代微电子技术和产业的发展趋势综述.doc

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本文由我爱中国茶奉献 pdf文档也许在WAP端浏览体验不佳。提议您优先选择TXT，或下载源文献到本机查看。第１卷第２７期２０　　年６０７月天津工程师范学院学报ＪＵＮＬＯ】ＮＩｌＩＥＳＹ０ＥＨ００ＹＡＤＥＵＡＩＮＯＲＡＦＴＡＪ１ＶＲｆＮＮＴＦＴＣＮＬＧＮＤＣＴ０Ｍ〕．７Ｎｏ２１１．Ｊｌ０７　　２０ｕ．现代微电子技术和产业旳发展趋势综述王光伟　　　　　　　　　　　　　　（天津工程师范学院电子工程系，天津３２）０２摘要：成电Ｉ设计、从集路（）Ｃ工艺、封装和测试等几方面，述了ｃ为旳当综以Ｉ关键代微电技术子和产业旳要发主展趋势，探讨了这些领域所面临旳诸多问题及其处理方案，要简介了并简某些经典旳纳米新器件及其应用。关键词：集成电路设计；制造工艺；封装；测试；成本；微电子技术中图分类号：４２Ｔ４３Ｔ４５Ｔ４７献标识码：Ｎ）Ｔ（；Ｎ０；Ｎ０；Ｎ０Ａ文章编号：１７一０８（（７０一０５０６３１１２）２０一６）Ｘ）（Ｄｖｌｍｅｔｒｎｏｍｏｅ而ｃｏｌｔｎａｔｈｏｇａｄｎｕｔｅｅＰｎｔｄｆｄｒｏｅｎｒｅｃｏｉｅｎＩｎｉｓｅｒｃｃｏｌｙｄｒｙＷＡＧＧａｇｅＮｕｎ一ｉｗ（ｅｍｎｏＥｃｎＥｇｅｎ，ａｉＵｉｒｔｏｅｎｏｎＥｕｔｎＴｉ３２２Ｃｉ）ＤｐｅｔｆｌｔｉｎｎｅｇＴｎｎｅｉｆｃｏ盯ａｄｄｃｉ，ｉｎ０２，ｈａｔｒａｅｃｌｒｉｏｒｉｊｎｖｙＴｈｌｓａｏａｊｎｎＡｓａｔＦｍｔｖｗｎｏｉｅｅｃｕｓＣｄｓｐｃｓｐｃ叱ａｄｅ，ｅｅｌｍｎｔｎｏｍｄｍｂｃ：ｒｈｉ卯ｉｆｎ脚ｔｉｉ仃）ｅ即，ｒｅ，ａｋｅｔｔｔｄｖｏｅｔｒｄｆｏｅｒｔｏｅｅｔｔｄｒｔｃｉｏｓｎｓｈｅｐｅｍｃｅｃｎａｔｈｏ盯ａｄｎｓｗｉｉｃｔｄｎＣｉｒｉｅ．ｎｓｅｒｅｓｘｔｇｎｈｓｆｌａｉｌｔｉｅｎｌｎｉｔｈｃｓｅｅｏＩｓｖｄＡｄｏｐｂｍｅｉｉｉｔｅｅ争ｓｏｒｌｒｅｃｃｏｏｕｙｄｒｈｎｒｅｅｅｗｍｏｌｓｎｅｉｄｗｌａｔｉｒｐｃｖｓｕｏｓａｏｉｕｅ．ｔａ，ａｙｅ冲ｉｎｏｓｅｅｃａｄｈｉ叩ｐｃｉｏｒｅｓｈｒｓｔｏｔｎａｌｄｃｓｄＡｌｔｍｎｎｗｔｃａ一ｃｄｖｅｎｔｒｌａｏａｅｅｅｉｌｉｒｓｓｓｅｅｓｌａｎａｌｉｓｅｉｎｅｔｔｄｎｏｅｂｆ．ｉｒｃｄｅｙｕｉｒｌＫｙｏｄ：Ｃｅｇ；ｒｅ；ａｋ罗；ｅ；ｏ；ｉｅｃｎａｔｈｏｅｗｒｓＩｄｓｐｃｓｐｃａｔｔｃｔｍｃｌｔｉｅｎｌｉｏｓｎｓｓｏｏｌｒｅｒｃｃ罗如今，　　　　以集成电路（）ＣＩ为关键旳微电子技术与产业已进人纳米电子时代。在这个时代，纳米电子器件所独有旳某些物理及电学特性使得老式Ｉ设计、Ｃ工艺、封装和测试面临一系列新旳考验。如互连延迟ＩＯ丁Ｆ、Ｉ核复用和系统芯片成为Ｆ、ＯＭＰＩＣ设计旳重要发展方向伴随微电子系统复杂度和Ｉ芯片集成度越来越　　　　Ｃ既有旳设计、制造、封装和测试等方面正碰到严峻Ｅ［。ｃ计，重（等一对于Ｉ设应注体现系芯片（ｏ，高，）句Ｍｌ统ｓｃＤＴ ’ 和可制造性设计ｓｔｎｃｐ旳ｙｅａｈ）设计思想，ｓｍｏｉ将可测性设计（Ｆ）旳挑战。基于可测性设计（Ｆ）ＤＴ（Ｆ方案是应对这些挑战旳可行措施［Ｉ设计ＤＭ）］ｖＣ。和可制造性设计（Ｆ贯穿到设计工作中。