摘要：本文介紹了國(guó)際上硅集成電路技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展?fàn)顩r，闡述了硅集成電路關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)發(fā)展趨勢(shì)。

　　關(guān)鍵詞：硅；集成電路；技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

　　1 前言

　　信息技術(shù)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的核心技術(shù)，它服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，微電子技術(shù)是信息技術(shù)的關(guān)鍵。整機(jī)系統(tǒng)中集成電路采用多少是其系統(tǒng)先進(jìn)性的直接表征。在集成電路產(chǎn)業(yè)中，硅技術(shù)是主流技術(shù)，硅集成電路產(chǎn)品是主流產(chǎn)品，占集成電路產(chǎn)業(yè)的90％以上。正因?yàn)楣杓呻娐返闹匾�，各�?guó)都很重視，因而競(jìng)爭(zhēng)激烈。

　　21世紀(jì)上半葉，微電子技術(shù)仍將以尺寸不斷縮小的硅基CMOS工藝技術(shù)為主流。盡管微電子學(xué)在化合物半導(dǎo)體和其它新材料方面的研究及在某些領(lǐng)域的應(yīng)用取得了很大進(jìn)展，但遠(yuǎn)不具備替代硅基工藝的條件。硅集成電路技術(shù)發(fā)展至今，全世界以萬(wàn)億美元的設(shè)備和技術(shù)投人，已使硅基工藝形成非常強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)能力。同時(shí)，長(zhǎng)期的科研投入已使人們對(duì)硅及其工藝的了解，達(dá)到十分深入、十分透徹的地步，這是非常寶貴的知識(shí)積累。產(chǎn)業(yè)能力和知識(shí)積累決定了硅基工藝起碼將在100年內(nèi)仍起主要作
用。

　　2 世界硅集成電路現(xiàn)狀及發(fā)展?fàn)顩r

　　2.1 硅集成電路的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展

　　現(xiàn)今，世界IC特征線寬，批量生產(chǎn)的已達(dá)到0．18-0．13μm，芯片的集成度達(dá)到108-109量級(jí)，研究成果已提高到0．1μm技術(shù)。預(yù)計(jì)到2006年，單片系統(tǒng)集成芯片將達(dá)到如下指標(biāo)：最小特征尺寸0．09μm、芯片集成度達(dá)2億個(gè)晶體管、芯片面積520mm2、7-8層金屬連線、管腳數(shù)4000個(gè)、工作電壓0．9-1．2V、工作頻率2-2．5GHz，功率160瓦。到2010年，將提高到0．07μm的水平。而硅IC晶片直徑尺寸，2000年-2005年將從200mm轉(zhuǎn)向300mm，2006-2010年又將轉(zhuǎn)向400mm。單片硅集成技術(shù)最小特征尺寸的發(fā)展?fàn)顩r列于表1。
              
    為適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，極限紫外線、X射線、準(zhǔn)分子激光等超微細(xì)圖形曝光技術(shù)等將成為今后幾年主要的工藝技術(shù)而獲得更廣泛的應(yīng)用，先進(jìn)的集群式全自動(dòng)智能化綜合加工系統(tǒng)將成為新一代的IC制造設(shè)備。

　　在電路設(shè)計(jì)中更重視系統(tǒng)設(shè)計(jì)、IP的開(kāi)發(fā)與復(fù)用、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)、先進(jìn)設(shè)計(jì)語(yǔ)言的推廣、設(shè)計(jì)流程與工具的開(kāi)發(fā)、SOC設(shè)計(jì)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)、低功耗設(shè)計(jì)、可測(cè)性設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)等。

　　為了在一塊芯片上實(shí)現(xiàn)完整的系統(tǒng)，需要各種兼容技術(shù)。包括常規(guī)CMOS 數(shù)字電路與存儲(chǔ)器(如RRPROM、Flash memory、DRAM等)的兼容技術(shù)；
CMOS與雙極的兼容技術(shù)；高壓與低壓兼容技術(shù)、數(shù)字與模擬兼容技術(shù)、高頻與低頻兼容技術(shù)等。

　　另外，從MPU工藝技術(shù)的演進(jìn)來(lái)看，從表2可知，目前整個(gè)MOS產(chǎn)品工藝技術(shù)在從0．35μm大幅進(jìn)步到0．18μm之后，已邁向0．13μm，整個(gè)技術(shù)仍繼續(xù)朝著柵長(zhǎng)與連線間距進(jìn)一步微細(xì)化方向發(fā)展。
                  
   整個(gè)半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展隨著晶體管柵長(zhǎng)及光刻間距持續(xù)地縮小，使得芯片能夠在面積越來(lái)越小的同時(shí)，獲得較快的運(yùn)行速度，同時(shí)也使得一個(gè)晶圓所能產(chǎn)出的芯片數(shù)目越來(lái)越多，大幅提高晶圓工藝的生產(chǎn)力。整個(gè)半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展仍是呈現(xiàn)持續(xù)加速的狀態(tài)，特別是在DRAM、MPU等領(lǐng)域，而光刻等微細(xì)加工技術(shù)則呈現(xiàn)出穩(wěn)定的發(fā)展。

　　隨著微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，半導(dǎo)體工藝結(jié)構(gòu)發(fā)生了深刻的變化。設(shè)計(jì)、制造、封裝三業(yè)鼎業(yè)，集成器件制造商專注于加強(qiáng)力量，減小產(chǎn)品門(mén)類。代工(foundry)模式不斷發(fā)展，無(wú)生產(chǎn)線(fabless)公司溽現(xiàn)，無(wú)芯片(chipless)設(shè)計(jì)公司激增。

　　晶圓代工服務(wù)的作用正在發(fā)生變化。在早期，晶圓代工公司尚無(wú)財(cái)力和技術(shù)能力來(lái)支持前沿技術(shù)的開(kāi)發(fā)。然而，到上世紀(jì)九十年代后期，較大的晶圓代工公司成長(zhǎng)壯大，今天，他們已在進(jìn)行前沿技術(shù)的并發(fā)。他們已有廣泛的客戶基礎(chǔ)，要求開(kāi)展更多的服務(wù)，包括設(shè)計(jì)服務(wù)和交鑰匙制造服務(wù)。晶圓代工公司曰作用的變化表現(xiàn)為：在1987-1997年，產(chǎn)能集中于通用IC；在1997-2001年，工作集中在ASIC技術(shù)和生產(chǎn)能力的提高；自2001年后，總體解決方案集中在SOC、其于互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)服務(wù)、交鑰匙制造和后端服務(wù)。到2004年，晶圓代公司的生產(chǎn)能力將占世界總生產(chǎn)能力的20％。

　　2．2 硅集成電路的市場(chǎng)需求及對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的重大影響

　　在上世紀(jì)八十年代初期，消費(fèi)類電子產(chǎn)品是半導(dǎo)體需求的主要推動(dòng)力。立體聲收音機(jī)、彩色電視機(jī)和盒式錄相機(jī)(VCR)成為普遍的家用電器。 從八十年代末開(kāi)始，個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)成為強(qiáng)大的推動(dòng)力。今天，PC仍然是重要的，并將繼續(xù)推動(dòng)半導(dǎo)體的需求。同時(shí)，消費(fèi)類電子產(chǎn)品已更加復(fù)雜化。然而，主要的