1半導(dǎo)體工業(yè)概述

半導(dǎo)體工業(yè)概述1系統(tǒng)2半導(dǎo)體工業(yè)電子工業(yè)分類：系統(tǒng)部分一般指電子產(chǎn)品，包括印制板制造，以及設(shè)計(jì)和生產(chǎn)眾多基于半導(dǎo)體器件的產(chǎn)品。芯片制造半導(dǎo)體工業(yè)設(shè)備制造及化學(xué)品供應(yīng)商電路設(shè)計(jì)原材料供應(yīng)商半導(dǎo)體工業(yè)半導(dǎo)體工業(yè)主要指狹義的概念，即電路設(shè)計(jì)和芯片制造類企業(yè)三種模式的芯片供應(yīng)商：IDM（IntegratedDesignandManufacturer），指的是從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造都包攬的模式，之前業(yè)內(nèi)的大公司一般都是典型的IDM廠商,如Intel、三星Foundry即半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)加工廠商，俗稱“代工廠”,專注于制造Fabless即沒(méi)有自己生產(chǎn)線的IC設(shè)計(jì)公司。專注于設(shè)計(jì)。分化的主要原因：LoremLoremIC設(shè)計(jì)的技術(shù)含量很高，需要有深厚的積累IC生產(chǎn)制造設(shè)備的投資巨大，周期長(zhǎng)，經(jīng)營(yíng)管理也要非常有經(jīng)驗(yàn)由于半導(dǎo)體芯片工藝更新?lián)Q代和維護(hù)的成本和壓力太大，眾多IDM廠商已紛紛放棄Foundry的運(yùn)營(yíng)，轉(zhuǎn)向Fabless模式或介于兩者之間的Fablite模式，即“輕晶圓”模式，如Freescale（前身摩托羅拉半導(dǎo)體部門）、NXP（飛利浦半導(dǎo)體部門）、Infineon（西門子半導(dǎo)體部門）等。只有模擬IC由于其設(shè)計(jì)過(guò)程和性能與工藝關(guān)系密切，還有較多IDM公司保留自己的生產(chǎn)線。而在數(shù)字IC方面，大部分公司都已轉(zhuǎn)向Fabless模式，F(xiàn)oundry份額也逐漸集中到少數(shù)幾家之中，目前主要的“純制造”廠家（pureplayfoundry）只有TSMC、GlobalFoundries、UMC、SMIC這幾家。顯然，很多純?cè)O(shè)計(jì)的IC公司沒(méi)辦法也不需要接觸到IC的生產(chǎn)流程。因此，如今業(yè)內(nèi)談到IC設(shè)計(jì)時(shí)，多數(shù)是指Fabless模式，特別是數(shù)字IC設(shè)計(jì)。器件尺寸（特征圖形尺寸）數(shù)量（集成度水平）集成電路發(fā)展標(biāo)志特征圖形尺寸：設(shè)計(jì)或生產(chǎn)中的最小尺寸（μm、nm)集成度水平：電路中器件的數(shù)量，也就是電路的密度(SSI/MSI/LSI/VSLI/ULSI/GSI)SSI（SmallScaleIntegratedcircuites)小規(guī)模集成電路MSI(MediumScaleIntegratedcircuites）中規(guī)模集成電路LSI(LargeScaleIntegratedcircuites)大規(guī)模集成電路VLSI(VeryLargeScaleIntegratedcircuites)超大規(guī)模集成電路ULSI(UltraLargeScaleIC)特大規(guī)模集成電路(又稱百萬(wàn)芯片)GSI(GiganticScaleIC)巨大規(guī)模集成電路gigantic 英[d?a??g?nt?k]美[d?a??ɡ?nt?k]adj. 巨大的，龐大的;巨人似的;碩大無(wú)比半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)階段晶體生長(zhǎng)和晶圓準(zhǔn)備原材料準(zhǔn)備晶圓制造封裝襯底制備薄膜制備圖形加工摻雜微電子工藝主要內(nèi)容微電子學(xué)發(fā)展的下一代：納米電子學(xué)2024/8/20納米電子學(xué)，又叫納電子學(xué)(nanoelectronics)研究對(duì)象是納米尺度信號(hào)處理時(shí)間是納秒信號(hào)功率是納焦納米尺寸、納秒時(shí)間和納焦能量現(xiàn)象超出了現(xiàn)有科學(xué)體系,構(gòu)成了嚴(yán)重挑戰(zhàn)納電子器件4004808080868008Pentium486?DX386?Processor286PentiumIIPentiumIIIItanium?Goal:Over1billiontransistorsby2005Pentium4Itanium?2摩爾(moore)定律-----芯片上晶體管數(shù)量每隔18個(gè)月將會(huì)增加一倍。

