世界電子元件科技發(fā)展趨勢(shì)

1、世界電子元件科技發(fā)展趨勢(shì)世界電子元件科技發(fā)展趨勢(shì)2010-07-05 10：20世界電子元件科技發(fā)展趨勢(shì)時(shí)間：2009/07/21瀏覽：155電子元件是信息技術(shù)的重要支撐，是電子裝備、電子信息系統(tǒng)以及武器裝備控制系統(tǒng)必不可少的重要部件。從信息技術(shù)的發(fā)展歷程可以看出，電子系統(tǒng)功能的每一次升級(jí)、半導(dǎo)體技術(shù)的每一種創(chuàng)新與變革都會(huì)從產(chǎn)量和性能等方面對(duì)元件提出新的更高的要求。電子元件的發(fā)展速度、技術(shù)水平高低和生產(chǎn)規(guī)模，不僅直接影響著電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且對(duì)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)科技進(jìn)步，提高裝備現(xiàn)代化水平都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，跟蹤世界電子元件科技發(fā)展新動(dòng)向，總結(jié)各國(guó)發(fā)展電子元件科技發(fā)展新舉措，找出電

2、子元件科技發(fā)展新特點(diǎn)，密切關(guān)注電子元件領(lǐng)域的新材料等，對(duì)促進(jìn)我國(guó)電子元件科技的發(fā)展、提高電子元器件整體水平、推動(dòng)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展，都具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。主要介紹以下三方面內(nèi)容：1、世界主要國(guó)家發(fā)展電子元件科技的舉措2、電子元件科技發(fā)展的新特點(diǎn)3、電子元件發(fā)展中的新材料一、世界主要國(guó)家發(fā)展電子元件科技的舉措一個(gè)國(guó)家信息技術(shù)發(fā)展水平，武器裝備先進(jìn)程度都與電子元件的科技發(fā)展和工藝水平息息相關(guān)。因此，美國(guó)、俄羅斯、日本等世界主要國(guó)家都十分重視電子元件的發(fā)展，制訂了諸多政策、措施，并大幅度地加大經(jīng)費(fèi)投入，以促進(jìn)電子元件這一基礎(chǔ)領(lǐng)域的科技發(fā)展。下面重點(diǎn)分析美國(guó)、俄羅斯、日本等國(guó)家，積極研發(fā)電子元件的

3、政策與措施。1、美國(guó)。美國(guó)是傳統(tǒng)電子元件強(qiáng)國(guó)，早在上世紀(jì)90年代中期，為促進(jìn)電子元件發(fā)展，美國(guó)政府就曾撥款7000萬(wàn)美元，實(shí)施了一項(xiàng)旨在開發(fā)無源集成和多芯片組裝技術(shù)的三年計(jì)劃。2000年，美國(guó)商務(wù)部、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與計(jì)劃研究所和一些大型企業(yè)聯(lián)合發(fā)起了一個(gè)規(guī)模更大的先進(jìn)嵌入式無源元件聯(lián)合研究計(jì)劃，這為期四年的計(jì)劃，通過建立一個(gè)國(guó)家制造科學(xué)中心，推動(dòng)了新一代元件的研發(fā)。其內(nèi)容涉及新材料、新制程、以及新的設(shè)計(jì)工具(軟件)開發(fā)等諸多方面，并取得了重要成果。美國(guó)軍方也相當(dāng)重視元件技術(shù)的發(fā)展，在美國(guó)國(guó)防部2004財(cái)政年度計(jì)劃中，先進(jìn)元件開發(fā)與產(chǎn)品被列為7個(gè)重大計(jì)劃之一，其預(yù)算經(jīng)費(fèi)高達(dá)132億美元。美國(guó)政府、軍方

4、的高度重視和高強(qiáng)度的投入，正是美國(guó)元件科技一直能夠保持很高水準(zhǔn)的重要原因。2、俄羅斯。近年來，受蘇聯(lián)解體影響，俄羅斯喪失了大部分元件生產(chǎn)能力，陷入依賴進(jìn)口的局面。為提升自身，包括元件在內(nèi)的電子信息技術(shù)的基礎(chǔ)保障能力，減少對(duì)國(guó)外依附，2007年末，俄羅斯聯(lián)邦政府批準(zhǔn)了20082015年發(fā)展電子元器件和無線電聯(lián)邦專項(xiàng)計(jì)劃，旨在幫助解決電子元件在內(nèi)的電子領(lǐng)域技術(shù)工藝落后問題。俄聯(lián)邦拔給該計(jì)劃的預(yù)算資金為1100億盧布，此外還有預(yù)算外資金770億盧布。該計(jì)劃如能順利實(shí)施，到2015年，俄羅斯國(guó)產(chǎn)元件預(yù)計(jì)將會(huì)占據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的一半份額。3、日本。長(zhǎng)期以來，日本的電子元件發(fā)展都具有扎實(shí)的基礎(chǔ)，這主要?dú)w功于日本

