導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇半導(dǎo)體的制造方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

Abstract: In semiconductor manufacturing industry, the products are various, and the process is complex, so it has a higher demand of the utilization of equipment. For other manufacturing industry, production planning optimization is also more complex. This article discusses the heuristic algorithm often used in the semiconductor industry and the optimization method based on linear programming.

關(guān)鍵詞： 半導(dǎo)體制造；生產(chǎn)計(jì)劃；半導(dǎo)體封裝測(cè)試；線性規(guī)劃

Key words: semiconductor manufacturing；production planning；packaging and testing of semiconductor；linear programming

中圖分類(lèi)號(hào)：TN3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2011）18-0046-01

0引言

在半導(dǎo)體企業(yè)的實(shí)際業(yè)務(wù)中，生產(chǎn)能力計(jì)劃問(wèn)題的常用解決方法一是靠從業(yè)者經(jīng)驗(yàn)的積累，以一定的直觀基礎(chǔ)而構(gòu)造的啟發(fā)式算法；二是采用多次試驗(yàn)，比結(jié)果優(yōu)劣定決策；三是建立數(shù)學(xué)模型，利用數(shù)學(xué)規(guī)劃法等求解最優(yōu)策略。目前在半導(dǎo)體工業(yè)中，生產(chǎn)能力規(guī)劃也主要有三種方式：一是利用電子表格（例如MS excel）來(lái)實(shí)現(xiàn) [1]，在制定生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)一般以月為單位，而設(shè)備生產(chǎn)能力一般是以天為單位來(lái)考慮的，故所需的設(shè)備數(shù)量等于當(dāng)月加工任務(wù)除以設(shè)備月生產(chǎn)能力。一般采用此方法時(shí)，會(huì)根據(jù)不同的優(yōu)先級(jí)來(lái)依次制定相應(yīng)產(chǎn)品的生產(chǎn)計(jì)劃。其二，一般用離散事件仿真法多次重復(fù)試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)能力規(guī)劃，從而求得一個(gè)可使企業(yè)的關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)（KPI）較優(yōu)的結(jié)果。上述兩種方法均需多次運(yùn)行調(diào)整反復(fù)試驗(yàn)，而且所得的解不能保證是最優(yōu)解，甚至仍可能遠(yuǎn)離最優(yōu)解。第三種方法是綜合考慮多方面的因素利用線性規(guī)劃法以建立約束條件和目標(biāo)函數(shù)對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化，相關(guān)的研究文獻(xiàn)可以參考[2][3][4]。因?yàn)槟軌虿捎脤?zhuān)業(yè)的優(yōu)化解算器如ILOG CPLEX[5]在短暫時(shí)間取得模型的最優(yōu)解，在半導(dǎo)體生產(chǎn)能力規(guī)劃中，線性規(guī)劃普遍地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，尤其是針對(duì)較大規(guī)模的問(wèn)題，它的優(yōu)點(diǎn)越能被凸顯出來(lái)。

1優(yōu)化計(jì)劃模型

生產(chǎn)能力規(guī)劃模型經(jīng)歷了從單時(shí)間段到多時(shí)間段，從單目標(biāo)到多目標(biāo)發(fā)展歷程。從單時(shí)間段到多時(shí)間段的轉(zhuǎn)變是只需增加時(shí)間段下標(biāo)和相應(yīng)的約束關(guān)系即可，而使用不同的權(quán)重系數(shù)的多目標(biāo)規(guī)劃也可以解決多目標(biāo)的協(xié)調(diào)問(wèn)題。由于目前對(duì)于半導(dǎo)體生產(chǎn)規(guī)劃問(wèn)題大多集中于前道工序即晶圓廠的生產(chǎn)規(guī)劃，對(duì)于封裝測(cè)試生產(chǎn)線涉及很少，本文將簡(jiǎn)單以在存儲(chǔ)器封裝測(cè)試領(lǐng)域應(yīng)用線性規(guī)劃為例說(shuō)明。如前所述，半導(dǎo)體生產(chǎn)規(guī)劃的實(shí)質(zhì)上是如何安排產(chǎn)品的混合生產(chǎn)的問(wèn)題。由于每種產(chǎn)品很可能都有多重可供選擇的加工路線，對(duì)于設(shè)備也存在Re-entry的訪問(wèn)，因此半導(dǎo)體生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化的核心問(wèn)題也就在于選擇最適合的加工路線上以求得生產(chǎn)量及生產(chǎn)周期等指標(biāo)的最優(yōu)解。啟發(fā)式方法是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)優(yōu)先使用相對(duì)好的加工路線資源，而在半導(dǎo)體制造中，兩個(gè)主要的參照標(biāo)準(zhǔn)就是產(chǎn)品的優(yōu)先級(jí)priority以及加工設(shè)備的柔韌性。在沒(méi)有充足的可用資源的情況下，首先要確保priority相對(duì)高的產(chǎn)品的生產(chǎn)，但是針對(duì)于加工路線的選擇，就要首先采用具有較高柔韌性的設(shè)備。線性規(guī)劃是按照所需達(dá)到的限制條件，抽象并簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng)，建立有關(guān)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而取得達(dá)到約束條件的最優(yōu)策略。

2舉例

試以某封測(cè)企業(yè)的簡(jiǎn)單示例來(lái)說(shuō)明線性規(guī)劃法的簡(jiǎn)單應(yīng)用。該工廠測(cè)試生產(chǎn)線有三種TESTER設(shè)備M1，M2和M3，各設(shè)備的數(shù)量分別為3臺(tái)，3臺(tái)，2臺(tái)。目前生產(chǎn)兩種產(chǎn)品Prod.A和產(chǎn)品Prod.B，其市場(chǎng)銷(xiāo)售平均價(jià)格分別為￥45和￥35，其中Prod.A只能在設(shè)備M1與M2上生產(chǎn)，月別產(chǎn)能分別為110k和80k，而Prod.B在三種設(shè)備上都可以生產(chǎn)，月別產(chǎn)能分別為130k，85k和90k。產(chǎn)品Prod.A與Prod.B的最小生產(chǎn)量分別為300k與250k，最大需求量分別為500K和400K，企業(yè)的實(shí)際需求是如何安排生產(chǎn)計(jì)劃能使企業(yè)的收益最大。從上面的例子可以看出，各產(chǎn)品存在多種備選加工設(shè)備，即有多重加工路線的問(wèn)題，優(yōu)化計(jì)劃也就是選擇最好的加工路線。企業(yè)實(shí)際一般采用Excel電子表格的形式，建立生產(chǎn)計(jì)劃與效益的聯(lián)動(dòng)模型，由于Prod.A售價(jià)較高且只能在二種設(shè)備生產(chǎn)，以經(jīng)驗(yàn)判斷需要優(yōu)先安排，以此為基礎(chǔ)不斷調(diào)整，求得一個(gè)近似最優(yōu)解。具體的解法一般使用VBA或人工調(diào)整試算，本文不再贅述。

如果使用線性規(guī)劃的方法，建立數(shù)學(xué)模型，則該問(wèn)題可以簡(jiǎn)要表述如下：

目標(biāo)函數(shù)（Objective）：

上式中，參數(shù)及變量說(shuō)明如下：

參數(shù)部分：

①Price.A與Price.B為A、B兩者產(chǎn)品的售價(jià)。②QL及QH為兩種產(chǎn)品的生產(chǎn)量上下限。③K為每種產(chǎn)品在每種設(shè)備的生產(chǎn)能力。④M為設(shè)備保有臺(tái)數(shù)限制。變量為X，及每種產(chǎn)品在每種設(shè)備的生產(chǎn)計(jì)劃安排量；下標(biāo)i=a，b 代表兩種產(chǎn)品，下標(biāo)j=1，2，3代表3種設(shè)備。求解則可以利用ILOG公司的Cplex軟件，由于此示例規(guī)模較小，本文使用在Excel環(huán)境的Cplex Solver求解，求解示例及結(jié)果如表1所示。

3小結(jié)

對(duì)于多品種混合生產(chǎn)，制造過(guò)程極其復(fù)雜的半導(dǎo)體制造業(yè)來(lái)說(shuō)，線性規(guī)劃在生產(chǎn)計(jì)劃中的優(yōu)化作用已經(jīng)越來(lái)越明顯，這方面的研究文獻(xiàn)也越來(lái)越多，也給企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)收益。

參考文獻(xiàn)：

[1]刑文訓(xùn)，謝金星.現(xiàn)代優(yōu)化計(jì)算方法.北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[2]Leachman R C，Carmon T F.On capacity modeling for production planning with alternative machine types[J].IIETrans.，1992，24：62~72.

[3]Bermon S，Hood S J. Capacity optimization planning system（CAPS）[J]. Interfaces，1999，29：31~50.

篇2

A=Martin Anstice

云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能，不斷冒出的新技術(shù)讓我們想象著一個(gè)不可預(yù)知的未來(lái)，而我們手中的移動(dòng)終端也在往更輕薄、更低能耗以及更高性能的方向發(fā)展，但是要實(shí)現(xiàn)這一切都基于芯片的演進(jìn)。讓芯片變得更薄更輕、性能更強(qiáng)而能耗更低，要從芯片制造工藝本身來(lái)改進(jìn)，現(xiàn)有的改進(jìn)方法有芯片制造過(guò)程的縮減以及芯片架構(gòu)的調(diào)整。不過(guò)無(wú)論哪種方式都對(duì)制造芯片的設(shè)備提出了更高的要求。在泛林集團(tuán)（Lam Research）總裁兼首席執(zhí)行官M(fèi)artin Anstice看來(lái)，摩爾定律需要延續(xù)甚至突破，半導(dǎo)體行業(yè)才能持續(xù)發(fā)展。

C：全球半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出怎樣的趨勢(shì)？

A：技術(shù)的發(fā)展基于整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)以及電子工業(yè)的發(fā)展，而半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展又遵循于“摩爾定律”。要將“摩爾定律”延續(xù)下去，需要整個(gè)行業(yè)不斷創(chuàng)新，以挖掘更多技術(shù)上的可能性。比如，現(xiàn)在業(yè)界比較關(guān)注的多重圖形技術(shù)，就是把芯片的設(shè)計(jì)圖曝光到晶圓上，然后我們?cè)俑鶕?jù)這個(gè)設(shè)計(jì)圖來(lái)刻蝕晶圓。但由于現(xiàn)在器件越來(lái)越小，越來(lái)越精密，制造工藝都是在納米級(jí)別下完成的，很多時(shí)候僅通過(guò)一次曝光很難達(dá)到需要的精度，必須通過(guò)多次曝光和刻蝕才能實(shí)現(xiàn)。此外，如今人們對(duì)電子產(chǎn)品性能的要求越來(lái)越高，這就意味著對(duì)半導(dǎo)體器件的性能提出更高的要求。如何在現(xiàn)有尺寸的器件上集成更多的功能，已成為我們必須解決的問(wèn)題。目前，行業(yè)通過(guò)將器件的構(gòu)架由二維向三維轉(zhuǎn)變解決了這個(gè)難題，比如3D NAND技術(shù)，就是沿垂直方向來(lái)堆疊存儲(chǔ)單元，從而有效提升器件的整體性能。其他的還有鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FinFET）技術(shù)、先進(jìn)封裝技術(shù)等?？偠灾?，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)主要聚焦于如何通過(guò)創(chuàng)新技術(shù)實(shí)現(xiàn)芯片尺寸的進(jìn)一步縮減，這也將對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備制造商帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。

C：設(shè)備制造商所在的行業(yè)面臨什么挑戰(zhàn)？

A：如今，隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)+等概念的應(yīng)用和深入，以及電子產(chǎn)品與移動(dòng)終端的普及和更新迭代速度的加快，市場(chǎng)對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)品的需求大大增加，同時(shí)也要求上游半導(dǎo)體器件設(shè)備制造商對(duì)市場(chǎng)的反應(yīng)速度更快，經(jīng)營(yíng)方式更加靈活，業(yè)務(wù)體系更加全面。這是挑戰(zhàn)之一。其次，消費(fèi)者也希望手中的電子產(chǎn)品和移動(dòng)終端變得更加輕薄、能耗更低，性能更高，但價(jià)格卻更加優(yōu)惠。這就要求這些設(shè)備中的半導(dǎo)體器件的尺寸進(jìn)一步縮減，性能進(jìn)一步提升。這樣勢(shì)必對(duì)半導(dǎo)體器件的制造工藝和設(shè)備制造商的創(chuàng)新能力提出更高的要求，尤其是在諸多技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入拐點(diǎn)，行業(yè)迫切需要突破的時(shí)候。這是挑戰(zhàn)之二。第三個(gè)挑戰(zhàn)是如何培養(yǎng)，吸納和留住尖端的技術(shù)人才。

C：你們?cè)趺纯创袊?guó)在半導(dǎo)體教育以及人才儲(chǔ)備方面的狀況？

A：總體來(lái)說(shuō)半導(dǎo)體領(lǐng)域的人才還是比較短缺的。不僅中國(guó)如此，美國(guó)也是一樣，甚至美國(guó)比中國(guó)還要嚴(yán)重。中國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)相對(duì)美國(guó)來(lái)說(shuō)還比較新，但這里卻擁有大量的發(fā)展機(jī)遇和潛力，比如這里既有諸如14納米、16納米以及3D NAND等行業(yè)最先進(jìn)的技術(shù)，也有諸如物聯(lián)網(wǎng)的很多成熟的技術(shù)。泛林和中國(guó)很多的高等院校合作，從教育體系入手，加快該領(lǐng)域人才的培養(yǎng)。

篇3

這項(xiàng)新的EMWS技術(shù)是UTAMCIC(集成電路磁禍合UHF標(biāo)簽天線)項(xiàng)目的研發(fā)成果。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人是來(lái)自意法半導(dǎo)體的Alberto Pagani、Giov&nni Girlando、Alessandro Finocchiaro和來(lái)自卡塔尼亞大學(xué)的Giuseppe P&lmis&no教授。該項(xiàng)目曾榮獲2010年法國(guó)巴黎智能卡及身份識(shí)別技術(shù)工業(yè)展制造與測(cè)試類(lèi)“芝麻獎(jiǎng)”。

