論集成電路技術(shù)及其發(fā)展

韓東陽

摘 要：集成電路作為現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物在當(dāng)今社會生活中發(fā)揮著重要的作用，逐漸滲透到了社會各行各業(yè)中，成為信息社會發(fā)展的基石。集成電路和軟件是信息社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)和核心。集成電路是現(xiàn)代各行業(yè)智能工作的基礎(chǔ)和根本，也是最能展現(xiàn)知識經(jīng)濟(jì)特點的產(chǎn)品之一。

關(guān)鍵詞：集成電路；微電子技術(shù)；發(fā)展；信息技術(shù)

1.集成電路簡介

微電子學(xué)即微型電子學(xué)，它是脫胎于電子學(xué)和固體物理學(xué)的一門交叉性的技術(shù)學(xué)科，其主要任務(wù)是研究在固體注要是半導(dǎo)體對料上構(gòu)成微小型化電子電路、子系統(tǒng)及系統(tǒng)的學(xué)科。以微電子學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的集成電路技術(shù)包括半導(dǎo)體材料及器件物理，集成電路及系統(tǒng)的設(shè)計原理和技術(shù)，芯片加工工藝、功能和特性的測試技術(shù)等重要組成部分。所謂的集成電路就是將晶體管等有源元件和電阻、電容等無源元件，按照一定電路“集成”在一起，完成特定的電路或功能的系統(tǒng)。它不僅表現(xiàn)在體積減小上，而且反映在制造工藝技術(shù)上有著內(nèi)在的必然聯(lián)系，可以一次加工完成。集成電路技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了誕生和飛速發(fā)展兩個階段。目前正在經(jīng)歷一個新的發(fā)展階段，一方面它將面臨著來自于技術(shù)、材料和基礎(chǔ)理論等限制的挑戰(zhàn)，另一方面，期待著新的飛躍，這一飛躍可能對材料、技術(shù)和基礎(chǔ)物理理論等多方面帶來革命性的變革。

集成電路技術(shù)是在應(yīng)用需求的推動下，依靠一系列的創(chuàng)新，包括原始創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新等建立發(fā)展起來的。近幾十年來，集成電路技術(shù)一直是按照摩爾定律的指數(shù)增長規(guī)律發(fā)展的。

2.集成電路市場發(fā)展

集成電路理念自提出之口起己經(jīng)歷經(jīng)了30年的發(fā)展歷程，同時集成電路技術(shù)和市場己經(jīng)逐步趨于完善，基木上遵循一條指數(shù)發(fā)展規(guī)律、隨著世界科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，集成電路在電子產(chǎn)品中的銷售額逐年增加，目前己經(jīng)在計算機(jī)領(lǐng)域、通訊行業(yè)領(lǐng)域以及消費(fèi)類小電子領(lǐng)域中占據(jù)著重要的地位、在集成電流產(chǎn)生初期，集成電路技術(shù)主要是在計算機(jī)設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用，極大地促進(jìn)了計算機(jī)設(shè)備向智能化和輕便化的方向發(fā)展，有力推動了個人掌上電腦的技術(shù)改革、進(jìn)入21世紀(jì)以來，在移動終端中隨時隨地的獲取信息成為信息行業(yè)的發(fā)展主流趨勢，同時智能手機(jī)的出現(xiàn)為集成電路的發(fā)展和應(yīng)用開闊了新思路，成為僅次于PC的第二大推動力、據(jù)口木野村證券金融研究所的研究報告現(xiàn)實，未來幾年車載集成電路市場將超過PC行業(yè)，成為信息行業(yè)中重要的發(fā)展領(lǐng)域之一。

3.未來集成電路技術(shù)和體系的主要發(fā)展趨勢

3.1器件特征尺寸減小

隨著信息技術(shù)與材料工程技術(shù)的發(fā)展，集成電路器件的特征尺寸將逐步實現(xiàn)物理極限的突破，呈現(xiàn)出物理尺寸逐漸減小、性能和穩(wěn)定性逐漸增加的發(fā)展趨勢，未來將可能出現(xiàn)從微米到納米再到亞納米、超納米的尺寸等級、這種集成器件的體積減小將使得電路的集成度更高，制造工藝更加復(fù)雜，同時對于芯片質(zhì)量的需求也越來越高，將極大地推動便攜式智能設(shè)備的發(fā)展和推廣。據(jù)國際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展協(xié)會估計，未來特征尺寸為22mm的CMOS電路以及實際柵長為9mm的MPU將會實現(xiàn)。