5、電子元件工業(yè)界對(duì)元件基礎(chǔ)研究的重視，并著眼于中長(zhǎng)期的研究和開發(fā)。日本的電子元件廠商普遍與企業(yè)結(jié)成聯(lián)盟并制訂了510年基礎(chǔ)研究的技術(shù)路線圖，對(duì)包括材料技術(shù)、納米級(jí)加工技術(shù)和其他加工技術(shù)在內(nèi)的技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行深入研究。2007年，各電子元件企業(yè)把研發(fā)目標(biāo)指向技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的融合，將研發(fā)經(jīng)費(fèi)積極投向強(qiáng)化核心技術(shù)和新技術(shù)發(fā)明，致力于向高性能化、復(fù)合化、多樣化發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，日本十大電子元件主要廠商2007年度研發(fā)經(jīng)費(fèi)的投入總金額達(dá)到2352億日元。二、電子元件科技發(fā)展的新特點(diǎn)當(dāng)前，隨著傳統(tǒng)元件科研生產(chǎn)逐步走向成熟，電子元件科技正步入以新材料、新工藝、新技術(shù)帶動(dòng)下的產(chǎn)品更新升級(jí)和深化發(fā)展的新時(shí)期，呈現(xiàn)出向片式化、

6、小型化方向發(fā)展；以低功耗、高可靠滿足國(guó)防和尖端裝備新要求；以抗輻射滿足宇航級(jí)應(yīng)用；以無源集成作為無源元件新的增長(zhǎng)點(diǎn)；實(shí)現(xiàn)無毒無害、綠色環(huán)保新目標(biāo)等五個(gè)方面新的發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)。1、片式化、小型化是電子元件技術(shù)發(fā)展的主要方向，片式、小型化是電子元件近年發(fā)展的主要方向，已成為衡量電子元件技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一，美、歐、日等發(fā)達(dá)國(guó)家以及亞太、印度等發(fā)展中國(guó)家和地區(qū)，各類電子元件均已有相應(yīng)的片式化產(chǎn)品。其中，片式電容、片式電阻、片式電感三大無源元件，約占全球片式元件總產(chǎn)量的85%90%。電子元件片式化的同時(shí)，小型化也在迅速發(fā)展，不僅傳統(tǒng)元件在迅速小型化，片式元件也在迅速小型化。當(dāng)前片式阻容元件的主流

7、產(chǎn)品的尺寸是0603型、0402型，正朝著外形尺寸更小的0201型和01005型方向發(fā)展。例如，體積僅為0.0045 cm3的溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(TCXO)和體積為0.325cm3的片式繼電器，以及高度僅為1.55mm的DIP開關(guān)等小型化元件都已相繼開發(fā)成功。尺寸縮小涉及一系列材料和工藝問題，這也是當(dāng)前元件研究的一個(gè)熱點(diǎn)，一些新材料和前沿技術(shù)(如納米技術(shù)等)已開始被用于超小型元件的工藝之中，如超小型連接器，針腳的間距可以做到0.635mm。2、以低功耗、高可靠滿足國(guó)防和尖端裝備新要求隨著便攜式消費(fèi)電子設(shè)備正向小尺寸、輕重量、多功能、數(shù)字化方向發(fā)展，全面帶動(dòng)了世界電子元件向小型、片式、低厚度、低

