電子信息工程導論第四章_集成電路

1、第四章 集成電路電子信息技術導論電子信息技術導論周美娟周美娟 第八章第八章 集成電路集成電路一、集成電路在國民經(jīng)濟中的戰(zhàn)略地位一、集成電路在國民經(jīng)濟中的戰(zhàn)略地位二、集成電路的發(fā)展歷程二、集成電路的發(fā)展歷程三、集成電路的分類三、集成電路的分類四、集成電路材料四、集成電路材料五、集成電路基本制造工藝五、集成電路基本制造工藝六、集成電路封裝與測試六、集成電路封裝與測試七、集成電路設計七、集成電路設計八、我國集成電路的發(fā)展情況八、我國集成電路的發(fā)展情況提綱提綱一、集成電路在國民經(jīng)濟中一、集成電路在國民經(jīng)濟中的戰(zhàn)略地位的戰(zhàn)略地位（一）集成電路使社會進步（一）集成電路使社會進步筆記本電腦筆記本電腦CPU中

2、的晶體管中的晶體管數(shù)約有數(shù)約有10億只。億只。手機手機中的一塊集成電路中的一塊集成電路的晶體管數(shù)約有的晶體管數(shù)約有3000萬萬只。只。晶體管晶體管沒有集成電路就沒有今天的手機和沒有集成電路就沒有今天的手機和筆記本電腦！人類社會將倒退筆記本電腦！人類社會將倒退5年！年！一、集成電路在國民經(jīng)濟一、集成電路在國民經(jīng)濟中的戰(zhàn)略地位中的戰(zhàn)略地位（二）集成電路與未來戰(zhàn)爭（二）集成電路與未來戰(zhàn)爭每一項技每一項技術的實現(xiàn)術的實現(xiàn)都離不開都離不開集成路。集成路。導彈防御系統(tǒng)是信息化武器的集中代表。導彈防御系統(tǒng)是信息化武器的集中代表。一、集成電路在國民經(jīng)濟一、集成電路在國民經(jīng)濟中的戰(zhàn)略地位中的戰(zhàn)略地位（二）集成電

3、路與未來戰(zhàn)爭（二）集成電路與未來戰(zhàn)爭美戰(zhàn)斧巡航導彈美戰(zhàn)斧巡航導彈跟蹤、制導導彈跟蹤、制導導彈美對地攻擊無人機美對地攻擊無人機制導系統(tǒng)是：制導系統(tǒng)是：計算機、無線信號（微波、紅外或激光）接收機，以及自動控制裝計算機、無線信號（微波、紅外或激光）接收機，以及自動控制裝置的系統(tǒng)集成。只有集成電路才可能作成如此小的體積的引導頭。置的系統(tǒng)集成。只有集成電路才可能作成如此小的體積的引導頭。沒有集成電路就不會有信息化武器！沒有集成電路就不會有信息化武器！就不會有獨立自主的國防！就不會有獨立自主的國防！?美國國民經(jīng)濟的構成關系統(tǒng)計：美國國民經(jīng)濟的構成關系統(tǒng)計：即發(fā)達國家經(jīng)濟關系：即發(fā)達國家經(jīng)濟關系：GDP每增

4、長每增長100元，需要元，需要10元左右電子工業(yè)產(chǎn)值和元左右電子工業(yè)產(chǎn)值和12元集成電路產(chǎn)值的支持。元集成電路產(chǎn)值的支持。 （三）集成電路在國民經(jīng)濟中的戰(zhàn)略地位（三）集成電路在國民經(jīng)濟中的戰(zhàn)略地位一、集成電路在國民經(jīng)濟中一、集成電路在國民經(jīng)濟中的戰(zhàn)略地位的戰(zhàn)略地位 歐美發(fā)達國家的一般統(tǒng)計規(guī)律：歐美發(fā)達國家的一般統(tǒng)計規(guī)律： 集成電路產(chǎn)值的增長率集成電路產(chǎn)值的增長率 1.52倍倍電子工業(yè)產(chǎn)值的增長率電子工業(yè)產(chǎn)值的增長率 電子工業(yè)產(chǎn)值的增長率電子工業(yè)產(chǎn)值的增長率 3倍國民經(jīng)濟倍國民經(jīng)濟GDP的增長率的增長率 一、集成電路在國民經(jīng)濟中一、集成電路在國民經(jīng)濟中的戰(zhàn)略地位的戰(zhàn)略地位15%9%3%From

5、S.M.SZE（著名半導體物理學家：施敏（著名半導體物理學家：施敏）GNP=Gross National Product(國民生產(chǎn)總值國民生產(chǎn)總值)對世界半導體、鋼、電子工業(yè)、移動通信和全球國民生產(chǎn)總值的統(tǒng)計與預測：對世界半導體、鋼、電子工業(yè)、移動通信和全球國民生產(chǎn)總值的統(tǒng)計與預測：一、集成電路在國民經(jīng)濟一、集成電路在國民經(jīng)濟中的戰(zhàn)略地位中的戰(zhàn)略地位1，21世紀是信息經(jīng)濟時代。世紀是信息經(jīng)濟時代。目前發(fā)達國家信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已占國民經(jīng)目前發(fā)達國家信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的濟總產(chǎn)值的40%60%，國民經(jīng)濟總產(chǎn)值增長部分的，國民經(jīng)濟總產(chǎn)值增長部分的65%與集成電路與集成電路有關。有關。 小結小結

6、2， 2009年年03月月05日國務院關于印發(fā)鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)日國務院關于印發(fā)鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知指出：發(fā)展若干政策的通知指出：“軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)作為信息產(chǎn)業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)作為信息產(chǎn)業(yè)的核心和國民經(jīng)濟信息化的基礎，越來越受到世界各國的高度重視。的核心和國民經(jīng)濟信息化的基礎，越來越受到世界各國的高度重視。我國擁有發(fā)展軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)最重要的人力、智力資源，我國擁有發(fā)展軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)最重要的人力、智力資源，在面對加入世界貿易組織的形勢下，通過制定鼓勵政策，加快軟件在面對加入世界貿易組織的形勢下，通過制定鼓勵政策，加快軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)

7、業(yè)發(fā)展，是一項緊迫而長期的任務，意義十分重產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是一項緊迫而長期的任務，意義十分重大。大?！?，集成電路，特別是超大規(guī)模集成電路（，集成電路，特別是超大規(guī)模集成電路（65納米線寬）、微波集納米線寬）、微波集成電路的生產(chǎn)制造技術是一個國家工業(yè)基礎和高科技水平的綜合成電路的生產(chǎn)制造技術是一個國家工業(yè)基礎和高科技水平的綜合體現(xiàn)。體現(xiàn)。Integrated Circuit ，縮寫，縮寫IC 通過一系列特定的加工工藝，將晶體管、二極管等有源器件和電阻通過一系列特定的加工工藝，將晶體管、二極管等有源器件和電阻、電容、電感等無源器件，按照一定的電路互連，、電容、電感等無源器件，按照一定的電

