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微电子技术范文1
微电子技术是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件上的技术.其主要包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列的技术。该技术在很多方面都发挥了其重要的作用,如在生活中我们所使用的手机、电子计算机、医疗器械、移动电视等一系列的电子产品;还有军事方面的武器如卫星通信、原子弹等一系列的武器装备中。
二、微电子的现状
首先我们来介绍一F微电子的发展史,它主要经历以下几个阶段。第一个阶段:1947年巴丁和布拉顿发明了点接触式的晶体管;第二个阶段:1958年TI公司制造出世界第一块集成电路芯片:第三个阶段:20世纪70年代进入MOS时代。那么,为什么微电子能得以发展并且发展的如此迅速昵?正是由于Mos管的高集成性和低功耗、放大倍数高等优点,所以到70年代就进入了MOS的时代并一直发展到现在。尽管帅s管有哪些优点,但这并不意味着M0s管已完全取代了晶体管的地位;在一些对速度和驱动能力要求非常高的系统中还是要用到晶体管。
微电子发展的如此迅速那就是否就意味着其发展的道路是一帆风顺呢?显然是否定的。在微电子发展的过程中我们遇到了许许多多的方面困难,如工艺方面、材料方面、封装测试方面和设计等方面都遇到了重重地障碍。其中集成电路工艺技术主要包括扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长以及抛光等技术。微电子在材料方面的困难丰要是随着微电子器件尺寸的减小,一些材料已经不能很好的满足微电子发展的需求,人们已经不在局限于Si、Ge、GaAs、等一些材料,而是也开始研究高K栅介质、低K互连介质、碳化硅(SIC)、新型化合物等半导体材料。在工艺方面的困难主要是随着微电子器件尺寸的减小,其最小的特征尺寸已经进入到纳米数量级;这使得器件之间产生相互影响,进而影响电路的性能,严重的阻碍了微电子行业的发展。这就需要政府投入大量的财力和人力来进行新器件、新工艺的研究。同时在光刻技术的研究和开发中,以光子为基础的光刻技术种类很多,但产业化前景较好的主要是紫外(U)光刻技术、深紫外(DUv)光刻技术、极紫外(EUV)光刻技术和X射线(X-ray)光刻技术,但是由于特征尺寸越来越小这使得光刻技术面临一定的困难,①这就使得工艺线必须使用波长更短的光源。从早期的水银灯到现在使用的远紫外线,甚至使用研究中的粒子束。②导致光刻以及掩膜成本急剧上升。③光刻时小尺寸图形所产生的干涉和衍射效应使得光刻图案失真越来越严重。在测试方面由于现在的电路集成度愈来越高,这使得集成电路的封装与测试也越来越困难,而且在封装测试后芯片成品率也不高,这也是制约微电子发展的一个重要的因素。
三、微电子对中国未来经济发展的意义
微电子的发展在我国的经济发展和军事力量的发展中占有十分重要的地位。同时微电子对人们生活水平产生了重大的影响。在生活水平方面随着微电子的发展人们的生活水平也在不断地提高。如家用电器的功能的增加和性能增强提高了人们生活质量,而且随着微电子的发展许多电器价格都非常便宜。在军事方面的意义:不仅提高作战军事装备和作战平台的性能(如雷达和导航系统等),而且导致新式武器和装备的产生,同时,微电子技术改变了传统的作战方式,这将会从近距离战争发展到未来的远距离的电子信息战。只有把微电子发展起来,一个国家才可以真正的强大起来.如近几年来我国的海权一直都得不到保护正是由于我国海上防卫能力还不够强大,归根到底是由于设备技术的落后,所以只有大力发展微电子我国才能够在未来真正成为科技强国。
四、微电子发展的趋势
