集成電路原理與設(shè)計(jì)補(bǔ)充

1、會(huì)計(jì)學(xué)1集成電路原理與設(shè)計(jì)補(bǔ)充集成電路原理與設(shè)計(jì)補(bǔ)充第1頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-262返回第2頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-263教材：教材： 甘學(xué)溫，趙寶瑛等著，集成電路原理與設(shè)計(jì)，北京大學(xué)出版社，2006。參考書(shū)目：參考書(shū)目：Jan M. Rabaey等著，周潤(rùn)德等譯，數(shù)字集成電路：電路、系統(tǒng)與設(shè)計(jì)(第2版)，電子工業(yè)出版社，2004年；Sung-Mo Kang等著，王志功等譯，CMOS數(shù)字集成電路分析與設(shè)計(jì)(第3版)，電子工業(yè)出版社，2004年。第3頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-264參考書(shū)目：參考書(shū)目：R. Jacob Baker等著，陳中建譯，CMOS電路設(shè)計(jì)、布局與仿真，機(jī)械工業(yè)出

2、版社，2006年；Neil H. E. Weste, David Harris等著，CMOS大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)（英文版 第3版），影印本，機(jī)械工業(yè)出版社，2005年。返回第4頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-265返回第5頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-266課程介紹第6頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-267第7頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-268集成電路集成電路1 2元元電子產(chǎn)品電子產(chǎn)品10元元國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值100元元?集成電路的戰(zhàn)略地位首先表現(xiàn)在當(dāng)代集成電路的戰(zhàn)略地位首先表現(xiàn)在當(dāng)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)的“食物鏈?zhǔn)澄镦湣标P(guān)系關(guān)系?進(jìn)入信息進(jìn)入信息化社會(huì)的判據(jù)：化社會(huì)的判據(jù)：半導(dǎo)體產(chǎn)值半導(dǎo)體產(chǎn)值占工農(nóng)

3、業(yè)總產(chǎn)值的占工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的0.5%第8頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-269據(jù)美國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)（據(jù)美國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)（SIA）預(yù)測(cè)）預(yù)測(cè) 電子信息服務(wù)業(yè)電子信息服務(wù)業(yè) 30萬(wàn)億美元萬(wàn)億美元相當(dāng)于相當(dāng)于1997年全世界年全世界GDP總和總和電子裝備電子裝備 6-8萬(wàn)億元萬(wàn)億元集成電路產(chǎn)值集成電路產(chǎn)值1萬(wàn)億美元萬(wàn)億美元GDP50萬(wàn)億美元萬(wàn)億美元2012年年第9頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2610第10頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2611世界世界GDPGDP增長(zhǎng)與世界集成電路產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)情況比較（資料來(lái)源：增長(zhǎng)與世界集成電路產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)情況比較（資料來(lái)源：ICEICE商業(yè)部）商業(yè)部） v抓住集成電路產(chǎn)業(yè)，就能促進(jìn)抓住

4、集成電路產(chǎn)業(yè)，就能促進(jìn)GDP高速增長(zhǎng)高速增長(zhǎng)第11頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2612我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)60年代后期人均年代后期人均GDP200-300美元美元（1967年為年為267美元）美元）70-80年代大力發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)年代大力發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)90年代年代IT業(yè)高速發(fā)展業(yè)高速發(fā)展97年人均年人均GDP=13559美元美元返回第12頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2613第13頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2614第14頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2615第15頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2616優(yōu)點(diǎn)是速度高、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，優(yōu)點(diǎn)是速度高、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，缺點(diǎn)是功耗較大、集成度較低缺點(diǎn)是功耗較

5、大、集成度較低功耗低、集成度高，隨著特征功耗低、集成度高，隨著特征尺寸的縮小，速度也可以很高尺寸的縮小，速度也可以很高第16頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2617第17頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2618IC規(guī)模的劃分SSIMSILSIVLSIULSIGSI芯片所含元件數(shù)109芯片所含門(mén)數(shù)108此外，還有按其他標(biāo)準(zhǔn)的一些此外，還有按其他標(biāo)準(zhǔn)的一些IC分類(lèi)，如按電路功能和所處理分類(lèi)，如按電路功能和所處理信號(hào)的不同，可分?jǐn)?shù)字或邏輯信號(hào)的不同，可分?jǐn)?shù)字或邏輯IC（Digital/Logic IC）、模擬）、模擬IC（Analog IC）和數(shù)?；旌希┖蛿?shù)模混合IC（Digital-Analog Mixe

