半导体技术发展范文
时间：2023-11-01 17:42:26
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篇1
在这部分,我们将讨论“产品代”(product generation)和它们与技术周期之间的关系。在过去,这些术语经常被混用,历史上使用DRAM产品三年一换代(基于新的技术特征生产出密度为过去4倍的新产品)的方法定义技术周期的进步的方法,已经过时了。2009版的路线图将继续使用2005版路线图开始的做法,即:基于各个产品技术趋势来决定技术发展的驱动因素。这些基于产品的技术趋势由于其市场功能、性能和可承受的价格等需求不同,可能会以不同的速度发展。因此,作为领先产品的演化/按比例缩小的道路可能变得更加复杂。
从历史上看,DRAM产品一向被认作是整个半导体工业的技术引擎。在九十年代末以前,逻辑电路(以MPU/高性能ASIC为例)发展的速度和DRAM技术类似,但是落后于DRAM。根据2007年的PIDS对DRAM生产商的调查,在2000年/180 nm以后,DRAM工艺进步的速度为大约每2.5年一个周期。在最近几年,制造微处理器的新技术继续以2年的速度发展,并预计继续以2年/周期的速度发展至2013年/27 nm,而DRAM则预计从2010年/45 nm开始,到2024年路线图末期,都放缓到每3年一个技术周期的速度。随着微处理器/高性能ASIC产品继续以更快的2年/周期的速度发展,它和DRAM产品半节距工艺差距已经越来越小,并且和闪存技术需求一起,推动了最先进的光刻设备和“等效的按比例缩小”工艺,特别是加工孤立的特征线条(印制栅长和实际栅长)更需要强大的工艺能力,以使产品具有电源管理和性能增强等特征(例如刻蚀成型、形变硅、高κ/金属栅等)。如前文所述,由非接触多晶硅定义的闪存技术,也已经开始加速发展并成为领先的推动力。如上文所述,最新的闪存技术也推动了最领先的光刻技术的发展,PIDS的调查预测闪存的2年非接触多晶半节距技术周期的发展步伐将继续至2010年/32 nm,然后转为3年/周期,直至2024年。
然而,在这两类产品中,也有一些基本的区别。商品市场中压缩成本、提高加工厂生产能力的经济压力极大,DRAM产品着重于减小芯片的面积。因此加速DRAM技术发展的主要重点放在减小存储器单元面积上。但是这个减小存储器单元面积的压力是和提高存储电容容量和存储性能的要求互相矛盾的,因此这就给存储单元设计者以压力,迫使他们以创新精神,探索新设计和新材料的以解决存储单元面积和性能之间的矛盾。此外,为了能够更加紧凑地将大量DRAM存储单元安置在尽可能小的管芯面积当中,也需要尽可能减小存储单元的节距。2009年ITRS预测:插入新的掩埋字线和位线的单元技术,能够实现4f2(4=设计因子;f=以微米表示的半节距)的单元尺寸,将在2011年开始得到应用。
微处理器也面临着强大市场压力,需要在降低成本的同时提高性能。性能是通过减小晶体管栅长和增加互连金属层的层数实现的。2009年ITRS的团队已经对更新的路线图技术发展总表中的功能、芯片尺寸、单元面积和密度等模型达成了共识。MPU产品芯片尺寸表现在看起来和DRAM模型更为相似,而较大的入门型芯片尺寸必须要随时间按比例缩小以实现可承受的尺寸。此外,还新增一些项目用来加强模型之间的沟通。一些基本的模型假设都在路线图技术特征总表的注释中予以注明。表ORTC1是对技术趋势指标的一个小结。同时,出于完整性考虑,ASIC/低功耗栅长趋势也被列出,它们比最先进的MPU的发展要落后一些,这是为了尽可能地减少运行时和待机时的电流消耗。请参见术语表关于“等效的按比例缩小”、“半节距”和“栅长”的详细定义。对每个产品代,都列出了最先进的(处于引入阶段)和量产的(处于生产阶段)DRAM产品。
在对图8a和8b进行总结时,需要指出的是,远期的平均每年的DRAM接触M1半节距特征尺寸的减小速度预期将会在2010年/90 nm以后,回到3年的技术周期,大概是每年11%左右(也即每3年减小30%)。以前(2000年/180 nm - 2010年/45 nm)曾经加速到2.5年的技术周期,即大约每年13%(也即每两年约24%)。如前文所述,新的闪存非接触多晶硅预期在2010年回到3年技术周期的发展速度,领先于DRAM M1。MPU/高性能ASIC M1(一般在图中称为MPU)在2010年/45 nm时将赶上DRAM M1,预计继续2年/技术周期的步伐,并在2013年/27 nm时回到3年技术周期的发展速度。
