集成电路的发展与现状中文版

集成电路的现状及发展趋势 学校:廊坊师范学院 专业:数信学院信息工程 班级:1班 姓名:刘琛 学号:12040541013 集成电路的现状及发展趋势 刘琛 (廊坊师范学院数信学院信息工程) 摘要:论述了国内外集成电路产业的技术现状,和集成电路对世界的影响,以及我国集成电路发展遇到的问和解决的对策。根据这些问题及对策,从尺寸,材料和工艺上综合地阐述了集成电路的发展趋势。最后总结了集成电路的现状,并对集成电路做出了未来发展的展望。 关键词:集成电路、现状、发展趋势 1引言 集成电路和软件是信息社会经济发展的基石和核心。目前,以集成电路为基础的信息产业已超过了以汽车、石油、钢铁为代表的传统产业。因此,集成电路产业已成为改造传统产业,奔向数字时代的强大引擎。集成电路是国民经济和社会发展的先导性产业,具有极强的创新力和融合力,它已经渗透到日常生活、生产以及国防安全的各个方面。世界各主要国家和地区都把发展集成电路产业作为提升综合国力、发展经济、保障国家安全的重要手段。作为当今世界经济竞争的焦点,拥有自主知识产权的集成电路已日益成为经济发展的命脉和国际竞争的筹码。 2国外集成电路发展现状 2.1集成电路的发展 21世纪上半叶,微电子技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流。当今世界的集成电路技术的发展已进入纳米级加工的时代,并不断地向深入化发展。如今,45 nm 技术已经进入实用阶段;而32 nm以及22 nm的工艺技术的研发也已经取得可喜的成果。此外, 集成电路技术中的关键技术———浸液式光刻和极紫外光刻技术,已用45nm 芯片光刻;纳米压印光刻技术也取得了进展。长期的科研投入使人们对集成电路工艺的了解,达到了十分透彻的地步,这是弥足珍贵的知识财富。 2006年,单片系统集成芯片的最小特征尺寸已达了0.09μm、芯片集成度达2亿个晶体管、芯片面积520 mm、7~8层金属连线、管脚数4000个、工作电压0.9~1.2 V、工作频率2~2.5 GHz,功率160瓦。到2010年,提高到了0.07μm的水平。而硅IC晶片直径尺寸在2006~2010年转向了400 mm 以上。 从九十年代至今,通信与计算机一起占领了世界半导体需求的2/3。其中,通信的增长最快。信息技术正在改变我们的生活,影响着我们的生活。信息技术在提高企业竞争力的同时,已成为世界经济增长的新动力。集成电路产业的发展是市场牵引和技术推动的结果。集成电路根本的生命力在于它可以大批量、低成本和高可靠地生产。 随着科学技术的进步,集成电路在电子产品销售额中所占的份额逐年提高。目前,集成电路在整机中的应用,以计算机最大,通讯次之,第三位是消费类电子。为了在一块芯片上实现完整的系统,今后将会出现需要各种兼容技术。 目前,美国、日本、韩国和台湾地区是当今世界集成电路产业的佼佼者,尤其美、日和欧洲等国家占据产业链的上游,掌握着设计、生产、装备等核心技术。随着信息产品市场需求的增长,尤其通过通信、计算机与互联网、电子商务、数字视听等电子产品的需求增长,世界集成电路市场将在其带动下高速增长。 未来几年内,集成电路技术将朝着“摩尔定律”和“超越摩尔定律”两个方向发展。摩尔定律将在28nm之后继续通过断缩小器件的特征尺寸来推动技术和产品的升级,其代表 产品为处理器、存储器和逻辑器件等。超越摩尔定律则主要通过三维封装、系统级封装等方式实现器件功能的融合和产品的多样化,其代表产品为模拟器件、功率器件、传感器等。2.2 集成电路发展对世界的影响 信息技术在提高企业竞争力的同时,已成为世界经济增长的新动力。从八十年代末开始,个人计算机成为半导体需求强大的推动力。至今,PC仍然推动着半导体产品的需求。2004年,亚太地区已成为世界最大的半导体市场,其主要的推动力是中国国内需求的增长和中国作为世界生产基地所带来的快速增长。电子终端产品的生产将不断从日本和亚洲其他地区转移到中国。 多年来,世界集成电路产业一直以3——4倍于国民经济增长速度迅猛发展,新技术、新产品不断涌现。目前,世界集成电路大生产已经进入纳米时代,全球多条90纳米、12英寸的生产线用于规模化生产,基于70-65纳米水平线宽的生产技术已基本形成。目前,世界最高水平的单片集成电路芯片上所容纳的元器件数量已经达到80多亿个。 