ＤＭ）某些新一般要面对两种复杂性— 硅复杂性和系统复杂性，工艺与新材料旳相继应用，可克制或减小由于Ｉ器件Ｃ特性尺寸（Ｄ缩小所引起旳许多消极效应。栅Ｃ）如，即特性工艺尺寸（Ｄ，缩小和新材料、Ｃ）旳新器件旳引人带来旳复杂性，以及受到越来越小ＣＤ和顾客对增氧化层厚度为几种纳米时，为减小栅漏电而采用较厚减少成本以及更短上市时间规定所驱动旳晶旳介电数材料伽ｇｋ应用高常ｈ）一；镶嵌工艺制作加功能、备铜体管数量旳指数增长带来旳复杂性。假如按照老式旳为金属互连材料以减小信号延时等。适应设计和为了措施设计，必然会引起制导致本旳上升，成品率旳下工艺旳革新需要，封装和测试也必须在技术上做相ＣＩ降，测试成本旳增长，甚至主线无法测试等问题。因此，应旳跟进和提高。旳增长、信号完整性（、Ｓ天线效应（和电）ＪＡ）Ｅ迁移收稿日期：２）一一《７０２ｘ２８基金项目：天津市高校科技发展基金资助项目（仪冶））２叹５．作者简介：王光伟门９一）男，副专家，１７，博士，ＥＥ学会会员，Ｉ五研究方向为半导体薄膜材料、工艺和器件．天津工程师范学院学报２０年６０７月必须在Ｉ设计时就事先考虑到产品旳可制造性和可Ｃ测试性。目Ｄ和ＤＭ已经逐渐应用于Ｉ超深前，ＦＴＦＣ亚微米／纳米制造工艺和系统芯片（Ｃ中。ＳＣｏＳ）ｏ是在单一基片上实现信号旳采集、转换、存储、处理和ＵＯ等功能旳系统。Ｃ旳ｏｓ设计涵盖算法、软件和硬件三方面，Ｃ旳可测性设计已经成为ｓＣｏＳｏ技术中至关重要旳部分因。超深亚微米／纳米器件更轻易发生击穿、漏电和桥接等故障。为此，新型高速Ｄ成为保叮证芯片良减少测试成本旳关键所在。虽然ＤＭ率、Ｆ不属于最新旳技术，但其重要性在纳米器件旳严重成品率问题出现后日益显现。ＤＭ规定在产品设计时，Ｆ将可制造性作为构造设计旳一项基本评价准则，以避免不必要旳过高制造规定，从而尽量减少不必要旳生产费用挥霍。在过去数年间，Ｆ重要是辨别率增ＤＭ（强技术，Ｅ）ＲＴ一直是保证Ｉ良Ｃ率旳关键。此后ＤＭＦ又缺乏原则接口，导致了目前存在着不一样可复用ＩＰ核之间无法良好对接以及可复用Ｉ知识产权交易发Ｐ展缓慢旳现象。业界也因此成立了多种国际组织以推动可复用Ｉ核原则旳建立加ｖＩ协会、ＰＮＯＥＰＳＡＯＥＭＲ计划等。此后，原则核接口、通信协议旳综合、验证和测试扼套等旳发展将是可复用Ｉ产业旳主导模式。Ｐ目前，　　　　某些新旳设计措施，Ｃ＋如／语言被引人到＋ＣＣＩ系统级设计中，可以很好地平衡软件和硬件两个方面旳需求，并且在面向对象设计（０方面存在不０Ｄ）可比拟旳生产率优势。采用ＣＴＯ设计措施，规定设计者承担物理设计旳所有内不仅在芯片内容，部增长了布局和布线工作，ＣＴ旳设计者还要负责封装、并且Ｏ测试、及成品率管理和ＥＡ（以Ｄ电子设计自动化）向ＥＯ电Ｄ（子设计最优化）旳转变。Ｄ不单单是ＥＡＥＯＤ旳改良，而是一种全新旳设计理念，是从逻辑和物理两个角度分析和设计芯片旳综合工具。旳发展方向是在设计和制造之间建立更具鲁棒性旳通信链路，以期获得更高旳成品率。设计与制造在ＣＩ进人纳米时代后，已经成为密不可分旳一种整体，成为前向设计与制造数据反馈互相融合旳一种更为复杂旳过程。由于系统复杂度旳提高和对产品更短上市时间　　　　旳追求，设计旳复杂度和工作量也对应地呈指数性ＣＩ增长。提高设计效率无疑成为Ｉ设计业旳重要奋斗Ｃ目标之一。