6、d IC）；根）；根據(jù)所采用晶體管的不同，又可分為雙極型據(jù)所采用晶體管的不同，又可分為雙極型IC和和MOS型型IC。返回第18頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2619第19頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2620返回第20頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2621特征尺寸從4m70nm的成比例減少的線條2. 特征尺寸 (Feature Size) / （Critical Dimension） 特征尺寸定義為器件中最小線條寬度(對(duì)MOS器件而言，通常指器件柵電極所決定的溝道幾何長(zhǎng)度)，也可定義為最小線條寬度與線條間距之和的一半。減小特征尺寸是提高集成度、改進(jìn)器件性能的關(guān)鍵。特征尺寸的減小主要取決于光刻技術(shù)的改

7、進(jìn)。集成電路的特征尺寸向深亞微米發(fā)展，目前的規(guī)?；a(chǎn)是0.18m、0.15 m 、0.13m工藝， Intel目前將大部分芯片生產(chǎn)制成轉(zhuǎn)換到0.09 m 。下圖自左到方給出的是寬度從4m70nm按比例畫(huà)出的線條。由此，我們對(duì)特征尺寸的按比例縮小有一個(gè)直觀的印象。返回第21頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2622尺寸從尺寸從2寸寸12寸成比例增加的晶圓寸成比例增加的晶圓3. 晶片直徑(Wafer Diameter) 為了提高集成度，可適當(dāng)增大芯片面積。然而，芯片面積的增大導(dǎo)致每個(gè)圓片內(nèi)包含的芯片數(shù)減少，從而使生產(chǎn)效率降低，成本高。采用更大直徑的晶片可解決這一問(wèn)題。晶圓的尺寸增加，當(dāng)前的主流晶圓的尺

8、寸為8吋，正在向12吋晶圓邁進(jìn)。下圖自左到右給出的是從2吋12吋按比例畫(huà)出的圓。由此，我們對(duì)晶圓尺寸的增加有一個(gè)直觀的印象。返回第22頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2623第23頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2624返回第24頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2625設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)芯片檢測(cè)芯片檢測(cè)單晶、外單晶、外延材料延材料掩膜版掩膜版芯片制造芯片制造過(guò)程過(guò)程封裝封裝測(cè)試測(cè)試系統(tǒng)需求系統(tǒng)需求第25頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2626晶圓片多探針晶圓片多探針測(cè)試，壞的芯測(cè)試，壞的芯片打標(biāo)記片打標(biāo)記IC制造有以下制造有以下5個(gè)過(guò)程個(gè)過(guò)程硅晶圓片硅晶圓片晶圓處理制程晶圓處理制程打字、最后測(cè)試打字、最后測(cè)試封裝封裝布

9、滿(mǎn)芯片的硅晶圓片布滿(mǎn)芯片的硅晶圓片第26頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2627集成電路的設(shè)計(jì)過(guò)程：集成電路的設(shè)計(jì)過(guò)程： 設(shè)計(jì)創(chuàng)意設(shè)計(jì)創(chuàng)意 + + 仿真驗(yàn)證仿真驗(yàn)證集成電路芯片設(shè)計(jì)過(guò)程框架集成電路芯片設(shè)計(jì)過(guò)程框架是是功能要求功能要求行為設(shè)計(jì)（行為設(shè)計(jì)（VHDL）行為仿真行為仿真綜合、優(yōu)化綜合、優(yōu)化網(wǎng)表網(wǎng)表時(shí)序仿真時(shí)序仿真布局布線布局布線版圖版圖后仿真后仿真否否是是否否否否是是Sing off第27頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2628 硅單晶片與加工好的硅片硅單晶片與加工好的硅片第28頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2629第29頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2630第30頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-26

10、31Vsspoly 柵Vdd布線通道參考孔有源區(qū)N+P+集成電路的內(nèi)部單元集成電路的內(nèi)部單元第31頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2632返回第32頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2633第33頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2634第34頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2635 二戰(zhàn)結(jié)束時(shí)，諸多半導(dǎo)體方面的研究成果為晶體管的發(fā)明作好了理論及實(shí)踐理論及實(shí)踐上的準(zhǔn)備。1946年1月，依據(jù)戰(zhàn)略發(fā)展思想，Bell實(shí)驗(yàn)室成立了固體物理研究組及冶金組，開(kāi)展固體物理方面的研究工作。在系統(tǒng)的研究過(guò)程中，肖克萊肖克萊根據(jù)肖特基的整流理論，預(yù)言通過(guò)“場(chǎng)效應(yīng)”原理，可以實(shí)現(xiàn)放大器，然而實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)言相差很多。經(jīng)過(guò)周密的分析，