重要集成电路产品全球产业组织呈现出跨国公司垄断的特征。因此只有以高度国际化的市场为基础,企业才能在产品生产和销售上取得规模经济优势,全球产品市场规模的扩张和研发强度的加大又是相辅相成的。 3国内集成电路发展现状 3.1 集成电路的发展 中国大陆集成电路产业最近几年获得了较快的发展,一些优势企业的竞争力开始显现。近十几年来,我国大陆境内IC制造生产线快速增加,“十·五”期间增加了16条,“十一·五”期间增加20条,大尺寸线在总量中所占比例也在逐步上升。目前,大陆境内芯片制造厂有近50家,具有200mm及300mm的纯芯片代工企业已有7家。 在2000-2012年间,我国集成电路产业和市场快速发展。市场规模翻三番,由975亿元增加至8559亿元,在全球各主要国家和地区中,增速居于前列。2008年以来,技术含量高、产业带动性强的设计环节快速发展,其在全行业中所占比重从最开始的不足10%攀升至2012年的28%。 目前我国集成电路产业已初步形成了设计业、芯片制造业及封装测试业三业并举、比较协调的发展格局,,出现长江三角洲、京津地区和珠江三角洲三个相对集中的产业区。在3G 网络通信、数字家庭和平板电视等领域的带动下,中国集成电路市场将保持快速增长。根据信息产业部规划,到2030年,我国半导体行业销售规模将达到3 000亿元,占有世界市场份额8%,中国将成为世界重要的集成电路制造基地之一。 经过30多年的发展,我国集成电路测试产业从无到有、从小到大,由硬件开发、软件开发到系统集成,由仿制到独立自主开发,目前已形成了一个由专业研究所、测试集团公司为主,遍布于重点院校、中央和地方科研机构的广大测试群体。 虽然目前中国集成电路产业无论从质还是从量来说都不算发达,但伴随着全球产业东移的热潮,中国的经济稳定增长,巨大的市场需求,以及充裕的各类人才和丰富的自然资源,可以说,中国集成电路产业的发展尽得天时、地利、人和之势,将会崛起成为新的世界集成电路制造中心。 3.2 集成电路发展遇到的问题 大陆境内IC制造生产线快速增加,但其投资主体多为外资转移的生产线或中外合资合作,并非国有控股,涉及国家安全的战略性支撑缺失。产业链各环节的配套和协同也存在问题,重大障碍是产业链各环节的配套和协同没有合理的布局。 在产业发展初期由于基础薄弱、区域发展不平衡等原因,集成电路相关产业和支持性产业没有发展到位,造成企业效率低下、成本高昂。创新联盟、官学研产协作研发机制运行效 率不高,这是制约我国集成电路产业快速发展的又一重大因素。 我国集成电路应用行业与集成电路产业链严重脱节,造成我国大量CI 产品产能过剩 ,而市场必须产品却缺乏,要靠国外进口来补充。由于集成电路发展技术存在较大障碍,我国中小企业在全球性竞争激烈的集成电路行业发展困难重重,很难在短期内得到较快的发展。 我国测试业的发展相对滞后,不仅落后于发达国家,也跟不上我国集成电路产业发展的需要,在一定程度上制约了我国集成电路产业的发展,这一问题,已日益成为我国集成电路产业发展的一个瓶颈。 3.3 集成电路发展对策及国家政策 采用与市场双管齐下的,通过整合境内外产业链环节的资源,形成优势互补,创新集成构建广义IDM产业联盟,实现自主可控的合理IC产业链布局,支撑跨越发展。实现高质量的学习过程和重构创新体制以及运行机制。要对产业发展规律有充分的认识,建立完善有效的产业发展政策支撑体系和具有远见的产业发展规划,为企业发展、技术和资金引进提供良好的政策软环境和基础设施以及配套产业链等硬环境,才能对中国IC产业的健康发展起到推动作用。提高政府、高校、研究机构、企业间的互动效率,是搭建高效运行机制保障平台的基础。 我国在完善集成电路产业链的目标下,急需要建立和完善产业链构成,特别是提高高端芯片产品的生产能力,摆脱高端产品受制于发达国家的现实。根据中国市场特点和产品需求多样性,开创集成电路产业创新发展机制,提高技术和产品的原始创新和引进消化吸收再创新能力。 我国集成电路产业发展得到国家的高度重视。国家在不久前颁布专门文件,全方位为集成电路产业提供政策。在财税政策方面,集成电路设计企业从事信息系统集成、咨询和运营维护,集成电路设计等业务,免征营业税。在投融资政策方面,地方政府设立集成电路企业发展的股权投资基金或创业投资基金。