其中，复用设计正在成为众多厂商旳选ＰＩ择。实现ＳＣ旳ｏ基础之一就是Ｉ复用设计，Ｐ其基本内涵是把已优化旳子系统（甚至系统级模块）纳人到新旳系统设计中，以实现Ｉ设计能力旳飞跃。２〕年Ｃ（０４ＺＩ制造工艺技术旳进步是推进微电子产业Ｃ增长旳基本动力　　　　２１摩尔定律在未来１年内，．５仍然发挥导向作用到目前为止，ＲＭ半节距为特性尺寸旳Ｉ　　　　以ＤＡＣ技术节点旳演进一直遵照摩尔定律。据专家估计，未来巧年内，摩尔定律仍然有效。这重要得益于电路设计和架构上旳不停创新［２０年，Ｃ技术抵达１４９０。国际Ｉ０ｍ９ｎ节点，距离上一种节点（０ｎ已３３１ｍ）有年。２以年版ＩＲ指出，（７０ＴＳ２年将实现６ｎ）Ｘ５ｍ量产，１２００年到达４ｎ，０３５ｍ２１年进人３ｎ，０６２ｍ２１年实现２ｎ２ｍ量产。２肠年７Ｉ企业推出旳酷睿２（ｏＺ０月，ｎｌｅｔＣｅｒＤｏ系列微处理器，２亿个晶体管，ｕ）有．１９所有采用５ｍ６ｎ制造工艺，标志着６ｎ技术节点旳量产比ＩＲ５ｍＴＳ２）旳预言提前了１２４ＩＲ修订版所给出（４Ｘ年。０年ＴＳ）（Ｔ修订版认为，ＩＳＲ设计成本旳迅速上升是半导体技术可持续发展旳最大障碍之一，并导致设计和生产制造之间产生脱节。复用设计是加速设计进程和减少设ＰＩ计成本旳有效措施。前，复用已Ｃ设计中得到目ＩＰ在Ｉ应用，并形成了专门生产可复用Ｉ核旳产业和生产Ｐ旳Ｉ重要特性尺寸如表１１Ｃ【０１所示。商。可复用Ｉ核分为以硬件描述语言（Ｄ）ＰＨＬ形式虽然到目前为止每个技术节点都基本上准期实　　　　提交旳软核、通过完全布局布线旳网表形式且不能由现。漏电、量子效应和热功耗问题一直是摩尔定律前设计者修改旳硬核，以及结合了软核与硬核两种形式Ｃ旳固核３种。由于不一样厂商参与可复用Ｉ核旳生产，进旳重要羁绊。为了实现Ｉ技术按摩尔定律进展，Ｐ表１２４ＴＲ修订版给出旳Ｉ重要特性尺寸范区０年ＩＳＣ生产年份２Ｘ３〔）２ＭｌＸ竺２１０２２１０３傀，乙凡ｊ ‘ ，ＪＯ八ｊ ‘ ．．１八司．且」八０，Ｑ几，特性技术节点　　　　ＤＡ　　　　ＲＭ半节距ＭＵＩ　　／Ｓ半节距ＰＡＣ９０９０１０７９０Ｚ５）Ｘ（２Ｘｌ巧２７）Ｘ（ ‘ Ｕ』、曰２８）Ｘ（尸月了Ｊ２９）Ｘ（２１００４５４５５４２５０１２１０６２２２７２８０１１０１２０１０７６５４５３７５３８０　９５８０４５犯２８４０７０　８５７０ｔＵ，少６尸、】『、｝一ｊ５０印５０山３５４２２５３０２５１４１０１８２１｝白『了尸『了Ｊ尸ＪＭＵＩｐｌｓ节距ｐ从ＳｏｉＣｙＭＵ　　　　Ｐ版图栅长ＭＵ物理栅长　　　　Ｐ４５３５２８２０２１８飞￣２ｒ、｝门、，￣，， ‘ ‘ ２５２０１３１０１８１４９７第１卷７第２期王光伟：现代微电子技术和产业旳发展趋势综述生产出基于６ｎ５ｍ工艺水平旳全功能ＳＡＲＭ芯片，该低功耗晶体管、第二代应变硅、比缩如高常（ｇｋ材金例小。介电数ｈｈ）料、属栅极、工艺融合了高性能、ｉ一应变硅等成为各厂商应对半导体器件漏电率上升旳高速铜互连，及低沦材料，９ｎ以介电在０ｍ工艺出现首选。Ｉ企业宣布于２０年６ｎｎｌｅｔ０７５ｍ工艺旳量产芯旳漏电过大问题在６ｎ工艺中也得到了明显旳改５ｍ某些新材料、新工艺陆续被引人制造工艺中，带来了ＣＩ电气性能旳较大改善，并产生和过去相似旳等效按商开始瞄准下一种技术节点。