8、路互連，“集成集成”在一塊半在一塊半導體晶片（如硅或砷化鎵）上，封裝在一個外殼內，執(zhí)行特定電路或導體晶片（如硅或砷化鎵）上，封裝在一個外殼內，執(zhí)行特定電路或系統(tǒng)功能的一種器件。系統(tǒng)功能的一種器件。 集成電路芯片顯微照片集成電路芯片顯微照片（一）集成電路是什么？（一）集成電路是什么？二、集成電路的發(fā)展歷程二、集成電路的發(fā)展歷程二、集成電路的發(fā)展歷程二、集成電路的發(fā)展歷程二、集成電路的發(fā)展歷程二、集成電路的發(fā)展歷程二、集成電路的發(fā)展歷程二、集成電路的發(fā)展歷程各種封裝好的集成電路各種封裝好的集成電路11952年：年： 英國皇家雷達研究所，英國科學家英國皇家雷達研究所，英國科學家G. W. A. Du

9、mmer（達默）第一次提出了集成電路的設想；（達默）第一次提出了集成電路的設想；31958年：以德克薩斯儀器公司的科學家基爾比年：以德克薩斯儀器公司的科學家基爾比(Clair Kilby)為首的研究小組研制出了世界上第一塊集成電路（由為首的研究小組研制出了世界上第一塊集成電路（由12個個元件構成的元件構成的相移振蕩）；相移振蕩）；41958年第一塊集成電路：TI公司的Kilby，12個器件制成一個RC移相振蕩電路。二、集成電路的發(fā)展歷程二、集成電路的發(fā)展歷程（二）集成電路的發(fā)展歷程（二）集成電路的發(fā)展歷程 1967年：年：Kahng、S. Sze（施敏）發(fā)明了非揮發(fā)存儲器；為微型計（施敏）發(fā)明

10、了非揮發(fā)存儲器；為微型計算機的發(fā)明奠定了堅實的基礎；算機的發(fā)明奠定了堅實的基礎；1960年：世界上成功制造出第一塊MOS集成電路；1962年：Wanlass、C. T. Sah （薩之唐）發(fā)明了CMOS技術；二、集成電路的發(fā)展歷程二、集成電路的發(fā)展歷程1971年年世世 界界 上上 第第 一一 個個 商商 用用 微微 處處 理理 器：英特爾器：英特爾4004，晶晶 體體 管管 數(shù)數(shù) 目目 ： 2300 ，速速 度度 ： 108kHz 1971年：年：Intel公司微處理器誕公司微處理器誕生，此后出現(xiàn)了生，此后出現(xiàn)了PC。 （1）特征尺寸越來越??；（）特征尺寸越來越??；（2）芯片尺寸越來越大；（）

11、芯片尺寸越來越大；（3）單片上的晶）單片上的晶體管數(shù)越來越多；（體管數(shù)越來越多；（4）時鐘速度越來越快；（）時鐘速度越來越快；（5）電源電壓越來越低；）電源電壓越來越低；（6）布線層數(shù)越來越多；（）布線層數(shù)越來越多；（7）輸入）輸入/輸出輸出(I/O)引腳越來越多。引腳越來越多。二、集成電路的發(fā)展歷程二、集成電路的發(fā)展歷程（三）集成電路的發(fā)展特點（三）集成電路的發(fā)展特點注：目前（注：目前（2008年）年）0.065微米微米技術己成熟，正發(fā)展技術己成熟，正發(fā)展0.045微米技術。微米技術。CPU 80286及Pentium Pro(TM)芯片的顯微照片Intel 0.09um工藝256MB SR

12、AM芯片顯微照片二、集成電路的發(fā)展歷程二、集成電路的發(fā)展歷程二、集成電路的發(fā)展歷程二、集成電路的發(fā)展歷程2在新技術的推動下，集成電路自發(fā)明以來四十年，在新技術的推動下，集成電路自發(fā)明以來四十年，集成電路芯片的集成集成電路芯片的集成度每三年提高度每三年提高4倍，而加工特征尺寸縮小倍，而加工特征尺寸縮小 倍倍。這就是由。這就是由Intel公司創(chuàng)始公司創(chuàng)始人之一人之一Gordon E. Moore博士博士1965年總結的集成電路的發(fā)展規(guī)律，被稱年總結的集成電路的發(fā)展規(guī)律，被稱之為摩爾定律之為摩爾定律。（四）摩爾定律（四）摩爾定律1, 雙極集成電路：主要由雙極晶體管構成雙極集成電路：主要由雙極晶體管構

13、成 NPN型雙極集成電路型雙極集成電路 PNP型雙極集成電路型雙極集成電路三、三、 集成電路的分類集成電路的分類 NPN型雙極晶體管型雙極晶體管PNP型雙極晶體管型雙極晶體管N、P指半導體類型：指半導體類型：N型半導體中型半導體中自由電子自由電子多，多，P型半導體中型半導體中空穴空穴多。這是多。這是半導體物理學中要學習的原理半導體物理學中要學習的原理。2, MOS集成電路：主要由集成電路：主要由MOS晶體管構成晶體管構成 NMOS PMOS CMOS(互補互補MOS)三、三、 集成電路的分類集成電路的分類 MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) 金屬金屬-氧化物氧化物-

14、半導體半導體結構的晶體管簡稱結構的晶體管簡稱MOS晶體管，有晶體管，有P型型MOS管和管和N型型MOS管之分。由管之分。由 MOS管構成的管構成的集成電路集成電路稱稱為為MOS集成電路集成電路，而由，而由PMOS管和管和NMOS管共同構管共同構成的成的互補互補型型MOS集成電路即為集成電路即為 CMOS-IC（ Complementary MOS Integrated Circuit）。）。目前使用最最廣泛的晶體管是目前使用最最廣泛的晶體管是CMOS晶體管晶體管，CMOS晶體管功耗和抗干擾能力強。晶體管功耗和抗干擾能力強。PMOS晶體管晶體管NMOS晶體管晶體管3，雙極雙極-MOS(BiMOS