3.2新材料和新器件的出現(xiàn)

未來隨著集成電路芯片特征尺寸的不斷減小，芯片的集成度越來越高，同時體積也越來越小，對材料的性能要求也在不斷提升，這種集成芯片的性能突破將迫使新材料和新器件的不斷涌現(xiàn)，也必將極大地提升集成芯片的技術(shù)水平，當(dāng)下人們普遍認(rèn)為鐵電存儲器將是在DRAM之后的下一代半導(dǎo)體存儲器件。

3.3系統(tǒng)集成芯片

系統(tǒng)集成芯片也SOC，該技術(shù)得到了國內(nèi)外專家的大力支持，并且很多研究機(jī)構(gòu)己經(jīng)開始著手研究SOC技術(shù)的應(yīng)用項目、SOC技術(shù)將微處理器、模擬IP核、數(shù)字IP核以及片外存儲器控制接等功能集于一身，使得電路系統(tǒng)設(shè)計兼具穩(wěn)定性和低功耗的特點，解決了很多傳統(tǒng)集成電路中面臨的主要問題，在未來必將引發(fā)一場以芯片為特色的電子信息產(chǎn)業(yè)話革命。

4.集成電路技術(shù)的應(yīng)用

集成電路技術(shù)的具體應(yīng)用范圍很廣，僅從醫(yī)用領(lǐng)域上來看。隨著醫(yī)用市場的不斷發(fā)展，對集成電路技術(shù)的應(yīng)用需求也不斷增加，已成為推動半導(dǎo)體市場的重要助力之一。世界醫(yī)療電子市場在這25年來一直在持續(xù)增長，在未來很可能成為半導(dǎo)體市場的核心驅(qū)動。每年以38%的速率增長。從全球醫(yī)用半導(dǎo)體的整體行業(yè)收入上看，該行業(yè)預(yù)計在未來5年里年均復(fù)合增長率達(dá)到10%左右。通過Databeans對醫(yī)用集成電路市場的數(shù)據(jù)顯示，從2010-2015年，醫(yī)用集成電路市場年增長率平均達(dá)到14%，消費(fèi)集成電路增長率11%，計算機(jī)集成電路增長率9%，通過數(shù)據(jù)可以看出，醫(yī)用集成電路應(yīng)用比消費(fèi)類和計算機(jī)類集成電路增長都要快速。

5.集成電路技術(shù)的發(fā)展前景

我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展在市場的推動和政策支持下得到了快速的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，其規(guī)模逐步擴(kuò)大，在整體實力上得到了明顯提高。我國在集成電路的設(shè)計和制造上與國際先進(jìn)水平間的差距在不斷縮小，封裝測試技術(shù)等也達(dá)到了國際先進(jìn)水平，部分關(guān)鍵性材料以及裝備也被應(yīng)用于國內(nèi)外生產(chǎn)線上，我國也有一些在國際上具備強(qiáng)勁競爭力的企業(yè)，而且產(chǎn)業(yè)的整體集聚效應(yīng)越發(fā)明顯。但我國集成電路產(chǎn)業(yè)還存在許多比較突出的問題，比如創(chuàng)新能力和持續(xù)能力不足，企業(yè)融資困難，產(chǎn)業(yè)發(fā)展同市場需求不相符，各環(huán)節(jié)間產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同性不足，沒有比較完善政策環(huán)境作為支撐等。從整體上看，我國集成電路產(chǎn)品很多源于進(jìn)口，與發(fā)達(dá)國家相比有著一定的差距。

6.結(jié)語

綜上所述，木文系統(tǒng)的介紹了集成電路技術(shù)的發(fā)展歷史與發(fā)展現(xiàn)狀，并對今后其主要的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望，指出器件特征尺寸減小、新材料與新器件的不斷涌現(xiàn)以及系統(tǒng)集成芯片應(yīng)該成為今后集成電路系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢，希望對集成電路技術(shù)的發(fā)展提供一定的理論基礎(chǔ)。

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（作者單位：黑龍江大學(xué)）