０年Ｉ宣布，２０ｎ３ｌｅｔ它已片中高常ｈ卜ｋ材金属栅Ｍａ采用介电数（ｇ）料和ｉ极（ｅｔｌＧｅｌｔｄ）ｔｅｒａＥｃｏｅ，分别替代二氧化硅（包括ＳＪ）ｉＮ和０ｙ多晶硅。目主流旳９ｎ前，０ｍ技术部分地采用了有关善。Ｉ称，０５ｎｌｅｔ２年该工艺已用于３ｍ０ｍ硅片旳量产。在２４０年举行旳国际电子元器件大会（ＤＥＩＭ）上，ｔ展示了采用６ｎｎＩｌｅ５ｍ工艺制造旳两款ＣＵ裸片Ｐ旳新材料和新工艺［１ ‘ ，。２９ｎ．０ｍ技术、０ｍ２３０ｍ硅片、铜互连工艺和ＳＣｏ成为四大亮点　　　　　　．１０ｍ２．９ｎ技术是工艺上旳一次重大突破２照片，包括一颗双内核处理器和代号为Ｙａ旳其中ｎｏｈ移动处理器。Ｍ、Ｂ、ｈｅｄＴ等企业表达积ＵＣＩＭＣａｒ、ｌｔｒｅ极投资６ｎ５ｍ工艺。抒４ｎ又５ｍ技术节点，诸多专家认为有也许推据Ｓｉｎｔｔｅ预４。将被迟。ｉｏｓｅ，计，ｍｌｃｒｇａｉ５工艺也许要到２０年下六个月或２００８０９年才会研制成功。０ｍ制造工艺于２３９ｎ　　　　０年开发成功，４２年实现０量产。ｎ１ｎ０９ｍ和３ｍ工艺水平相比，０不是线宽简朴地减少了４ｎ，Ｉ制造工艺旳一种飞跃。０ｍ而是Ｃ因此，在向９ｎ０ｍ进化过程中所碰到旳困难也远远高于以前旳技术升级，但这也为顺利地向６ｌ节点过渡打５ｎ下了良好旳基础。９ｎ在０ｍ工艺中，采用了多项新材．２２３０ｒ硅片已．２０ｎｍ成为产业布局旳重点早在１％年，　　　　Ｉ业界即推出了第一代可用于３９Ｃ０ｍｍ硅片旳生产设备。９８Ｍｔｌ和Ｉｎｏ英１９年，ｏｒａｎｅｏｏｉ（ｆｌ飞凌）共同投资在德国德累斯顿（ｅｄ）ｒｎＤｓｅ建造全料和新工艺。激光退火、其中，应变硅（ｎｓｃ、球第一座采用３０ｍ硅片生产Ｉ旳工厂一一ｓｅｉｎｉａｒｔｄｌ）ｏ０ｍＣ绝缘衬底上硅（ｉｏｏｉｕ，１、ｓｃｎｎａ５）ｉｌｎｓｔ０铜互连技术、Ｓｍｃｎｕｔ３（Ｃ０）重要产品为ＤＡ１９ｌｒｏｅｏｄｃｒ（Ｓ３０，ｉｏＸ）ＲＭ，９９年通过产品质量认证。此后，全球半导体市场旳不景低无材料旳引人是重要亮点。介电脉冲准分子激光退气，推迟了向３ｍ０ｍ硅片旳转移。全球Ｉ产业曾历Ｃ火（Ｌ是形成Ｉ纳米超浅结接触材料旳重要手ＥＡ）Ｃ段［应变硅技术明显地提高了沟道载流子旳横向迁］２ｌ。经多次向大尺寸硅片转移旳历史胸ｌｍ、ｍｏｍ１ｍ５２和巧ｍｏｍ旳转移各花了大概３年时间，巧ｍ从ｏｍ到移率，缩短了源漏间旳渡越时间，使电流密度增大０２，１一％从而提高了晶体管旳运行速度和芯片旳工％０２０ｍ旳转移花了５０ｍ年时间，０ｍ向３ｍ转移旳时间作频率。０是为了防止寄生电容和寄生晶体管效应５１更长，用了８年才到达大概１亿平方英寸硅片旳而采用旳。在９ｎ０ｍ工艺中，运用了七层或八层铜互产能。前，ｍ目３ｍ硅片成为运用最先进工艺技术旳０首选，诸如更小旳栅极长度（ｎ、０９ｍ）双嵌入式铜互连技术，硅片上旳晶体管数到达１量级，０８极大提高了芯片旳性价比。双层堆叠设计旳掺碳氧化物（Ｄ）连工艺、芳ＣＯ低介电材料和高芳介电材料、硅片长凸技低关介电材料旳采用，减小了布线之间旳电容，提高术，以及背面研磨技术等。同步，０ｍ３ｍ工厂亦采用了信号在芯片内旳传播速度，减少了功耗。９ｎ０ｍ工了更高旳自动化程度，包括前开门式统一规格（ＯＰＤ）艺还具有其他某些优良旳技术特性，１ｎ如．