微电子学是一门发展十分迅速的学科,而且微电子集成电路的发展一直都遵循“摩尔定律”。所谓的“摩尔定律”是指集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍,当价格不变时;或者说,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18个月翻两倍以上。21世界的微电子发展趋势主要有:第一、各国的微电子都在向减小器件尺寸方面和集成度不断提高方面发展,即微电子特征尺寸将由微米一亚微米一深亚微米一纳米甚至更小。尤其是国外发达国家正在向0.1微米以下的工艺发展,这更加拉大了我国与发达国家之间的差距。第二、发展片上系统(SOC)。其主要是将传感器、执行单元和数据处理系统集成在一块芯片上,从而完成信息的采样、处理等功能。第三、微电子技术与其它学科结合的产物。如她Ms技术,它是微电子技术与机械、力学、光学等领域结合的产物;还有用于医疗的生物芯片,其丰要微电子技术与生物工程技术相结合的产物。
五、微电子发展的策略
纵观近几年来我国微电子的发展情况可知,我国微电子行业严重缺乏技术人员,特别是集成电路设计工程师。由这一国情也就决定了我国未来几年微电子的发展方向以及人才的培养方向。微电子是衡量一个国家综合国力的重要指标,同时也在我国经济发展以及国家安全方面占有举足轻重的地位,这就需要我们国家重视对微电子的发展,对微电子人才的培养。关于微电子的发展我提几条意见:①根据国内微电子专业发展情况,大量培养微电子专业人才已经是迫在眉睫。同时,在培养人才的过程中我们也更应该注意人才培养的质量。②应该根据微电子专业的市场需求培养多层次、专业化人才,加强学校和企业的合作,了解企业需要的人才类型,加强各个高校在微电子学方面研究成果的交流。同时我们也应该注重理论联系实际;为学生提供实习的机会也是必不可少的,这样就可以培养学生的实际动手能力。③时刻了解国外微电子发展动态,专业课程可以直接采用或参考国际最新的优秀教材;聘请具有丰富实践经验的专家教授进行授课;创造机会,鼓励教师与企业合作进行研发项目,了解实际应用需求,并据此来完善各高校教学大纲。
参考文献:
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微电子技术范文2
一、经济背景
2010年初中国国民生产总值已超日本,成为世界第二大经济体。30年来中国经济每年增长率高达8%到10%。目前人均国内生产总值在世界排名第130位。工业化进程是索取自然、大量消耗自然资源的过程。人类创造物质财富,同时也加速地球资源消耗。2008年我国创造了4万多亿美元GDP,但消耗约60多亿吨国内和进口资源。随着经济发展和人民生活水平的提高,消耗资源还将继续增加。化解日趋紧张的人与自然关系,解决日益紧迫的资源环境与经济快速增长的尖锐矛盾,是我国经济面对的重大挑战。
中国制造业在劳动、原材料成本和市场广阔上具有优势,且加入WTO为中国成为世界制造中心创造了条件。跨国公司在全球化产业调整中将制造业大规模向中国转移,这给中国制造业与世界接轨、提高竞争力提供机会。发达国家发展状况证明,电子工业增长速率一般为GDP增长速率的三倍,而集成电路工业增长速率又是电子工业增长速率的两倍。中国电脑和消费类电子等市场领域整机系统的需求带动集成电路市场成为世界最大市场之一。
二、技术背景
2009年金融危机,我国出台了十大中心规划,其中电子信息产业规划是重中之重。我国发展战略中,信息产业的地位非常重要。先进信息技术发展史上有三个重要定律:摩尔定律[1]、光子定律及迈特卡夫定律。三个定律表明世上没有哪个行业的增长速度可与信息技术相比。