15、)集成電路：集成電路： 同時包括雙極和同時包括雙極和MOS晶體管的集成電路為晶體管的集成電路為BiMOS集成電路，集成電路， 綜合了雙極和綜合了雙極和MOS器件兩者的優(yōu)點。器件兩者的優(yōu)點。由雙極型門電路和互補金屬由雙極型門電路和互補金屬-氧化物氧化物-半導體（半導體（CMOS）門電路構成的）門電路構成的集成電路。特點是將雙極（集成電路。特點是將雙極（Bipolar）工藝和）工藝和CMOS工藝兼容，在同工藝兼容，在同一芯片上以一定的電路形式將雙極型電路和一芯片上以一定的電路形式將雙極型電路和CMOS電路集成在一起電路集成在一起 ，兼有高密度兼有高密度 、低功耗和高速大驅動能力等特點、低功耗和高速

16、大驅動能力等特點 。高性能。高性能BiCMOS電電路于路于20世紀世紀80年代初提出并實現(xiàn)，主要應用在高速靜態(tài)存儲器、高速年代初提出并實現(xiàn)，主要應用在高速靜態(tài)存儲器、高速門陣列以及其他高速數(shù)字電路中，還可以制造出性能優(yōu)良的模數(shù)混門陣列以及其他高速數(shù)字電路中，還可以制造出性能優(yōu)良的模數(shù)混合電路，用于系統(tǒng)集成。有人預言，合電路，用于系統(tǒng)集成。有人預言，BiCMOS集成電路是繼集成電路是繼CMOS集集成電路形式之后的下一代高速集成電路形式。成電路形式之后的下一代高速集成電路形式。 三、三、 集成電路的分類集成電路的分類 類 別數(shù)字集成電路模擬集成電路MOS IC雙極ICSSISSI102100200

17、0300ULSI107109GSI109三、三、 集成電路的分類集成電路的分類 注：注：SSI-SSI-小規(guī)模；小規(guī)模；MSI-MSI-中規(guī)模；中規(guī)模；LSI-LSI-大規(guī)模；大規(guī)模；VLSI-VLSI-超大規(guī)模；超大規(guī)模；ULSI-ULSI-特大規(guī)模；特大規(guī)模；GSI-GSI-吉規(guī)模。吉規(guī)模。1. 1. 單片集成電路：電路中所有的元器件都制作在同一塊半導體單片集成電路：電路中所有的元器件都制作在同一塊半導體基片上的集成電路?；系募呻娐贰?. 2. 混合集成電路：混合集成電路： 厚膜集成電路厚膜集成電路 薄膜集成電路薄膜集成電路三、三、 集成電路的分類集成電路的分類 （四）按電路的功能分

18、類（四）按電路的功能分類1，數(shù)字集成電路數(shù)字集成電路(Digital IC)(Digital IC)：如：如RAMRAM存儲器（存儲器（USBUSB中的存儲器等）中的存儲器等）2 2，模擬集成電路模擬集成電路(Analog IC)(Analog IC)：如放大器。：如放大器。3 3，數(shù)?；旌霞呻娐窋?shù)?；旌霞呻娐?Digital - Analog IC) (Digital - Analog IC) ： 例如數(shù)模例如數(shù)模(D/A)(D/A)轉換器和模數(shù)轉換器和模數(shù)(A/D)(A/D)轉換器等。轉換器等。1. 全定制集成電路全定制集成電路(Full Custom Design Approach)

19、 全定制集成電路是指按照用戶要求，開發(fā)設計的專用集成電路。通?？蛇_到性能價格比最優(yōu)。2. 半定制集成電路半定制集成電路(Semi-Custom Design Approach) 半定制集成電路包括門陣列、門海、標準單元等。對半定制集成電路，設計者在廠家提供的半成品基礎上繼續(xù)完成最終的設計，一般是在成熟的通用母片基礎上追加某些互連線或某些專用電路的互連線掩膜，因此設計周期短。門陣列母片門陣列母片門海母片結構中的規(guī)則布線門海母片結構中的規(guī)則布線（五）按應用和實現(xiàn)方法分類（五）按應用和實現(xiàn)方法分類三、三、 集成電路的分類集成電路的分類 壓焊塊和I/O單元布線通道宏單元標準單元模塊標準單元壓焊塊RAM

20、PLAI/O積木塊法版圖結構積木塊法版圖結構標準單元法的版圖布置標準單元法的版圖布置3. 可編程邏輯器件可編程邏輯器件從20世紀70年代末開始，發(fā)展了一種稱為可編程邏輯器件（PLD）的半定制芯片。PLD芯片內的硬件資源和連線資源是由制造廠生產(chǎn)好的，設計者不用到半導體加工廠，可以借助功能強大的設計自動化軟件和編程器，自行在實驗室、研究室，甚至車間等生產(chǎn)現(xiàn)場進行設計和編程，完成集成電路的設計，十分方便，而且可多次修改自己的設計，且不需更換器件和硬件。 三、三、 集成電路的分類集成電路的分類 四、四、 集成電路材料集成電路材料（一）集成電路中所用材料表（一）集成電路中所用材料表 按按導電能力可以分為

21、導體、半導體和絕緣體三類導電能力可以分為導體、半導體和絕緣體三類 。集成電路要應用到。集成電路要應用到所有三類材料所有三類材料 。二氧化硅（SiO2）、氮氧化硅（SiON）、氮化硅（Si3N4）等絕緣體硅（Si）、鍺（Ge）、砷化鎵（GaAs）、磷化銦（GaP）、氮化鎵（GaN）等半導體鋁（Al）、金（Au）、鎢（W）、銅（Cu）等金屬，鎳鉻（NiCr）等合金；重摻雜的多晶硅導 體電 導 率（Scm-1）材 料分 類5102-91010-14-221010（二）導體，鋁、金、鎢、銅等金屬在集成電路工藝中的應用（二）導體，鋁、金、鎢、銅等金屬在集成電路工藝中的應用（1）構成低值電阻；）構成低值電

22、阻；（2）構成電容元件的極板；）構成電容元件的極板；（3）構成電感元件的繞線；）構成電感元件的繞線；（4）構成傳輸線（微帶線和共面波導）的導體結構；）構成傳輸線（微帶線和共面波導）的導體結構；（5）與輕摻雜半導體構成肖特基結接觸；）與輕摻雜半導體構成肖特基結接觸；（6）與重摻雜半導體構成半導體器件的電極的歐姆接觸；）與重摻雜半導體構成半導體器件的電極的歐姆接觸；（7）構成元器件之間的互連；）構成元器件之間的互連；（8）構成與外界焊接用的焊盤。）構成與外界焊接用的焊盤。重摻雜的多晶硅電導率接近導體，因此常常被作為導體看待，主要用來重摻雜的多晶硅電導率接近導體，因此常常被作為導體看待，主要用來構成

