，我国微电子技术的发展将步入突飞猛进的发展时期。因此，我们应当充分利用我国经济发展的巨大优势，精心布局，埋头苦干，力争在最短的时间内，掌握集成电路设计、生产的关键技术，提高国际市场占有率和国内市场的自给率，满足国民经济和信息产业对集成电路的需求并形成良性循环，把我国的微电子产业推向世界的最前沿。
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