晶圓電磁檢測(cè)(EMWS)是晶圓電檢測(cè)(EWS)的演化技術(shù)，是晶圓進(jìn)行最終封裝測(cè)試前的最后一道制造工序。在這個(gè)制造工序中，加工的晶圓上含有同樣的集成電路組成的陣列，這些電路被稱(chēng)為裸片。與自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(ATE)相連的探測(cè)卡從每個(gè)裸片上方經(jīng)過(guò)，顯微探針與裸片上的測(cè)試盤(pán)依次接觸，ATE測(cè)試裸片功能是否正常，在裸片封裝前，這個(gè)過(guò)程可以去除任何有缺陷的裸片。

EMWS是一項(xiàng)較新的晶圓檢測(cè)技術(shù)研發(fā)成果。在這種方法中，每穎裸片均內(nèi)置一個(gè)微型天線，ATE設(shè)備通過(guò)電磁波為裸片供電并與其通信，這種方法可減少裸片上的測(cè)試盤(pán)數(shù)量，從而能夠大幅縮減裸片尺寸。

測(cè)量大功率產(chǎn)品仍然需要探針供電，但是意法半導(dǎo)體的新方法(1)可實(shí)現(xiàn)對(duì)低功率電路進(jìn)行完全非接觸式測(cè)試。

篇4

隨著2005年的結(jié)束，中國(guó)第10個(gè)五年規(guī)劃(2000―2005年)也進(jìn)入尾聲，取而代之的十一五規(guī)劃于10月正式出爐，并在3月的中國(guó)人大會(huì)議中列入討論，關(guān)于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的優(yōu)惠政策也已列入國(guó)務(wù)院2006年立法計(jì)劃，未來(lái)中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)將如何發(fā)展，將值得大家仔細(xì)去觀察分析。

回顧中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程

中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)起步甚早，早在50年代末期的二五計(jì)劃時(shí)期(1958―1962年)中國(guó)政府就開(kāi)始關(guān)注半導(dǎo)體技術(shù)。并首次將半導(dǎo)體技術(shù)納入中國(guó)必須發(fā)展的新興技術(shù)之一，但是由于當(dāng)時(shí)的政策核心以發(fā)展航空工業(yè)及核工業(yè)為主，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)只是點(diǎn)綴性質(zhì)，因此沒(méi)有實(shí)際的進(jìn)展。在渡過(guò)了二五、三五及五五幾個(gè)階段后．中國(guó)政府開(kāi)始正視半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要性，并決定全力扶持．加快中國(guó)IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展的腳步，因此自1981年開(kāi)始中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程可分為以下幾個(gè)階段。

(一)80年代(1981―1990年，六五及七五計(jì)劃)

在此階段中國(guó)政府開(kāi)始正視半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并在七五計(jì)劃中提出IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展概念，為了落實(shí)七五計(jì)劃，1986年中國(guó)國(guó)務(wù)院第122次常務(wù)會(huì)議決定對(duì)，C路等4種電子產(chǎn)品實(shí)行4項(xiàng)優(yōu)惠措施．分別為：(1)以IC銷(xiāo)售額10％為限額，提列資金用于技術(shù)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)；(2)重大技術(shù)改造項(xiàng)目，經(jīng)批準(zhǔn)進(jìn)口的設(shè)備、儀器、零件．免征進(jìn)口關(guān)稅；(3)企業(yè)免征產(chǎn)品增值稅和減半征收企業(yè)所得稅；(4)每年中國(guó)電子發(fā)展基金給予財(cái)政支持，用于支持集成電路等電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。

除實(shí)行4項(xiàng)優(yōu)惠措施外，中國(guó)政府還開(kāi)放自國(guó)外引進(jìn)半導(dǎo)體設(shè)備外，并帶進(jìn)半導(dǎo)體先進(jìn)技術(shù)、軟件乃至外資及其管理方法．并陸續(xù)出現(xiàn)了華晶4英寸廠、上海先進(jìn)、上海貝嶺等半導(dǎo)體企業(yè)，正式啟動(dòng)了中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。

(二)八五，九五計(jì)劃(1991―2000年)的“908”“909”專(zhuān)項(xiàng)工程

在經(jīng)過(guò)六五及七五計(jì)劃的發(fā)展后，中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)陸續(xù)出現(xiàn)上海先進(jìn)、上海貝嶺等企業(yè)，在80年代末期中國(guó)政府再根據(jù)1989年計(jì)委會(huì)公布的“半導(dǎo)體發(fā)展戰(zhàn)略”進(jìn)行規(guī)劃．訂定出“908”專(zhuān)項(xiàng)工程。

“908”專(zhuān)項(xiàng)工程算是中國(guó)第一項(xiàng)，c發(fā)展工程，也是中國(guó)第一次有明確的IC產(chǎn)業(yè)政策及發(fā)展目標(biāo)，目標(biāo)是建立一條6英寸生產(chǎn)線．重點(diǎn)扶持中國(guó)現(xiàn)有的五大，C制造企業(yè)一上海先進(jìn)、首網(wǎng)日電、上海貝嶺、中國(guó)華晶及紹興華越．并積極引進(jìn)外來(lái)資金與技術(shù)來(lái)改善中國(guó)本土晶圓廠的生產(chǎn)實(shí)力，其中華晶即是自朗訊引進(jìn)的0．9 μm6英寸晶圓生產(chǎn)線。根據(jù)中國(guó)政府的規(guī)劃，是期望透過(guò)“908”專(zhuān)項(xiàng)工程來(lái)改善中國(guó)IC產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，由過(guò)去的IDM模式，向垂直專(zhuān)業(yè)分工模式轉(zhuǎn)變。

雖然中國(guó)政府在八五計(jì)劃中推出“908”專(zhuān)項(xiàng)工程，并建立了一條6英寸生產(chǎn)線及五大匯制造企業(yè)，但中國(guó)IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展依舊嚴(yán)重落后于國(guó)外；有鑒于此，1995年11月中國(guó)原電子部向國(guó)務(wù)院提交了《關(guān)于九五期間加快中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的報(bào)告》，并在中央政府的支持下，1996年3月業(yè)界俗稱(chēng)的“909”工程正式成立。

“909”工程總投資40億人民幣(1996年國(guó)務(wù)院決定由中央財(cái)政再增加撥款1億美元)，由國(guó)務(wù)院和上海市財(cái)政按6：4出資撥款；除延續(xù)過(guò)去對(duì)IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持外，更以建設(shè)大規(guī)模集成電路芯片生產(chǎn)線的主要發(fā)展標(biāo)的．主要是規(guī)劃從事代工的8英寸晶圓廠，及與此8英寸廠配套的IC設(shè)計(jì)公司與晶圓材料生產(chǎn)線。

在“909”工程中．首先于1996年由上海華虹微電子，與日本NEC公司合資成立上海華虹NEC．并陸續(xù)成立一系列基于此的產(chǎn)業(yè)鏈上下游公司，包括上海虹日國(guó)際、上海華虹國(guó)際、北京華虹集成電路設(shè)計(jì)公司等。而華虹NEC也克服了華晶?年漫長(zhǎng)建廠的悲?。?997年7月31日開(kāi)工動(dòng)土，1999年2月完工并開(kāi)始投產(chǎn)，2000年?duì)I收達(dá)30.15億元人民幣，并順利獲利5．16億元人民幣，雖然來(lái)年就出現(xiàn)13.84億元的虧損，但以當(dāng)時(shí)九五計(jì)劃來(lái)看，華虹NEC仍是成功的發(fā)展項(xiàng)目。

(三)十五計(jì)劃(2001―2005年)

雖然中國(guó)過(guò)去的經(jīng)濟(jì)成長(zhǎng)速度驚人，但在被稱(chēng)為“工業(yè)之米”的半導(dǎo)體發(fā)展上，卻顯得十分落后，除在晶圓廠方面多半是5英寸及6英寸廠為主外，其國(guó)內(nèi)所產(chǎn)制的芯片僅能供應(yīng)國(guó)內(nèi)所需的7．5％，顯示中國(guó)半導(dǎo)體技術(shù)與國(guó)際水準(zhǔn)的落差相當(dāng)?shù)拇?；為此中?guó)政府針對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，在十五計(jì)劃做了更詳盡的規(guī)劃。

在十五計(jì)劃期間，中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方針是從IC設(shè)計(jì)業(yè)切入，并以，C制造業(yè)作為發(fā)展重點(diǎn)，繼而帶動(dòng)封測(cè)。支持產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；在產(chǎn)業(yè)布局方面，則期望完成長(zhǎng)江三角洲、京津環(huán)渤海地區(qū)及珠江三角洲三大重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域，并支持西部地區(qū)發(fā)展封裝產(chǎn)業(yè)；至于重點(diǎn)扶持產(chǎn)品則選擇量大面廣的產(chǎn)品，其中首要發(fā)展的IC卡、通信IC、數(shù)字影音視頻IC等。

另外中國(guó)政府亦頒布了“18號(hào)文件”，從稅收．投融資、進(jìn)出口、人才等方面提供優(yōu)惠措施，成為中國(guó)第一個(gè)關(guān)于發(fā)展IC產(chǎn)業(yè)的綜合性文件；并給予租稅的優(yōu)惠(在附加價(jià)值稅17％中．IC設(shè)計(jì)給予14％的減免．其它IC廠商則減免11％)外，也提供半導(dǎo)體廠商相當(dāng)良好的環(huán)境，以吸引國(guó)際大廠進(jìn)駐。

在中國(guó)政府大力的推廣下，中國(guó)大陸地區(qū)IC產(chǎn)業(yè)在十五期間出現(xiàn)了，無(wú)論在設(shè)計(jì)及制造方面，都有較過(guò)去5.6倍甚至10倍以上的成長(zhǎng)，在晶圓代工方面更創(chuàng)造出中芯國(guó)際。華虹NEC、和艦等世界級(jí)廠商，并成為僅次于臺(tái)灣地區(qū)的全球第二大晶圓代工市場(chǎng)；而中國(guó)也在2005年順利超越美國(guó)及日本．成為全球第一大的區(qū)域性半導(dǎo)體市場(chǎng)。針對(duì)如此重要的十五計(jì)劃，在下一段將針對(duì)其發(fā)展策略、目標(biāo)。方向及成效做更詳盡的說(shuō)明。

“十五計(jì)劃”的具體成效

十五計(jì)劃算是中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展以來(lái)推動(dòng)的最成功的一項(xiàng)計(jì)劃，在計(jì)劃結(jié)束的2005年，中國(guó)已躍升為全球最大區(qū)域性半導(dǎo)體市場(chǎng)，整體市場(chǎng)規(guī)模為4．534．8億元人民幣，較2004年成長(zhǎng)28．4％，優(yōu)于全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的6．8％成長(zhǎng)率，其中，C市場(chǎng)規(guī)模達(dá)3，803．7億元人民幣，較2004年成長(zhǎng)30．8％，占整體半導(dǎo)體市場(chǎng)比重在83．9％以上。

在產(chǎn)量的表現(xiàn)上，2005年中國(guó)IC產(chǎn)量為265．78億塊，成長(zhǎng)25．68％，銷(xiāo)售額超過(guò)800億元人民幣，完全達(dá)成十五計(jì)劃的發(fā)展目標(biāo)。至于在IC產(chǎn)值方面，2005年中國(guó)，c產(chǎn)值達(dá)到702．1億元人民幣，成長(zhǎng)28．8％，自2001―2005年的5 年間，中國(guó)IC產(chǎn)量及產(chǎn)值年均成長(zhǎng)都超過(guò)30％；不過(guò)值得注意的是，雖然中國(guó)已成為全球最大的區(qū)域性半導(dǎo)體市場(chǎng)，但大部份仰賴(lài)的是進(jìn)口，比重超過(guò)80％，中國(guó)本土IC產(chǎn)量及營(yíng)收仍舊偏低。

而在中國(guó)IC產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)方面，IC設(shè)計(jì)業(yè)扮演的角色快速提升，占IC總產(chǎn)值比重也逐年增加，2002年時(shí)比重僅有8％，至2004年已提升至14.9％．2005年更達(dá)到17．7％：IC制造業(yè)則受到全球Foundry市場(chǎng)低迷及芯片代工價(jià)格持續(xù)下滑的沖擊．加上2005年新產(chǎn)能擴(kuò)張的貢獻(xiàn)度大幅減弱，影響中國(guó)本土IC制造業(yè)廠商的表現(xiàn)，成長(zhǎng)率自2004年的190％大幅下滑至僅成長(zhǎng)28，5％，為232．9億元人民幣，不過(guò)在市場(chǎng)比重方面，則順利突破3成至33．2％。

至于過(guò)去執(zhí)掌中國(guó)本土IC市場(chǎng)牛耳的IC封測(cè)產(chǎn)業(yè)，2005年依舊維持穩(wěn)定的成長(zhǎng)表現(xiàn)，營(yíng)收為344．9億元人民幣，較2004年成長(zhǎng)22．1％．但其占中國(guó)本土IC市場(chǎng)比重僅49 1％，首次跌破5成。

IC設(shè)計(jì)

中國(guó)IC設(shè)計(jì)業(yè)近三年來(lái)的產(chǎn)值表現(xiàn)非常驚人，受惠于中國(guó)本土IC設(shè)計(jì)業(yè)者在產(chǎn)品創(chuàng)新上取得了重大進(jìn)展，如重郵信科成功開(kāi)發(fā)出中國(guó)第一顆0．13微米制程的TD-SCDMA芯片“通信一號(hào)”、凱明推出采90納米制程的第二代TD-SCDMA／GSM雙模芯片“火星”，加上新崛起業(yè)者如珠海炬力、中星微電子順利至美國(guó)IPO上市，帶動(dòng)2005年中國(guó)IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)營(yíng)收首次突破百億元大關(guān)，達(dá)到124．3億元人民幣，較2004年成長(zhǎng)52．5％，更自自2002年的21.6億元人民幣．成長(zhǎng)6倍以上，2002年至2005年的年均成長(zhǎng)率更高達(dá)79．2％，其占整體市場(chǎng)比重也成長(zhǎng)至17．7％。