23、構成MOS晶體管的柵極以及元器件之間的短距離互連。晶體管的柵極以及元器件之間的短距離互連。 四、四、 集成電路材料集成電路材料（三）作為絕緣體，二氧化硅、氮氧化硅三）作為絕緣體，二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等硅的氧化物和氮化物、氮化硅等硅的氧化物和氮化物在集成電路工藝中主要具有如下功能：在集成電路工藝中主要具有如下功能：（1 1）構成電容的絕緣介質；）構成電容的絕緣介質；（2 2）構成金屬）構成金屬- -氧化物氧化物- -半導體器件（半導體器件（MOSMOS）的柵絕緣層；）的柵絕緣層；（3 3）構成元件和互連線之間的橫向隔離；）構成元件和互連線之間的橫向隔離；（4 4）構成工藝層面之間的垂直隔離

24、；）構成工藝層面之間的垂直隔離；（5 5）構成防止表面機械損傷和化學污染的鈍化層。）構成防止表面機械損傷和化學污染的鈍化層。四、四、 集成電路材料集成電路材料（四）半導體材料的應用（四）半導體材料的應用 四、四、 集成電路材料集成電路材料1，半導體的導電能力隨所含的微量雜質而發(fā)生顯著變化.2，半導體材料須十分純凈 一般材料純度在99.9已認為很高了，有0.1的雜質不會影響物質的性質。而 半導體材料不同，純凈的硅在室溫下：21400cm, 如果在硅中摻入雜質 磷原子，使硅的純度仍保持為99.9999。則其電阻率變?yōu)椋?.2cm。因 此，可利用這一性質通過摻雜質的多少來控制硅的導電能力，改變性質，

25、制造 器件。3，半導體的導電能力隨光照而發(fā)生顯著變化4，半導體的導電能力隨外加電場、磁場的作用而發(fā)生變化.半導體材料是集成電路制造中的核心材料，則主要利用半導體摻雜以后形成P型和N型半導體，在導體和絕緣體材料的連接或阻隔下組成各種集成電路的元件半導體器件.（五）半導體材料的特性（五）半導體材料的特性 包括從晶片開始加工到中包括從晶片開始加工到中間測試間測試 之前的所有工序。之前的所有工序。 前工序中包括以下三類工前工序中包括以下三類工藝：（藝：（1 1） 薄膜制備工藝：薄膜制備工藝：包括氧化、外延、化學氣包括氧化、外延、化學氣相淀積、蒸發(fā)、濺射等。相淀積、蒸發(fā)、濺射等。（2 2） 摻雜工藝：摻

26、雜工藝： 包括離包括離子注入和擴散。（子注入和擴散。（3 3） 圖圖形加工技術：形加工技術： 包括制版和包括制版和光刻。光刻。1 1，前工序前工序包括從中間測試開包括從中間測試開始到器件完成的所始到器件完成的所有工序有工序, , 有中間測有中間測試、試、 劃片、劃片、 貼片、貼片、 焊接、焊接、 封裝、成品封裝、成品測試等。測試等。 2 2，后工序后工序五、集成電路基本制造工藝五、集成電路基本制造工藝（一）工藝類型簡介（一）工藝類型簡介-可分成三類：可分成三類： 前工序、前工序、 后工序及輔助工序。后工序及輔助工序。（1 1）超凈環(huán)境的制備。（）超凈環(huán)境的制備。（2 2）高純水、氣的制備：）高

27、純水、氣的制備：ICIC生產(chǎn)中所用的水必須生產(chǎn)中所用的水必須是去離子、去中性原子團和細菌，絕緣電阻率高達是去離子、去中性原子團和細菌，絕緣電阻率高達15 15 McmMcm以上的電以上的電子級純水；子級純水； 所使用的各種氣體也必須是高純度。（所使用的各種氣體也必須是高純度。（3 3）材料準備：包括制）材料準備：包括制備單晶、切片、磨片、拋光等工序，制成備單晶、切片、磨片、拋光等工序，制成ICIC生產(chǎn)所需要的單晶圓片。生產(chǎn)所需要的單晶圓片。3，輔助工序，輔助工序五、集成電路基本制造工藝五、集成電路基本制造工藝（二）工藝流程（二）工藝流程由氧化、淀積、離子注入或蒸由氧化、淀積、離子注入或蒸發(fā)形成

28、新的薄膜或膜層發(fā)形成新的薄膜或膜層曝曝 光光刻刻 蝕蝕硅片硅片測試和封裝測試和封裝用掩膜版用掩膜版重復重復2030次次集成電路基本加工工藝集成電路基本加工工藝五、集成電路基本制造工藝五、集成電路基本制造工藝（三）集成電路基本加工工藝（三）集成電路基本加工工藝五、集成電路基本制造工藝五、集成電路基本制造工藝（三）集成電路基本加工工藝（三）集成電路基本加工工藝1，外延生長，外延生長 不同的外延工藝可制備不同的材料系統(tǒng)。目前常見的外延技術為化學汽相沉積不同的外延工藝可制備不同的材料系統(tǒng)。目前常見的外延技術為化學汽相沉積 （CVD：Chemical Vapor Deposition）、金屬有機物汽相沉

29、積（）、金屬有機物汽相沉積（MOCVD：Metal Organic CVD）和分子束外延生長（）和分子束外延生長（MBE：Molecular Beam Epitaxy）。）?；瘜W汽相沉積生長化學汽相沉積生長:也稱汽相外延（稱汽相外延（VPE：Vapor Phase Epitaxy）,CVD是通是通過汽體化合物之間的化學反應而形成的一種生長外延層的工藝。過汽體化合物之間的化學反應而形成的一種生長外延層的工藝。 通過晶圓表面通過晶圓表面吸附反應物，在高溫下發(fā)生反應，生成外延層吸附反應物，在高溫下發(fā)生反應，生成外延層, 吸附沉積的硅原子需要較高的吸附沉積的硅原子需要較高的遷移率能夠在表面自由移動來形

30、成完整的晶格。遷移率能夠在表面自由移動來形成完整的晶格。一種熱壁化學汽相沉積系統(tǒng)示意圖一種熱壁化學汽相沉積系統(tǒng)示意圖 五、集成電路基本制造工藝五、集成電路基本制造工藝分子束外延生長（分子束外延生長（MBEMBE：Molecular Beam Molecular Beam EpitaxyEpitaxy） 分子束外延是在超高真空下（分子束外延是在超高真空下（1010-8 -8 PaPa）加熱一種或多種原子或分子，）加熱一種或多種原子或分子，這些原子分子束與襯底晶體表面反這些原子分子束與襯底晶體表面反應從而形成半導體薄膜的技術應從而形成半導體薄膜的技術 MBEMBE有生長半導體器件級質量膜的有生長半