据预测,至少到2016年IC线宽依然会按“摩尔定律”变化,器件最小特征尺寸应在13nm左右。桂晶格常数是5.43,即0.5nm,13nm意味着只有20几个原子那么大。到这种程度,线宽可能还会继续缩小,但缩小余地已非常有限。器件特征尺寸缩小使我们面临几个关键问题:如何制造如此小的器件;越来越严重的互连问题;传统结构不能满足要求。广义系统技术是更多学科和工程综合,包括计算机、机械学、磁学、医学等。MEMS将传感部分与电路部分集成,影响生活的方方面面。如汽车安全气囊可安装在很低档的汽车中,以前是不可以的。因为以前用的是机械式加速度计,成本相当高,而现在用的是硅技术制作出来的硅微加速度计,硅技术的重要特点是大批量、低成本。除此还有如微型飞机、微喷射等。
三、战略措施
成为世界微电子产业和科学研究的重要基地是建设微电子强国标志。微电子产业产值占世界微电子产业总产值15%。建立较完善的产业链,使微电子产业成为国民经济发展新的重要增长点和实现技术跨越的关键。微电子科学研究和产业的标志性水平不仅达到当时的国际先进水平,而且在某些领域能引领世界发展的潮流。
全球IC设计业年均增长率始终高于整个半导体行业。2008年金融危机,全球集成电路产业出现2.8%负增长,相对而言IC设计业却有6%增长,使其比重提到21.4%。我国在亚太市场份额已超全球市场一半,09年上半年中国大陆集成电路产业销售额达68.5亿美元,占全球半导体市场7.159LIC设计业成为国内半导体产业链中唯一呈现正增长的环节。具有巨大市场和创新空间,是提升整个IC产业的关键,是核心竞争力的体现。集成电路产业链非常复杂,涉及理工类各门学科,如分子论、电子学、材料科学、控制理论等,在集成电路产业有广泛应用。作为全球第三,我国最大的Foundry厂中芯国际我国集成电路产业可借鉴的范例。产业链的发展特别是专用材料和设备的发展必须走面向两个资源、利用两个市场的发展模式,特别是专用设备是“工艺的物化”,必须与工艺研发相结合。
爱因斯坦说:“提出一个问题往往比解决一个问题更为重要,提出新的问题需要有创造性的想象力,这标志着科学的真正进步。”所谓得人才者得天下,目前为止,我国已有多处人才培养基地,分别是北大、清华、复旦、浙大、西安交大、上海交大、华科、成电、西电、华南理工、哈工大、西工大、同济、北航、北工和东南大学等。
结论
基于我国集成电路产业历来发展所积累成果,目前要确保我国集成电路产业的快速发展,资金方面必须有政府或大企业的支持,以起带头作用,而企业要以适合自己的经营模式确保获利,回馈政府及投资人,才能使中国集成电路制造业的发展步入良性循环的轨道,实现整个产业的突破性发展。
参考文献:
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微电子技术范文3
1微电子产业人才职业岗位需求分析微电子产业是由设计、芯片制造、封装、测试、材料和设备等构成的产业链。
1微电子产业的复杂性也带来了其人才需求的多样性,而适合高职层次人才的岗位主要集中在制造业以及设计业中的版图设计方面,适应的岗位群主要有IC助理版图工程师、硬件助理工程师、集成电路制造工艺员和集成电路封装与测试工艺员等。
2典型工作任务分析
微电子产业是集设计、制造和封装与测试于一体的产业群,从而形成了以设计为主的设计公司,以生产制造为主的芯片制造公司和以芯片封装测试为主的封装测试公司。经过对各微电子企业相关岗位的工作过程和工作任务情况的调研,总结出微电子企业对微电子技术专业人才需求主要在集成电路制造、集成电路版图提取和集成电路芯片测试与封装等岗位群。依据高职学生的特点,我院的微电子技术专业人才主要满足集成电路制造企业和集成电路测试和封装企业的需求。
微电子技术专业岗位群及典型工作任务间、淀积车间和口刻蚀车间和金属化车间。对应的岗位分为光刻工、氧化扩散工、离子注入工、淀积工、刻蚀工和金属化工。岗位对应的主要工作任务为把掩膜板上的图形转移到硅片上、在硅片上生长薄膜层、对硅片进行掺杂以及对硅片进行金属化工艺。通过组织召开企业专家研讨会,按照工作任务的典型性,对工作任务进行进一步的分析、筛选,总结出典型工作任务。