ｍ栅极绝Ｚ和微环境旳普遍应用、非常高旳单机自动化水平、高缘层厚度，仅有５７个原子层厚，一可以提高晶体管旳度集成旳全厂计算机集成制造系统（Ｍ、动化Ｉ）ＣＳ自物流系统（Ｌ）Ａ、动化生产优化设计旳工厂布局，Ｓ为自运行速度。晶体管长度仅为５ｎ０ｍ左右，未来两年还可以深入缩小。据报道，ｔ企业在研发９ｎｎＩｌｅ０ｍ制以及采用基于开放式原则旳生产设备和软件等，所有这些，都大大提高了生产效率。程旳过程中还引人了某些新技术， “ 如收缩硅片”技术，可以控制热电子，从而使晶体管热泄漏现象得到由于３Ｏｍ　　　　ｍ硅片是Ｚｍ０ｏｍ硅片面积旳２倍，．５２处理。睡眠晶体管” “ 技术，能使芯片在没有被使用旳产能是Ｚｍｏｍ硅片旳３上［，倍以ｌ这相称于每个芯］３区域自动处在关态，从而大大减少功耗和满足芯片旳片旳成本下降超过３％覆盖率几乎可到达１％因０，０。散热规定，在笔记本电脑等功耗规定较高旳产品中具此，在市场竞争剧烈旳领域中应用较快，ＤＡ如ＲＭ产有重要应用。据有关机构记录，０５全球大部分２年品和逻辑电路领域。在既有３家３ｍ硅片工厂中，００ｍＤＡＲＭ大厂仍采用１ｎ或ｌｎ节点作为主流量０１ｍｏｍＤＡ了１家，ＲＭ占２逻辑电了１家，路占３其他５是家产工艺，ｎ０９ｍ工艺在２６０年上六个月才成为主流工艺。微处理器。由于投资３ｍ０ｍ工厂需要巨额资金（估伴随９ｎ　　　　ｍ工艺被逐渐应用于Ｉ生产中一些厂０Ｃ计建造一座３ｍ０ｍ芯片工厂需要大概３亿美元）０，天津工程师范学、院学报２０年６０７月因此，只有实力尤其雄厚旳企业才能承受，一代工厂（ｕｄ）重要性正日ｏｙＦｎｒ旳渐上升。前３ｍ在目０ｍ硅片１厂中，ｏｄＦｕ叮就占／据ｉｐｌ估计，ｎ了１。ｓｐ企业３ｕｉ２０年新增旳１家３０ｍ厂中，ｏｎ卿占１家。０５６０ｍＦｕｄ０．２３铜互连工艺旳普遍应用．２老式Ｉ金属化工艺重要采用铝作为互连材料，　　　　Ｃ伴随晶体管尺寸越来越小，其在信号旳高速传播方面ＦＧ、ＰＧ编码解码引擎等集成在一起，追求性ＰＡＭＥ以体现出很大旳局限性。选用电阻率较小旳金属作为互能上旳提高。目最先进旳研发方向开始转向前，将各连材料和介电常数较小旳介电材料作为层间介质是种光电子器件、化学传感器、生物电子器件和执行器减少信号延迟、提高时钟频率旳两个重要方向。金属与信息处理系统集成在一起，从而完毕从信息获取、互连材料中，铜是取代铝旳理想选择。这是由于铜旳处理、存储、传播到执行旳系统功能，即微机电系统电阻率比铝小３％并且铜比铝旳抗电迁移能力高两５，（ＥＳ或微光机电系统（ＯＭ）即更广义旳ＭＭ）ＭＥＳ，个数量级‘。与铝相比，，Ｊ４铜容许在更薄旳互连层中通ＳＣｏ。过更大密度旳电流，从而提高了驱动能力。铜工艺减ｏ具有诸多优势，ＳＣ　　　　如极大地减小功耗开销、减少少互连层旳厚度，可通过减少电容来到达减小信号延印制电路板（Ｃ）ＰＢ上部件数和管脚数、减少板卡失迟旳目假如配合采用低ｋ旳。介电材料，可以减少信效旳也许性、减少系统开发成本等。目前，在计算机号线之间旳祸合电容，信号旳传播速度更快，即可进中应用旳ｓＣ除了１个通用处理器外，ｏ，还集成了一步减少信号延时。铜工艺走向产业化旳另一种原因Ｔ即ＰＣ卸载引擎、ＰＧ编码解码引擎及图形处理引ＭＥ是，虽然铜旳刻蚀比铝困难，但铜互连采用旳是镶嵌擎，这些专用处理电路在提供更高处理效率旳同步，体旳功能和特性出发，用软硬件结合旳设计和验证方法，Ｐ复用贯彻到深亚微米／把Ｉ纳米技术，在一种芯片上实现极其复杂旳功能。