31、導體器件級質量膜的能力，生長厚度具有原子級精度能力，生長厚度具有原子級精度金屬有機物金屬有機物CVD（MOCVD：Metal Organic CVD）: 由于許多由于許多III族元素有機化合物和族元素有機化合物和V族元素氫化物在較低溫度下即可成為氣態(tài)，族元素氫化物在較低溫度下即可成為氣態(tài)，因此在金屬有機物化學沉積過程中反應物不需要高溫，只需要在襯底附近存在因此在金屬有機物化學沉積過程中反應物不需要高溫，只需要在襯底附近存在高溫區(qū)使得幾種反應物能夠在襯底附近發(fā)生化學沉積反應即可。高溫區(qū)使得幾種反應物能夠在襯底附近發(fā)生化學沉積反應即可。MBE系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)示意圖 掩膜功能：掩膜功能： 在集成電路開

32、始制造之前，需要預先設定好每個工藝的制造過程和先在集成電路開始制造之前，需要預先設定好每個工藝的制造過程和先后順序。后順序。v 每個工藝中都需要掩膜來覆蓋暫時不需要加工的位置，需要加工的位每個工藝中都需要掩膜來覆蓋暫時不需要加工的位置，需要加工的位置則需要按照一定的圖形來加工。置則需要按照一定的圖形來加工。v 版圖設計就是將集成電路的布局按照集成電路工藝過程分為多層掩膜版圖設計就是將集成電路的布局按照集成電路工藝過程分為多層掩膜版的過程。版的過程。v 將這些過程制作成掩膜版的過程就是制版。將這些過程制作成掩膜版的過程就是制版。v 制版就是要產(chǎn)生一套分層的版圖掩膜，為將來將設計的版圖轉移到晶制版

33、就是要產(chǎn)生一套分層的版圖掩膜，為將來將設計的版圖轉移到晶圓上做準備，掩膜版主要用在光刻工藝過程中。圓上做準備，掩膜版主要用在光刻工藝過程中。 五、集成電路基本制造工藝五、集成電路基本制造工藝2，掩膜制版工藝，掩膜制版工藝掩膜制造：掩膜制造： 掩膜版可分成：整版及單片版掩膜版可分成：整版及單片版 整版是指晶圓上所有的集成電路芯片的版圖都是有該掩膜一次投影制作整版是指晶圓上所有的集成電路芯片的版圖都是有該掩膜一次投影制作出來的。各個單元的集成電路可以不同。出來的。各個單元的集成電路可以不同。 單片版單片版 是指版圖只對應晶圓上的一個單元。其他單元是該單元的重復投是指版圖只對應晶圓上的一個單元。其他

34、單元是該單元的重復投影。晶圓上各個芯片是相同的。影。晶圓上各個芯片是相同的。 早期掩膜制造是通過畫圖照相微縮形成的。早期掩膜制造是通過畫圖照相微縮形成的。 光學掩膜版是用石英玻璃做成的均勻平坦的薄片，表面上涂一層光學掩膜版是用石英玻璃做成的均勻平坦的薄片，表面上涂一層606080nm80nm厚的鉻，使其表面光潔度更高，這稱之為鉻版（厚的鉻，使其表面光潔度更高，這稱之為鉻版（Cr maskCr mask），通常也稱為），通常也稱為光學（掩膜）版。光學（掩膜）版。 新的光刻技術的掩膜版與光刻技術有關。新的光刻技術的掩膜版與光刻技術有關。五、集成電路基本制造工藝五、集成電路基本制造工藝2，掩膜制版工

35、藝，掩膜制版工藝 圖案發(fā)生器方法（圖案發(fā)生器方法（PG：Pattern Generator） 集成電路上任何一個圖形都可以由無數(shù)個矩形組成集成電路上任何一個圖形都可以由無數(shù)個矩形組成 任何一個矩形都有在空間的坐標和長和寬。任何一個矩形都有在空間的坐標和長和寬。 將分割的所有圖形的參數(shù)記錄并制版，得初縮版將分割的所有圖形的參數(shù)記錄并制版，得初縮版 初縮版用來重復投影制作掩膜版初縮版用來重復投影制作掩膜版 另外還有另外還有X射線制版法射線制版法 ,電子束掃描法（電子束掃描法（E-Beam Scanning ）五、集成電路基本制造工藝五、集成電路基本制造工藝2，掩膜制版工藝，掩膜制版工藝 在集成電路

36、的制作過程中要對硅表面反復進行氧化，制備在集成電路的制作過程中要對硅表面反復進行氧化，制備SiO2薄膜。生長薄膜。生長SiO2薄膜的方法有多種，如熱氧化、陽極氧化、化學氣相淀積等。其中以熱薄膜的方法有多種，如熱氧化、陽極氧化、化學氣相淀積等。其中以熱氧化和化學氣相淀積（氧化和化學氣相淀積（CVD）最為常用。熱氧化生成）最為常用。熱氧化生成SiO2薄膜是將硅片放入薄膜是將硅片放入高溫（高溫（10001200）的氧化爐內，然后通入氧氣，在氧化環(huán)境中使硅表面）的氧化爐內，然后通入氧氣，在氧化環(huán)境中使硅表面發(fā)生氧化發(fā)生氧化, 生成生成SiO2薄膜。熱氧化分為干氧法和濕氧法兩種。薄膜。熱氧化分為干氧法和

37、濕氧法兩種。五、集成電路基本制造工藝五、集成電路基本制造工藝3，氧化工藝，氧化工藝熱氧化示意圖熱氧化示意圖 熱擴散法摻雜熱擴散法摻雜 利用原子在高溫下的擴散運動，使雜質原子從濃度很高的雜質源利用原子在高溫下的擴散運動，使雜質原子從濃度很高的雜質源向硅中擴散并形成一定的分布。向硅中擴散并形成一定的分布。 熱擴散通常分兩個步驟進行：熱擴散通常分兩個步驟進行： 預淀積（預淀積（predepositionpredeposition，也稱預擴散），也稱預擴散） 推進（推進（drive indrive in，也稱主擴散）。，也稱主擴散）。 一種熱擴散法摻雜的系統(tǒng)示意圖一種熱擴散法摻雜的系統(tǒng)示意圖 五、集成