5.5 芯片面积,光刻场和晶圆尺寸发展趋势
尽管芯片特征尺寸不断缩小,大约是每2-3年30%左右,但是先进存储器和逻辑电路产品从它第一次在技术论坛(如IEEE国际固体电路会议,ISSCC)上被演示开始,它的尺寸从引入阶段开始,一直是每六年就增长一倍(相当于每年增长12%)。芯片面积的增加对于每年增加40-60%的比特/电容器/晶体管是必需的,这样才能按照摩尔定律的规律发展(每1.5～2年芯片的功能增加一倍)。然而为了保持成本/功能每年减小大约30%的历史趋势,必须要提高设备生产率,提高制造成品率,使用更大的晶圆,保持或增加晶圆和硅面积的吞吐率,并且最重要的是,增加每个晶圆上的功能数(包括晶体管、比特和逻辑门)和芯片数。
增加晶圆上可用芯片的数目的主要方法是减小功能和芯片的面积,这是通过减小特征尺寸(按比例缩小)和重新设计产品/工艺(压缩)来实现的。例如,使用最新的模型可以预测到当一个经济有效的产品代(在代间的功能每2年翻一番)被引入后,芯片的面积必须尽可能地保持不变。而在每个技术周期内,各代产品则要保持每年减小芯片面积50%的速度(光刻线条减小速度0.7的平方),当存在更多的设计因素相关的密度改善时,甚至需要更快地缩小。
价格可以承受的DRAM和闪存产品一定要达到基本不变的代内芯片尺寸,同时保持单元阵列面积的高效性-占芯片总面积的58-63%。从历史上看,DRAM和闪存产品需要减小的单元面积设计因子(a)(单元面积(Ca),以最小特征尺寸(f)的平方表达的单元面积,Ca=af2)。国际技术工作组“工艺集成、器件和工艺组”和“前端工艺组”提供了关于阵列效率目标,单元面积因子,和每芯片的比特数等数据。此外,在“前端工艺”一章,还提供了满足激进的单元面积目标的挑战和解决方案。因为跟踪这些重要指标是非常重要的,所以DRAM单元面积指数,目标单元尺寸,单元阵列面积占芯片总面积的百分比等重要指数同时也在整体技术规划表ORTC-2A和2B中予以跟踪。(对有关名词的定义请参考术语表。)
显然地,根据最近的调查资料和公众可用的资料显示,DRAM单元面积因子的缩小率在2009年国际半导体技术发展路线图的模型中出现了加速,在2011年加入了“4f2”的面积因子(而在2005年版路线图中预测是6f2的面积因子)。从2011年开始,面积因子预期将保持为4f2,直至2024年的路线图末期。除了面积因子稳定在4f2的水平上,调查显示,56%的阵列效率将从2006年开始稳定下来。DRAM单元设计效率和功能密度的增加将会和较低的量产芯片尺寸目标,当前的目标是低于60 mm2。因此,DRAM的“摩尔定律”单位芯片比特数目标已经推迟了一年,并且将会在近期和远期继续以每3年2倍的目标发展。64 Gb的DRAM产品现在已经在2023年的路线图末期开始出现。(参见图9和图10a和10b,每单位功能的面积和每芯片的功能面积)。
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在更新的2009年路线图技术特征总表闪存产品模型中,功能比特数的计算仍然是基于单级单元(SLC)设计因子,以及非接触多晶硅密集线的关键特征按比例缩小速度。在2009年的“工艺集成、器件和结构”工作组的闪存调查显示,快速的2年一周期的按比例缩小速度将持续至2010年,然而,单级单元物理设计因子的限制仍然保持为4。因此,闪存模型功能(比特大小)面积的缩小在加速,闪存非接触多晶硅半节距将在数值上比DRAM交错接触的M1半节距领先3年。光刻技术工作组现在认为,先进的闪存制造技术显然已经推动了最先进的制造技术,并同时也使用相当水平的工艺设备来制造先进的DRAM产品。