按摩爾定律，以硅材料為主的微電子將達(dá)到物理極限，需要選擇一個(gè)新的材料或者原理來(lái)繼續(xù)提升運(yùn)行速度、降低功耗、減小尺寸。一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在有兩個(gè)大的方向：第一種方向選取新原理。過(guò)去的一百年里，我們把電子的屬性之一——電荷的作用幾乎發(fā)揮到了極致，但是另一個(gè)屬性——自旋直到最近幾十年才開始認(rèn)識(shí)并逐漸研究起來(lái)，未來(lái)微電子學(xué)的一個(gè)主要途徑就是基于自旋屬性的自旋電子器件，與之同時(shí)形成了一門交叉新興學(xué)科，自旋電子學(xué)。自旋電子學(xué)所選用的材料基本上還是傳統(tǒng)的半導(dǎo)體，硅鍺或一些半金屬類的，這樣可以利用原來(lái)的一些生產(chǎn)線。第二種方向就是納米電子器件，而這里面用到的材料主要就是碳納米管或石墨烯。微電子進(jìn)入納電子器件時(shí)期，面臨電子器件發(fā)展的第二次變革。有人已經(jīng)斷言，21世紀(jì)是碳材料的世界。什么是納米和納米技術(shù)納米：國(guó)際通用名稱為nanometer，簡(jiǎn)寫nm，字首nano在希臘文中的原意是“侏儒”的意思。如同厘米、分米和米一樣，納米是長(zhǎng)度的度量單位。原稱毫微米，就是10-9米（10億分之一米），即10-6毫米（1000000分之一毫米）。萬(wàn)分之一頭發(fā)粗細(xì)，相當(dāng)于4倍原子大小，比單個(gè)細(xì)菌的長(zhǎng)度還要小。形象地講，一納米的物體放到乒乓球上，就像一個(gè)乒乓球放在地球上一般。1959年物理學(xué)家理查德·費(fèi)恩曼在一次題目為《在物質(zhì)底層有大量的空間》的演講中提出：將來(lái)人類有可能建造一種分子大小的微型機(jī)器，可以把分子甚至單個(gè)的原子作為建筑構(gòu)件在非常細(xì)小的空間構(gòu)建物質(zhì)，這意味著人類可以在最底層空間制造任何東西。納米技術(shù)就是研究在千萬(wàn)分之一米(10-7)到億分之一米(10-9米)內(nèi)原子、分子和其它類型物質(zhì)進(jìn)行操縱和加工的技術(shù)。納米電子器件nano-electricdevices納米電子器件在學(xué)術(shù)文獻(xiàn)中的解釋是器件和特征尺寸進(jìn)入納米范圍后的電子器件，也稱為納米器件。2003年12月，美國(guó)眾議院通過(guò)立法，將發(fā)展納米科技作為國(guó)家科研發(fā)展的重點(diǎn)。美國(guó)科學(xué)院已將信息、生物、納米作為科研的三大支柱。國(guó)內(nèi)納米器件的研究：2003年3月22日在北京成立國(guó)家納米科學(xué)中心，2003年10月納米器件物理與化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成立。納米技術(shù)研究的是以控制單個(gè)原子、分子來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備特定的功能，是利用電子的波動(dòng)性來(lái)工作的；而微電子技術(shù)則主要通過(guò)控制電子群體來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，是利用電子的粒子性來(lái)工作的。人們研究和開發(fā)納米技術(shù)的目的，就是要實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)微觀世界的有效控制。納米技術(shù)與微電子技術(shù)的主要區(qū)別制造納米產(chǎn)品的技術(shù)路線可分為兩種：

“自上而下”(topdown)：是指通過(guò)微加工或固態(tài)技術(shù)，不斷在尺寸上將人類創(chuàng)造的功能產(chǎn)品微型化。如：切割、研磨、蝕刻、光刻印刷等。特點(diǎn)：尺寸從大到小“自下而上”(bottomup)

：是指以原子分子為基本單元，根據(jù)人們的意愿進(jìn)行設(shè)計(jì)和組裝，從而構(gòu)筑成具有特定功能的產(chǎn)品，這種技術(shù)路線將減少對(duì)原材料的需求,降低環(huán)境污染。如化學(xué)合成