11、巴丁巴丁提出表面態(tài)理論表面態(tài)理論，開(kāi)辟了新的研究思路，兼之對(duì)電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的不斷探索，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，于1947年12月實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到點(diǎn)接觸型晶體管放大現(xiàn)象。第二年1月肖克萊提出結(jié)型晶體管理論，并于1952年制備出結(jié)型鍺晶體管，從此拉開(kāi)了人類(lèi)社會(huì)步入電子時(shí)代的序幕。第35頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2636第36頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2637蒸金箔蒸金箔塑料楔塑料楔金屬金屬基極基極鍺鍺發(fā)發(fā)射射極極集電極集電極0.005cm的間距的間距第37頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2638第38頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-26391958年第一塊集成電路：年第一塊集成電路：TI公司的公司的Kilby，12個(gè)器

12、件，個(gè)器件，Ge晶片晶片獲得獲得2000年年Nobel物理獎(jiǎng)物理獎(jiǎng)第39頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2640 赫伯特赫伯特克勒默克勒默 杰克杰克基爾比基爾比 澤羅斯?jié)闪_斯阿爾費(fèi)羅阿爾費(fèi)羅夫夫第40頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2641青年基爾比青年基爾比第一塊集成電路第一塊集成電路集成電路草圖集成電路草圖1958年年9月月12日，日，TI公司的公司的Jack S.Kilby在德州儀器半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室在德州儀器半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室展示了一個(gè)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單的設(shè)備。第一次將所有有源和無(wú)源元器展示了一個(gè)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單的設(shè)備。第一次將所有有源和無(wú)源元器件都集合到只有一個(gè)曲別針大小（不足件都集合到只有一個(gè)曲別針大?。ú蛔?

13、/2英寸見(jiàn)方）的半導(dǎo)體材英寸見(jiàn)方）的半導(dǎo)體材料上。這塊集成電路共集成了十二個(gè)元件（兩個(gè)晶體管、兩個(gè)電料上。這塊集成電路共集成了十二個(gè)元件（兩個(gè)晶體管、兩個(gè)電容和八個(gè)電阻）。容和八個(gè)電阻）。 Kilby本人也因此與赫伯特本人也因此與赫伯特克勒默和俄羅斯的克勒默和俄羅斯的澤羅斯?jié)闪_斯阿爾費(fèi)羅夫一起榮獲阿爾費(fèi)羅夫一起榮獲2000年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。Ge 襯底上的混合集成電路，襯底上的混合集成電路，美國(guó)專(zhuān)利號(hào)美國(guó)專(zhuān)利號(hào)3138743第41頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2642 1959 1959年年 美國(guó)仙童美國(guó)仙童/ /飛兆公司（飛兆公司（ FairchildsFairchilds

14、 ）的）的R.NoicyR.Noicy諾依斯開(kāi)發(fā)出用于諾依斯開(kāi)發(fā)出用于ICIC的的SiSi平面工藝技術(shù)，從而推動(dòng)了平面工藝技術(shù)，從而推動(dòng)了ICIC制造業(yè)的制造業(yè)的大發(fā)展。大發(fā)展。 1959年仙童年仙童公司公司制造的制造的IC 年輕時(shí)代的諾伊斯年輕時(shí)代的諾伊斯第42頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2643 60 60年代年代 TTLTTL、ECLECL出現(xiàn)并得到廣泛應(yīng)用。出現(xiàn)并得到廣泛應(yīng)用。19661966年年 MOS LSIMOS LSI發(fā)明（集成度高，功耗低）發(fā)明（集成度高，功耗低） 7070年代年代 MOS LSIMOS LSI得到大發(fā)展（出現(xiàn)集成化微處理器得到大發(fā)展（出現(xiàn)集成化微處理器，存儲(chǔ)