因此,闪存单级单元(SLC)比特技术能够在2005年快速地发展到76 nm非接触多晶硅半节距和“4”的设计因子,并将继续按比例缩小至2010年的32 nm,将SLC比特尺寸缩小至0.004 um2,相当于同年的DRAM单元尺寸的1/3(见图9,2009年路线图产品功能大小趋势)。在2009年,当DRAM产品仍然处于2 G比特时,闪存技术的加速发展已经可以生产96 mm2的11 Gb SLC产品(然而,只有61 mm2的芯片面积才能满足市场的价格承受能力和生产率需求)。此外,闪存技术能够采用电学的方法,在相同的面积内得到双倍的比特数(多级单元,MLC),使得在96 mm2可承受的首次生产的芯片尺寸范围内,每个闪存芯片可以得到虚拟的双倍比特数,达22 G比特。“工艺集成、器件和结构”工作组的闪存调查显示,在2009年将会有3比特MLC闪存产品开始量产,使得更加困难的4比特MLC量产时间移至2012年。
“设计”技术工作组从2001年的ITRS开始就推荐最为激进的变革,通过这些变革,使得MPU芯片尺寸模型和最新的晶体管密度、大型片上SRAM以及更小的芯片尺寸目标相一致。“设计”技术工作组在模型中增加了细节,包括了新的晶体管设计改善因子。新的“设计”技术工作组模型在SRAM晶体管中使用了“60”的设计因子(和前版的路线图的值[100]相比,有显著的下降),并预期不再随时间的推移而显著下降。逻辑电路的栅晶体管设计因子也大幅度从300多下降到175,并预期在路线图时间框架内保持不变。除了阵列效率方面的显著改善(影响芯片尺寸模型的仅有的其它可变因子)以外,“尺寸缩小”和密度的改善将继续源自光刻带来的互连半节距按比例缩小。
当前的2009年ITRS MPU模型以2年为周期发展,落后于DRAM M1半节距数据,但是将在2010年/45 nm指标上超越DRAM M1半节距,然后继续2年的技术周期直至2013年/27 nm,然后回复到3年的技术周期,和DRAM M1和闪存多晶半节距趋势相平行。工艺尺寸和设计因子模型在过去版本的ITRS路线图的基础上有所修正,但是仍然通过将不变的芯片尺寸趋势与高性能MPU(现在降至260 mm2)和高性价比MPU(仍然是140 mm2)联系在一起,从而继续反映了经济承受能力的竞争需求,
由于MPU2年的技术周期半节距(追赶和超越阶段)会持续到2013年,仅由光刻改善带来的MPU产品的芯片尺寸缩小预期将保持不变。然而,在2013年以后,只有片上晶体管每个技术代(2013年以后是3年的周期)数量翻一番的发展速度减缓的情况下,MPU芯片代间尺寸模型才会保持不变。
在2009年的ITRS中,MPU模型继续使用每隔一个技术代逻辑芯核数量翻一番的方法。然而,由于每个芯核的晶体管数翻一番,因此,芯核的功能面积和密度将保持不变。“设计”技术工作组的共识是:MPU模型更加代表当前的设计趋势。参考图9、10a和10b的功能面积和每芯片功能图。
篇2
三维电子器件的快速发展,系统级封装(SiP)和其它帮助实现“More than Moore”的新技术,导致了路线图中“装配和封装”的加速发展。在2009版ITRS中,将增加或扩展几节新的内容,以应对这些新兴的技术。这些新内容在2008年的表格更新中进行了初步的讨论。
主要的变化包括:
片上的光学互连和SiP内部的芯片间互连,在2011年作为量产技术加入。
对表AP3和AP4中进行了修改,以反映专门技术的键合节距的变化。在某些情况下,是受需求的推动而不是能力的推动。
加入了一个新的技术需求表,表AP4b,以应对与翘曲相关的日益严重的问题,及其对装配的影响。
表AP5a、AP5b和AP5c进行了修改,以进一步澄清路线图的聚合体封装基板和某些高温器件类型使用的玻璃-陶瓷基板路线图之间的区别。
表AP9进行了重构,以提供对替代2007版技术需求表的定性的信息。
对表AP10进行了修改以提供更加详细的细节,并根据主要的工艺类型分成几节。
对表AP11进行了修改,加入了元件尺寸、再流焊温度和其它为满足SiP要求而改变的参数。
在表AP15中加入了有源光缆。这个表及相关的文字内容将在2009版ITRS中进行重大的修订,以反映SiP和系统互连中加入的光学互连。
由于认识到不同的光电应用具有不同的封装挑战,因此表AP16已经根据应用分节。
表AP10正在经历重大的修订,这将在2009版ITRS中加入。
表AP21:增加了汽车电子工作环境规范。这个材料在2007年进行了处理,但是随着电动汽车和混合动力汽车中电子器件的不断增加,需要有带有数值的技术需求表。这个内容将在2009版ITRS中进行大幅度的扩展。