集成电路测试封装企业主要工作岗位有集成电路划片组装、封装成型和芯片测试等。岗位对应的主要的工作任务为减薄工艺、划片工艺、分片工艺、装片工艺、引线键合工艺、封装成型工艺和测试工艺。微电子技术专业岗位群及典型工作任务如图1所示。
3行动领域归纳
按照职业岗位需求和工作内容相关性等原则对典型工作任务进行合并,形成相应岗位的行动领域。表1以集成电路制造工艺员岗位为例,归纳其行动领域归纳。
4专业学习领域课程体系设置
本专业的学习领域分为四个模块:公共通识平台+综合素质平台、专业基础模块、核心岗位模块和岗位拓展模块。公共通识平台+综合素质平台主要培养学生的综合职业能力,例如学生的职业规划教育,学生的职业道德的培养,以及学生心理素质的提高等;专业基础模块主要培养具有学生专业基础知识的能力,掌握基本的电学原理,微电子学基本原理。核心岗位模块主要培养学生主要工作岗位的能力,主要有集成电路制造工艺相关课程和集成电路芯片测试与封装工艺相关课程。拓展学习领域课程是结合拓展职业活动、拓展工作岗位的需要而配置的课程,包括横向拓展学习领域课程和纵向拓展学习领域课程,以适应部分毕业生工作一段时间后转换到质量检验、设计与营销岗位的需要。
5专业学习领域课程考核
课程考核采取与职业资格考试相结合的模式,学生在理论课程学习完成以后,立即进行职业资格认证。学生可以考取集成电路芯片制造工、集成电路封装工艺员等职业资格证书。学习领域课程考核评价包括结果性评价和过程性评价两个方面。结果性评价主要考核完成任务的质量和掌握的专业知识与技能,可采用理论考试和工作成果评价相结合的形式。过程性评价主要考核团队合作能力、方法能力、社会能力和安全环保等方面,可采用观察、专业答辩等方式。
[参考文献]
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微电子技术范文4
关键词微电子技术;课程建设;实验教学
中图分类号:G434文献标识码:A
前言微电子技术是现代电子信息技术发展的重要前沿领域,取得了很好的经济和社会效益。微电子技术的发展和应用为促进了电子产品设计及制造领域的变革。微电子技术是以半导体工艺为设计载体,通过器件电路或者硬件描述语言描述硬件电路的连接,再利用专业的开发和设计仿真软件进行工艺仿真、电路仿真和版图设计,最终完成半导体工艺流程、电路硬件集成。在实训教学的过程中,容易将学生带入到工作环境的实景,能够提高学生主动学习的兴趣,激发学生的求知欲。在微电子技术的实训教学过程中,利用设计辅助软件让学生加深对专业理论知识的深度理解,通过实训内容的合理安排,验证所学的专业知识,掌握设计方法和实现手段,从而达到理论和实践有机结合的教学目的,实现本专业学生素质教育培养的最终目的。
1现阶段微电子技术教学模式分析
微电子技术具有抽象、层次化、流程复杂的特点,在教学过程中,应该根据微电子技术的特点,在器件模型、硬件描述语言、配套软硬件、实验内容及课程内容设置等几个方面进行课程教学的改革。
目前,微电子技术的实训教学,主要围绕集成电路工艺、硬件描述语言、可编程器件等环节开展。硬件描述语言具有设计灵活、电路设计效率高的特点。大规模可编程逻辑器件通过编程来实现所需的逻辑功能,与采用专用集成电路设计方法相比,具有更好的设计灵活性、设计周期短、成本低、便于实验验证的优势,在实训环节得到了广泛的采用。现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)能够提供更高的逻辑密度、最丰富的特性和极高的性能,因此,数字集成电路的实训内容,主要围绕FPGA的内部结构以及资源分布做相应介绍。
