微電子器件與ic設(shè)計(jì)(1)(編輯修改稿)
2025-01-15 15:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 至更高。所謂 Moore定律 是在 1965年由 INTEL公司的 提出的，其內(nèi)容是硅集成電路按照 4年（后來發(fā)展到 3~4年）為一代、每代的芯片集成度要翻兩番、工藝線寬約縮小 30%、 IC工作速度提高 。 Gordon博士博士 1965年年?集成電路芯片的集成度每三年提高 4倍，而加工特征尺寸縮小 倍，這就是 摩爾定律?不斷提高產(chǎn)品的性能價(jià)格比是微電子技術(shù)發(fā)展的動力微電子發(fā)展的規(guī)律1.微細(xì)加工技術(shù)的提高微細(xì)加工技術(shù)水平通常用特征尺寸 CD（ CriticalDimension）表征，對于 MOS工藝，特征尺寸指工藝所能達(dá)到的最小溝道長度或柵的寬度；對于雙極 Bipolar工藝而言，則是指發(fā)射區(qū)條的最小寬度。影響微細(xì)加工技術(shù)極限的因素，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)展和電子束投影曝光技術(shù)的發(fā)展。總的來看，微細(xì)加工技術(shù)是沿著如下軌跡持續(xù)推進(jìn)的：10?m?亞微米 ??m?深亞微米（ ??m） ???m?納米（ ??m）。大約每代產(chǎn)品的特征尺寸縮小 。半導(dǎo)體 IC技術(shù)發(fā)展趨勢芯片面積擴(kuò)大 隨著 IC芯片功能的日益強(qiáng)大，電路系統(tǒng)也更加復(fù)雜，單芯片面積也不斷增大，以容納更多的元器件和子單元。單片面積已由 10mm2擴(kuò)大到 100mm2甚至幾百 mm2。大約每代產(chǎn)品的芯片面積增大 。大圓片 Wafer ，大直徑化 圓片大直徑化的發(fā)展： 4″?5″?6″?8″?10″?12″?16″（ 1″=1英寸 ==） 簡化電路結(jié)構(gòu) 半導(dǎo)體 IC的持續(xù)發(fā)展，不僅有賴于材料和工藝技術(shù)的進(jìn)步，還需要從設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，開發(fā)新型的電路結(jié)構(gòu)，以盡可能少的元件，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的設(shè)計(jì)指標(biāo)和性能。表 （ ITRS2023）年 份 2023 2023 2023 2023 2023 2023 2023 2023 2023 2023DRAM半間距 (nm) 80 70 65 57 51 45 40 28 20 14ASIC柵長 (nm) 90 78 68 59 52 45 40 28 20 14MPU柵長 (nm) 54 48 42 38 34 30 27 19 13 9EOT(197。) 14 13 12 11 10 9 9 8 7 7存儲器容量 8G 8G 16G 16G 16G 32G 32G 64G 128G 256GMPU芯片晶體管數(shù)(百萬晶體管 )386 386 386 773 773 773 1546 3092 6184 12368MPU芯片面積 (mm2) 111 88 140 111 88 140 111 111 111 111硅片直徑 (mm) 300 300 300 300 300 300 300 450 450 450工工藝藝特特征征尺尺寸寸單單個個芯芯片片上上的的晶晶體體管管數(shù)數(shù)芯芯片片面面積積電電源源電電壓壓金金屬屬布布線線層層數(shù)數(shù)時(shí)時(shí)鐘鐘頻頻率率μm1999 2023 2023 2023 2023 2023? 技術(shù) : 特征尺寸研究水平中國 世界年份(年 )1999 2023 2023 2023 2023 2023世界(微米 ) ()()()中國(微米 ) ()中國集成電路發(fā)展的 Roadmap21世紀(jì)微電子芯片技術(shù)展望21世紀(jì)硅微電子芯片將沿著以下四個方向發(fā)展： 繼續(xù)沿著 Moore定律前進(jìn)； 片上系統(tǒng)（ SOC）； 靈巧芯片，或賦予芯片更多的靈氣； 硅基的量子器件和納米器件。特征尺寸繼續(xù)等比例縮小，沿著 Moore定律繼續(xù)高速發(fā)展沿著 Moore定律發(fā)展 ,必然會提出微電子加工尺度和器件尺度的縮小有無極限的問題 .對于加工技術(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?，F(xiàn)在看來，這一極限在近期內(nèi)將不會影響芯片的進(jìn)步。另一方面，來自器件結(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)測不準(zhǔn)原理和統(tǒng)計(jì)力學(xué)熱漲落等，可能會使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。 為了突破 MOS器件的物理極限，發(fā)展下一代微電子芯片，科技界正在研究各種可能的新一代微電子器件，包括：單電子晶體管、量子隧道
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