中國(guó)政府于2000年―2002年間陸續(xù)成立了7個(gè)國(guó)家級(jí)設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)基地，分別為上海、北京、無(wú)錫，杭州、深圳、西安及成都，近年來(lái)在中央及地方政府的大力推廣下，已逐步形成幾個(gè)主要的產(chǎn)業(yè)聚落，其中主要集中在以上海為中心的長(zhǎng)三角地區(qū)。及北京為中心的京津環(huán)渤海灣地區(qū)，前者囊括了中國(guó)近5成的，C設(shè)計(jì)業(yè)者，后者則擁有近120家IC設(shè)計(jì)業(yè)者，除了這兩個(gè)區(qū)域外．深圳則是中國(guó)最大的，C設(shè)計(jì)城市，已連續(xù)幾年在產(chǎn)值上遙遙領(lǐng)先其它地區(qū)。

目前中國(guó)IC設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)約479家，較2004年的421家又增加了50幾家，而50人以下的中小企業(yè)仍占大部份，比重超過(guò)6成，其中員工人數(shù)在20人以下的企業(yè)數(shù)有171家．比重約35．7％，而員工人數(shù)超過(guò)百人的企業(yè)家數(shù)則不到50家．比重僅9．4％，顯示出中國(guó)IC設(shè)計(jì)企業(yè)的規(guī)模仍小。在設(shè)計(jì)能力上中國(guó)IC設(shè)計(jì)業(yè)者也大幅提升，目前已有超過(guò)5成的業(yè)者平均設(shè)計(jì)能力在0．18μm(含)以下．其中大部份業(yè)者的平均設(shè)計(jì)能力已達(dá)到0．18μm，比重約41．2％，其次則為0．25μm級(jí)，比重約21．4％；值得注意的是，具備0．13μm及以下設(shè)計(jì)能力業(yè)者比重已突破1成．約為10．5％，較2004年的6％大幅成長(zhǎng)。

至于廠商排名方面，2005年中國(guó)前十大IC設(shè)計(jì)業(yè)者排名有了與過(guò)去不同的變化，最受人矚目的是海歸派企業(yè)的崛起，其中在2003年及2004年位居排行榜前兩大的大唐微電子及杭州士蘭微電子．2005年排名跌落到第四及五名，取而代之的是珠海炬力集成電路及北京中星微電子，這兩家業(yè)者在2004年崛起，當(dāng)年度營(yíng)收成長(zhǎng)率分別為900％及162％，2005年更以12．57億元人民幣及7．68億元人民幣榮登中國(guó)前兩大IC設(shè)計(jì)業(yè)者寶座，出乎各界的意外。

重要的是，2005年中國(guó)IC設(shè)計(jì)中營(yíng)收超過(guò)億元人民幣的企業(yè)家數(shù)已超過(guò)20家．為九五計(jì)劃結(jié)束時(shí)的5倍之多，其中新龍頭老大一珠海炬力，其2005年?duì)I收更突破10億元大關(guān)，來(lái)到12．57億元人民幣．成為中國(guó)第一家營(yíng)收突破億美元關(guān)卡的企業(yè)；而珠海炬力及中星微電子于2005年11月相繼赴美IPO上市，也為中國(guó)lC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了新的里程碑。

IC制造

自2002年以來(lái)，隨著中芯國(guó)際、宏力半導(dǎo)體、和艦科技、上海先進(jìn)等數(shù)個(gè)8英寸晶圓生產(chǎn)線的陸續(xù)建成投產(chǎn)，中國(guó)lC制造業(yè)快速的擴(kuò)大，特別是在2004年．在全球IC市場(chǎng)產(chǎn)能吃緊的情況下，中國(guó)務(wù)晶圓生產(chǎn)線的產(chǎn)能利用率始終處于90％以上的高水平，代工價(jià)格也隨之攀升。在這些因素的帶動(dòng)下，2004年中國(guó)IC制造產(chǎn)值成長(zhǎng)率高達(dá)190％，為歷年之最。

進(jìn)入2005年，受到全球Foundry市場(chǎng)低迷的影響，中國(guó)IC制造企業(yè)產(chǎn)值成長(zhǎng)率大幅回落，部份企業(yè)甚至出現(xiàn)負(fù)成長(zhǎng)；與此同時(shí)，2000年以來(lái)的新建項(xiàng)目在2004年均已建成投產(chǎn)，2005年產(chǎn)能擴(kuò)張對(duì)晶圓制造業(yè)規(guī)模成長(zhǎng)的貢獻(xiàn)度大大降低；2005年中國(guó)IC制造業(yè)產(chǎn)值成長(zhǎng)率雖僅28．5％，但卻順利突破200億元關(guān)卡，達(dá)到232．89億元人民幣。

在晶圓廠及制程技術(shù)的發(fā)展上，至2005年底中國(guó)共有15座4英寸廠、8座5英寸廠、17座6英寸廠、15座8英寸廠及2座12英寸廠．其中8英寸廠以中芯國(guó)際為主，其它如華虹NEC、上海先進(jìn)、宏力半導(dǎo)體、和艦科技都各自擁有8英寸廠；至于12英寸廠則是中芯國(guó)際于北京投資的Fab4及Fab5，其中Fab4已于2004年投片，至2005年底月產(chǎn)能已達(dá)2．7萬(wàn)片，制程技術(shù)也達(dá)到0．11μm。

值得注意的是，2004年中國(guó)大陸晶圓代工產(chǎn)業(yè)營(yíng)收達(dá)19．25億美元規(guī)模，較2003年成長(zhǎng)155．6％，占全球比重由2003年的6．57％、大幅躍升到11．53％．成為僅次于臺(tái)灣地區(qū)120．22億美元的第二大晶圓代工市場(chǎng)；2005年?duì)I收再提升至24億美元，占全球比重也提升至13％。更重要的是，中芯國(guó)際成功擠下新加坡的特許半導(dǎo)體，以市占率7％躍居全球晶圓代工排名第三位，而中國(guó)晶圓代工廠商在全球20大中也共有5家企業(yè)入榜。

IC封測(cè)

與IC設(shè)計(jì)及IC制造業(yè)的高速發(fā)展相比，中國(guó)IC封測(cè)產(chǎn)業(yè)在近幾年一直呈現(xiàn)穩(wěn)定成長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，2005年新建項(xiàng)目建成投產(chǎn)的帶動(dòng)下成長(zhǎng)率微幅上漲，2005年產(chǎn)值超過(guò)300億元，達(dá)344．91億元人民幣，較2004年成長(zhǎng)22．1％。

目前中國(guó)IC封裝企業(yè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)明顯的內(nèi)外資差別，前10大企業(yè)中僅江蘇長(zhǎng)電一家本土企業(yè)入榜．不過(guò)年封裝能力過(guò)億塊的企業(yè)已有9家，其中江蘇長(zhǎng)電年封裝能力已達(dá)到20億塊以上；在技術(shù)方面，主要仍以低階的DIP、QFP、SOP等傳統(tǒng)封裝形為主，不過(guò)江蘇長(zhǎng)電已開(kāi)始朝CSP等級(jí)邁進(jìn)。

分析中國(guó)半導(dǎo)體快速成長(zhǎng)的原因產(chǎn)業(yè)優(yōu)惠政策的支持

中國(guó)政府自1990年代的“908”及“909工程”開(kāi)始，就將IC訂定為國(guó)家發(fā)展的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，不惜投入龐大的資金進(jìn)行支持；到了十五時(shí)期，更是大力的發(fā)展匯產(chǎn)業(yè)，包括“18號(hào)文件”頒布就給予IC企業(yè)相當(dāng)大的政策及稅賦優(yōu)惠。

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求持續(xù)成長(zhǎng)

近年來(lái)NB、數(shù)字相機(jī)、PC、LCD顯示器等信息產(chǎn)品廠房陸續(xù)大規(guī)模的向中國(guó)轉(zhuǎn)移，中國(guó)已成為全球最大的信息產(chǎn)品生產(chǎn)基地，根據(jù)商務(wù)部數(shù)據(jù)，2005年中國(guó)計(jì)算機(jī)類(lèi)產(chǎn)品出口額首次突破千億大關(guān)，達(dá)1，048．4億美元，占全國(guó)外貿(mào)出口總額比重也自十五計(jì)劃之初2001年的7．9％提高到13．7％，預(yù)期未來(lái)中國(guó)信息產(chǎn)品的產(chǎn)量仍將大幅成長(zhǎng)，加上消費(fèi)電子及通信產(chǎn)品市場(chǎng)的持續(xù)擴(kuò)大，可望帶動(dòng)中國(guó)國(guó)內(nèi)IC產(chǎn)品需求持續(xù)成長(zhǎng)。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力大幅提升

過(guò)去中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)給人的印象普遍是技術(shù)實(shí)力的不足，此一情況在近年已有所改善。自2005年以來(lái)中國(guó)IC設(shè)計(jì)在產(chǎn)品創(chuàng)新上就取得了多項(xiàng)進(jìn)展，包括重郵信科開(kāi)發(fā)出中國(guó)第一顆0．13μm制程技術(shù)的TD-SCDMA手機(jī)核心芯片一一“通信一號(hào)”；凱明信息則推出采用90μm技術(shù)的第二代TD-SCDMA／GSM／GPRS雙模及多媒體應(yīng)用芯片――“火星”；青島海信開(kāi)發(fā)出中國(guó)第一款具自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字音視頻芯片――“信芯”；中科技計(jì)算所開(kāi)發(fā)出中國(guó)第一款A(yù)VS芯片――“鳳芯1&2號(hào)”等，這些都顯示出中國(guó)在3G通信、數(shù)字音頻芯片等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力已大幅提升。

國(guó)際半導(dǎo)體大廠到華投資熱潮不斷

隨著近年來(lái)中國(guó)市場(chǎng)的陸續(xù)開(kāi)放，其低廉勞力成本、地方政府優(yōu)惠及龐大后盾市場(chǎng)等誘因吸引著國(guó)際大廠前往投資，并于當(dāng)?shù)卦O(shè)立研發(fā)中心、晶圓廠或封裝廠房等，其中尤以封裝測(cè)試廠為甚。以近兩年的投資為例．AMD就投資1億美元于蘇州設(shè)立微處理器封裝測(cè)試廠，并于2005年順利投產(chǎn)；Intel于2003年宣布的成都封裝廠一期工程也于2005年12月落成啟用．將主要負(fù)責(zé)其自家產(chǎn)品P4 CPU的覆晶封測(cè)，第二期投資備忘錄也已在2005年3月簽訂，預(yù)計(jì)于2007年投產(chǎn)，合計(jì)投資額4．5億美元；至于早在深圳布局的STMicro，2006年2月亦宣布投入5億美元．在深圳龍崗寶龍工業(yè)區(qū)興建新的IC封測(cè)廠．有別于之前合資的深圳賽意法微電子．此為STMicro完全獨(dú)資，計(jì)劃年內(nèi)動(dòng)工，建成后年產(chǎn)量70億塊。

除了IC封測(cè)領(lǐng)域外，在IC制造方面也受到國(guó)際大廠的厚愛(ài)，其中由韓國(guó)Hynix與STMicro合作的無(wú)錫8英寸晶圓廠項(xiàng)目，已于2005年9月順利獲得中國(guó)工商銀行7．5億美元銀行聯(lián)貸．預(yù)計(jì)2006年第一季試產(chǎn)，第二季開(kāi)始量產(chǎn)，初期月產(chǎn)能1．8萬(wàn)片，產(chǎn)品以DRAM為主：另外美國(guó)0C制造商AERO科技也在2006年2月與中國(guó)合肥高新區(qū)簽訂協(xié)議，將在合肥投資10億美元分三期建設(shè)6英寸及8英寸晶圓生產(chǎn)線，月產(chǎn)能分別為4萬(wàn)片。

產(chǎn)學(xué)合作及人才培養(yǎng)成效浮現(xiàn)

由于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是知識(shí)密集型的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，相對(duì)的對(duì)于高水平技術(shù)人才的需求非常大，之前中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)普遍面臨人才匱乏的問(wèn)題，僅能從其它或臺(tái)資企業(yè)挖角，不過(guò)近年來(lái)此情況已有所改變。2003年中國(guó)國(guó)務(wù)院科技領(lǐng)導(dǎo)小組推行了“國(guó)家集成電路人才培養(yǎng)基地計(jì)劃”，并批準(zhǔn)9所大學(xué)為首批人才培養(yǎng)基地，2004年8月再批準(zhǔn)6所高校的加入，國(guó)家集成電路人才培養(yǎng)基地初步形成， 目標(biāo)是在6―8年內(nèi)培養(yǎng)出4萬(wàn)名IC設(shè)計(jì)人才及1萬(wàn)名相關(guān)制造技術(shù)人才，目前此效益已慢慢浮現(xiàn)。

十一五規(guī)劃的半導(dǎo)體政策及發(fā)展目標(biāo)

隨著18號(hào)文件的取消及十的。有關(guān)半導(dǎo)體優(yōu)惠政策已列入國(guó)務(wù)院2006年立法計(jì)劃，并將在人大會(huì)議中討論，其中扶持本土大企業(yè)、提高自主研發(fā)創(chuàng)新實(shí)力為首要目標(biāo)，另外并將投資3．000億元人民幣在，C設(shè)計(jì)及制造產(chǎn)業(yè)上，持續(xù)重點(diǎn)發(fā)展設(shè)計(jì)及制造(晶圓代工)產(chǎn)業(yè)，其中，c設(shè)計(jì)將重點(diǎn)發(fā)展5家30～50億元級(jí)企業(yè)及10家10～30億元級(jí)廠商，制造方面則全力布建10座8英寸晶圓廠及5座12英寸晶圓廠。

另外在租稅優(yōu)惠方面也將有所著墨，除地方政府外，未來(lái)重點(diǎn)方向?qū)⒎旁谒枚惖膬?yōu)惠上，將原來(lái)的兩免三減半提高為五免五減半(五年免稅五年收一半稅)或十年全免，雖然短期內(nèi)其效應(yīng)并無(wú)法顯現(xiàn)，但卻有利于國(guó)內(nèi)外資本投入中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。