在2008年的“装配和封装”技术需求表中,进行了大量的微小的修订。在这一版的更新中发现的最为重要的内容与2009版ITRS正在进行的重大修订相关。在2009版中,将加入对材料、工艺和设计变动的更加详细的讨论,以应对3D电子器件和“More than Moore”时代的功能多样化需求。
3.12 环境、安全和保健
在2008版ITRS更新中,“环境、安全和挑战”一章的主要关注焦点是更新路线图的能量和水资源节约的需求。使用修订的数据和分析模型,这些领域的现有(2007版ITRS)数值显然有可能是互相冲突的(满足一个目标有可能会影响另一个目标)。从分析中也可发现,水和能量的使用是相关的,因此必须要有具体数值来反映这种相关性。
现场耗水量减少的目标需求是为了保证依赖于这个资源的半导体工业的可持续发展。2008年的更新包括整体消耗的减少值。再循环目标目前暂时保持不变,在2009版中可能会有更多的深入分析。
能耗方面也反映了和水消耗类似的考虑,以保证能够支持半导体工业的可持续性发展。总的工厂级的能耗值已经降低,而短期内设备的能耗值会有增加,这反映了下一代的设备组的应用。远期的工具能耗值则保持不变或下降,这不包括EUV设备的可能的影响。工厂设备能量值也被确立以2007年的能耗值作为基础来描述,而非能耗的绝对值。
在2009版ITRS中,将仔细考察这些能量和水消耗的调整,以确认它们能够精确地反映技术的本质和需求。全部的超纯水和相关的水循环/回收率将使用最新的数据和模型来评估。
对2009年来说,ESH一章的最关键的领域将是如何决定技术需求,以便能够有效地表现ESH政策(政府和公众)对材料的影响。这些路线图需求必须要包括工业界不断演化的技术需求和它们对ESH需求的影响(标准、规章制度和公众政策),以及外部ESH需求对不断演化的技术的影响。努力将包括对每个技术领域的评估,以决定哪里有影响,或可能出现影响。
最后,2009年的工作将包括最终开发出来的对ESH风险的排序方案,用于ESH技术需求。将努力对ESH需求进行特征分析,这对制造技术的实现来说是非常关键的,和那些能够延缓技术极限的出现或提高以前技术代的技术一样重要。
3.13 成品率的提高
关键的挑战与最新的技术开发和2008年成品率提高技术工作组认识到的困难和挑战相对应。最终要的挑战是对多种致命缺陷的探测以及信噪比。探测多种致命缺陷的挑战并同时以高捕获率、低拥有成本和高吞吐率来区分它们,是一个挑战。此外,在存在大量的噪扰和伪缺陷的情况下找到与成品率相关的缺陷是一个令人生畏的挑战。作为一个第二重要的新挑战,提出了对3D检测的需求。这需要检测工具不但有能力检测高深宽比的结构,而且还能够检测非目视缺陷,例如空洞、内嵌的缺陷和亚表面缺陷,都是非常重要的。仍然保持着对高速度、经济有效的检测工具的需求。随着3D缺陷类型的重要性的增加,对高速和经济有效的检测工具的需求正在变得越来越重要。电子束检测看起来不再是所有任务的解决方案。
其它对成品率提高有挑战的近期课题,依重要性的先后,列写如下:
工艺稳定性和绝对污染水平(包括和成品率之间的联系)之间的关系:需要测试结构、方法和数据以便将晶圆环境和处理方法导致的缺陷和成品率之间建立起联系。这需要决定对气体、化学品、空气、先驱体、超纯水和基板表面清洁度的控制极限。
晶圆边缘和斜面的监控和污染的控制:找到导致成品率问题的晶圆边缘和晶圆斜面处的缺陷和工艺问题。当前,监控和污染控制方法需要大量的开发工作。
在远期,确定的关键挑战如下:
非目视缺陷和工艺离散性:由于非目视缺陷和工艺离散性导致的成品率损失的增加,需要方法、诊断和控制方面的新方法。这包括系统性的成品率损失和版图特性之间的联系。逻辑区域征图形的不规则形使得它们对系统成品率损失机制都非常敏感,例如,在光刻工艺窗间图形生成工艺的离散性。
在线缺陷特征分析:基于对更小的缺陷尺寸和特征分析的工作需求,需要对光学系统和能散X射线光谱学系统的替代技术,以便能够进行高吞吐率在线特征分析和对比特征尺寸更小的缺陷的分析。待分析的数据量大幅度增加,因此,对数据描述的新方法的需求和对保证质量的需求也大幅度增加。