8、功耗、高頻、高性能的深入發(fā)展和不斷改進(jìn)。與此同時(shí)，國(guó)防和尖端科技裝備也對(duì)電子器件提出低功耗、高可靠等性能方面的新要求。如美國(guó)單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)、便攜式電臺(tái)等小型作戰(zhàn)裝備，為保證裝備在戰(zhàn)場(chǎng)中可持續(xù)使用時(shí)間，在設(shè)計(jì)之初就提出低功耗的要求。而且還將這些要求層層細(xì)化，在對(duì)電子元件的設(shè)計(jì)和選擇上，低功耗已經(jīng)成為很重要的一條標(biāo)準(zhǔn)。除低功耗之外，未來戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜的電磁環(huán)境和惡劣的自然環(huán)境對(duì)電子元件產(chǎn)品的可靠性要求也越來越高。如在連接器領(lǐng)域，近年來國(guó)外迅速興起了一種新型連接器-納小型連接器。由于具有很高的可靠性，以及尺寸小、重量輕等特點(diǎn)，納小型連接器已經(jīng)在軍事領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。3、以抗輻射滿足宇航級(jí)應(yīng)用隨著空間活動(dòng)的

9、深入發(fā)展，宇航用各類電子系統(tǒng)增長(zhǎng)迅速，一方面使空間用電子元件的需求量不斷增加，另一方面對(duì)電子元件提出了更高的性能要求，抗輻射加固的要求已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)苛刻的地步。美國(guó)空軍研究試驗(yàn)室(AFRL)幾年前發(fā)起的一項(xiàng)航天計(jì)劃，其中的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容就是系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)空間惡劣環(huán)境對(duì)電子元件的影響，提高材料的抗輻射加固性，從根本上弄清楚電子元件內(nèi)部因輻射導(dǎo)致故障的內(nèi)在機(jī)理，以期為美國(guó)國(guó)防部21世紀(jì)大量的空間任務(wù)做準(zhǔn)備。4、以無源集成作為無源元件新增長(zhǎng)點(diǎn)無源集成元件是電子元件的重要組成部分，就電子設(shè)備與系統(tǒng)應(yīng)用的元件總數(shù)量來看，無源元件占據(jù)著絕大多數(shù)，高達(dá)70%以上。同時(shí)，無源元件對(duì)未來系統(tǒng)功能增加及性能提高也發(fā)揮

10、著越來越重要的作用。系統(tǒng)功能的改進(jìn)要通過小型化、集成無源元件及功能模塊的開發(fā)來實(shí)現(xiàn)。而對(duì)無源元件來說，以低溫共燒陶瓷(LTCC)技術(shù)為代表的無源集成則是無源元件發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)。LTCC技術(shù)是近年發(fā)展起來的整合組件技術(shù)，它已成為無源集成技術(shù)的主流。當(dāng)前，由于LTCC工藝技術(shù)的迅速發(fā)展，片式集成無源元件(IPD)已在手機(jī)、無線網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。日本TDK公司為適應(yīng)電子元件由單體向模塊化轉(zhuǎn)變要求，已陸續(xù)開發(fā)出小尺寸、高精度的LTCC模塊，以及在基板里內(nèi)置了IC裸芯片的超小通信模塊等。我國(guó)對(duì)LTCC的研究也十分活躍，清華大學(xué)、上海硅酸鹽研究所等單位正在開發(fā)LTCC用陶瓷粉料。南玻電子公司開發(fā)出

11、一系列不同性能的陶瓷生帶產(chǎn)品，為不同設(shè)計(jì)、不同工作頻率的LTCC產(chǎn)品的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。5、實(shí)現(xiàn)無毒無害、安全環(huán)保的新目標(biāo)隨著人們對(duì)資源環(huán)保、生產(chǎn)安全等方面的關(guān)注和意識(shí)的增強(qiáng)，世界各國(guó)開始十分關(guān)注電子產(chǎn)品制造和生產(chǎn)流程環(huán)節(jié)中的環(huán)保和安全問題，綠色電子制造的概念應(yīng)運(yùn)而生。歐盟三個(gè)指令之后，2007年8月EUP指令(用能產(chǎn)品的生態(tài)化設(shè)計(jì)要求)生效，該指令針對(duì)包括電子信息產(chǎn)品在內(nèi)的用能產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)階段，對(duì)其生命周期涉及的節(jié)能、環(huán)保要求提出全面的框架性指令，帶來深遠(yuǎn)影響，建立生物設(shè)計(jì)、評(píng)估和管理體系成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新課題。在電子元件生產(chǎn)過程中，原材料和工藝是實(shí)現(xiàn)綠色制造的關(guān)鍵，因此無鉛化的實(shí)施對(duì)印制線路板