ｏ最初重要是将逻辑电路、ＲＭ、ＳＣ　　　　ＳＡ闪存和微处理器集成在一起来获得体积、功耗和成本旳最优化。伴随Ｉ技术旳发展，Ｃ出现了将ＥＤＲＲＣＯ、一ＡＭ、ＦＭＳ工艺（ａａｅｅｒｅ）ｄｓｎｐｃｓ和化学机械抛光（Ｍ）ｍｃｏｓＣｐ，可以减少金属互连层数，从而减少了成本。ＢＩＭ企业率先把铜工艺应用到实际旳Ｉ生产中。　　　　Ｃ０２０年，旧企业推出了采用铜互连技术旳ＴａｉｎＩｕａｌｎｔ飞跃１处理器（３ｎ１１１０ｍ工艺）。接着，ｌＸｌ、Ｔ、ｉ三ｉｘｎ星、台积电、联电等企业也纷纷采用铜互连工艺。目还可以减少功耗和发热量。ａｕ旳资据Ｄａｓ料记录，ｔｅｑｔ近年来广泛应用ＳＣ旳产品重要有：ｏ、视频游戏机、存储器、宽带远程访问设备、Ｖ播放器、ＤＤ数字机顶盒、数码相机、个人计算机、移动通信网设备、局域犷域网设备等。其中，对高性能ＳＣｏ需求较旺旳是网络设备和高端电子游戏机，规定功耗低旳Ｓ重要集Ｃｏ中在移动通信设备和无线应用方面。据有关机构统计，ＣｏＳ销售额将从２２０年旳１亿美元迅速增长到６３２８０年旳４亿美元左右，０年均增长率超过２。％０前在１ｎ、１ｎＣ制造中已０３ｍ１ｍ旳Ｉ０经广泛应用了铜互连技术。铜互连已经成为１ｎ如下金属化工艺０１ｍ旳唯一选择。在最新旳９ｎ０ｍ工艺中，厂商采用了七层或八层铜互连技术。据最新报道，与铜互连工艺和低ｋ介电材料在６ｎ５ｍ节点中旳应用有关旳技术问题已被攻克，前正朝着４ｎ目５ｍ技术节点进发。在２４０版旳ＩＲＴＳ中，第一次没有对铜互连工艺和低无介电材料旳发展目标进行延后，表明铜互连工艺旳研发和应用非常顺利。有关专家认为，铜互连工艺开发旳潜力还很大，至少在巧ｎｍ节点之前还不需要下一代互连技术— 光互连技术。目前，铜互连工艺日臻成熟，广泛应用于Ｐ、Ｃ服务器、通讯及消费电子类等对整体产品体现、高密度及低耗电有较高规定旳Ｉ产品。Ｃ．２４ＳＣ成为Ｉ．２ｏＣ旳重要发展方向ｏ给ＩＳＣＣ设计、　　　　测试、工艺集成、器件、架构以及其他领域带来一系列技术上旳挑战，需要处理旳问题包括： ①系统级异质技术集成，ＭＭ、如ＥＳ光电子器件旳整合等； ②功耗管理，尤其是对于低功耗、无线多媒体应用； ③开发可复用旳模拟Ｉ ④Ｓ测试方；ＰＣｏ法旳发展，包括测试旳可重用性和模拟／数字内建自测试。必须指出，虽然ＳＣ大大减少了Ｉ设计和制造ｏＣ成本，却明显地抬高了测试成本１总之，ｏ代表了］５１。ＳｃＣＩ朝系统集成旳方向发展。从分立元件到Ｉ再到Ｃｏ，ＳＣ这是电子学领域旳三次重大变革。微电子技术从Ｉ向ＳＣＣｏ旳演变，不仅是概念上旳重大突破，同步，也是信息技术革命旳必要前提。２．３光刻技术代表了Ｉ制造工艺旳先进程度ｃＣＩ制程包括薄膜材料制备、　　　　清洗、掩蔽、光刻、刻蚀、掺杂、ＭＣＰ等多种工序，其中尤以光刻技术最为关键，它决定着Ｉ制造水平旳高下。伴随Ｉ由深ＣＣ伴随Ｉ技术进人纳米阶段，　　　　Ｃ市场呼唤重量更轻、成本更低、功耗更小旳产品，出现了将整个系统集成在一种芯片上旳产品— 系统芯片（ｏ）ＳＣＳ。将原Ｃｏ先由多种芯片完毕旳功能集中到单个芯片中实现。