微电子技术的实训教学在本科教学中具有极强的实践特点,尤其是作为电子科学本科教学,对学生的电子设计思维模式的构建有着重要作用。实践教学离不开大量的实训反馈。目前大多数高校微电子技术的授课课时数一般安排为48课时,其中实验课占10课时,实践课和理论课的课时数比例约为1:3.8,且课程多安排在三年级。从课时安排来看,存在重理论轻实践的弊端,容易让学生产生盲目应试的想法,导致学生只注重考试,而忽略了至关重要的实践环节。另外,微电子技术课程最好作为专业基础课程,为学习其它多门课程打下良好基础。在微电子技术课程开展教学和实训的时候,最好与学生的其它专业实习的时间错开,让学生能够更加专心对待,避免专业知识和概念的混乱。如果将微电子技术课程课实训安排在四年级第一学期,非常容易与毕业实习、求职环节发生冲突,导致学生对微电子技术课程和实训内容认知不足,仓促应付课程和实训内容,不利于对学生电子设计能力的培养,也会降低学生的就业竞争能力。
微电子技术的实训环节对于本科生而言,会给学生产生软件编程的想法,不能真正将电路设计的理念深化,会造成实验内容的创新性不够,教学成果难以达到预期。
2微电子技术实践环节教学
本课题对现阶段微电子技术课程和实训环节做了深入分析,总结了教学过程中存在的问题及改进需求,对未来的微电子技术实训教学模式进行的理论和实践探索。自动化设计软件是的设计人员可以在计算机上完成很多复杂计算工作。微电子技术软件通常在服务器或者多线程工作站运行,自动化程度很好,具有很强大的功能和丰富的界面。在高校中开展的微电子设计类实训课程是一门实践性很强的专业基础性课程,既可以由学生独立完成,也可以设计成分工协作的实验项目。
为了提高学生对微电子技术的理解和设计能力的掌握,微电子实训由32个课时组成,其中课内实验分配了16学时、微电子设计实训分配16学时,重点提高学生的动手能力和主动思考能力,激发学生的创新思维。
2.1课内实验设计
微电子技术课程的课内实验包含基础验证性实验和研究型实验,其目的是掌握基本的硬件描述语言的编程方式及技巧,并能够采用模拟器件设计模拟集成电路,让学生能够具备独立设计集成电路的能力,熟悉集成电路设计计算机辅助设计手段,结合以往的电子电路知识,完成基本器件的设计和调用。
课内实验设计以工艺器件仿真、电路设计仿真手段为主,利用准确的工艺和器件模型,准确模拟集成电路工艺的流程和半导体器件的电学特性。软件仿真已经成为新工艺、新器件、新电路设计的重要支撑手段,可以在短时间内建立实验环节、调节参数、修改电路结构,弥补实验室硬件投入不足以及对多种实验室耗材的依赖,有利于学生建立系统性的知识结构。另外微电子技术的课内实验也包含综合性实验环节,通过调用基本功能模块,设计一个适当规模的数模混合集成电路,提高整体电路的综合性能指标,实现良好的信号控制和传输,提高学生的综合设计能力。
例如,半导体工艺演示实验可以快速呈现不同工艺流程和工艺环境对工艺结果的影响,能够设定不同的偏置条件来研究器件的能带、电场、载流子浓度分布、伏安特性等内部特征,避免恶劣繁杂的对物理过程的解析建模,具有直观和形象的特点,加深学生对理论知识的理解和提高学习的积极性。可以针对成熟工艺,利用仿真软件进行器件和电路设计。实际过程中,参照经典的器件结构和电路模块单元,开展新特性、新功能的设计性实验,锻炼学生综合知识的能力,面向工程实践,对专业知识进行融会贯通。这个过程需要授课教師根据学生的已开设课程和知识结构来编写适宜的实验辅助教材,对实验内容进行精巧的设计及和细致地指导。
2.2实训环节设计
微电子技术实训环节旨在锻炼学生的实践动手能力,掌握集成电路设计开发流程,能够根据系统的性能指标进行分层分级设计,根据硬件电路的额性能特点来构建规模化电路。在实训环节中,强调综合设计能力的培养,利用微电子设计的计算机辅助设计工具完成一定规模电路的设计、仿真、版图设计、版图检查等环节。通过微电子技术实训环节的练习,学生能够培养独立设计能力、系统分析能力、电路综合能力等,为将来进入研发设计类型的工作岗位打下坚实的基础。
