重大挑战下全球半导体技术发展路线图

2019-08-15 19:34:14 来源: 萍乡信息港

  一、半导体产业生态环境

  半导体产业诞生于上世纪70年代,当时主要受两大因素驱动:一是为计算机行业提供更符合成本效益的存储器;二是为满足企业开发具备特定功能的新产品而快速生产的专用。

  到了80年代,系统规范牢牢地掌握在系统集成商手中。存储器件每 年更新一次半导体技术,并随即被逻辑器件制造商采用。

  在90年代,逻辑器件集成电路制造商加速引进新技术,以每2年一代的速度更新,紧跟在内存厂商之后。技术进步和产品性能增强之间不寻常的强相关性,使得相当一部分系统性能和利润的控制权转至集成电路(IC)制造商中。他们利用这种力量的新平衡,使整个半导体行业收入在此期间年均增速达到17%。

  21世纪的前十年,半导体行业全新的生态环境已经形成:

  一是每2年更新一代的半导体技术,导致集成电路和数以百万计的晶体管得以高效率、低成本地生产,从而在一个芯片上或同一封装中,可以以较低的成本整合极为复杂的系统。此外,封装技术的进步使得我们可以在同一封装中放置多个芯片。这类器件被定义为系统级芯片(system on chip,SOC)和系统级封装(system in package, SIP)。

  二是集成电路晶圆代工商能够重新以非常有吸引力的成本提供 新一代专用集成电路 ,这催生出一个非常有利可图的行业 。

  三是集成电路高端设备的进步带动了相邻技术领域的发展,大大降低了平板显示器、微机电系统传感器、无线电设备和无源器件等设备的成本。在此条件下,系统集成商再次控制了系统设计和产品集成。

  四是互联应用和移动智能终端的崛起,带动了光纤电缆的广泛部署和多种无线技术的发展,实现前所未有的全球移动互联。这个生态系统创造了 物联 这一新兴的市场,而创新的产品制造商、电信公司、数据和信息分销商以及内容提供商正在争夺该市场的主导权。

  半导体是上述所有应用的基石,所有的创新离不开半导体产业的支持。

  二、全球半导体技术发展路线

  上世纪60年代后期,硅栅自对准工艺的发明奠定了半导体规格的根基。摩尔1965年提出的晶体管每两年一次的更新换代的 摩尔定律 ,以及丹纳德1975年提出的 丹纳德定律 ,促进了半导体产业的成长,一直到21世纪初,这是传统几何尺寸的按比例缩小(Classical Geometrically Driven Scaling)时代。进入等效按比例缩小(Equivalent Scaling)时代的基础是应变硅、高介电金属闸极、多栅晶体管、化合物半导体等技术,这些技术的实现支持了过去十年半导体产业的发展,并将持续支持未来产业的发展。

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