[半导体技术最新发展]中国半导体现状2018
时间：2020-03-10 07:34:43 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
半导体产品中目前以DRAM、SoC和NAND闪存三者最为重要。随着半导体工艺技术的发展，加速缩小芯片尺寸而降低成本成为业界竞争焦点。上世纪80年代后半期，DRAM充当了半导体技术发展的驱动器，进入21世纪，逻辑芯片或许将成为半导体产业的推动力。
今后半导体工艺微细化的发展方向如表1所示。目前45nm已是量产技术，32nm已开发成功并推出产品，22nm则是下一个开发目标。据ITRS(国际半导体技术发展路线图)预测，今后半导体工艺还将继续向前发展，2016年可望达到10nm。摩尔定律在英特尔和IBM两大半导体主导公司的坚挺下依然存活，但需要面对的不仅是技术问题，还有更紧迫的经济问题，因此，竞争前的合作(precompetitive cooperation)无疑已是今天技术发展至为重要的关键因素。
器件的发展目标是一个永恒的课题，工艺发展目标是支持器件发展的具体手段，材料和生产设备则是成功的基础。器件和工艺的发展目标如表2所示，高集成、多功能和低功耗是半导体器件追求的主要目标，与之相配合，器件的结构包括新型CMOS结构和三维器件结构等也需同时发展。工艺的发展目标如微细加工技术、新材料引进、更大的晶圆直径等都很重要，具体的工艺技术则包括了新的光刻技术、新材料加工处理技术、薄膜技术、高K／金属栅／低k／连接技术等。
英特尔公司的发展一直受到PC强势需求、战略研发投资和制造工艺不断革新的驱动，始终保持着领先的地位并引领着业界的前进。它的Atom芯片设计已实现1GHz的工作频率，而功耗减少到上一代产品的1／10。未来的处理器将在板上集成centrino无线电路。IBM公司通过产学官的合作，最近投资15亿美元探索“后CMOS”(beyond CMOS)技术，并计划与大学合作组织半导体封装中心。IBM与AMD、飞思卡尔、意法半导体、东芝等5家公司以及美国纳米科学与工程学院(CNSE)共同率先在业界开发出22nm工艺的SRAM，并已确认可正常工作。
摩尔定律的存在已超过了40个年头，业界也一直在反思和思考，除了每10～12个月使芯片密度翻番(摩尔定律)之外，有没有别的途径可使芯片增加价值。答案是肯定的，这就是所谓“超越摩尔定律”(more than Moore"s Law)。就当前而言，在数字消费电子的牵引下，化合物、TSV(Through silieon via，硅贯通电极)和MEMS三者对推进半导体技术发展具有强大魅力。
观察今年召开的ISSCC(国际固态电路会议)大会，可看到半导体技术发展的最新动态，以及各公司在经济不景气的情况下如何迎接变革。会上继续积极推进CMOS工艺发展的仅是少数企业，而更受人注目的则是有关促进高集成化／低成本化的技术，以及医疗，能源等新领域的发展(见表3)。
从表3可知，在半导体工艺的微细化方面，表现最积极的还是英特尔公司，也许因为摩尔定律是该公司创始人Moore所创立的，所以更有一份感情色彩。在本届ISSCC上，工艺微细化方面的亮点主要是逻辑芯片。在高性能微处理器领域，英特尔公司发表了4篇65nm及45nm产品的论文，如果开发顺利，明年或许可以看到该公司的32nm微处理器论文。
非微细化领域以应用多样化为代表，一是以医疗和能源为中心开拓新的市场；一是以SiC、有机材料、强电介质材料等为主的灵活应用。
模拟技术论文包括面向测控设备的高精度CMOS放大器(采用低Chopping技术)，灵活应用离散时间模拟信号处理器的PLL，高输出功率的D类音频放大器等，独特的模拟技术提案数量甚多。
RF领域中，CMOS电路技术的进展明显。许多论文都是关于在一个终端里如何利用高集成化的CMOS技术，来将多模／多频转化为可编程的通用无线技术。尤其受到关注的是荷兰Twente大学的软件无线电接收电路。毫米波CMOS已超过100GHz，美国加州大学等开发的65nm CMOS放大器已可在150GHz频段工作。
随着半导体工艺的发展，集成23亿个晶体管的微处理器已经亮相，芯片上的晶体管数还会继续增加。使用这么多晶体管的系统性能可大大提高。此外，处理器的多核化、存储系统、芯片间的通信、可靠性、功耗、时钟频率、电源等综合技术的开发十分重要，也引起了业界重视。英特尔公司发表的片上电源控制用微控制器，厚71μm，采用低阻抗金属布线，功率从不到10w到130W，适用于便携设备到服务器的广泛领域。另外，该公司发表的45nm6核Xeomg处理器通过FSB(前端总线)可实现与存储系统之间1.066GT／s的通信，功耗为65W。
存储器方面，NAND存储器的微细化已达到34nm～43nm的水平，多值技术已推进到3位／单元～4位／单元，实现了32Gb～64Gb的容量。闪存叠层的三维SSD向着低功耗的方向发展，东京大学与东芝公司推出的SSD产品的功耗可减少68％，日本庆应义塾大学等发表的三维SSD通过磁场耦合使接口功耗减少了一半，传输速率达2Gbps。
三星公司利用TSV技术将4个2Gb DRAM进行三维叠层，实现了业界最大容量的8Gb DRAM。东芝公司发布了旨在取代DRAM的128Mb Chain FeRAM，采用0.13μm工艺，数据传输速率达1.6GBps。
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