15、器），存儲(chǔ)器）VLSIVLSI，典型產(chǎn)品，典型產(chǎn)品64K DRAM 64K DRAM ，1616位位 MPUMPU 80 80年代年代 VLSIVLSI出現(xiàn)，使出現(xiàn)，使ICIC進(jìn)入了嶄新的階段（其標(biāo)進(jìn)入了嶄新的階段（其標(biāo)志為特征尺寸小于志為特征尺寸小于2 2 m m，集成度，集成度 10105 5 個(gè)元件個(gè)元件/ /片）片）典型產(chǎn)典型產(chǎn)品品4M DRAM(4M DRAM(集成度集成度 8 810106 6，芯片面積，芯片面積91mm91mm2 2，特征尺寸，特征尺寸0.8m0.8m，晶片直徑，晶片直徑150mm ) 150mm ) ，于，于8989年開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)，年開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)，9595年

16、達(dá)到生產(chǎn)頂峰。年達(dá)到生產(chǎn)頂峰。3.集成電路發(fā)展簡(jiǎn)史集成電路發(fā)展簡(jiǎn)史第43頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2644第44頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2645返回第45頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-26461.摩爾定律摩爾定律定義：定義： 集成電路中的晶體管數(shù)集成電路中的晶體管數(shù)目（也就是集成度）大約每目（也就是集成度）大約每18個(gè)月翻一番。個(gè)月翻一番。1.6 集成電路的發(fā)展規(guī)律集成電路的發(fā)展規(guī)律Moores Law：The number of transistors per integrated circuit would double every 18 month.第46頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-

17、2647第47頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2648第48頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2649返回第49頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2650第50頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2651第51頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2652CE等比例縮小定律等比例縮小定律出發(fā)點(diǎn)：如果在縮小尺寸的過(guò)程中能夠保證器件內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，則器件性能就不會(huì)退化。要求：要求：所有幾何尺寸，包括橫向和縱向尺寸，都縮小k倍；襯底摻雜濃度增大k倍；電源電壓下降k倍。影響：集成度k2倍增長(zhǎng)電路的速度增大k倍功耗降低了k2倍獲得了異常優(yōu)秀的結(jié)果，但是要求電源電壓和器件尺寸以相同的比例縮小給電路的使用帶來(lái)不便。第52頁(yè)/共110頁(yè)2

18、022-4-2653CV等比例縮小定律等比例縮小定律要求：所有幾何尺寸都縮小k倍；電源電壓保持不變；襯底摻雜濃度增大k2倍。影響：集成度增大k2倍電路的速度提高k2倍功耗k倍增大，功耗密度k3倍增加產(chǎn)生的問(wèn)題：功耗及功耗密度增長(zhǎng)很快強(qiáng)電場(chǎng)引起的載流子漂移速度飽和限制了器件驅(qū)動(dòng)電流的增加，影響了等比例縮小帶來(lái)的電路性能改善第53頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2654QCE等比例縮小定律等比例縮小定律要求：-器件尺寸k倍縮小，-電源電壓/k倍（1k）變化，-襯底摻雜濃度增大k倍 耗盡層寬度和器件尺寸一樣縮小，同時(shí)維持器件內(nèi)部電場(chǎng)分布不變，但是電場(chǎng)強(qiáng)度增大倍第54頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2655第

19、55頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2656 沿著Moore定律發(fā)展,必然會(huì)提出微電子加工尺度和器件尺度的縮小有無(wú)極限的問(wèn)題.對(duì)于加工技術(shù)極限,主要是光刻精度，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，體現(xiàn)為EUV（特短紫外光）的發(fā)展和電子束投影曝技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)在看來(lái)，這一極限在近期內(nèi)將不會(huì)影響芯片的進(jìn)步。另一方面，來(lái)自器件結(jié)構(gòu)（MOS）晶體管的某些物理本質(zhì)上的限制，如量子力學(xué)測(cè)不準(zhǔn)原理和統(tǒng)計(jì)力學(xué)熱漲落等，可能會(huì)使MOSFET縮小到一定程度后不能再正常工作，這就有可能改變今日硅芯片以CMOS為基礎(chǔ)的局面。 第56頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2657 為了突破MOS器件的物理極限，發(fā)展下一代微電子芯片微電子芯片，科技界正

20、在研究各種可能的新一代微電子器件，包括：?jiǎn)坞娮泳w管、量子隧道器件、分子器件（或統(tǒng)稱(chēng)納電子學(xué)）、厚膜器件和功能器件等等。如果它們中有所突破，那么只要信息化社會(huì)發(fā)展有需要，微電子芯片仍將沿著Moore定律發(fā)展。 第57頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-26582、片上芯片（、片上芯片（SOC）：微電子由集成電路（）：微電子由集成電路（IC）向集成系統(tǒng)（）向集成系統(tǒng)（IS）發(fā)展）發(fā)展 片上芯片（System On a Chip）的概念是20世紀(jì)90年代提出來(lái)的，它的目標(biāo)是為了克服多芯片集成系統(tǒng)所產(chǎn)生的一些困難，通過(guò)提高芯片集成的系統(tǒng)功能以獲得更高的系統(tǒng)性能。 例如，現(xiàn)在的CPU芯片已可做到延時(shí)小于幾十p