另外就在中。美雙方因18號(hào)文件中增值稅問(wèn)題簽署諒解備忘錄，由中國(guó)財(cái)政部、國(guó)家發(fā)改委及信息產(chǎn)業(yè)部共同制訂的《集成電路產(chǎn)業(yè)研究與開(kāi)發(fā)專(zhuān)項(xiàng)資金管理暫定辦法》正式出爐，其中成立了一近30億元人民幣的研發(fā)基金．并決定自4月23日開(kāi)始實(shí)施，此基金的相關(guān)內(nèi)容如下：

成立宗旨：提高中國(guó)半導(dǎo)體研發(fā)能力及產(chǎn)業(yè)化水平。以加快技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)實(shí)力，并促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作。培養(yǎng)及獎(jiǎng)勵(lì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的優(yōu)秀人才。

申報(bào)條件：根據(jù)此一基金的規(guī)定。只要在中國(guó)境內(nèi)注冊(cè)，具有獨(dú)立法人資格。經(jīng)主管單位認(rèn)定的半導(dǎo)體企業(yè)，并有符合申報(bào)指南要求的研發(fā)活動(dòng)方案，具備所申報(bào)研發(fā)活動(dòng)的能力、內(nèi)部管理及財(cái)務(wù)制度健全皆可提出申請(qǐng)。

基金發(fā)放方式；將以無(wú)償資助方式發(fā)放，其資助金額不超過(guò)該研發(fā)活動(dòng)成本的50％。

值得注意的是，此半導(dǎo)體研發(fā)基金并不局限于半導(dǎo)體專(zhuān)用儀器。設(shè)備費(fèi)及材料費(fèi)上，只要是能提高研發(fā)能力的半導(dǎo)體相關(guān)方案，即便是人才的培養(yǎng)、引進(jìn)及獎(jiǎng)勵(lì)等人事費(fèi)也在補(bǔ)助范圍之內(nèi)。至于企業(yè)是否合格的認(rèn)定工作將于發(fā)改委及信息產(chǎn)業(yè)部共同分擔(dān)：其中發(fā)改委負(fù)責(zé)IC制造及封測(cè)業(yè)，信息產(chǎn)業(yè)部則負(fù)責(zé)IC設(shè)計(jì)企業(yè)，至于財(cái)政部則對(duì)發(fā)放基金的總量進(jìn)行控制。

結(jié)語(yǔ)：十一五期間中國(guó)IC市場(chǎng)年復(fù)合成長(zhǎng)率在2成以上

篇5

未來(lái)成長(zhǎng)性超越其它終端應(yīng)用

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)展，數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理效率日益提高，讓各車(chē)廠得以推出更智慧化、更先進(jìn)的車(chē)輛，符合車(chē)主對(duì)安全性、舒適性、便捷性的追求，以及降低社會(huì)大眾對(duì)能源消耗和環(huán)保的疑慮，種種因素帶動(dòng)車(chē)用電子控制系統(tǒng)或者是車(chē)載電子設(shè)備的需求，全球第三大車(chē)用電子廠商SIEMENS VDO預(yù)測(cè)到2010年電子將占新車(chē)制造成本的35%，如圖1。

當(dāng)電子產(chǎn)品占新車(chē)制造成本的比例越來(lái)越高的同時(shí)，車(chē)用半導(dǎo)體的市場(chǎng)也隨之?dāng)U大。將Gartner Dataquest的數(shù)據(jù)(如表1)攤開(kāi)來(lái)看，車(chē)用半導(dǎo)體的市場(chǎng)規(guī)模將從2004年的157.64億美金，成長(zhǎng)到2010年的284.92億美金的規(guī)模。

若再將各應(yīng)用領(lǐng)域于2010年的市場(chǎng)規(guī)模及2004－2010年的年復(fù)合成長(zhǎng)率勾勒出如圖2的X-Y散布圖，再以車(chē)用半導(dǎo)體為中心點(diǎn)，更可以清晰看出，車(chē)用半導(dǎo)體在未來(lái)幾年內(nèi)，年復(fù)合成長(zhǎng)幅度最高，達(dá)10.4%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于次高成長(zhǎng)率的無(wú)線通信(7.5%)。且到2010年，市場(chǎng)規(guī)模更將僅次于信息(1,058.15億美金)、無(wú)線通信(634.69億美金)、消費(fèi)性(521.39億美金)。這些數(shù)據(jù)顯示出，車(chē)用半導(dǎo)體的潛在市場(chǎng)規(guī)模以及高成長(zhǎng)性，的確不容忽視。

圖二

更進(jìn)一步，將車(chē)用半導(dǎo)體市場(chǎng)與扣除掉車(chē)用半導(dǎo)體市場(chǎng)(避免統(tǒng)計(jì)學(xué)上的自我相關(guān)系數(shù), autocorrelation)的整體半導(dǎo)體市場(chǎng)成長(zhǎng)趨勢(shì)相比較，如圖3所示，兩者之間的相關(guān)系數(shù)(correlation coefficient)僅有0.59 (+1表示完全正相關(guān)；-1表示完全負(fù)相關(guān)；若相關(guān)系數(shù)值接近零，則表示無(wú)關(guān)連性)。而且當(dāng)全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)隨著總體經(jīng)濟(jì)景氣的起舞時(shí)（因淡、旺季而呈現(xiàn)出劇烈的波動(dòng)幅度），車(chē)用半導(dǎo)體卻可因汽車(chē)產(chǎn)品為耐用品(Durable Goods)的特性，以及持續(xù)不斷新興的車(chē)用電子產(chǎn)品出現(xiàn)，因而具有特殊的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，得以穩(wěn)定成長(zhǎng)。

圖三

就各半導(dǎo)體器件部份，根據(jù)Gartner Dataquest的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以Micro的市場(chǎng)規(guī)模最大，2004年達(dá)到52.01億美金，主要是因?yàn)檫@是不管車(chē)載電子設(shè)備或是車(chē)用電子控制系統(tǒng)中，都需要的核心元器件，單價(jià)自然也相對(duì)來(lái)的高。平均來(lái)說(shuō)，一般汽車(chē)至少都需要20顆MCU/MPU以上，豪華轎車(chē)如BMW已超過(guò)100顆，顯示出汽車(chē)電子化已是必然的趨勢(shì)。另外，作為汽車(chē)的觸覺(jué)系統(tǒng)，能夠迅速測(cè)量溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、加速度和震動(dòng)等變化并傳遞至微控制器/微處理器的傳感器，則是因?yàn)閿?shù)量急劇增加，是2004年中市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)張速度最快的器件。目前，一輛普通轎車(chē)大約安裝近百個(gè)傳感器，豪華轎車(chē)上的傳感器更多達(dá)200個(gè)。隨著車(chē)用電子的進(jìn)一步發(fā)展，車(chē)體越來(lái)越人性化的同時(shí)，毫無(wú)疑問(wèn)地布滿車(chē)身里外的傳感器將逐漸增多，以滿足駕乘者的舒適與安全要求。

圖四

車(chē)用半導(dǎo)體廠商特性

面對(duì)快速成長(zhǎng)的車(chē)用半導(dǎo)體，國(guó)際大廠無(wú)不用盡心力搶奪一杯羹。表3依據(jù)Gartner Dataquest的統(tǒng)計(jì)資料，以營(yíng)收列出全球前20大半導(dǎo)體廠商，其中只有從摩托羅拉(Motorola)獨(dú)立出來(lái)的Freescale，在2004年占全球市場(chǎng)超過(guò)一成，達(dá)11%，大部分廠商的市占率都低于5%。輔以產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)中計(jì)算產(chǎn)業(yè)集中度的赫佛因德指數(shù)(Herfindahl index,HHI)，加總主要廠商銷(xiāo)售市占率的平方，無(wú)論是以前20大廠商或是以前5大計(jì)算，所得出來(lái)的HHI指數(shù)都相當(dāng)?shù)停@示出市場(chǎng)集中度相當(dāng)?shù)汀?/p>

表二

不同于一般消費(fèi)性電子產(chǎn)業(yè)，市場(chǎng)集中度低意味著廠商之間競(jìng)爭(zhēng)激烈，車(chē)用半導(dǎo)體之所以會(huì)有低市場(chǎng)集中度，主要是因?yàn)槠鋵儆诶彤a(chǎn)業(yè)，且各廠商都各自擁有獨(dú)特的研發(fā)能力與產(chǎn)品，以及因地緣關(guān)系而發(fā)展出穩(wěn)定的客戶關(guān)系等因素。

圖五

IT半導(dǎo)體大廠盤(pán)旋在門(mén)外

相較于3C產(chǎn)業(yè)的龐大市場(chǎng)規(guī)模，甚至從此而延伸出來(lái)的數(shù)字家庭的應(yīng)用，一直以來(lái)都是半導(dǎo)體廠商專(zhuān)注的領(lǐng)域。而且由于車(chē)用電子半導(dǎo)體技術(shù)門(mén)坎在于數(shù)字與模擬科技整合的技術(shù)，加上車(chē)用電子要求10－15年的壽命、溫度介于－40℃～125℃、最高抗震與晃動(dòng)度與百萬(wàn)分之一(1PPM)的零件故障率，因此從表3的2004年全球半導(dǎo)體廠商排名與表2比較可以發(fā)現(xiàn)，以傳統(tǒng)數(shù)字技術(shù)見(jiàn)長(zhǎng)的IT半導(dǎo)體廠商，如Intel、Samsung、Micro與AMD等，較少涉足車(chē)用電子領(lǐng)域。

需與車(chē)廠緊密配合

異于汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的中衛(wèi)體系，汽車(chē)制造商只與第一層廠商(Tier 1 Suppliers)接觸，較少深入到第二層廠商(Tier 2 Suppliers)，但是因?yàn)榘雽?dǎo)體器件，尤其是微控制器/微處理器和傳感器，牽涉到車(chē)用電子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，歐、美、日各大主要車(chē)廠會(huì)要求半導(dǎo)體廠商就近支持。而且，在彼此信任的基礎(chǔ)下，半導(dǎo)體廠商需告知車(chē)廠和系統(tǒng)廠商關(guān)于其未來(lái)的制程能力和產(chǎn)品規(guī)劃，以便車(chē)廠能夠更順利設(shè)計(jì)下一代車(chē)款。Freescale早在Motorola時(shí)代就與GM集團(tuán)建立長(zhǎng)久的策略關(guān)系；Infineon在2004年中，將執(zhí)行長(zhǎng)的職位指派給曾經(jīng)從事過(guò)汽車(chē)業(yè)的主管，并在其底特律辦公室增聘45名員工就近支持當(dāng)?shù)仄?chē)半導(dǎo)體業(yè)務(wù)；Robert Bosch自Mercedes-Benz創(chuàng)建時(shí)便開(kāi)始合作，是一從傳統(tǒng)的汽車(chē)元器件制造商跨足車(chē)用電子領(lǐng)域的典范例子。

圖六

崛起的中國(guó)是未來(lái)的市場(chǎng)重心

也因?yàn)榘雽?dǎo)體廠商與車(chē)廠之間密不可分的關(guān)系，間接帶領(lǐng)車(chē)用半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的群聚效應(yīng)，全球主要的車(chē)用半導(dǎo)體廠商幾乎是分布于歐、美、日三大區(qū)域。這三個(gè)區(qū)域長(zhǎng)久以來(lái)也對(duì)車(chē)用半導(dǎo)體有強(qiáng)勁需求，尤其是歐洲，根據(jù)IC-Insight的數(shù)據(jù)顯示(如圖8)，在2004年就占了38.1%的市場(chǎng)，到2010年還有37.0%。歐洲之所以對(duì)車(chē)用半導(dǎo)體需求特別高，主要原因是歐洲各車(chē)廠皆相繼投入智能車(chē)輛的研發(fā)，提高操控性、安全性與舒適性，來(lái)維持消費(fèi)者對(duì)品牌的認(rèn)同度。

表三

北美地區(qū)的新車(chē)消費(fèi)比率占全球的比率在未來(lái)幾年并不會(huì)有太大的改變，但是車(chē)用半導(dǎo)體的市場(chǎng)占有率卻下滑，主因是北美3大車(chē)廠的獲利能力受到亞洲車(chē)廠的威脅，不得不采取全球采購(gòu)的策略，將一些成熟的車(chē)用電子產(chǎn)品外包至成本較低的地區(qū)。

隨著以中國(guó)為首的新興國(guó)家開(kāi)始主導(dǎo)全球汽車(chē)消費(fèi)市場(chǎng)，間接牽動(dòng)全球車(chē)用半導(dǎo)體的版圖。預(yù)估2008年全球其它地區(qū)(Rest of World, ROW)的車(chē)用半導(dǎo)體市場(chǎng)將超越美國(guó)與日本，成為全球第二大市場(chǎng)，僅次于歐洲地區(qū)。值得注意的是，這些新興國(guó)家并不像歐系車(chē)廠之間進(jìn)行的技術(shù)競(jìng)賽，所激起需求，而是因?yàn)槠?chē)銷(xiāo)售量大所產(chǎn)生。

圖七

在供應(yīng)端方面，正準(zhǔn)備將車(chē)用電子打造成第五大“明星”產(chǎn)業(yè)的臺(tái)灣地區(qū)，部分IC設(shè)計(jì)公司(如：威盛、盛群、安茂、義隆、普誠(chéng)等)，皆對(duì)車(chē)用微處理器展開(kāi)布局。威盛與工研院共同開(kāi)發(fā)Telematics平臺(tái)；盛群切入儀表板和方向燈等微控制器，2004年貢獻(xiàn)營(yíng)收約1億新臺(tái)幣；安茂從模擬IC著手，陸續(xù)獲得VOLVO、奧迪、通用及紳寶等歐美系車(chē)商儀表板訂單；義隆在車(chē)用微控制器上耕耘，應(yīng)用在汽車(chē)雙向防盜系統(tǒng)的芯片已量產(chǎn)出貨；普誠(chéng)則是往車(chē)用影音發(fā)展。還有主板廠商華碩于2004年年初成立團(tuán)隊(duì)，計(jì)劃IC設(shè)計(jì)切入車(chē)用電子領(lǐng)域。