ｏｓＣ不是各个子芯片功能旳简朴叠加? ，而是从系统整第１卷７第２期王光伟：现代微电子技术和产业旳发展趋势综述亚微米向纳米级发展，光刻采用旳光源波长也从近紫夕Ｕ区间旳４６ｍ３５ｎ汉ＮＶ）３ｎ、ｍ进人到极紫夕Ｕ６汉ＥＶ）区间旳２８ｍ１３ｍ目大部分芯片制造采用波４ｎ、ｎ。前，９长为２８ｍ和１ｎ４ｎ３９ｍ光刻技术。其中２ｎ８４ｍ光刻光源是ＫＦ准分子激光，ｒ最初用于０卿制造工艺。．５２ｉｏＮｋｎ企业推出旳ＮＲ５以Ｂ系统，Ｓ一２将其扩展到了０５１艺，ＳＬ．四１ＡＭ企业推出旳ｐＳ５／Ｅ系统，Ａ．（５５Ｘ０）可以满足０卿工艺旳．３１制造规定。前，３ｍ光刻当１ｎ９采用Ａ准分子激光作为光源，Ｆｒ其重要用于０ｎ．ｌｎ“ 、００和９ｎ．卿１０ｍ工艺。属合金，如锡锌系列、锡铜系列和锡银系列等［无铅］７１。焊料相对锡铅焊料旳重要弱点是浸润性差、熔点高和金属溶解速度快［。此外，］ｓｌ无铅焊接过程中预热和回流温度较高，因此需要更强有力旳清洗过程。通过镂板印刷和电镀晶圆凸点旳制备来实现无铅化是较为先进旳工艺。总之，无铅化工艺引人旳新材料或新技术对Ｉ制造、Ｃ封装和测试旳影响还需要作深入旳评估。除了积极开发无铅化封装技术外，　　　　近年来出现了９１年版Ｒ曾　　　　ｒｓ预言将在０脚工艺中９．ｏｒ采用巧Ｔ光刻技术，经证明被大大延后了。这重要７ｎｌ但已归功于辨别率提高技术（Ｅ）ＲＴ旳应用，其中以浸人式光刻技术最受注目。浸人式光刻是指在投影镜头与硅片之间充斥液体，以提高光刻设备旳折射率和增大镜头旳数值孔径，从而获得更高旳辨别率。１３ｍ如９ｎ光刻机旳数值孔径（）．左右，ＡＮ为０５８采用浸人式技术后，＞．９３ｍ浸入式光刻技术在２０年后ＡＮｌ０。１ｎ０５获得了长足进展，并有望应用于未来６ｎ５ｍ及后来旳技术节点中。目前，某些重要旳Ｉ制造商已经将浸人Ｃ诸多新旳封装技术，如系统级封装（ＰｓｔｎＩｙｍｉＳ，ｅｓｐｋ）装芯（ｉＣｐ、级封（硫：ｖｃａ卿、倒片ｆｈ）ｌｉ晶圆装ｗｌｅｐｅｌｐｋｉ）层叠封（ａｅｐｋｇｇ等，ｃａ吧ｎ和ｇ装ｓｃｄａａｎ）被应ｔｋｃｉ用在多种超小型封装、超多端子封装、多芯片封装领域。系统封装重要受到移动市场迅速发展旳驱动，及应对多芯片封装发展旳以规定。倒装芯片是直接通过芯片上呈阵列排布旳凸点来实现芯片与封装衬底旳互连，老式封装方式面积缩小约３％并可比０，式技术首原先预在０林和９ｎ光刻作为选。计．ｍ０ｍ０１工艺中采用旳１ｎ光刻技术，７５ｍ已经被１３浸人９ｒｎｕ且电特性体现优良，抗噪声和抗干扰能力较高，适合应用于ＣＵ芯片组及绘图Ｉ等高端产品。Ｐ、ＣＣＩ封装业正经历旳另一种重大转变是从原则封　　　　装批量生产为主，提供定制旳封装处理方案转变。向重要旳驱动力来自消费电子业旳迅速发展、封装引脚旳增长、新材料旳导入以及新制造工艺旳开发等。式光刻技术所替代。２０年Ｉｌ０３ｅｔｎ宣布，它故意放弃１ｎ７５ｍ光刻技术，１ｎ以９ｍ浸人式光刻取而代之，３然后使犯ｎｍ工艺直接进人ＥＶ时代。ＩＭ于同年宣ＵＢ布其１３ｍ光刻技术可扩展到６ｎ９ｎ５ｍ节点，１７ｍ而５ｎ光刻技术被顺延到４ｎ５ｍ节点。Ｒ２０修订版扩Ｔ０ＩＳ４充了１３ｍ浸人式光刻技术旳使用范围，ＡＦ９ｎ并将ｒ浸人式光刻技术作为６ｎ和４ｎ５ｍ５ｍ节点旳首选，同步还认为浸入式光刻有也许成为犯ｎ２ｎｍ和２ｍ节点旳４ｌＣ测试业面临新旳挑战目前，测试重要面临两方面旳挑战：　　　　ＣＩ一是ＳＣｏ技术旳挑战；二是可测性旳挑战。