21、s皮秒的工作速度，可是如果存儲(chǔ)器芯片仍是分離于CPU，則由于存取時(shí)間及訪址延時(shí)等限制，這一高速度在計(jì)算系統(tǒng)中根本就不能發(fā)揮出來(lái)。這就要求把它們有機(jī)地集成到一個(gè)芯片上去。又如，即便使用光束傳輸信號(hào)，其延時(shí)也有3.3皮秒/毫米。所以把高速傳輸?shù)男盘?hào)引出芯片，通過(guò)PCB來(lái)將多芯片集成系統(tǒng)的方法顯然已不可行。第58頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2659 實(shí)際上，即使是封裝與芯片壓焊塊間的連線，由于寄生效應(yīng)，今后在高速芯片中也要被取消。而采用所謂芯片尺寸封裝（CSP），即封裝的大小與芯片大小相一致而直接采用倒裝焊，顯然也會(huì)大大限制引出線的數(shù)目。實(shí)際上也只有把更多功能集成到一個(gè)芯片上才能解決今后的管腳數(shù)“爆

22、炸”、測(cè)試?yán)щy和成本高等一系列問(wèn)題。 由此可見(jiàn)，SOC是微電子芯片進(jìn)一步發(fā)展的必然方向。90年代以來(lái)，SOC已成為微電子芯片技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，現(xiàn)在其市場(chǎng)占IC總市場(chǎng)份額的10%以上，預(yù)估，21世紀(jì)初期可達(dá)50%以上?，F(xiàn)在的SOC發(fā)展還在初級(jí)階段，需解決一系列工藝（如DRAM、Flash與Logic技術(shù)的兼容）、設(shè)計(jì)（如IP模塊智權(quán)模塊，又稱(chēng)IP核Intellectual-Property Core）技術(shù)和設(shè)計(jì)方法、測(cè)試策略及可測(cè)試性等技術(shù)課題。 第59頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2660 現(xiàn)在的SOC芯片有三種主要類(lèi)型，一種是以MPU為核心，集成各種存儲(chǔ)器、控制電路、時(shí)鐘電路，乃至I/O和A/D

23、、D/A功能于一個(gè)芯片上；另一種是以DSP為核心，多功能集成為SOC；再一種則是上兩種的混合或者把系統(tǒng)算法與芯片結(jié)構(gòu)有機(jī)地集成為SOC。它們?cè)贗P利用率、通用性、芯片利用率、性能以及設(shè)計(jì)周期等方面各具優(yōu)缺點(diǎn)，因此當(dāng)前兼容共存。 第60頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-26613、賦予微電子芯片更多的、賦予微電子芯片更多的“靈氣靈氣” 微機(jī)械電子系統(tǒng)（MEMS）和微光電機(jī)系統(tǒng)（MOEMS），生物芯片（biochip）等是20世紀(jì)90年代初快速熱起來(lái)的新技術(shù)，被稱(chēng)為硅半導(dǎo)體技術(shù)或微電子技術(shù)的又一次革命。它的核心是把電子信息系統(tǒng)中的信息獲取、信息執(zhí)行與當(dāng)前信息處理等主要功能集成于一個(gè)芯片上（它們?cè)诋?dāng)前的計(jì)

24、算機(jī)系統(tǒng)中是分立的）。 第61頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2662 從機(jī)械、光學(xué)、化學(xué)和生物等機(jī)、器件或系統(tǒng)來(lái)看，除了微型化以外，它還賦予這些器件和系統(tǒng)以一定的處理智能。 從電子信息系統(tǒng)芯片看，這一技術(shù)等于把原來(lái)的電腦芯片集成了五官和四肢，并使之成為一個(gè)有機(jī)體，所以說(shuō)這使芯片增加了“靈氣”。硅MEMS（包括光機(jī)電、生物機(jī)電、化學(xué)機(jī)電與系統(tǒng)）發(fā)展的根據(jù)是：硅不僅是很優(yōu)秀的電子材料，而且，作為半導(dǎo)體，它也是對(duì)各種環(huán)境能作出靈敏反應(yīng)的很好的傳感器材料，它的屈服強(qiáng)度、楊氏模量、熱膨脹性能等均不亞于不銹鋼。因此，它還是很好的機(jī)械材料。 第62頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2663 在微電子工藝技術(shù)基礎(chǔ)上，