圖八

晶圓代工龍頭臺(tái)積電為臺(tái)灣地區(qū)首家通過(guò)ISO/TS16949:2002驗(yàn)證的半導(dǎo)體企業(yè)；DRAM業(yè)者如鈺創(chuàng)和力晶等也看好內(nèi)存在汽車(chē)產(chǎn)品如MP3和DVD等應(yīng)用；封測(cè)業(yè)者如日月光也積極朝向車(chē)用電子IC領(lǐng)域布局，顯見(jiàn)臺(tái)灣地區(qū)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上、中、下游已展開(kāi)車(chē)用電子總動(dòng)員，建立完整的供應(yīng)鏈。

結(jié) 語(yǔ)

如今電子系統(tǒng)在汽車(chē)領(lǐng)域獲到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，市場(chǎng)潛力值得期待的同時(shí)，身為車(chē)用電子器件的供應(yīng)商面臨更多新的挑戰(zhàn)。除了要以高可靠性、高品質(zhì)的產(chǎn)品來(lái)克服汽車(chē)本身嚴(yán)苛的使用環(huán)境外，如何整合各半導(dǎo)體元器件，突破有限車(chē)體空間的限制，也是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)議題。而且，在計(jì)算機(jī)或通信產(chǎn)業(yè)，標(biāo)準(zhǔn)化的軟硬件和接口已是常態(tài)，但是在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中，各汽車(chē)制造商為了建立競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)及市場(chǎng)區(qū)隔，需要半導(dǎo)體廠商提供客制化的應(yīng)用功能，因此也拉長(zhǎng)開(kāi)發(fā)時(shí)間。廠商若沒(méi)有兼顧成本效益及技術(shù)性的實(shí)質(zhì)解決方案，恐怕很難配合。

全球汽車(chē)主要消費(fèi)地區(qū)長(zhǎng)期以來(lái)都是集中在歐、美、日三個(gè)區(qū)域，也因?yàn)檐?chē)廠與其協(xié)力廠商密不可分的親密關(guān)系，間接促成當(dāng)?shù)匕雽?dǎo)體廠商壟斷市場(chǎng)的局面。不過(guò)，隨著中國(guó)大陸、印度等新興市場(chǎng)興起，雖然世界主要汽車(chē)集團(tuán)皆已完成布局與卡位，但各國(guó)政府對(duì)元器件國(guó)產(chǎn)化的限制以及成本考量下，車(chē)用半導(dǎo)體廠商的勢(shì)力范圍將有可能重新洗牌。所以，與其花更多的時(shí)間、精力、金錢(qián)遠(yuǎn)征對(duì)車(chē)用半導(dǎo)體需求最大的歐洲市場(chǎng)，與具有豐沛資源和堅(jiān)固合作關(guān)系的國(guó)際大廠相抗衡，倒不如思考要如何把握新興市場(chǎng)，積極投入開(kāi)發(fā)具區(qū)域市場(chǎng)特色的產(chǎn)品。

另外，因?yàn)楸泵廊筌?chē)廠遭遇到困境，紛紛祭出降價(jià)手段來(lái)挽回流失的市占率，迫使其合作廠商外包元器件給具成本競(jìng)爭(zhēng)力的廠商。所以較低端的周邊IC的商機(jī)已慢慢浮現(xiàn)。

Cirrus Logic模數(shù)轉(zhuǎn)換器CS5343/44為消費(fèi)和汽車(chē)應(yīng)用提供高品質(zhì)音效

創(chuàng)新IC可極大簡(jiǎn)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)并縮小產(chǎn)品體積

Cirrus Logic公司為進(jìn)一步擴(kuò)大其模擬和混合信號(hào)音頻轉(zhuǎn)換器集成電路產(chǎn)品線，新近推出了兩款面向各種消費(fèi)和汽車(chē)音頻產(chǎn)品，諸如機(jī)頂盒、數(shù)字電視、DVD刻錄機(jī)、音頻/視頻接收機(jī)、車(chē)內(nèi)娛樂(lè)及服務(wù)系統(tǒng)和樂(lè)器等應(yīng)用的立體聲模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。

CS5343和CS5344這兩款新型10引腳模數(shù)轉(zhuǎn)換器可為原始設(shè)備制造商提供業(yè)內(nèi)尺寸最小（小于15平方毫米）的優(yōu)質(zhì)音響立體聲音頻ADC。

篇6

關(guān)鍵詞：集成電路工藝原理；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

作者簡(jiǎn)介：湯乃云（1976-），女，江蘇鹽城人，上海電力學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)系，副教授。（上海?200090）

基金項(xiàng)目：本文系上海自然科學(xué)基金（B10ZR1412400）、上海市科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃地方院校能力建設(shè)項(xiàng)目（10110502200）資助的研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）29-0046-01

微電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展急需大量的高質(zhì)量集成電路人才。優(yōu)秀的集成電路設(shè)計(jì)工程師需要具備一定工藝基礎(chǔ)，集成電路工藝設(shè)計(jì)和操作人員更需要熟悉工藝原理及技術(shù)，以便獲得性能優(yōu)越、良率高的集成電路芯片。因此“集成電路工藝原理”是微電子專(zhuān)業(yè)、電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)和其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)課程，其主要內(nèi)容是介紹VLSI制造的主要工藝方法與原理，培養(yǎng)學(xué)生掌握半導(dǎo)體關(guān)鍵工藝方法及其原理，熟悉集成電路芯片制作的工藝流程，并具有一定工藝設(shè)計(jì)及分析、解決工藝問(wèn)題的能力。課程的實(shí)踐性、技術(shù)性很強(qiáng)，需要大量的實(shí)踐課程作為補(bǔ)充。但是超大規(guī)模集成電路的制造設(shè)備價(jià)格昂貴，環(huán)境條件要求苛刻，運(yùn)轉(zhuǎn)與維護(hù)費(fèi)用很大，國(guó)內(nèi)僅有幾所大學(xué)擁有供科研、教學(xué)用的集成電路工藝線或工藝試驗(yàn)線，很多高校開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程僅為最基本的半導(dǎo)體平面工藝實(shí)驗(yàn)，僅可以實(shí)現(xiàn)氧化、擴(kuò)散、光刻和淀積等單步工藝，而部分學(xué)校僅能開(kāi)設(shè)工藝原理理論課程。所以，如何在理論教學(xué)的模式下，理論聯(lián)系實(shí)踐、提高教學(xué)質(zhì)量，通過(guò)課程建設(shè)和教學(xué)改革，改善集成電路工藝原理課程的教學(xué)效果是必要的。如何利用多種可能的方法開(kāi)展工藝實(shí)驗(yàn)的教學(xué)、加強(qiáng)對(duì)本專(zhuān)業(yè)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)際工作能力以及專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)、提高微電子工藝課程的教學(xué)質(zhì)量，是教師所面臨的緊迫問(wèn)題。

一、循序漸進(jìn)，有增有減，科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容

1.選擇優(yōu)秀教材

集成電路的復(fù)雜性一直以指數(shù)增長(zhǎng)的速度不斷增加，同時(shí)國(guó)內(nèi)的集成電路工藝技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)差距較大，故首先考慮選用引進(jìn)的優(yōu)秀國(guó)外教材。本課程首選教材是國(guó)外電子與通信教材系列中美國(guó)James D.Plummer著的《硅超大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)—理論、實(shí)踐與模型》中文翻譯本。這本教材的內(nèi)容豐富、全面介紹了集成電路制造過(guò)程中的各工藝步驟；同時(shí)技術(shù)先進(jìn)，該書(shū)包含了集成電路工藝中一些前沿技術(shù)，如用于亞0.125μm工藝的最新技術(shù)、淺槽隔離以及雙大馬士革等工藝。另外，該書(shū)與其他硅集成電路工藝技術(shù)的教科書(shū)相比，具有顯著的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：其一是在書(shū)中第一章就介紹了一個(gè)完整的工藝過(guò)程。在教學(xué)過(guò)程中，一開(kāi)始就對(duì)整個(gè)芯片的全部制造過(guò)程進(jìn)行全面的介紹，有且與學(xué)生正確建立有關(guān)后續(xù)章節(jié)中將要討論的各個(gè)不同的特定工藝步驟之間的相互聯(lián)系；其二是貫穿全書(shū)的從實(shí)際工藝中提取的“活性”成分及工藝設(shè)計(jì)模擬實(shí)例。這些模擬實(shí)例有助于清楚地顯示如氧化層的生長(zhǎng)過(guò)程、摻雜劑的濃度分布情況或薄膜淀積的厚度等工藝參數(shù)隨著時(shí)間推進(jìn)的發(fā)展變化，有助于學(xué)生真正認(rèn)識(shí)和理解各種不同工藝步驟之間極其復(fù)雜的相互作用和影響。同時(shí)通過(guò)對(duì)這些模擬工具的學(xué)習(xí)和使用，有助于理論聯(lián)系實(shí)際，提高實(shí)踐教學(xué)效果。因而本教材是一本全面、先進(jìn)和可讀性強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)書(shū)籍。

2.科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容

如前所述，本課程的目的是使學(xué)生掌握半導(dǎo)體芯片制造的工藝和基本原理，并具有一定的工藝設(shè)計(jì)和分析能力。本課程僅32學(xué)時(shí)，而教材分11章，共602頁(yè)，所以課堂授課內(nèi)容需要精心選擇。一方面，選擇性地使用教材內(nèi)容。對(duì)非關(guān)鍵工藝，如第1章的半導(dǎo)體器件，如PN二極管、雙極型晶體管等知識(shí)已經(jīng)在前續(xù)基礎(chǔ)課程“半導(dǎo)體物理2”和“半導(dǎo)體器件3”中詳細(xì)介紹，所以在課堂上不進(jìn)行講授。另一方面，合理安排教材內(nèi)容的講授次序。教材在講授晶片清洗后即進(jìn)入光刻內(nèi)容，考慮工藝流程的順序進(jìn)行教學(xué)更有利于學(xué)生理解，沒(méi)有按照教條的章節(jié)順序，教學(xué)內(nèi)容改變?yōu)榘凑涨逑?、氧化、擴(kuò)散、離子注入、光刻、薄膜淀積、刻蝕、后端工藝、工藝集成等順序進(jìn)行。

另一方面，關(guān)注集成電路工藝的最新進(jìn)展，及時(shí)將目前先進(jìn)、主流的工藝技術(shù)融入課程教學(xué)中，如在課堂教學(xué)中介紹INTEL公司即將投產(chǎn)的采用了22nm工藝的代號(hào)為“Ivy Bridge”的處理器等。同時(shí)，積極邀請(qǐng)企業(yè)工程師或?qū)＜议_(kāi)展專(zhuān)題報(bào)告，將課程教學(xué)和行業(yè)工藝技術(shù)緊密結(jié)合，提高學(xué)生的積極性及主動(dòng)性，提高教學(xué)效果。

3.引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正飛速發(fā)展，需要隨時(shí)跟蹤集成電路制造工藝的發(fā)展動(dòng)態(tài)、技術(shù)前沿以及遇到的挑戰(zhàn)，給學(xué)生布置若干集成電路工藝發(fā)展前沿與技術(shù)動(dòng)態(tài)相關(guān)的專(zhuān)題，讓學(xué)生自行查閱、整理資料，每一專(zhuān)題選派同學(xué)在課堂上給大家講解。例如，在第一章講解集成電路工藝發(fā)展歷史時(shí)，要求同學(xué)前往國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)劃網(wǎng)站，閱讀最新年份的國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖，完成如最小特征指標(biāo)、工作電壓等相關(guān)技術(shù)指數(shù)的整理并作圖說(shuō)明發(fā)展趨勢(shì)等。這樣一方面激發(fā)了學(xué)生的求知欲，另一方面培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)提高專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力。

二、豐富教學(xué)手段，進(jìn)行多樣化、形象化教學(xué)

篇7

芯片封測(cè)肯定是有技術(shù)含量的。芯片即集成電路，集成電路（英語(yǔ)：integratedcircuit，縮寫(xiě)作IC），或稱(chēng)微電路（microcircuit）、微芯片（microchip）、晶片/芯片（chip）在電子學(xué)中是一種把電路（主要包括半導(dǎo)體設(shè)備，也包括被動(dòng)組件等）小型化的方式，并時(shí)常制造在半導(dǎo)體晶圓表面上。

晶體管發(fā)明并大量生產(chǎn)之后，各式固態(tài)半導(dǎo)體組件如二極管、晶體管等大量使用，取代了真空管在電路中的功能與角色。到了20世紀(jì)中后期半導(dǎo)體制造技術(shù)進(jìn)步，使得集成電路成為可能。相對(duì)于手工組裝電路使用個(gè)別的分立電子組件，集成電路可以把很大數(shù)量的微晶體管集成到一個(gè)小芯片，是一個(gè)巨大的進(jìn)步。

集成電路的規(guī)模生產(chǎn)能力，可靠性，電路設(shè)計(jì)的模塊化方法確保了快速采用標(biāo)準(zhǔn)化集成電路代替了設(shè)計(jì)使用離散晶體管。集成電路對(duì)于離散晶體管有兩個(gè)主要優(yōu)勢(shì)：成本和性能。成本低是由于芯片把所有的組件通過(guò)照相平版技術(shù)，作為一個(gè)單位印刷，而不是在一個(gè)時(shí)間只制作一個(gè)晶體管。性能高是由于組件快速開(kāi)關(guān)，消耗更低能量，因?yàn)榻M件很小且彼此靠近。

（來(lái)源：文章屋網(wǎng) ）

篇8

關(guān)鍵詞半導(dǎo)體材料量子線量子點(diǎn)材料光子晶體

1半導(dǎo)體材料的戰(zhàn)略地位

上世紀(jì)中葉，單晶硅和半導(dǎo)體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功，導(dǎo)致了電子工業(yè)革命；上世紀(jì)70年代初石英光導(dǎo)纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明，促進(jìn)了光纖通信技術(shù)迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，使人類(lèi)進(jìn)入了信息時(shí)代。超晶格概念的提出及其半導(dǎo)體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設(shè)計(jì)思想，使半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)與制造從“雜質(zhì)工程”發(fā)展到“能帶工程”。納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，將使人類(lèi)能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強(qiáng)大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經(jīng)濟(jì)格局和軍事對(duì)抗的形式，徹底改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>