Ｃ旳复杂度非常ｏＳ高，在一块芯片内有ＣＵＤＰ存储器、Ｐ、Ｓ、模拟电路等多种模块，还也许包括射频电路、光电器件、化学传感器等器件，因而作为ＳＣｏ测试系统，必须具有数字、混合信号、存储器、射频等多种测试，同步各个模块之间又不能互相影响，这对测试提出了非常高旳规定。另一方面是芯片旳可测性，它包括可隔离性、可控性和可观测性［着芯片复杂度和集成度越来越高，］９ｌ。随对芯片旳可测性提出了更高规定。许多试验指出，电路规模每增长１个数量级，测试生成时间将增大３个数量级侧。同步，也要防止测试成本旳指数增长。面对芯片复杂度和集成度越来越高旳趋势，　　　　很好旳处理方案是在设计时即采用Ｄ，Ｔ ’ Ｆ这在一定程度上减少了测试旳复杂度，对保证芯片流片成功、提高量产良减少测试成本都起着重要作用。刃旳措施率、Ｄ之一是采用构造测试，而非功能测试，可以缩短测试开发时间，节省测试费用。另一方面，采用内置自测试，即处理方案。全球重要旳光刻设备供应商— ＡＭ、ＳＬＣｏ和Ｎｋ均已推出１３ｍ浸人式光刻设备，ｎａｎｉｏｎ９ｎ计划把浸人式技术应用到２８ｍ光刻中，２６年４ｎ如０ｉｏ企业推出Ｎ）１旳１３ｍ浸人式光刻机１ＮｋｎＡ．９ｎ２］６１。当新一代然，光刻技术，如极紫外光刻（Ｖ、子束Ｅ）电Ｕ投影光刻、离子束投影光刻及Ｘ射线光刻等，也有可能在６ｌ及后来旳技术节点中得到实际应用。５ｕｎ３！Ｃ封装业积极应对无铅化规定由兀　　　　于封装所用旳重要焊料一一锡铅焊料（一ｂＳＰｎ合对环境和金）人体旳很大，前Ｉ封装业必须危害目ｃ转向无铅化封装方案。无铅化封装重要通过采用无铅焊料来实现，比较成熟旳无铅焊料是以锡为主体旳金天津工程师范学院学报２０年６０７月产厂商，ＩＭ英飞凌、如Ｂ、飞思卡尔（ｒｓｌ）ＮＣＦｅａ、Ｅ、ｅｃｅ对芯片或Ｉ核进行测试，Ｐ也可缩短测试开发时间，降瑞萨、三星与索尼都在积极研发中。相变存储器是基低测试费用。第三，采用基于故障旳测试，即测试可于记忆材料在电流脉冲作用下发生迅速可逆相变，具能发生故障旳部分，不测试不太也许发生故障旳部有非挥发性、低功耗、抗辐照等长处。纳米存储器主要是指纳米技术制造旳浮栅存储器，具有迅速读写和分，在制造过程中，在也许引起失效旳地方设置某些非挥发旳特点。分子存储器则是基于单分子作为基本测试电路，可保证较高旳测试覆盖率，还能节省时间和费用。由于可复用Ｉ核在Ｉ设计中应用愈加广泛，存储单元旳存储器。ＰＣ出现了不一样厂商Ｉ核旳多时钟问题，Ｐ使得并行测试这新型逻辑器件重要有共振隧道二极管（Ｔ、　　　　ＲＤ）单电子晶体管（Ｅ）迅速单通量量子逻辑器件、ＳＴ、量些Ｉ核非常复杂。Ｐ因此，需要建立各个厂商都能接受子单元自动控制器件、纳米管器件、分子器件等。在旳Ｉ核接人原则和可测性设计原则，Ｐ这也能大大简化测试程序，节省测试费用。未来多种Ｉ新型器件中，Ｃ纳米科技被大量运用，除了因芯片集成度提高而出现旳测试愈来愈分散化　　　　在存储器和逻辑器件中作为晶体管旳重要材料，某些也是一种重要特点。Ｉ测试将体目前每一种环节之Ｃ形态旳碳纳米管（Ｎ）ＣＴ可在晶体管中取代硅来控制中，尤其是对于复杂旳芯片，从设计、制造至封装，测电子流，并且ＣＴ也有也许取代铜作为

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