38、電路基本制造工藝五、集成電路基本制造工藝4，摻摻雜工藝雜工藝 離子注入法摻雜離子注入法摻雜 離子注入摻雜也分為兩個步驟：離子注入和退火再分布。離子注入摻雜也分為兩個步驟：離子注入和退火再分布。 中等電流離子注入系統(tǒng)示意圖中等電流離子注入系統(tǒng)示意圖 五、集成電路基本制造工藝五、集成電路基本制造工藝4，摻摻雜工藝雜工藝 對光刻的基本要求對光刻的基本要求 高分辨率高分辨率 高靈敏度高靈敏度 精密的套刻對準精密的套刻對準 大尺寸硅片上的加工大尺寸硅片上的加工 低缺陷低缺陷 曝光是在光刻膠上形成預定圖案。有光學光刻曝光是在光刻膠上形成預定圖案。有光學光刻 和和 非光學光刻非光學光刻; 刻蝕是將圖形轉移到

39、晶圓上有濕法刻蝕、等離子體刻蝕、反應離子刻蝕等；刻蝕是將圖形轉移到晶圓上有濕法刻蝕、等離子體刻蝕、反應離子刻蝕等； 光刻基本步驟：涂光刻膠光刻基本步驟：涂光刻膠 曝光曝光顯影與后烘顯影與后烘刻蝕刻蝕去除光刻膠去除光刻膠. 五、集成電路基本制造工藝五、集成電路基本制造工藝5，光刻工藝，光刻工藝脫水、增黏、涂膠、前烘脫水、增黏、涂膠、前烘顯影、堅膜、固膠等顯影、堅膜、固膠等刻蝕過程刻蝕過程五、集成電路基本制造工藝五、集成電路基本制造工藝光刻工藝過程示意：光刻工藝過程示意：六、六、 集成電路封裝與測試集成電路封裝與測試（一）封裝、測試是集成電路生產(chǎn)的流程（一）封裝、測試是集成電路生產(chǎn)的流程芯片制造芯

40、片制造電路封裝電路封裝性能測試性能測試封裝是對電路起機械支撐和保護作用; 對信號傳輸和電源起分配作用; 對電路起著散熱作用; 對整塊芯片起環(huán)境保護的作用。電路的集成度日益增高、功能復雜，集成電路測試已越來越困難。而測試又是生產(chǎn)流程中必不可少的一環(huán)。測試在總成本中所占的比重在不斷增加。先進的設計工具和制造工藝，使得人們能夠快速設計和制造非常復雜的集成電路。芯片所占成本在不斷減小，封裝、測試成本在增加。封裝、測試己占總成本封裝、測試己占總成本50%，或高。，或高。六、六、 集成電路封裝與測試集成電路封裝與測試 （二）集成電路封裝發(fā)展階段（二）集成電路封裝發(fā)展階段第一第一階段階段2020世紀世紀80

41、80年代之前，通孔安裝年代之前，通孔安裝(THD)(THD)時代，包括最時代，包括最初的金屬圓形封裝（初的金屬圓形封裝（TOTO），后來的陶瓷雙列直插封），后來的陶瓷雙列直插封裝（裝（CDIPCDIP）、陶瓷）、陶瓷玻璃雙列直插封裝（玻璃雙列直插封裝（CerDIPCerDIP）和塑料雙列直插封裝（和塑料雙列直插封裝（PDIPPDIP）。）。第二第二階段階段2020世紀世紀8080年代的表面安裝器件時代，包括塑料有引線片式裁體年代的表面安裝器件時代，包括塑料有引線片式裁體（PLCCPLCC）、塑料四邊引線扁平封裝（）、塑料四邊引線扁平封裝（PQFPPQFP）、塑料小外形封裝）、塑料小外形封裝(P

42、SOP) (PSOP) 以及無引線四邊扁平封裝等形式以及無引線四邊扁平封裝等形式; ;第三第三階段階段2020世紀世紀9090年代年代的焊球陣列封的焊球陣列封裝裝(BGA)(BGA)芯芯片尺寸封裝片尺寸封裝(CSP)(CSP)時代。時代。第四第四發(fā)展階段發(fā)展階段20002000年之后進入年之后進入3D3D疊層封裝時疊層封裝時代，其代表性的產(chǎn)品是系統(tǒng)級代，其代表性的產(chǎn)品是系統(tǒng)級封裝封裝(SIP: system in a (SIP: system in a package)package)，即多芯片封裝，即多芯片封裝(system MCP)(system MCP)。 多芯片封裝是將兩片以上的集成電

43、路封裝在一個腔體內的一種新技術。多芯片封裝是將兩片以上的集成電路封裝在一個腔體內的一種新技術。多芯片封裝的集成電路組件已經(jīng)成功地應用在高速計算機、通信系統(tǒng)、多芯片封裝的集成電路組件已經(jīng)成功地應用在高速計算機、通信系統(tǒng)、航空航天系統(tǒng)等系統(tǒng)中。在民用電子產(chǎn)品如移動電話、便攜電腦、數(shù)碼航空航天系統(tǒng)等系統(tǒng)中。在民用電子產(chǎn)品如移動電話、便攜電腦、數(shù)碼相機、攝錄像一體機、汽車電子、醫(yī)療電子產(chǎn)品等也有廣泛應用相機、攝錄像一體機、汽車電子、醫(yī)療電子產(chǎn)品等也有廣泛應用.多芯片封裝結構照片多芯片封裝結構照片六、六、 集成電路封裝與測試集成電路封裝與測試（三）多芯片封裝（三）多芯片封裝 MCM（Multi Chip

44、 Module）六、六、 集成電路封裝與測試集成電路封裝與測試SOC單片集成電路示意圖單片集成電路示意圖3D封裝封裝（四）（四）3D立體封裝技術立體封裝技術3D封裝的優(yōu)點：產(chǎn)品的尺寸和重量縮小數(shù)十倍；電路可靠，封裝的優(yōu)點：產(chǎn)品的尺寸和重量縮小數(shù)十倍；電路可靠，整機生產(chǎn)成本低。整機生產(chǎn)成本低。 集成電路測試貫穿集成電路生產(chǎn)全過程。集成電路測試貫穿集成電路生產(chǎn)全過程。根據(jù)測試的目的，通常集成電路測試根據(jù)測試的目的，通常集成電路測試可以分為四種：可以分為四種：六、六、 集成電路封裝與測試集成電路封裝與測試（五）集成電路測試（五）集成電路測試 根據(jù)測試階段不同，集成電路測試又根據(jù)測試階段不同，集成電路