25、通過(guò)多年的研究開(kāi)發(fā)，現(xiàn)在，把整個(gè)MEMS系統(tǒng)集成于一個(gè)芯片上的“靈巧”芯片技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，MEMS各類(lèi)器件和系統(tǒng)的年產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到以百億美元計(jì)的水平。在實(shí)驗(yàn)室中或小批研制中已出現(xiàn)了如微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)室芯片、微光學(xué)平臺(tái)芯片，乃至包括DNA芯片在內(nèi)的各種生物芯片等等。這些芯片不僅由于其“微”（體積小），更因其反應(yīng)速度快，能耗和材料消耗少，以及更符合環(huán)保條件等而備受注視。各種靈巧芯片無(wú)疑在21世紀(jì)將大展威力，成為促進(jìn)信息社會(huì)迅速發(fā)展的又一技術(shù)支柱。 如果在過(guò)去40年人們可以用制作的工藝尺寸（如用多少微米或亞微米技術(shù)）的精細(xì)度來(lái)標(biāo)志微電子芯片的水平，那么在今后的40年里，人們更需用芯片具有多大“靈氣”來(lái)描

26、述其先進(jìn)性了。 第63頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2664第64頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2665第65頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2666人才培養(yǎng)人才培養(yǎng): :北大，清華，復(fù)旦大學(xué)，浙江大學(xué)，西安交北大，清華，復(fù)旦大學(xué)，浙江大學(xué)，西安交通大學(xué)，上海交通大學(xué)，華中科技大，電子科技大通大學(xué)，上海交通大學(xué)，華中科技大，電子科技大，西安電子科技大，西安電子科技大, ,華南理工大學(xué)華南理工大學(xué), ,哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué), ,西北工業(yè)大學(xué)西北工業(yè)大學(xué), ,上海同濟(jì)大學(xué)上海同濟(jì)大學(xué), ,北京航空航天大學(xué)北京航空航天大學(xué), ,東南大學(xué)。東南大學(xué)。15個(gè)個(gè)IC人才培養(yǎng)基地人才培養(yǎng)基地Peking U

27、niversity第66頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2667第67頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2668第68頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2669北京上海無(wú)錫杭州深圳西安成都全國(guó)共有全國(guó)共有7個(gè)個(gè)IC產(chǎn)業(yè)化基地產(chǎn)業(yè)化基地設(shè)計(jì)業(yè)已經(jīng)有設(shè)計(jì)業(yè)已經(jīng)有典型產(chǎn)品出現(xiàn)典型產(chǎn)品出現(xiàn)：嵌入式嵌入式CPU:方舟方舟,龍芯龍芯. GPU: 中星微中星微(世界市場(chǎng)份額世界市場(chǎng)份額40%)ICIC卡卡: : 華大華大, ,清華同方清華同方, ,大唐等大唐等. .國(guó)內(nèi)市場(chǎng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)1010億件億件第69頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2670第70頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2671第71頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2672第

28、72頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2673第73頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2674第74頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2675第75頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2676第76頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2677第77頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2678第78頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2679第79頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2680第80頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-26814. 我國(guó)微電子發(fā)展展望我國(guó)微電子發(fā)展展望第81頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2682第82頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2683第83頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2684第84頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2685第85頁(yè)/共1

29、10頁(yè)2022-4-2686第86頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2687第87頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2688第88頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2689第89頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2690第90頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2691中國(guó)中國(guó)IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)分布圖設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)分布圖第91頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2692 *到到2010年總投資量年總投資量600億美元，建成億美元，建成20 40條條生產(chǎn)線，生產(chǎn)線，200個(gè)設(shè)計(jì)公司及個(gè)設(shè)計(jì)公司及20家封裝家封裝/測(cè)試廠測(cè)試廠 *帶動(dòng)上海帶動(dòng)上海700億美元相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，成為第一億美元相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，成為第一大產(chǎn)業(yè)大產(chǎn)業(yè)第92頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2693第93頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2694第94頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2695第95頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2696第96頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-2697第97頁(yè)/共110頁(yè)2022-4-26