2幾種主要半導(dǎo)體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

2.1硅材料

從提高硅集成電路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）單晶的直徑和減小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si發(fā)展的總趨勢(shì)。目前直徑為8英寸（200mm）的Si單晶已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，基于直徑為12英寸（300mm）硅片的集成電路（IC‘s）技術(shù)正處在由實(shí)驗(yàn)室向工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)變中。目前300mm，0.18μm工藝的硅ULSI生產(chǎn)線已經(jīng)投入生產(chǎn)，300mm，0.13μm工藝生產(chǎn)線也將在2003年完成評(píng)估。18英寸重達(dá)414公斤的硅單晶和18英寸的硅園片已在實(shí)驗(yàn)室研制成功，直徑27英寸硅單晶研制也正在積極籌劃中。

從進(jìn)一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制適合于硅深亞微米乃至納米工藝所需的大直徑硅外延片會(huì)成為硅材料發(fā)展的主流。另外，SOI材料，包括智能剝離（Smartcut）和SIMOX材料等也發(fā)展很快。目前，直徑8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在開(kāi)發(fā)中。

理論分析指出30nm左右將是硅MOS集成電路線寬的“極限”尺寸。這不僅是指量子尺寸效應(yīng)對(duì)現(xiàn)有器件特性影響所帶來(lái)的物理限制和光刻技術(shù)的限制問(wèn)題，更重要的是將受硅、SiO2自身性質(zhì)的限制。盡管人們正在積極尋找高K介電絕緣材料（如用Si3N4等來(lái)替代SiO2），低K介電互連材料，用Cu代替Al引線以及采用系統(tǒng)集成芯片技術(shù)等來(lái)提高ULSI的集成度、運(yùn)算速度和功能，但硅將最終難以滿足人類(lèi)不斷的對(duì)更大信息量需求。為此，人們除尋求基于全新原理的量子計(jì)算和DNA生物計(jì)算等之外，還把目光放在以GaAs、InP為基的化合物半導(dǎo)體材料，特別是二維超晶格、量子阱，一維量子線與零維量子點(diǎn)材料和可與硅平面工藝兼容GeSi合金材料等，這也是目前半導(dǎo)體材料研發(fā)的重點(diǎn)。

2.2GaAs和InP單晶材料

GaAs和InP與硅不同，它們都是直接帶隙材料，具有電子飽和漂移速度高，耐高溫，抗輻照等特點(diǎn)；在超高速、超高頻、低功耗、低噪音器件和電路，特別在光電子器件和光電集成方面占有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

目前，世界GaAs單晶的總年產(chǎn)量已超過(guò)200噸，其中以低位錯(cuò)密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生長(zhǎng)的2－3英寸的導(dǎo)電GaAs襯底材料為主；近年來(lái)，為滿足高速移動(dòng)通信的迫切需求，大直徑（4，6和8英寸）的SI－GaAs發(fā)展很快。美國(guó)莫托羅拉公司正在籌建6英寸的SI－GaAs集成電路生產(chǎn)線。InP具有比GaAs更優(yōu)越的高頻性能，發(fā)展的速度更快，但研制直徑3英寸以上大直徑的InP單晶的關(guān)鍵技術(shù)尚未完全突破，價(jià)格居高不下。

GaAs和InP單晶的發(fā)展趨勢(shì)是：

（1）。增大晶體直徑，目前4英寸的SI－GaAs已用于生產(chǎn)，預(yù)計(jì)本世紀(jì)初的頭幾年直徑為6英寸的SI－GaAs也將投入工業(yè)應(yīng)用。

（2）。提高材料的電學(xué)和光學(xué)微區(qū)均勻性。

（3）。降低單晶的缺陷密度，特別是位錯(cuò)。

（4）。GaAs和InP單晶的VGF生長(zhǎng)技術(shù)發(fā)展很快，很有可能成為主流技術(shù)。

2.3半導(dǎo)體超晶格、量子阱材料

半導(dǎo)體超薄層微結(jié)構(gòu)材料是基于先進(jìn)生長(zhǎng)技術(shù)（MBE，MOCVD）的新一代人工構(gòu)造材料。它以全新的概念改變著光電子和微電子器件的設(shè)計(jì)思想，出現(xiàn)了“電學(xué)和光學(xué)特性可剪裁”為特征的新范疇，是新一代固態(tài)量子器件的基礎(chǔ)材料。

（1）Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料。

GaAIAs／GaAs，GaInAs／GaAs，AIGaInP／GaAs；GalnAs／InP，AlInAs／InP，InGaAsP／InP等GaAs、InP基晶格匹配和應(yīng)變補(bǔ)償材料體系已發(fā)展得相當(dāng)成熟，已成功地用來(lái)制造超高速，超高頻微電子器件和單片集成電路。高電子遷移率晶體管（HEMT），贗配高電子遷移率晶體管（P－HEMT）器件最好水平已達(dá)fmax=600GHz，輸出功率58mW，功率增益6.4db；雙異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（HBT）的最高頻率fmax也已高達(dá)500GHz，HEMT邏輯電路研制也發(fā)展很快?；谏鲜霾牧象w系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探測(cè)器，紅、黃、橙光發(fā)光二極管和紅光激光器以及大功率半導(dǎo)體量子阱激光器已商品化；表面光發(fā)射器件和光雙穩(wěn)器件等也已達(dá)到或接近達(dá)到實(shí)用化水平。目前，研制高質(zhì)量的1.5μm分布反饋（DFB）激光器和電吸收（EA）調(diào)制器單片集成InP基多量子阱材料和超高速驅(qū)動(dòng)電路所需的低維結(jié)構(gòu)材料是解決光纖通信瓶頸問(wèn)題的關(guān)鍵，在實(shí)驗(yàn)室西門(mén)子公司已完成了80×40Gbps傳輸40km的實(shí)驗(yàn)。另外，用于制造準(zhǔn)連續(xù)兆瓦級(jí)大功率激光陣列的高質(zhì)量量子阱材料也受到人們的重視。

雖然常規(guī)量子阱結(jié)構(gòu)端面發(fā)射激光器是目前光電子領(lǐng)域占統(tǒng)治地位的有源器件，但由于其有源區(qū)極?。ā?.01μm）端面光電災(zāi)變損傷，大電流電熱燒毀和光束質(zhì)量差一直是此類(lèi)激光器的性能改善和功率提高的難題。采用多有源區(qū)量子級(jí)聯(lián)耦合是解決此難題的有效途徑之一。我國(guó)早在1999年，就研制成功980nmInGaAs帶間量子級(jí)聯(lián)激光器，輸出功率達(dá)5W以上；2000年初，法國(guó)湯姆遜公司又報(bào)道了單個(gè)激光器準(zhǔn)連續(xù)輸出功率超過(guò)10瓦好結(jié)果。最近，我國(guó)的科研工作者又提出并開(kāi)展了多有源區(qū)縱向光耦合垂直腔面發(fā)射激光器研究，這是一種具有高增益、極低閾值、高功率和高光束質(zhì)量的新型激光器，在未來(lái)光通信、光互聯(lián)與光電信息處理方面有著良好的應(yīng)用前景。

為克服PN結(jié)半導(dǎo)體激光器的能隙對(duì)激光器波長(zhǎng)范圍的限制，1994年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了基于量子阱內(nèi)子帶躍遷和阱間共振隧穿的量子級(jí)聯(lián)激光器，突破了半導(dǎo)體能隙對(duì)波長(zhǎng)的限制。自從1994年InGaAs／InAIAs／InP量子級(jí)聯(lián)激光器（QCLs）發(fā)明以來(lái)，Bell實(shí)驗(yàn)室等的科學(xué)家，在過(guò)去的7年多的時(shí)間里，QCLs在向大功率、高溫和單膜工作等研究方面取得了顯著的進(jìn)展。2001年瑞士Neuchatel大學(xué)的科學(xué)家采用雙聲子共振和三量子阱有源區(qū)結(jié)構(gòu)使波長(zhǎng)為9.1μm的QCLs的工作溫度高達(dá)312K，連續(xù)輸出功率3mW.量子級(jí)聯(lián)激光器的工作波長(zhǎng)已覆蓋近紅外到遠(yuǎn)紅外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光譜、超高靈敏氣體傳感器、高速調(diào)制器和無(wú)線光學(xué)連接等方面顯示出重要的應(yīng)用前景。中科院上海微系統(tǒng)和信息技術(shù)研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子級(jí)聯(lián)激光器；中科院半導(dǎo)體研究所于2000年又研制成功3.7μm室溫準(zhǔn)連續(xù)應(yīng)變補(bǔ)償量子級(jí)聯(lián)激光器，使我國(guó)成為能研制這類(lèi)高質(zhì)量激光器材料為數(shù)不多的幾個(gè)國(guó)家之一。

目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作為超薄層微結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的主流方向，正從直徑3英寸向4英寸過(guò)渡；生產(chǎn)型的MBE和M0CVD設(shè)備已研制成功并投入使用，每臺(tái)年生產(chǎn)能力可高達(dá)3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英國(guó)卡迪夫的MOCVD中心，法國(guó)的PicogigaMBE基地，美國(guó)的QED公司，Motorola公司，日本的富士通，NTT，索尼等都有這種外延材料出售。生產(chǎn)型MBE和MOCVD設(shè)備的成熟與應(yīng)用，必然促進(jìn)襯底材料設(shè)備和材料評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展。

（2）硅基應(yīng)變異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。

硅基光、電器件集成一直是人們所追求的目標(biāo)。但由于硅是間接帶隙，如何提高硅基材料發(fā)光效率就成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。雖經(jīng)多年研究，但進(jìn)展緩慢。人們目前正致力于探索硅基納米材料（納米Si／SiO2），硅基SiGeC體系的Si1－yCy/Si1－xGex低維結(jié)構(gòu)，Ge／Si量子點(diǎn)和量子點(diǎn)超晶格材料，Si／SiC量子點(diǎn)材料，GaN／BP／Si以及GaN／Si材料。最近，在GaN／Si上成功地研制出LED發(fā)光器件和有關(guān)納米硅的受激放大現(xiàn)象的報(bào)道，使人們看到了一線希望。

另一方面，GeSi／Si應(yīng)變層超晶格材料，因其在新一代移動(dòng)通信上的重要應(yīng)用前景，而成為目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiMODFET和MOSFET的最高截止頻率已達(dá)200GHz，HBT最高振蕩頻率為160GHz，噪音在10GHz下為0.9db，其性能可與GaAs器件相媲美。

盡管GaAs／Si和InP／Si是實(shí)現(xiàn)光電子集成理想的材料體系，但由于晶格失配和熱膨脹系數(shù)等不同造成的高密度失配位錯(cuò)而導(dǎo)致器件性能退化和失效，防礙著它的使用化。最近，Motolora等公司宣稱(chēng)，他們?cè)?2英寸的硅襯底上，用鈦酸鍶作協(xié)變層（柔性層），成功的生長(zhǎng)了器件級(jí)的GaAs外延薄膜，取得了突破性的進(jìn)展。

2.4一維量子線、零維量子點(diǎn)半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料

基于量子尺寸效應(yīng)、量子干涉效應(yīng)，量子隧穿效應(yīng)和庫(kù)侖阻效應(yīng)以及非線性光學(xué)效應(yīng)等的低維半導(dǎo)體材料是一種人工構(gòu)造（通過(guò)能帶工程實(shí)施）的新型半導(dǎo)體材料，是新一代微電子、光電子器件和電路的基礎(chǔ)。它的發(fā)展與應(yīng)用，極有可能觸發(fā)新的技術(shù)革命。

目前低維半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)與制備主要集中在幾個(gè)比較成熟的材料體系上，如GaAlAs／GaAs，In（Ga）As／GaAs，InGaAs／InAlAs／GaAs，InGaAs／InP，In（Ga）As／InAlAs／InP，InGaAsP／InAlAs／InP以及GeSi／Si等，并在納米微電子和光電子研制方面取得了重大進(jìn)展。俄羅斯約飛技術(shù)物理所MBE小組，柏林的俄德聯(lián)合研制小組和中科院半導(dǎo)體所半導(dǎo)體材料科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的MBE小組等研制成功的In（Ga）As／GaAs高功率量子點(diǎn)激光器，工作波長(zhǎng)lμm左右，單管室溫連續(xù)輸出功率高達(dá)3.6～4W.特別應(yīng)當(dāng)指出的是我國(guó)上述的MBE小組，2001年通過(guò)在高功率量子點(diǎn)激光器的有源區(qū)材料結(jié)構(gòu)中引入應(yīng)力緩解層，抑制了缺陷和位錯(cuò)的產(chǎn)生，提高了量子點(diǎn)激光器的工作壽命，室溫下連續(xù)輸出功率為1W時(shí)工作壽命超過(guò)5000小時(shí)，這是大功率激光器的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，至今未見(jiàn)國(guó)外報(bào)道。

在單電子晶體管和單電子存貯器及其電路的研制方面也獲得了重大進(jìn)展，1994年日本NTT就研制成功溝道長(zhǎng)度為30nm納米單電子晶體管，并在150K觀察到柵控源－漏電流振蕩；1997年美國(guó)又報(bào)道了可在室溫工作的單電子開(kāi)關(guān)器件，1998年Yauo等人采用0.25微米工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)了128Mb的單電子存貯器原型樣機(jī)的制造，這是在單電子器件在高密度存貯電路的應(yīng)用方面邁出的關(guān)鍵一步。目前，基于量子點(diǎn)的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，單光子源和應(yīng)用于量子計(jì)算的量子比特的構(gòu)建等方面的研究也正在進(jìn)行中。

與半導(dǎo)體超晶格和量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)制備相比，高度有序的半導(dǎo)體量子線的制備技術(shù)難度較大。中科院半導(dǎo)體所半導(dǎo)體材料科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的MBE小組，在繼利用MBE技術(shù)和SK生長(zhǎng)模式，成功地制備了高空間有序的InAs／InAI（Ga）As／InP的量子線和量子線超晶格結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)InAs／InAlAs量子線超晶格的空間自對(duì)準(zhǔn)（垂直或斜對(duì)準(zhǔn)）的物理起因和生長(zhǎng)控制進(jìn)行了研究，取得了較大進(jìn)展。