基于模型的设计-制造界面的开发:由于光学邻近校正Optical Proximity Correction,OPC)和高复杂度集成的应用,模型必须要包括更大的参数化敏感度、超薄膜完整性、电路设计的影响、更大的晶体管封装密度等。
“闪存成品率”的影响因素非常复杂。成品率因子包括系统损失,以及由于电学特征(例如耐久性、循环时间等)造成的损失。在2009版ITRS,将需要更详细的讨论,包括适当的模型等。
可制造性设计(Design for Manufacturability,DFM)是一个2009年需要考虑的关键问题。应该在2009版ITRS的“成品率提高”一章中包括适当的模型和表格,以便和ITRS的其它章取得一致。
“成品率提高”一章包括三节,分别是:缺陷预算和成品率模型、缺陷探测和特征分析,以及晶圆环境和污染控制。2008年的主要工作是对技术需求表进行控制和更新。对这些变化总结如下:
缺陷预算和成品率模型
本版的更新包括对基于当前技术代的关键尺寸数值的缺陷预算而进行的重新计算,以保持和ORTC的兼容性。变化源于对DRAM芯片尺寸的重要更新和按比例缩小趋势的变化。当前,向“闪存”作为技术驱动的转化尚未开始。国际技术工作组需要有能够使用更新的每批晶圆颗粒数数据的解决方案,或在未来向设备供应商和集成的器件制造商提供每批晶圆的颗粒控制极限和可容忍的颗粒数的解决方案。对远期的挑战――开发基于模型的设计-制造界面,需要在不远的未来讨论以下问题:应该在设计阶段就开始运行很多模型。例如,光学邻近校正、阱邻近、应力邻近、CMP等。模型的数量看起来正在快速增加。模型不仅需要精度,而且还需要对模型之间的折衷进行优化。
缺陷探测和特征分析
根据缺陷检测和探测的最新进展,对表YE6、7、8进行了仔细的检查。本节和“光刻”及“前端工艺”技术工作组讨论的最新需求相一致。将技术需求表转化为“闪存”需求的工作已经结束,这是因为“闪存”具有最先进的技术,因此,它是检测检验设备规范的最激进的驱动因素。在表YE7中,加入了线条边缘测量的规范。对表YE8进行了扩展,加入了对扫描电镜所需的规范,和对斜面和边缘的光学顺序检测的规范。特别地,这个变化强调了对成品率的影响,和对斜面/边缘造成的缺陷的根本原因的分析。
晶圆环境和污染控制
和“互连”及“前端工艺”技术工作组的讨论帮助我们找到选定的FEOL和BEOL薄膜化学品先驱体,当前用于高产量的制造工艺。表YE9中包括了几种表中更新的先驱体,具有初步选定的关键质量参数,以支持高成品率制造。
篇3
关键词:节能;减排;功率半导体
Foundational Technology of Energy-Saving & Emission Reduction ――Power Semiconductor Devices and IC’s
ZHANG Bo
(State key Laboratory of Electronic Thin Films and Integrated Devices,
University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054,China)
Abstract: Power semiconductor devices and IC’s, an important branch of semiconductor technology, are a key and basic technology for energy-saving and emission reduction with the wide spread use of electronics in the consumer, industrial and military sectors. The development,challengeand market of power semiconductor devices are discussed in this paper. The future perspectives and key development areas of power semiconductor devices and IC’s in China are also described.