45、測試又可以分為圓片測試和成品測試，也即中可以分為圓片測試和成品測試，也即中測和成測。測和成測。 中測是圓片制造的最后一道工藝，由中測是圓片制造的最后一道工藝，由測試儀結合探針臺完成。探針臺由：載測試儀結合探針臺完成。探針臺由：載片部分，接觸和調整部分，顯微鏡部分片部分，接觸和調整部分，顯微鏡部分和控制和控制4大大部分組成。部分組成。探針臺探針臺 a）驗證測試。）驗證測試。 b）生產(chǎn)測試。）生產(chǎn)測試。 c）老化測試。）老化測試。 d）成品檢測。）成品檢測。六、六、 集成電路封裝與測試集成電路封裝與測試1，中測試專用工裝：中測試專用工裝：探針、探針陣列或探頭探針、探針陣列或探頭芯片時鐘頻率已經(jīng)達到

46、芯片時鐘頻率已經(jīng)達到GHz，若要在晶圓上，若要在晶圓上測試這些高速芯片，就必須要用微波探針測試這些高速芯片，就必須要用微波探針注：測試通常由計算機在專用軟件系統(tǒng)的控制下自動完成，注：測試通常由計算機在專用軟件系統(tǒng)的控制下自動完成，并打印出結果。并打印出結果。 對于封裝后的成品測試，亦有專用工具可手動成測，也可以將測試系統(tǒng)與對于封裝后的成品測試，亦有專用工具可手動成測，也可以將測試系統(tǒng)與機械手相連，自動成測。機械手相連，自動成測。 2，芯片成品測試的工裝芯片成品測試的工裝六、六、 集成電路封裝與測試集成電路封裝與測試集成電路成品測試專用工具集成電路成品測試專用工具a) VLSI 技術正飛速發(fā)展技

47、術正飛速發(fā)展, 芯片時鐘頻率的提升使得全速測試更加困難芯片時鐘頻率的提升使得全速測試更加困難, 而能與被測器件工作頻率相同或更高的自動測試設備而能與被測器件工作頻率相同或更高的自動測試設備 (ATE)是相當昂是相當昂貴的貴的, 這使得這使得ATE的更新速度總是不及被測系統(tǒng)頻率提高的速度的更新速度總是不及被測系統(tǒng)頻率提高的速度,成為成為半導體產(chǎn)業(yè)一直面臨的典型問題。半導體產(chǎn)業(yè)一直面臨的典型問題。b) 芯片時鐘頻率的提升還會帶來工作在芯片時鐘頻率的提升還會帶來工作在GHz頻率范圍的芯片必須進行的頻率范圍的芯片必須進行的電磁干擾電磁干擾 ( EMI ) 測試；測試；c) VLSI 芯片上晶體管密度的

48、增長使得測試更加復雜；芯片上晶體管密度的增長使得測試更加復雜；d) 由數(shù)字、模擬由數(shù)字、模擬(包括射頻電路包括射頻電路) 、光學、化學和微機電系統(tǒng)部分構成的、光學、化學和微機電系統(tǒng)部分構成的整個系統(tǒng)將集成到單個芯片中整個系統(tǒng)將集成到單個芯片中, 帶來了在一個芯片上測試各種混合信帶來了在一個芯片上測試各種混合信號的新問題。號的新問題。3，集成電路測試已成為一項挑戰(zhàn)性任務集成電路測試已成為一項挑戰(zhàn)性任務六、六、 集成電路封裝與測試集成電路封裝與測試 “自底向上自底向上”（Bottom-up）1先進行單元電先進行單元電路設計，后進路設計，后進行功能塊、子行功能塊、子系統(tǒng)設計，直系統(tǒng)設計，直至完成整個

49、系至完成整個系統(tǒng)設計。統(tǒng)設計。七、七、 集成電路設計集成電路設計2先進行行為設計；先進行行為設計；其次進行結構設其次進行結構設計；接著把各子計；接著把各子單元轉換成邏輯單元轉換成邏輯圖或電路圖；最圖或電路圖；最后將電路圖轉換后將電路圖轉換成版圖。成版圖?！白皂斚蛳伦皂斚蛳隆保═op-down）設計方法類型設計方法類型VLSI數(shù)字IC的設計流圖 模擬IC的設計流圖 七、七、 集成電路設計集成電路設計系統(tǒng)描述功能設計邏輯設計電路設計物理設計設計驗證芯片制造X=(AB*CD)+(A+D)+(AD+C)七、七、 集成電路設計集成電路設計包括系統(tǒng)功能、性能、物理尺寸、設計模式、制造工藝、設計周期、設計費

50、用等等。（三）集成電路設計過程簡介（三）集成電路設計過程簡介物理設計或稱版圖設計 8000億US$ 1000億US$300億US$16億US$信息產(chǎn)業(yè)微電子產(chǎn)品ASIC產(chǎn)品EDA產(chǎn)品信息產(chǎn)業(yè)市場中的信息產(chǎn)業(yè)市場中的EDA（四）集成電路設計的（四）集成電路設計的EDA工具工具七、七、 集成電路設計集成電路設計集成電路產(chǎn)業(yè)是集成電路產(chǎn)業(yè)是以市場、設計、以市場、設計、制造、應用為主制造、應用為主要環(huán)節(jié)的系統(tǒng)工要環(huán)節(jié)的系統(tǒng)工程。設計是連接程。設計是連接市場和制造之間市場和制造之間的橋梁，是集成的橋梁，是集成電路產(chǎn)品開發(fā)的電路產(chǎn)品開發(fā)的入口。成功的產(chǎn)入口。成功的產(chǎn)品來源于成功的品來源于成功的設計，成功的

51、設設計，成功的設計取決于優(yōu)秀的計取決于優(yōu)秀的設計工具。設計工具。20世紀世紀60年年代末代末70年代年代初，但只能初，但只能用于芯片的用于芯片的版圖設計及版圖設計及版圖設計規(guī)版圖設計規(guī)則的檢查。則的檢查。第一代第一代CAD(Workstation)出現(xiàn)于出現(xiàn)于80年代。不僅年代。不僅具有圖形處理具有圖形處理能力，還具有能力，還具有原理圖輸入和原理圖輸入和模擬能力模擬能力 。證證.第二代第二代EDA工具已工具已經(jīng)進入深亞經(jīng)進入深亞微米（微米（0.6微米），進微米），進入片上系統(tǒng)入片上系統(tǒng)SOC的新一的新一代代CAD系統(tǒng)系統(tǒng)時代。時代。第四代第四代七、七、 集成電路設計集成電路設計（四）集成電路設