王中林教授領(lǐng)導(dǎo)的喬治亞理工大學(xué)的材料科學(xué)與工程系和化學(xué)與生物化學(xué)系的研究小組，基于無(wú)催化劑、控制生長(zhǎng)條件的氧化物粉末的熱蒸發(fā)技術(shù)，成功地合成了諸如ZnO、SnO2、In2O3和Ga2O3等一系列半導(dǎo)體氧化物納米帶，它們與具有圓柱對(duì)稱(chēng)截面的中空納米管或納米線不同，這些原生的納米帶呈現(xiàn)出高純、結(jié)構(gòu)均勻和單晶體，幾乎無(wú)缺陷和位錯(cuò)；納米線呈矩形截面，典型的寬度為20－300nm，寬厚比為5－10，長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)毫米。這種半導(dǎo)體氧化物納米帶是一個(gè)理想的材料體系，可以用來(lái)研究載流子維度受限的輸運(yùn)現(xiàn)象和基于它的功能器件制造。香港城市大學(xué)李述湯教授和瑞典隆德大學(xué)固體物理系納米中心的LarsSamuelson教授領(lǐng)導(dǎo)的小組，分別在SiO2／Si和InAs／InP半導(dǎo)體量子線超晶格結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)制各方面也取得了重要進(jìn)展。

低維半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制備的方法很多，主要有：微結(jié)構(gòu)材料生長(zhǎng)和精細(xì)加工工藝相結(jié)合的方法，應(yīng)變自組裝量子線、量子點(diǎn)材料生長(zhǎng)技術(shù)，圖形化襯底和不同取向晶面選擇生長(zhǎng)技術(shù)，單原子操縱和加工技術(shù)，納米結(jié)構(gòu)的輻照制備技術(shù)，及其在沸石的籠子中、納米碳管和溶液中等通過(guò)物理或化學(xué)方法制備量子點(diǎn)和量子線的技術(shù)等。目前發(fā)展的主要趨勢(shì)是尋找原子級(jí)無(wú)損傷加工方法和納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)變自組裝可控生長(zhǎng)技術(shù)，以求獲得大小、形狀均勻、密度可控的無(wú)缺陷納米結(jié)構(gòu)。

2.5寬帶隙半導(dǎo)體材料

寬帶隙半導(dǎo)體材主要指的是金剛石，III族氮化物，碳化硅，立方氮化硼以及氧化物（ZnO等）及固溶體等，特別是SiC、GaN和金剛石薄膜等材料，因具有高熱導(dǎo)率、高電子飽和漂移速度和大臨界擊穿電壓等特點(diǎn)，成為研制高頻大功率、耐高溫、抗輻照半導(dǎo)體微電子器件和電路的理想材料；在通信、汽車(chē)、航空、航天、石油開(kāi)采以及國(guó)防等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。另外，III族氮化物也是很好的光電子材料，在藍(lán)、綠光發(fā)光二極管（LED）和紫、藍(lán)、綠光激光器（LD）以及紫外探測(cè)器等應(yīng)用方面也顯示了廣泛的應(yīng)用前景。隨著1993年GaN材料的P型摻雜突破，GaN基材料成為藍(lán)綠光發(fā)光材料的研究熱點(diǎn)。目前，GaN基藍(lán)綠光發(fā)光二極管己商品化，GaN基LD也有商品出售，最大輸出功率為0.5W.在微電子器件研制方面，GaN基FET的最高工作頻率（fmax）已達(dá)140GHz，fT=67GHz，跨導(dǎo)為260ms／mm；HEMT器件也相繼問(wèn)世，發(fā)展很快。此外，256×256GaN基紫外光電焦平面陣列探測(cè)器也已研制成功。特別值得提出的是，日本Sumitomo電子工業(yè)有限公司2000年宣稱(chēng)，他們采用熱力學(xué)方法已研制成功2英寸GaN單晶材料，這將有力的推動(dòng)藍(lán)光激光器和GaN基電子器件的發(fā)展。另外，近年來(lái)具有反常帶隙彎曲的窄禁帶InAsN，InGaAsN，GaNP和GaNAsP材料的研制也受到了重視，這是因?yàn)樗鼈冊(cè)陂L(zhǎng)波長(zhǎng)光通信用高T0光源和太陽(yáng)能電池等方面顯示了重要應(yīng)用前景。

以Cree公司為代表的體SiC單晶的研制已取得突破性進(jìn)展，2英寸的4H和6HSiC單晶與外延片，以及3英寸的4HSiC單晶己有商品出售；以SiC為GaN基材料襯低的藍(lán)綠光LED業(yè)已上市，并參于與以藍(lán)寶石為襯低的GaN基發(fā)光器件的竟?fàn)帯Ｆ渌鸖iC相關(guān)高溫器件的研制也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前存在的主要問(wèn)題是材料中的缺陷密度高，且價(jià)格昂貴。

II－VI族蘭綠光材料研制在徘徊了近30年后，于1990年美國(guó)3M公司成功地解決了II－VI族的P型摻雜難點(diǎn)而得到迅速發(fā)展。1991年3M公司利用MBE技術(shù)率先宣布了電注入（Zn，Cd）Se／ZnSe蘭光激光器在77K（495nm）脈沖輸出功率100mW的消息，開(kāi)始了II－VI族蘭綠光半導(dǎo)體激光（材料）器件研制的。經(jīng)過(guò)多年的努力，目前ZnSe基II－VI族蘭綠光激光器的壽命雖已超過(guò)1000小時(shí)，但離使用差距尚大，加之GaN基材料的迅速發(fā)展和應(yīng)用，使II－VI族蘭綠光材料研制步伐有所變緩。提高有源區(qū)材料的完整性，特別是要降低由非化學(xué)配比導(dǎo)致的點(diǎn)缺陷密度和進(jìn)一步降低失配位錯(cuò)和解決歐姆接觸等問(wèn)題，仍是該材料體系走向?qū)嵱没氨仨氁鉀Q的問(wèn)題。

寬帶隙半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料往往也是典型的大失配異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，所謂大失配異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料是指晶格常數(shù)、熱膨脹系數(shù)或晶體的對(duì)稱(chēng)性等物理參數(shù)有較大差異的材料體系，如GaN／藍(lán)寶石（Sapphire），SiC／Si和GaN／Si等。大晶格失配引發(fā)界面處大量位錯(cuò)和缺陷的產(chǎn)生，極大地影響著微結(jié)構(gòu)材料的光電性能及其器件應(yīng)用。如何避免和消除這一負(fù)面影響，是目前材料制備中的一個(gè)迫切要解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題的解泱，必將大大地拓寬材料的可選擇余地，開(kāi)辟新的應(yīng)用領(lǐng)域。

目前，除SiC單晶襯低材料，GaN基藍(lán)光LED材料和器件已有商品出售外，大多數(shù)高溫半導(dǎo)體材料仍處在實(shí)驗(yàn)室研制階段，不少影響這類(lèi)材料發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題，如GaN襯底，ZnO單晶簿膜制備，P型摻雜和歐姆電極接觸，單晶金剛石薄膜生長(zhǎng)與N型摻雜，II－VI族材料的退化機(jī)理等仍是制約這些材料實(shí)用化的關(guān)鍵問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外雖已做了大量的研究，至今尚未取得重大突破。

3光子晶體

光子晶體是一種人工微結(jié)構(gòu)材料，介電常數(shù)周期的被調(diào)制在與工作波長(zhǎng)相比擬的尺度，來(lái)自結(jié)構(gòu)單元的散射波的多重干涉形成一個(gè)光子帶隙，與半導(dǎo)體材料的電子能隙相似，并可用類(lèi)似于固態(tài)晶體中的能帶論來(lái)描述三維周期介電結(jié)構(gòu)中光波的傳播，相應(yīng)光子晶體光帶隙（禁帶）能量的光波模式在其中的傳播是被禁止的。如果光子晶體的周期性被破壞，那么在禁帶中也會(huì)引入所謂的“施主”和“受主”模，光子態(tài)密度隨光子晶體維度降低而量子化。如三維受限的“受主”摻雜的光子晶體有希望制成非常高Q值的單模微腔，從而為研制高質(zhì)量微腔激光器開(kāi)辟新的途徑。光子晶體的制備方法主要有：聚焦離子束（FIB）結(jié)合脈沖激光蒸發(fā)方法，即先用脈沖激光蒸發(fā)制備如Ag/MnO多層膜，再用FIB注入隔離形成一維或二維平面陣列光子晶體；基于功能粒子（磁性納米顆粒Fe2O3，發(fā)光納米顆粒CdS和介電納米顆粒TiO2）和共軛高分子的自組裝方法，可形成適用于可光范圍的三維納米顆粒光子晶體；二維多空硅也可制作成一個(gè)理想的3－5μm和1.5μm光子帶隙材料等。目前，二維光子晶體制造已取得很大進(jìn)展，但三維光子晶體的研究，仍是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題。最近，Campbell等人提出了全息光柵光刻的方法來(lái)制造三維光子晶體，取得了進(jìn)展。

4量子比特構(gòu)建與材料

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)芯片集成度不斷增高，器件尺寸越來(lái)越?。╪m尺度）并最終將受到器件工作原理和工藝技術(shù)限制，而無(wú)法滿足人類(lèi)對(duì)更大信息量的需求。為此，發(fā)展基于全新原理和結(jié)構(gòu)的功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)是21世紀(jì)人類(lèi)面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。1994年Shor基于量子態(tài)疊加性提出的量子并行算法并證明可輕而易舉地破譯目前廣泛使用的公開(kāi)密鑰Rivest，Shamir和Adlman（RSA）體系，引起了人們的廣泛重視。

所謂量子計(jì)算機(jī)是應(yīng)用量子力學(xué)原理進(jìn)行計(jì)的裝置，理論上講它比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)有更快的運(yùn)算速度，更大信息傳遞量和更高信息安全保障，有可能超越目前計(jì)算機(jī)理想極限。實(shí)現(xiàn)量子比特構(gòu)造和量子計(jì)算機(jī)的設(shè)想方案很多，其中最引人注目的是Kane最近提出的一個(gè)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子計(jì)算的方案。其核心是利用硅納米電子器件中磷施主核自旋進(jìn)行信息編碼，通過(guò)外加電場(chǎng)控制核自旋間相互作用實(shí)現(xiàn)其邏輯運(yùn)算，自旋測(cè)量是由自旋極化電子電流來(lái)完成，計(jì)算機(jī)要工作在mK的低溫下。

這種量子計(jì)算機(jī)的最終實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于與硅平面工藝兼容的硅納米電子技術(shù)的發(fā)展。除此之外，為了避免雜質(zhì)對(duì)磷核自旋的干擾，必需使用高純（無(wú)雜質(zhì)）和不存在核自旋不等于零的硅同位素（29Si）的硅單晶；減小SiO2絕緣層的無(wú)序漲落以及如何在硅里摻入規(guī)則的磷原子陣列等是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的關(guān)鍵。量子態(tài)在傳輸，處理和存儲(chǔ)過(guò)程中可能因環(huán)境的耦合（干擾），而從量子疊加態(tài)演化成經(jīng)典的混合態(tài)，即所謂失去相干，特別是在大規(guī)模計(jì)算中能否始終保持量子態(tài)間的相干是量子計(jì)算機(jī)走向?qū)嵱没八匦杩朔碾y題。

5發(fā)展我國(guó)半導(dǎo)體材料的幾點(diǎn)建議

鑒于我國(guó)目前的工業(yè)基礎(chǔ)，國(guó)力和半導(dǎo)體材料的發(fā)展水平，提出以下發(fā)展建議供參考。

5.1硅單晶和外延材料硅材料作為微電子技術(shù)的主導(dǎo)地位

至少到本世紀(jì)中葉都不會(huì)改變，至今國(guó)內(nèi)各大集成電路制造廠家所需的硅片基本上是依賴(lài)進(jìn)口。目前國(guó)內(nèi)雖已可拉制8英寸的硅單晶和小批量生產(chǎn)6英寸的硅外延片，然而都未形成穩(wěn)定的批量生產(chǎn)能力，更談不上規(guī)模生產(chǎn)。建議國(guó)家集中人力和財(cái)力，首先開(kāi)展8英寸硅單晶實(shí)用化和6英寸硅外延片研究開(kāi)發(fā)，在“十五”的后期，爭(zhēng)取做到8英寸集成電路生產(chǎn)線用硅單晶材料的國(guó)產(chǎn)化，并有6～8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右，我國(guó)應(yīng)有8～12英寸硅單晶、片材和8英寸硅外延片的規(guī)模生產(chǎn)能力；更大直徑的硅單晶、片材和外延片也應(yīng)及時(shí)布點(diǎn)研制。另外，硅多晶材料生產(chǎn)基地及其相配套的高純石英、氣體和化學(xué)試劑等也必需同時(shí)給以重視，只有這樣，才能逐步改觀我國(guó)微電子技術(shù)的落后局面，進(jìn)入世界發(fā)達(dá)國(guó)家之林。

5.2GaAs及其有關(guān)化合物半導(dǎo)體單晶材料發(fā)展建議

GaAs、InP等單晶材料同國(guó)外的差距主要表現(xiàn)在拉晶和晶片加工設(shè)備落后，沒(méi)有形成生產(chǎn)能力。相信在國(guó)家各部委的統(tǒng)一組織、領(lǐng)導(dǎo)下，并爭(zhēng)取企業(yè)介入，建立我國(guó)自己的研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)聯(lián)合體，取各家之長(zhǎng)，分工協(xié)作，到2010年趕上世界先進(jìn)水平是可能的。要達(dá)到上述目的，到“十五”末應(yīng)形成以4英寸單晶為主2－3噸／年的SI－GaAs和3－5噸／年摻雜GaAs、InP單晶和開(kāi)盒就用晶片的生產(chǎn)能力，以滿足我國(guó)不斷發(fā)展的微電子和光電子工業(yè)的需術(shù)。到2010年，應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)4英寸GaAs生產(chǎn)線的國(guó)產(chǎn)化，并具有滿足6英寸線的供片能力。

