集成电路技术发展趋势(2)

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1、集成电路技术发展趋势 1、国内外技术现状及发展趋势目前,以集成电路为核心的电子信息产业超过了以汽车、石油、钢铁为代表的传统工业成为第一大产业,成为改造和拉动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石。1999年全球集成电路的销售额为1250亿美元,而以集成电路为核心的电子信息产业的世界贸易总额约占世界GNP的3%,现代经济发展的数据表明,每l~2元的集成电路产值,带动了10元左右电子工业产值的形成,进而带动了100元GDP的增长。目前,发达国家国民经济总产值增长部分的65%与集成电路相关；美国国防预算

2、中的电子含量已占据了半壁江山(2001年为43.6%)。预计未来10年内,世界集成电路销售额将以年平均15%的速度增长,2010年将达到6000~8000亿美元。据专家预测,今后20年左右,集成电路技术及其产品仍将遵循这一规律发展。线宽集成电路最重要的生产过程包括:开发EDA(电子设计自动化)工具,利用EDA进行集成电路设计,根据设计结果在硅圆片上加工芯片(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,为芯片进行封装,最后经应用开发将其装备到整机系统上与最终消费者见面。（1）设计工具与

3、设计方法。随着集成电路复杂程度的不断提高，单个芯片容纳器件的数量急剧增加，其设计工具也由最初的手工绘制转为计算机辅助设计（CAD），相应的设计工具根据市场需求迅速发展，出现了专门的EDA工具供应商。目前，EDA主要市场份额为美国的Cadence、Synopsys和Mentor等少数企业所垄断。中国华大集成电路设计中心是国内唯一一家EDA开发和产品供应商。。目前，SoC作为系统级集成电路，能在单一硅芯片上实现信号采集、转换、存储、处理和I/O等功能，将数字电路、存储器、MPU、MCU、DSP等集成在一

4、块芯片上实现一个完整系统的功能。它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，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,实现了集成电路设计能力的第4次飞跃。(2)制造工艺与相关设备。集成电路加工制造是一项与专用设备密切相关的技术,俗称"一代设备,一代工艺,一代产品"。在集成电路制造技术中,最关键的是薄膜生成技术和光刻技术。光刻技术的主要设备是曝光机和刻蚀机,目前

5、在130nm的节点是以193nmDUV(DeepUltravioletLithography)或是以光学延展的248nmDUV为主要技术,而在l00nm的节点上则有多种选择:157nmDIJV、光学延展的193nmDLV和NGL。在70nm的节点则使用光学延展的157nmDIJV技术或者选择NGL技术。到了35nm的节点范围以下,将是NGL所主宰的时代,需要在EUV和EPL之间做出选择。此外,作为新一代的光刻技术,X射线和离子投影光刻技术也在研究之中。(3)测试。由于系统芯片(SoC)的测试成本几乎

6、占芯片成本的一半,因此未来集成电路测试面临的最大挑战是如何降低测试成本。结构测试和内置自测试可大大缩短测试开发时间和降低测试费用。另一种降低测试成本的测试方式是采用基于故障的测试。在广泛采用将不同的IP核集成在一起的情况下,还需解决时钟异步测试问题。另一个要解决的问题是提高模拟电路的测试速度。(4)封装。电子产品向便携式/小型化、网络化和多媒体化方向发展的市场需求对电路组装技术提出了苛刻需求,集成电路封装技术正在朝以下方向发展:①裸芯片技术。主要有COB(ChipOI1Board)技术和FlipCh

7、ip(倒装片)技术两种形式。②微组装技术。是在高密度多层互连基板上,采用微焊接和封装工艺组装各种微型化片式元器件和半导体集成电路芯片,形成高密度、高速度、高可靠的三维立体机构的高级微电子组件的技术,其代表产品为多芯片组件(MCM)。③圆片级封装。其主要特征是：器件的外引出端和包封体是在已经过前工序的硅圆片上完成,然后将这类圆片直接切割分离成单个独立器件。④无焊内建层(BumplessBuild-UpLayer,BBLIL)技术。该技术能使CPIJ内集成的晶体管数量达到10亿个,并且在高达20GHz的

8、主频下运行,从而使CPU达到每秒1亿次的运算速度。此外,BBUL封装技术还能在同一封装中支持多个处理器,因此服务器的处理器可以在一个封装中有2个内核,从而比独立封装的双处理器获得更高的运算速度。此外,BBUL封装技术还能降低CPIJ的电源消耗,进而可减少高频产生的热量。(5)材料。集成电路的最初材料是锗,而后为硅,一些特种集成电路(如光电器件)也采用三五族(如砷化镓)或二六族元素(如硫化镉、磷化铟)构成的化合物半导体。由于硅在电学、物理和经济方面具有不可替代的优越性,