在研究开发政策方面,国家积极支持集成电路重大关键技术研发,加快具有自主知识产权技术的产业化和推广应用。 4集成电路发展趋势 4.1尺寸型号 随着集成方法学和微细加工技术的持续成熟和不断发展,以及集成技术应用领域的不断扩大,集成电路的发展趋势将呈现小型化、系统化和关联性的态势。未来一段时间内,集成电路线宽将继续遵循摩尔定律向前迈进,22nm工艺芯片预计明年批量出货,14mm工艺研发已经开始。集成电路产品众多,虽然各种工艺结构不同,但工艺尺寸越做越小是一个共同趋势。对于处理器来说,未来发展方向将以多核架构为主,同时新品工业也将向22nm推进,而对于存储器来说,将以更小的工艺尺寸和更高级的封装形式为主。 4.2材料器件 集成电路以Si、CMOS为主流高速发展的同时,新材料、新结构、新器件不断涌现。Fe2 RAM 因其快速、低功耗、非挥发、长寿命、耐辐射等优势而发展迅速。宽禁带的SiC、GaN 和AlN 等,由于其宽禁带、高击穿电压、抗辐射性能好等特点,其异质结器件在高频、高温、大功率方面具有很好的应用前景 ,已引起广泛重视 ,成为研究热点。功能集成即在单个芯片、封装、模块上更多地集成包括RF、功率控制、无源元件等功能单元。,预计到2019年,可研究出超过CMOS器件性能的新器件,可用于继续提高CMOS工艺的能力。 4.3总体发展趋势 未来,随着全球经济逐渐走出低迷,在移动互联市场不断兴起的带动下,集成电路产品市场需求明显增长,全球集成电路产业有望逐渐走出低谷,产业增速逐渐攀升。在国家的高度重视下,以及在国内市场不断壮大和移动智能终端、云计算等新兴市场快速发展的推动下, 集成电路市场活力进一步释放,市场需求进一步增长。微细加工技术的不断成熟和应用领域的不断扩大,必将带动一系列交叉学科及其有关技术的发展。 未来几年,若全球经济不出现大幅波动,平稳小幅的增长方式将是未来几年中国集成电路市场的发展趋势,市场未来几年的增速将保持在9%左右,市场发展的主要驱动力仍然主要来自PC、手机、液晶电视以及其它产量较大的电子产品。此外,未来新兴应用成为市场增长的推动因素之一,物联网、云计算、新能源、半导体照明、医疗电子和安防电子等新兴领域的发展,将为中国集成电路市场带来新动力,MID、便携式智能产品、智能仪表和能源控制等新产品对市场的影响力将逐渐增强,这些新兴电子产品市场的发展也将在一定程度上推动半导体市场的发展。 5结束语 集成电路加工制造技术是一项与专用设备密切相关的技术,可谓是:一代设备,一代工艺,一代产品。不断提高性价比是集成电路产品迅速发展的动力。集成电路与系统之间的明确界限已被突破,集成电路不仅成为现代产业和科学技术的基础,也成为当代各行各业智能工作的基石。我国已经成为第二大集成电路生产国家,但是集成电路的测试技术还相对落后,缺乏高水平的集成电路测试装备的设计能力。 展望未来,我国微电子技术的发展将步入突飞猛进的发展时期。,集成电路与其它学科、技术结合,形成新的方向、新的学科或专业,不断改变着传统专业分工的格局。通过技术创新和产业发展模式创新,未来,集成电路产品性能将不断提升、价格将不断降低、应用将不断拓展,从而在推动社会经济发展的各方面发挥更为重要的作用。 参考文献 1.王永刚。集成电路的发展趋势和关键技术[J],电子元器件应用,2009,11(1);70-7 2. 2. 冯亚林,张蜀平。集成电路的现状及其发展趋势[J],微电子学,2006,36(2);173-176. 3. 王锁柱,杨和。国外电子信息技术发展的十大亮点[J]。信息化研究,2009,35(9);1-3. 4. 方圆,徐小田。集成电路技术和产业发展现状与趋势[J]。微电子学,2014,44(1);81-84. 5. 杜欢,石磊。论集成电路发展的挑战与机遇[J]。商品与质量,2011. 6.韦晓月。我国集成电路发展现状及对策分析[D]。电子科技大学。2014. 7.俞建峰,陈翔,杨雪瑛。我国集成电路测试技术现状及发展策略[J]。中国测试,2009, 35(3);1-5. 8.徐强。我国集成电路产业发展现状及前景[J]。国际经济合作,2009,1;27-31. 9.王守祥,赖凡。国内集成电路发展现状及其跨越发展的对策[J],微电子学,2013,43 (4);572-576. 10.庹云凤。论我国集成电路产业经营策略及前景发展[J],计算机光盘与应用,2011,(17); 112.