5.3發(fā)展超晶格、量子阱和一維、零維半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料的建議

（1）超晶格、量子阱材料從目前我國(guó)國(guó)力和我們已有的基礎(chǔ)出發(fā)，應(yīng)以三基色（超高亮度紅、綠和藍(lán)光）材料和光通信材料為主攻方向，并兼顧新一代微電子器件和電路的需求，加強(qiáng)MBE和MOCVD兩個(gè)基地的建設(shè)，引進(jìn)必要的適合批量生產(chǎn)的工業(yè)型MBE和MOCVD設(shè)備并著重致力于GaAlAs／GaAs，InGaAlP／InGaP，GaN基藍(lán)綠光材料，InGaAs／InP和InGaAsP／InP等材料體系的實(shí)用化研究是當(dāng)務(wù)之急，爭(zhēng)取在“十五”末，能滿足國(guó)內(nèi)2、3和4英寸GaAs生產(chǎn)線所需要的異質(zhì)結(jié)材料。到2010年，每年能具備至少100萬(wàn)平方英寸MBE和MOCVD微電子和光電子微結(jié)構(gòu)材料的生產(chǎn)能力。達(dá)到本世紀(jì)初的國(guó)際水平。

寬帶隙高溫半導(dǎo)體材料如SiC，GaN基微電子材料和單晶金剛石薄膜以及ZnO等材料也應(yīng)擇優(yōu)布點(diǎn)，分別做好研究與開(kāi)發(fā)工作。

（2）一維和零維半導(dǎo)體材料的發(fā)展設(shè)想。基于低維半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料的固態(tài)納米量子器件，目前雖然仍處在預(yù)研階段，但極其重要，極有可能觸發(fā)微電子、光電子技術(shù)新的革命。低維量子器件的制造依賴(lài)于低維結(jié)構(gòu)材料生長(zhǎng)和納米加工技術(shù)的進(jìn)步，而納米結(jié)構(gòu)材料的質(zhì)量又很大程度上取決于生長(zhǎng)和制備技術(shù)的水平。因而，集中人力、物力建設(shè)我國(guó)自己的納米科學(xué)與技術(shù)研究發(fā)展中心就成為了成敗的關(guān)鍵。具體目標(biāo)是，“十五”末，在半導(dǎo)體量子線、量子點(diǎn)材料制備，量子器件研制和系統(tǒng)集成等若干個(gè)重要研究方向接近當(dāng)時(shí)的國(guó)際先進(jìn)水平；2010年在有實(shí)用化前景的量子點(diǎn)激光器，量子共振隧穿器件和單電子器件及其集成等研發(fā)方面，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并在國(guó)際該領(lǐng)域占有一席之地?？梢灶A(yù)料，它的實(shí)施必將極大地增強(qiáng)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和國(guó)防實(shí)力。

篇9

[關(guān)鍵詞] 主生產(chǎn)計(jì)劃 路徑 整數(shù)規(guī)劃 半導(dǎo)體制造

一、引言

本文主要致力于解決半導(dǎo)體后道封裝測(cè)試廠的生產(chǎn)計(jì)劃問(wèn)題。基于客戶確定的訂單及銷(xiāo)售預(yù)測(cè)的需求,我們來(lái)研究如何計(jì)算一個(gè)合適的數(shù)量的芯片在一個(gè)給定的周期內(nèi)完成加工。工廠可以是自有工廠也可以考慮外發(fā)加工。訂單完成率及產(chǎn)能約束會(huì)加入到約束條件之中。計(jì)算結(jié)果可以用于決策每個(gè)工廠的投料的數(shù)量,品種及時(shí)間點(diǎn)。這個(gè)計(jì)算結(jié)果就是主生產(chǎn)計(jì)劃(MPS). 主生產(chǎn)計(jì)劃在一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi),通常是半年,根據(jù)產(chǎn)品系列整合總體的生產(chǎn),銷(xiāo)售,及運(yùn)作計(jì)劃并最終產(chǎn)生針對(duì)各個(gè)產(chǎn)品以周為單位的總體生產(chǎn)計(jì)劃。一個(gè)主生產(chǎn)計(jì)劃是下一層各工廠或代工廠的生產(chǎn)計(jì)劃及庫(kù)存控制的重要依據(jù)。本文中所提及的主生產(chǎn)計(jì)劃在一定程度上可以被稱(chēng)為供應(yīng)鏈計(jì)劃。

在諸多研究中,半導(dǎo)體行業(yè)的主生產(chǎn)計(jì)劃很少被提及。有些著作會(huì)研究晶圓廠的產(chǎn)能規(guī)劃問(wèn)題。然而這種產(chǎn)能規(guī)劃的時(shí)間段通常是1至2年,大大長(zhǎng)過(guò)主生產(chǎn)計(jì)劃。并且一般只是基于一個(gè)半導(dǎo)體晶圓廠針對(duì)不同產(chǎn)品系列展開(kāi)的綜合分析。在有的著作中曾提及基于整數(shù)規(guī)劃來(lái)探討集團(tuán)范圍內(nèi)的生產(chǎn)策略及資源規(guī)劃。一個(gè)總體模式被用來(lái)產(chǎn)生基于產(chǎn)品系列層級(jí)的計(jì)算結(jié)果。這樣的模型和本文的模型有點(diǎn)類(lèi)似在于它著重考慮了半導(dǎo)體制造中各前道晶圓廠及后道封裝測(cè)試廠間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。也有基于一個(gè)前道晶圓廠的比較詳細(xì)的模型。其中一個(gè)線形規(guī)劃模型及相應(yīng)的離散時(shí)件模擬被用于對(duì)不同產(chǎn)品投產(chǎn)比例的研究?；趯?duì)以往研究的探討,可以發(fā)現(xiàn)主生產(chǎn)計(jì)劃問(wèn)題并不僅僅局限于半導(dǎo)體制造的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)。在其它不同類(lèi)型的行業(yè)中也有關(guān)于主生產(chǎn)計(jì)劃方面的研究。本文主要就后道封裝測(cè)試的自有工廠及外包廠的主生產(chǎn)計(jì)劃建模并進(jìn)行模擬計(jì)算。

在本文的第一段,我們會(huì)描述目前的問(wèn)題。第二段,我們會(huì)建議一個(gè)整數(shù)規(guī)劃模型。在最后,一些下一步的研究方向會(huì)加以闡述。

二、問(wèn)題的闡述及假設(shè)

在本小節(jié)中,我們會(huì)針對(duì)所研究的問(wèn)題加以描述,在第2小節(jié)中一個(gè)數(shù)學(xué)模型將會(huì)引入以?xún)?yōu)化本文的問(wèn)題。我們主要致力于確定在不同的時(shí)間段不同的工廠投產(chǎn)的芯片數(shù)量。半導(dǎo)體制造包括前道及后道生產(chǎn)線。前道生產(chǎn)主要在半導(dǎo)體晶圓廠,而后道生產(chǎn)主要在封裝測(cè)試廠。

本文只考慮封裝測(cè)試廠。通常,生產(chǎn)可以外包也可以在自有工廠生產(chǎn)。自有工廠的模型會(huì)比外包工廠的來(lái)得復(fù)雜。我們假設(shè)需求的時(shí)間單位是周。需求包括確定的訂單以及基于預(yù)測(cè)的產(chǎn)量。確定的訂單的投產(chǎn)優(yōu)先級(jí)要高于基于預(yù)測(cè)的產(chǎn)量。我們考慮上一個(gè)時(shí)間周期未達(dá)成的確定訂單?；陬A(yù)測(cè)的產(chǎn)量也被稱(chēng)為追加的需求。只有當(dāng)產(chǎn)能充足的時(shí)候,我們才考慮基于預(yù)測(cè)的產(chǎn)量。假設(shè)我們會(huì)為了以后的訂單儲(chǔ)存一定量的成品庫(kù)存?；诖_定訂單的銷(xiāo)量不會(huì)超過(guò)客戶訂單的數(shù)量。基于預(yù)測(cè)的銷(xiāo)量小于基于預(yù)測(cè)的產(chǎn)量。產(chǎn)能約束對(duì)于主生產(chǎn)計(jì)劃問(wèn)題很關(guān)鍵。在我們的模型中,我們假設(shè)每個(gè)產(chǎn)品的平均生產(chǎn)周期固定。給定的產(chǎn)品的完成時(shí)間.,我們能計(jì)算出它到達(dá)生產(chǎn)瓶頸的時(shí)間。我們?cè)诿總€(gè)時(shí)間周期都會(huì)計(jì)算單位產(chǎn)品在生產(chǎn)瓶頸上消耗的時(shí)間。這個(gè)舉措可以將那些工藝流程中要重復(fù)進(jìn)入某一生產(chǎn)瓶頸的情況得到計(jì)算。由于我們無(wú)從獲知代工廠的生產(chǎn)瓶頸,故而這種方法不適用于代工廠。因此對(duì)于代工廠,我們只是簡(jiǎn)單的計(jì)算單位時(shí)間的出貨量。在這里我們規(guī)定代工廠的加工數(shù)量不能超過(guò)一個(gè)確定的界線。我們主要的工作是確定一定數(shù)量的芯片產(chǎn)品 p 能夠在某個(gè)工廠m 內(nèi)在時(shí)間周期 t 的結(jié)束前完成。我們使用周作為一個(gè)時(shí)間周期的長(zhǎng)度,主生產(chǎn)計(jì)劃包含6個(gè)月的時(shí)間跨度。

三、整數(shù)規(guī)劃模型

在本小節(jié)中,我們基于上文中的主生產(chǎn)計(jì)劃問(wèn)題引入了一個(gè)整數(shù)規(guī)劃模型

1. 決策變量,參數(shù)及目標(biāo)函數(shù)

首先,我們先設(shè)定一些重要的模型緯度。以下模型緯度被加以考慮:

在這里我們用公式kmax = CTmax -1 來(lái)定義變量 kmax, 假設(shè),我們能將所有產(chǎn)品的最長(zhǎng)生產(chǎn)周期縮小到一個(gè)時(shí)間周期。我們可以引入以下決策變量:

目標(biāo)函數(shù)是由于追加的銷(xiāo)售預(yù)測(cè)而獲得的營(yíng)業(yè)額 與成本之間的差值(制造, 庫(kù)存, 未完成的訂單 以及選擇不同生產(chǎn)工廠 的成本)。

2. 約束條件

以下一些條件約束被考慮到我們的主生產(chǎn)計(jì)劃模型。

首先,我們加入庫(kù)存平衡:

這個(gè)約束能夠確保只有在需要的情況下一批產(chǎn)品才會(huì)在一個(gè)以上的工廠生產(chǎn)。

將非負(fù)約束及布爾約束加入模型,我們得到:

篇10

種類(lèi)繁多：經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，模擬半導(dǎo)體早已成為參天大樹(shù)，枝葉繁茂，如何從種類(lèi)繁多、五花八門(mén)的產(chǎn)品中選擇到適合需求的是一件十分繁瑣而復(fù)雜的事情；

到底功耗有多低：如今，每一家設(shè)計(jì)制造半導(dǎo)體芯片的廠家都在宣傳自己的IC是多么省電，多么節(jié)能，相比同類(lèi)產(chǎn)品節(jié)能百分之多少，但對(duì)每一位客戶來(lái)說(shuō)，一家之言顯然說(shuō)服力不足，如果可以有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)去衡量對(duì)比，那么很多問(wèn)題就清晰明了多了;

不斷更新的功耗標(biāo)準(zhǔn)：在摩爾定律的推動(dòng)下，半導(dǎo)體芯片的功耗不斷降低，但仍然很難滿足消費(fèi)電子市場(chǎng)的對(duì)低功耗的渴求，幾年以前最省電的MP3播放也只是能間斷播放8小時(shí)，而現(xiàn)在已經(jīng)可以連續(xù)播放20小時(shí)。換句話說(shuō)，幾年前頂級(jí)低功耗芯片，現(xiàn)在可能只能作為入門(mén)級(jí)產(chǎn)品;

解決方案比單一IC更有吸引力：競(jìng)爭(zhēng)激烈地市場(chǎng)已經(jīng)不再給設(shè)計(jì)者提供細(xì)細(xì)品味每一顆芯片的時(shí)間，因此一個(gè)低功耗的解決方案往往能給設(shè)計(jì)者帶來(lái)更多信心。

美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的PowerWise品牌并非新生事物，只是當(dāng)今世界節(jié)能浪潮正在席卷世界各地，而同時(shí)市場(chǎng)的發(fā)展令人們對(duì)電子產(chǎn)品的期望日漸增高：視頻傳送與共享、移動(dòng)電話寬帶傳輸以及無(wú)限的儲(chǔ)存量等等。所有新功能的實(shí)現(xiàn)都令現(xiàn)在的電源系統(tǒng)捉襟見(jiàn)肘。PowerWise開(kāi)始顯得格外突出起來(lái)。

美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的一系列高能源效率產(chǎn)品都采用PowerWise這個(gè)品牌名稱(chēng)。除了多種性能/功率比極高的芯片產(chǎn)品，PowerWise系列產(chǎn)品還有多種不同的系統(tǒng)解決方案，其中包括專(zhuān)利技術(shù)、參考設(shè)計(jì)及精密的集成電路。這些芯片產(chǎn)品及解決方案的主要優(yōu)點(diǎn)是可以大幅減少系統(tǒng)的耗電。美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的PowerWise系列芯片包括多種不同產(chǎn)品：電源管理系統(tǒng)、放大器、接口芯片及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等。

符合新制訂性能指標(biāo)的PowerWise系列達(dá)到300多款

為了便于客戶在性能與功耗之間合理取舍，美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體已制定了一套PowerWise性能指標(biāo)，協(xié)助系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師更方便的比較及選擇不同模擬元件及子系統(tǒng)的能源效率。美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體根據(jù)產(chǎn)品類(lèi)型采用不同的簡(jiǎn)易算式，并結(jié)合多種普遍采用的測(cè)量方法，然后通過(guò)測(cè)量及計(jì)算，確定24類(lèi)產(chǎn)品系列的額定效率。以高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器為例，這類(lèi)產(chǎn)品的PowerWise性能指標(biāo)將主要的動(dòng)態(tài)性能與功耗一并計(jì)算在內(nèi)。