52、計的（四）集成電路設計的EDA工具工具90年代初，為年代初，為EDA系統(tǒng)。其系統(tǒng)。其主要標志是邏主要標志是邏輯設計工具的輯設計工具的廣泛應用。包廣泛應用。包括行為仿真、括行為仿真、行為綜合、邏行為綜合、邏輯綜合等輯綜合等.第三代第三代有十多種成熟的集成電路有十多種成熟的集成電路CAD設計工具，可提供設計工具，可提供方便靈活的各類集成電路的設計功能。方便靈活的各類集成電路的設計功能。v 1956年北京大學、復旦大學、東北人民大學、廈門大學、南京大學年北京大學、復旦大學、東北人民大學、廈門大學、南京大學5所學校在北大聯(lián)合創(chuàng)建半導體專業(yè)；所學校在北大聯(lián)合創(chuàng)建半導體專業(yè)；v 19561956年第一個鍺

53、晶體管年第一個鍺晶體管在中國科學院應用物理研究所半導體器件實驗在中國科學院應用物理研究所半導體器件實驗室誕生；室誕生；v 1965年在清華大學制成了第一片集成電路；年在清華大學制成了第一片集成電路；v 1977年在北京大學誕生第一塊大規(guī)模集成電路；年在北京大學誕生第一塊大規(guī)模集成電路；v 1982年，國家成立電子計算機和大規(guī)模集成電路領導小組；年，國家成立電子計算機和大規(guī)模集成電路領導小組；80年代初年代初步形成步形成制造業(yè)、設計業(yè)、封裝業(yè)制造業(yè)、設計業(yè)、封裝業(yè)三業(yè)分離的狀態(tài)。三業(yè)分離的狀態(tài)。v 出現(xiàn)了長江三角洲、珠江三角洲和環(huán)渤海地區(qū)三個相對集中的產(chǎn)業(yè)區(qū)出現(xiàn)了長江三角洲、珠江三角洲和環(huán)渤海地

54、區(qū)三個相對集中的產(chǎn)業(yè)區(qū)域，建立了多個國家集成電路產(chǎn)業(yè)化基地域，建立了多個國家集成電路產(chǎn)業(yè)化基地.八、我國集成電路發(fā)展情況八、我國集成電路發(fā)展情況（一）（一）概況概況l 93年生產(chǎn)的年生產(chǎn)的集成電路為集成電路為1.781.78億塊，占世界總產(chǎn)量的億塊，占世界總產(chǎn)量的0.4%0.4%，相當于美國，相當于美國19691969年的水平，日本年的水平，日本19711971年的水平。年的水平。l 9696年為年為7.097.09億塊，而億塊，而19961996年國內集成電路市場總用量為年國內集成電路市場總用量為67.867.8億塊億塊, ,國內市國內市場占有率僅為場占有率僅為1010。l 9999年為年為

55、2323億塊億塊, ,銷售額銷售額7070多億元，國內市場占有率不足多億元，國內市場占有率不足2020，絕大部分依，絕大部分依靠進口。靠進口。l 20002000年需求量為年需求量為180180億塊，可生產(chǎn)億塊，可生產(chǎn)3232億塊。億塊。l 2006年年16月份，中國共生產(chǎn)集成電路月份，中國共生產(chǎn)集成電路183.7億塊，比億塊，比2005年同期增長了年同期增長了45.7%。l 2007年，半導體芯片制造業(yè)產(chǎn)能較年，半導體芯片制造業(yè)產(chǎn)能較2000年增長年增長859%;2008-2011集成電集成電路產(chǎn)業(yè)銷售收入年均復合增長率將達到路產(chǎn)業(yè)銷售收入年均復合增長率將達到27.7。l 預計到預計到201

56、1年，中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售收入將突破年，中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售收入將突破3000億元，達到億元，達到3415.44億元。屆時中國將成為世界重要的集成電路制造基地之一。億元。屆時中國將成為世界重要的集成電路制造基地之一。 八、我國集成電路發(fā)展情況八、我國集成電路發(fā)展情況（二）我國集成電路生產(chǎn)（二）我國集成電路生產(chǎn)八、我國集成電路發(fā)展情況八、我國集成電路發(fā)展情況（三）我國集成電路產(chǎn)業(yè)的主要問題（三）我國集成電路產(chǎn)業(yè)的主要問題1，我國集成電路設計業(yè)嚴重不足我國集成電路設計業(yè)嚴重不足 集成電路產(chǎn)業(yè)有三個重要環(huán)節(jié)：集成電路設計、芯片制造和封裝測試。集成電路設計是第一個環(huán)節(jié)，位于產(chǎn)業(yè)鏈的上游，屬智力密集型產(chǎn)

57、業(yè)；而芯片制造加工居產(chǎn)業(yè)鏈的中游，屬資金、技術密集型產(chǎn)業(yè)，行業(yè)特點是高風險、高投入、高利潤；而封裝測試介于二者之間。 我國的集成電路產(chǎn)業(yè)主要集中在產(chǎn)業(yè)鏈的中、下游，即芯片制造和封裝測試階段，而集成電路設計業(yè)嚴重不足。 2，中國生產(chǎn)的晶片大多檔次較低中國生產(chǎn)的晶片大多檔次較低 按照國際水平，在中國生產(chǎn)的晶片比世界主流科技落后了年左右。晶圓小，有70以上的公司還在使用0.35微米及以上的制作工藝，與世界主流技術0.18微米制造技術還差一個檔次，與0.065微米先進技術相距甚遠。 3，自主創(chuàng)新成果少自主創(chuàng)新成果少 我國申請的專利數(shù)僅占世界的1.74。從中反映了我國集成電路產(chǎn)業(yè)在技術和整體實力上的差距

58、。 總體技術水平落后，主要問題是：總體技術水平落后，主要問題是：4，我國的集成電路設計企業(yè)規(guī)模太小我國的集成電路設計企業(yè)規(guī)模太小 我國的集成電路設計企業(yè)規(guī)模太小，集成電路制造企業(yè)只能多品種、小批量，難以取得規(guī)模效益。一條投資億美元的芯片生產(chǎn)線，每個月能生產(chǎn)至萬片英寸晶圓片，在我國至少需要幾十家設計公司向其訂貨，才能“喂飽”這條生產(chǎn)線，而芯片廠需連續(xù)保持這種“吃飽”狀態(tài)年以上，才能完全收回投資。年上半年，上海家芯片設計企業(yè)的總產(chǎn)值之和還不到億元人民幣，其中產(chǎn)值超過萬的只家，能獨立下單的不足家。 減緩中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐的其他因素包括：a瓦圣那協(xié)議。美國半導體儀器公司就因為受到瓦圣那協(xié)議 的約束，不能夠把某些半導體制造儀器出口到中國；b跨國公司