对实训环节的考核,采用大作业或者设计报告的形式,让学生通过查阅参考文献进行设计选题,发挥学生的主观能动性。通过对参考文献的参考和综述,掌握课题的结构和流程设计,充分了解系统的模型,理解各模块对系统设计的影响。实训环节是的一次较为系统的设计方法训练,不仅可以巩固课堂和教材上的内容,还可以引入实际工程系统的指标要求,锻炼学生的综合规划和设计能力。
3微电子技术教学改革实施效果
通过微电子技术的教学和实训模式的改革,在实践中积极总结得失,发现微电子技术的教学该给能够帮助学生提高微电子设计的专业素养,主要体现在以下方面:
1)学生对微电子技术课程内容的理解程度大幅提高,原先学生对课本的知识抱有敬畏的心理,在课程和实践环节之后,都产生了很大程度的自信。微电子技术课程、实验、实训考核成绩的优秀率也大大提高,表明通过微电子技术的教学和实践改革,学生能够比较好地掌握课程大纲所要求的内容。
2)通过细致地设计实践环节,能够调动学生学习专业知识的积极性,实验项目的完成情况比较理想,报告内容的撰写也更加细致、全面。
3)通过综合设计实验和实训,让学生勤于动脑,在多种手段和方法中,寻找最优的方案,优化设计过程。
4结束语
微电子技术范文5
1、微电子技术的发展历程
自20世纪中期第一个集成电路研发成功之后,我们就进入了微电子技术时代,在半个多世纪的发展中,微电子技术被广泛应用在工业生产和国防军事领域,目前更是在商业领域中获得极大的应用和发展。并且在长期的发展进程中,微电子技术一直是以集成电路为主要的核心代表,也逐渐形成了一定的发展规律,最典型的莫过于摩尔定律。当然,集成电路的应用领域不断扩展也进一步刺激了微电子技术的快速发展。
在新事物的发展进程中,其发展规律和发展趋势势必要与需求相结合,并受需求的影响。微电子技术也不例外。在其发展进程中,微电子制造技术无疑是微电子技术最大的“客户”,正是因为微电子制造技术提出了各种应用需要,才使得微电子技术得到了快速发展。也可以说,微电子制造技术正是微电子设计技术与产品应用技术的“中介”,是将微电子技术设计猜想转化为实物的“桥梁”。但值得一提的是,这个实物转化的过程也会对微电子设计技术的发展产生影响,并直接决定着微电子器件的造价与功能作用。为此我们可以认为,在微电子技术的发展中,微电子制造技术是最重要的核心技术。
2、微电子制造技术的发展与制造工艺
在半个多世纪的发展中,微电子制造技术的应用主要体现在集成电路与分立器件的生产工艺上。集成电路和分立器件在制造工艺上并无太大区别,仅仅只是两者的功能与结构不一样。但是受电子工业发展趋势的影响,目前集成电路的应用范围相对更广,所以分立器件在微电子制造技术应用中所占的比重逐渐减少,集成电路逐渐成为其核心技术。
在集成电路的制造过程中,微电子制造技术主要被应用在材料、工艺设备以及工艺技术三方面上,并且随着产业化的发展,这三方面逐渐出现了产业分工现象。发展到今天,集成电路的制造产业分为了材料制备、前端工艺和后端工艺三大产业,这些产业相互独立运作,各自根据市场需求不断发展。
集成电路的种类有多种,相关的工艺也有差异,但各类集成电路制造的基本路径大致相同。材料制造包括各种圆片的制备,涉及从单晶拉制到外延的多个工艺,材料制造的主要工艺有单晶拉制、单晶切片、研磨和抛光、外延生长等几个环节,但并不是所有的材料流程都从单晶拉制走到外延,比如砷化稼的全离子注入工艺所需要的是抛光好的单晶片(衬底片),不需要外延。
前端工艺总体上可以概括为图形制备、图形转移和注入(扩散)形成特征区等三大步,其中各步之间互有交替。图形制备以光刻工艺为主,目前最具代表性的光刻工艺是45nm工艺,借助于浸液式扫描光刻技术。图形转移的王要内容是将光刻形成的图形转入到其他的功能材料中,如各种介质、体硅和金属膜中,以实现集成元器件的功能结构。注入或扩散的主要目的是通过外在杂质的进入,在硅片特定区域形成不同载流子类型或不同浓度分布的区域和结构。后端工艺则以芯片的封装工艺为主要代表。
