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微电子技术新进展西安理工大学电子工程系 高 勇内容简介微电子技术历史简要回顾微电子技术发展方向增大晶圆尺寸和缩小特征尺寸面临的挑战和几个关键技术集成电路(IC)发展成为系统芯片(SOC)可编程器件可能取代专用集成电路（ASIC）微电子技术与其它领域相结合将产生新产业和学科 CEEI集成电路发明50年1952年5月，英国科学家G. W. A. Dummer第一次提出了集成电路的设想1958年以德克萨斯仪器公司的科学家基尔比(Clair Kilby)为首的研究小组研制出了世界上第一块集成电路，并于1959年公布。CEEI获得2000年Nobel物理奖1958年第一块集成电路：TI公司的Kilby，12个器件，Ge晶片CEEI晶体管的发明1946年1月，Bell实验室正式成立半导体研究小组, W. Schokley，J. Bardeen、W. H. BrattainBardeen提出了表面态理论， Schokley给出了实现放大器的基本设想，Brattain设计了实验1947年12月23日，第一次观测到了具有放大作用的晶体管CEEI获得1956年Nobel物理奖1947年12月23日第一个晶体管NPN Ge晶体管 W. Schokley J. Bardeen W. BrattainCEEI晶体管的三位发明人：巴丁、肖克莱、布拉顿The Moore’s Law微电子技术是50年来发展最快的技术Moore’s Law: QuantitativeCEEI世界上第一台计算机第一台通用电子计算机：ENIAC 1946年2月14日Moore School，Univ. of Pennsylvania18,000个电子管70000个电阻、10000个电容器以及6000个继电器组成。大小：长24m，宽6m，高2.5m速度：5000次/sec；重量：30吨；功率：140KW；平均无故障运行时间：7minCEEI微处理器的发展CEEI微处理器的发286微处理器13.4万个晶体管频率6MHz、8MHz、10MHz和12.5MHz1971年第一个微处理个晶体管10μm的PMOS工艺Intel 3868088 1985年10月 32 Bit 27.5万晶体管 16到32 MHz1μm 1979年3月 16 Bit 2.9万晶体管 5到8MHz1.5μmCEEIPentiumIntel 486 1989年4月25到50 MHz1-0.8μm 32 Bit 120万晶体管 1993年3月 32 Bit 310万晶体管 60到166 MHz 0.8μmP6 (Pentium Pro) in 1996150 to 200 MHz clock rate196 mm**25500K transistors(external cache)0.35 micron4 layers metal3.3volt VDD20W typical powerDissipation387 pinsCEEI·1999年2月，英特尔推出Pentium III处理器，整合950万个晶体管，0.25μm工艺制造·2002年1月推出的Pentium 4处理器，其整合5500万个晶体管，采用0.13μm工艺生产 2002年8月13日，英特尔开始90nm制程的突破，业内首次在生产中采用应变硅；2005年顺利过渡到了65nm工艺。 2007年英特尔推出45nm正式量产工艺，45nm技术是全新的技术，可以让摩尔定律至少再服役10年。多核微处理器 AMD四核“Barcelona”处理器 采用300mm晶圆， 45纳米技术制造二、微电子技术的主要发展方向(1) 电子信息类产品的开发明显出现了两个特点： (1)开发产品的复杂程度激增; (2)开发产品的上市时限紧迫（TTM) 集成电路在电子销售额中的份额逐年提高已进入后PC时代 计算机（PC)-----Computer 通讯（Cell Telephone )---Communication 消费类电子(汽车电子）---Consumption二、微电子技术的主要发展方向(2)集成电路追求目标3G(G=109)---3T(T=1012) 存储量（GB—TByte） 速度（GHz—THz)、 数据传输率(Gbps- Tbps, bits per second) 三个主要发展方向：继续增大晶圆尺寸和缩小特征尺寸集成电路(IC)将发展成为系统芯片(SOC) 可编程器件可能取代专用集成电路（ASIC）微电子技术与其它领域相结合将产生新产业和新学科增大晶圆尺寸CEEI集成电路制造工艺大生产的硅片直径已经从200mm转入300mm。2015年左右有可能出现400mm--450mm直径的硅片。?Single dieWaferGoing up