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集成电路技术领域最新进展及新技术展望

姜芳
  
安家(建筑与工程)
2020年6期
信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司西安分公司

摘要:在信息社会发展中,社会经济发展的核心是集成电路技术。此外,它为各个领域的智能发展奠定了基础。对企业和产品的详细分析有助于充分了解企业产品知识经济的特点。集成电路技术的范围越来越广,在开发领域中发挥了重要作用,具有很大的价值。本文分析了集成电路技术的最新发展和新技术。

关键词:集成电路技术;新技术展望中图分类号:TU  文献标识码:A  文章编号:(2020)-06-198

在后摩尔时代,集成电路是针对终端用户需求而设计的,旨在理念系统设计和新的集成技术,以开发三维集成技术,从而实现成本低廉、体积小、性能强大的集成电路,如摩尔时代。异质三维集成技术的核心思想是集成三维方向的电路、存储和传感器,通过技术创新提高各个组件的功能和性能。此技术包括多个领域,如材料、设备、芯片设计、包装、终端应用等。各种技术领域的创新共同促进整个国际电联生态系统的发展,甚至更好地支持信息技术的进步。

一、集成电路技术分析

集成电路是微电子学的重要基础。考虑到微电子学的性质,微电子学既包括固体物理学也包括交叉性质。半导体等材料的研究正在发展成为微电子和电子科学。由于微电子学的原因,集成电路的器件物理上、半导体材料甚至系统设计原理上都在不断发展。此外,对科学测试功能和性能的集成电路进行了定义,使其与标准集成源元件和无源元件以及相应电路的集成相一致,从而提高了整个系统的技术水平。这可确保每个功能和系统都发挥重要作用。在发展过程中,我们在理论基础、合成材料、技术等方面继续面临挑战。只有具备稳定的集成电路基础,才能继续突破,提高技术整体水平,推动我国集成电路技术的创新改革和增长。

二、集成电路工艺最新进展和挑战

1.新技术和材料。集成电路由沉积、光学侵蚀、离子影响等控制。它们将按照衬底材料的规定生长和互联。集成电路的制造非常复杂,可能涉及数百个过程。每一个过程都是用技术材料来支撑。新集成电路独立于新材料的引入。新材料的发现和应用对微电子学的发展有重大影响。从20世纪70年代到今天的10多种材料。

2.新装置结构。为了保持对MOS器件栅的控制,栅氧化层的厚度减小到物理极限。22nm以下的节点即使在k材料较高的情况下也无能为力,因此只能丢弃MOS组件的平面结构,以保持对机器栅的控制。FinFET的器件结构目前广泛用于22nm以下的节点。FinFET利用鳍形栅的结构改进了对栅的控制,解决了亚阈值斜率降低的问题。硅级CMOS和FinFET晶体管的横截面。FinFET器件还将带来更高的集成度、更好的器件特性等优点。然而,其缺点是显而易见的,如晶体管尺寸大,NMOS-PMOS驱动能力相近,发热严重,工艺干扰大,更重要的是工艺复杂,成本高。

3.新技术流程。微纳米技术的进步离不开光学刻蚀技术的支撑。微加工精度高于纳米。工艺规模的进一步缩减导致制造成本大幅增加。过去,光学蚀刻技术的进步取决于光学蚀刻分辨率的提高。使用波长较短的光源、相位掩模技术、DFM技术和浸润式光刻技术可以提高光刻分辨率。ArF准分子激光是一种广泛使用的光源。要进一步减少波长,一方面必须限制激光的功率和稳定性,另一方面也必须限制光在大气中的吸收。它广泛用于32nm及以下的光刻,但仍不能满足10nm及以下的要求。

三、集成电路设计现状与挑战

集成电路设计是基于工艺、封装设计的。过去十年,集成电路行业的特点发生了很大变化。基于设备和芯片组功能定义的自上而下设计模式已经完成,设计正在逐步发展,以满足工业应用和系统的需求。集成电路是信息系统发展的必要趋势。它包括与数字/模拟芯片、存储器、传感器等的技术方向相匹配的技术、内存、感知和执行的集成和智能。特别是由于应用方向的变化,传统的集成电路配备了新的特性和技术类,衍生自可重构芯片、人工智能、生物医学芯片和脑芯片等技术。

四、集成电路前沿新技术介绍与展望

经过几十年的发展,传统集成电路取得了前所未有的成功。今天的集成单芯片控制器实现了几千亿晶体管的集成,然而,晶体管在硅集成电路领域,摩尔定律不再适用,器件尺寸也不再适用。产生效应,达到核心层量子。它也促使人们在新设备、新材料上寻求突破,实现集成电路技术的可持续发展。除了传统的CMOS集成电路外,新设备非常令人担忧。两种预期的技术是二维设备和量子计算。大规模生产后,将对信息技术产生革命性的影响。

1.芯片和量子计算。量子计算是一种基于量子力学态叠加和纠缠原理的跨学科新技术。这是量子物理和计算机断层摄影的结合,允许各种叠加和逻辑操作。量子相干器件的设计对于开发具有良好量子相干的双态系统至关重要。目前,可以使用自然双态二能级系统,如光学系统、离子阱等。以及人造双态二能级系统。超导体可以分为电荷、磁通和位相量子比特。量子计算芯片的出现是信息设备开发、复杂科学问题的需要以及量子理论深化的结果。近二十到三十年后,量子计算机将不再可能。一旦未来的量子问题得到解决,这项技术将会跨越式发展。

2.器件二维和芯片。相比与一维、三维器件,二维器件具有独特的电气、光学、热和机械特性。在二维组件中使用量子效应、打印机电子和特殊吸引力可提高性能。例如,高度电子迁移率的二维器件可以帮助构建高性能器件。二维器件的性能与传统设备有着根本的区别,因此可以设计强大的模拟和数字集成电路。当今,二维器件的大规模生产面临许多技术问题,包括二维器件模式的准备、接口条件、质量速率和技术一致性。这些问题一旦解决,就会影响集成电路的生态。

在人工智能、物联网、移动计算和5g架构的时代,冯诺依曼的传统架构已经不能满足高效计算的需要,因此我们必须在集成电路领域取得新的突破。集成电路、模式整合模式与创新模式。集成电路的发展不受摩尔定律的影响,相反,我们看到集成电路生态系统的繁荣和发展是信息技术的基础和驱动力,信息化和智能化为各个行业的提供。

参考文献

[1]宋海.集成电路技术应用及其发展前景研究[J].2018,16(2):1-7.

[2]张娜.先进集成电路技术发展现状分析[J].太赫兹科学与电子信息学报,2018,16(2):1-7.

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