3、微电子制造技术的发展趋势和主要表现形式
总体上,推动微电子制造技术发展的动力来自于应用需求和其自身的发展需要。作为微电子器件服务的主要对象,信息技术的发展需求是微电子制造技术发展的主要动力源泉。信息的生成、存储、传输和处理等在超高速、大容量等技术要求和成本降低要求下,一代接一代地发展,从而也推动微电子制造技术在加工精度、加工能力等方面相应发展。
从历史上看,第一代的硅材料到第二代的砷化稼材料以及第二代的砷化稼到以氮化稼为代表的第三代半导体材料的发展,大都是因为后一代的材料在某些方面具备更为优越的性能。如砷化稼在高频和超高频方面超越硅材料,氮化稼在高频大功率方面超越砷化稼。从长远看,以材料的优越特性带动微电子器件及其制造技术的提升和跃进仍然是微电子技术发展的主要表现形式。较为典型的例子是氮化稼材料的突破直接带来蓝光和白光高亮LED的诞生,以及超高频超大功率微电子器件的发展。
微电子制造技术发展的第二个主要表现形式是自身能力的提升,其中主要的贡献来自于微电子制造设备技术的迅速发展和相关配套材料技术的同步提升。光刻技术的发展最能体现出微电子制造技术发展的这一特点。光刻技术从上世纪中期的毫米级一直发展到今天的32nm水平,光刻设备、掩模制造设备和光刻胶材料技术的同步发展是决定性因素。这方面技术的提升直接促使未来微电子制造水平的提升,主要表现在:一是圆片的大直径化,圆片将从目前的300mm(12英寸)发展到未来的450mm(18英寸);二是特征尺寸将从目前主流技术的45nm发展到2015年的25nm。
微电子制造技术发展的第三个表现形式是多种制造技术的融合。这种趋势在近年来突出表现在锗硅技术和硅集成电路制造技术的兼容以及MEMS技术与硅基集成电路技术的融合。由此可以预见的是多种技术的异类集成将在某一应用领域集中出现,MEMS可能首当其冲,比如M压MS与MOS器件集成在同一芯片上。
4、结束语
综上所述,在科技的推动和电子科技市场需求的影响下,微电子技术得到了快速的发展,直接带动了以集成电路为核心的微电子制造技术水平的提升。现如今微电子制造技术已经能够实现纳米级的集成电路产品制造,为电子产片的更新换代提供了良好的材料支持。以当前科技的发展趋势来看,微电子制造技术在未来的电子器件加工中还将会有更大的发展空间,还需要我们加强研究,不断提高微电子制造技术水平。■
参考文献
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微电子技术范文6
如今,全球正迎来电子信息时代,这一时代的重要特征是以电脑为核心,以各类集成电路,特别是大规模、超大规模集成电路的飞速发展为物质基础,并由此推动、变革着整个人类社会,极大地改变着人们的生活和工作方式,成为体现一个国家国力强弱的重要标志之一。因为无论是电子计算机、现代信息产业、汽车电子及消费类电子产业,还是要求更高的航空、航天及军工产业等领域,都越来越要求电子产品具有高性能、多功能、高可靠、小型化、薄型化、轻型化、便携化以及将大众化普及所要求的低成本等特点。满足这些要求的正式各类集成电路,特别是大规模、超大规模集成电路芯片。要将这些不同引脚数的集成电路芯片,特别是引脚数高达数百乃至数千个I/O的集成电路芯片封装成各种用途的电子产品,并使其发挥应有的功能,就要采用各种不同的封装形式,如DIP、SOP、QFP、BGA、CSP、MCM等。可以看出,微电子封装技术一直在不断地发展着。