12、(PCB)材質(zhì)、電子元件的耐溫性、助焊劑的性能、無鉛焊料的性能、無鉛組裝設(shè)備的性能提出了更高的要求。因此，各電子元件企業(yè)普遍加強(qiáng)對(duì)新材料的研究開發(fā)，以求在元件無鉛化方面有新的突破。近年來Sn/Ag/Cu、Sn/Cu和Sn/Ag/Cu/Bi三種合金已經(jīng)逐漸成為替代錫-鉛的無鉛焊接材料，而在這三種材料中，美國(guó)傾向采用Sn/Ag/Cu合金，而日本則更青睞Sn/Ag/Cu/Bi合金。片式多層陶瓷電容(MLCC)和片式電阻在元件中占有很大比重，當(dāng)前，全球主要的片式陶瓷電容(MLCC)和片式電阻供應(yīng)商已經(jīng)完成向無鉛生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變，70%的MLCC企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無鉛化，我國(guó)大部分廠商已采取相應(yīng)措施，大型MLCC

13、企業(yè)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了全面的無鉛化與無毒化生產(chǎn)。如我國(guó)風(fēng)華科技公司已在生產(chǎn)過程中全面實(shí)行了無鉛化，針對(duì)生產(chǎn)MLCC的主要原材料瓷粉和漿料，已有自己的研發(fā)和配套，瓷粉和漿料等原材料的配套能力達(dá)到70%左右。西安創(chuàng)聯(lián)公司在電位器及連接器等產(chǎn)品的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)無鉛化。在此基礎(chǔ)上，正在加快解決延遲線、電阻漿料等產(chǎn)品的無鉛化問題。三、電子元件發(fā)展中的新材料隨著電子行業(yè)的快速發(fā)展，電子設(shè)備的輕薄小型對(duì)電子元件小型化、設(shè)計(jì)差異化及綠色節(jié)能等要求越來越強(qiáng)烈，新型高端元件發(fā)展以關(guān)鍵材料為突破口并成為世界各國(guó)發(fā)展新一代實(shí)用化、節(jié)能化及環(huán)?；娮釉夹g(shù)制高點(diǎn)。主要介紹鐵氧體、電子陶瓷、壓電晶體、新型綠色電池等四種材料。1、

14、鐵氧體材料。高頻開關(guān)電源因具有低損耗、高頻化和小型化、重量輕等特點(diǎn)，在國(guó)際上日益受到重視。而決定電磁器件性能、體積、效率等特性的磁芯材料也被廣泛關(guān)注。隨著開關(guān)電源高頻化及電子裝備數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，軟磁鐵氧體已經(jīng)拓展了更大的市場(chǎng)空間。鐵氧體材料制作的磁性元件是高頻電力電子技術(shù)的重要組成部分，對(duì)電力電子設(shè)備的體積和效率起著決定性的作用。2、電子陶瓷。電子陶瓷是廣泛應(yīng)用于電子信息領(lǐng)域中重要的高技術(shù)新材料。隨著現(xiàn)代通訊、計(jì)算機(jī)、微電子、光電子、機(jī)器人制造、生物工程以及核技術(shù)等高科技的飛速發(fā)展，微電子行業(yè)對(duì)電子陶瓷元器件的要求也愈來愈高，世界各先進(jìn)國(guó)家對(duì)高性能復(fù)合型電子陶瓷材料的研究開發(fā)都高度重視，日本

15、、美國(guó)在電子陶瓷材料的發(fā)展方面處于領(lǐng)先地位，特別是日本在電子陶瓷材料領(lǐng)域中一直以系列最全、產(chǎn)量最大、應(yīng)用領(lǐng)域最廣、綜合性能最優(yōu)而名列前茅。3、壓電晶體材料。壓電晶體材料是制造聲表面波器件、諧振器、振蕩器等頻率元件的關(guān)鍵材料。壓電薄膜(ZnO/Al2O3)制作的3GHz以下的高頻率SAW器件已商品化，并已應(yīng)用于光纖通信及衛(wèi)星通信系統(tǒng)中。壓電晶體與薄膜材料有兩個(gè)特別值得注意的發(fā)展方向：一是結(jié)構(gòu)由晶體向薄膜方向發(fā)展，這對(duì)信息產(chǎn)業(yè)的通信領(lǐng)域高頻化發(fā)展具有重要意義；二是功能向復(fù)合效應(yīng)方向發(fā)展。4、新型綠色電池材料。新型綠色電池技術(shù)近年來發(fā)展迅猛，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快。高性能、無污染的新型綠色環(huán)保的鋰離子電池作為通信及電動(dòng)車輛動(dòng)力電池，被普遍看好且發(fā)展?jié)?/p>