现在,集成电路产业中的微电子封装测试已与集成电路设计和集成电路制造一起成为密不可分又相对独立的三大产业。而往往设计制造出的同一块集成电路芯片却采用各种不同的封装形式和结构。今后的微电子封装又将如何发展呢?根据集成电路的发展及电子整机和系统所要求的高性能、多功能、高频、高速化、小型化、薄型化、轻型化、便携化及低成本等,必然要求微电子封装提出如下要求:
(1)具有的I/O数更多;(2)具有更好的电性能和热性能;(3)更小、更轻、更薄,封装密度更高;(4)更便于安装、使用、返修;(5)可靠性更高;(6)性能价格比更高;
2未来微电子技术发展趋势
具体来说,在已有先进封装如QFP、BGA、CSP和MCM等基础上,微电子封装将会出现如下几种趋势:
DCA(芯片直接安装技术)将成为未来微电子封装的主流形式
DCA是基板上芯片直接安装技术,其互联方法有WB、TAB和FCB技术三种,DCA与互联方法结合,就构成板上芯片技术(COB)。
当前,在DCA技术中,WB仍是主流,但其比重正逐渐下降,而FCB技术正迅速上升。因为它具有以下优越性:
(1)DCA特别是FC(倒装芯片)是“封装”家族中最小的封装,实际上是近于无封装的芯片。
(2)统的WB只能利用芯片周围的焊区,随着I/O数的增加,WB引脚节距必然缩小,从而给工艺实施带来困难,不但影响产量,也影响WB质量及电性能。因此,高I/O数的器件不得不采用面阵凸点排列的FC。
(3)通常的封装(如SOP、QFP)从芯片、WB、引线框架到基板,共有三个界面和一个互联层。而FC只有芯片一个基板一个界面和一个互联层,从而引起失效的焊点大为减少,所以FCB的组件可靠性更高。
(4)FC的“引脚”实际上就是凸点的高度,要比WB短得多,因此FC的电感非常低,尤其适合在射频移动电话,特别是频率高达2GHz以上的无线通信产品中应用。
(5)由于FC可直接在圆片上加工完成“封装”,并直接FCB到基板上,这就省去了粘片材料、焊丝、引线框架及包封材料,从而降低成本,所以FC最终将是成本最低的封装。
(6)FC及FCB后可以在芯片背面直接加装散热片,因此可以提高芯片的散热性能,从而FC很适合功率IC芯片应用。
通过以上对DCA及FCB优越性的分析,可以看出DCA特别是FCB技术将成为未来微电子封装的主流形式应是顺理成章的事。
2.2三维(3D)封装技术将成为实现电子整机系统功能的有效途径
三维封装技术是国际上近几年正在发展着的电子封装技术,它又称为立体微电子封装技术。3D已成为实现电子整机系统功能的有效途径。
各类SMD的日益微型化,引线的细线宽和窄间距化,实质上是为实现xy平面(2D)上微电子组装的高密度化;而3D则是在2D的基础上,进一步向z方向,即向空间发展的微电子组装高密度化。实现3D,不但使电子产品的组装密度更高,也使其功能更多,传输速度更高、相对功耗更低、性能更好,而可靠性也更高等。
与常规的微电子封装技术相比,3D可使电子产品的尺寸和重量缩小十倍。实现3D,可以大大提高IC芯片安装在基板上的Si效率(即芯片面积与所占基板面积之比)。对于2D多芯片组件情况,Si效率在20%—90%之间,而3D的多芯片组件的Si效率可达100%以上。由于3D的体密度很高,上、下各层间往往采取垂直互联,故总的引线长度要比2D大为缩短,因而使信号的传输延迟线也大为减小。况且,由于总的引线长度的缩短,与此相关的寄生电容和寄生电感也大为减小,能量损耗也相应减少,这都有利于信号的高速传输,并改善其高频性能。此外,实现3D,还有利于降低噪声,改善电子系统性能。还由于3D紧密坚固的连接,有利于可靠性的提高。
3D也有热密度较大、设计及工艺实施较复杂的不利因素,但随着3D技术日益成熟,这些不利因素是可以克服的。
总之,微电子封装技术的发展方向就是小型化、高密度、多功能和低成本。
参考文献
[1]微电子封装技术[M].中国电子学会生产技术学分会丛书编委会.中国科学技术大学出版社.
[2]金玉丰.微系统封装技术概论[M]科学出版社.2006第1版.