Keywords: Energy-saving; Emission reduction; Power semiconductor device
1引言
功率半导体芯片包括功率二极管、功率开关器件与功率集成电路。近年来,随着功率MOS技术的迅速发展,功率半导体的应用范围已从传统的工业控制扩展到4C产业(计算机、通信、消费类电子产品和汽车电子),渗透到国民经济与国防建设的各个领域。
功率半导体器件是进行电能处理的半导体产品。在可预见的将来,电能将一直是人类消耗的最大能源,从手机、电视、洗衣机、到高速列车,均离不开电能。无论是水电、核电、火电还是风电,甚至各种电池提供的化学电能,大部分均无法直接使用,75%以上的电能应用需由功率半导体进行变换以后才能供设备使用。每个电子产品均离不开功率半导体器件。使用功率半导体的目的是使用电能更高效、更节能、更环保并给使用者提供更多的方便。如通过变频来调速,使变频空调在节能70%的同时,更安静、让人更舒适。手机的功能越来越多,同时更加轻巧,很大程度上得益于超大规模集成电路的发展和功率半导体的进步。同时,人们希望一次充电后有更长的使用时间,在电池没有革命性进步以前,需要更高性能的功率半导体器件进行高效的电源管理。正是由于功率半导体能将 ‘粗电’变为‘精电’,因此它是节能减排的基础技术和核心技术。
随着绿色环保在国际上的确立与推进,功率半导体的发展应用前景更加广阔。据国际权威机构预测,2011年功率半导体在中国市场的销售量将占全球的50%,接近200亿美元。与微处理器、存储器等数字集成半导体相比,功率半导体不追求特征尺寸的快速缩小,它的产品寿命周期可为几年甚至十几年。同时,功率半导体也不要求最先进的生产工艺,其生产线成本远低于Moore定律制约下的超大规模集成电路。因此,功率半导体非常适合我国的产业现状以及我国能源紧张和构建和谐社会的国情。
目前,国内功率半导体高端产品与国际大公司相比还存在很大差距,高端器件的进口替代才刚刚开始。因此国内半导体企业在提升工艺水平的同时,应不断提高国内功率半导体技术的创新力度和产品性能,以满足高端市场的需求,促进功率半导体市场的健康发展以及国内电子信息产业的技术进步与产业升级。
2需求分析
消费电子、工业控制、照明等传统领域市场需求的稳定增长,以及汽车电子产品逐渐增加,通信和电子玩具市场的火爆,都使功率半导体市场继续保持稳步的增长速度。同时,高效节能、保护环境已成为当今全世界的共识,提高效率与减小待机功耗已成为消费电子与家电产品的两个非常关键的指标。中国目前已经开始针对某些产品提出能效要求,对冰箱、空调、洗衣机等产品进行了能效标识,这些提高能效的要求又成为功率半导体迅速发展的另一个重要驱动力。
根据CCID的统计,从2004年到2008年,中国功率器件市场复合增长率达到17.0%,2008年中国功率器件市场规模达到828亿元,在严重的金融危机下仍然同比增长7.8%,预计未来几年的增长将保持在10%左右。随着整机产品更加重视节能、高效,电源管理IC、功率驱动IC、MOSFET和IGBT仍是未来功率半导体市场中的发展亮点。
在政策方面,国家中长期重大发展规划、重大科技专项、国家863计划、973计划、国家自然科学基金等都明确提出要加快集成电路、软件、关键元器件等重点产业的发展,在国家刚刚出台的“电子信息产业调整和振兴规划”中,强调着重从集成电路和新型元器件技术的基础研究方面开展系统深入的研究,为我国信息产业的跨越式发展奠定坚实的理论和技术基础。在国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)中明确提出,功率器件及模块技术、半导体功率器件技术、电力电子技术是未来5～15年15个重点领域发展的重点技术。在目前国家重大科技专项的“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”和“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”两个专项中,也将大屏幕PDP驱动集成电路产业化、数字辅助功率集成技术研究、0.13微米SOI通用CMOS与高压工艺开发与产业化等功率半导体相关课题列入支持计划。在国家973计划和国家自然科学基金重点和重大项目中,属于功率半导体领域的宽禁带半导体材料与器件的基础研究一直是受到大力支持的研究方向。
总体而言,从功率半导体的市场需求和国家政策分析来看,我国功率半导体的发展呈现以下三个方面的趋势:① 硅基功率器件以实现高端产品的产业化为发展目标;② 高压集成工艺和功率IC以应用研究为主导方向;③ 第三代宽禁带半导体功率器件、系统功率集成芯片PSoC以基础研究为重点。
3功率半导体技术发展趋势
四十多年来,半导体技术沿着“摩尔定律”的路线不断缩小芯片特征尺寸。然而目前国际半导体技术已经发展到一个瓶颈:随着线宽的越来越小,制造成本成指数上升;而且随着线宽接近纳米尺度,量子效应越来越明显,同时芯片的泄漏电流也越来越大。因此半导体技术的发展必须考虑“后摩尔时代”问题,2005年国际半导体技术发展路线图(The International Technology Roadmap for Semiconductors,ITRS)就提出了另外一条半导体技术发展路线,即“More than Moore-超摩尔定律”, 如图1所示。
从路线图可以清楚看到,未来半导体技术主要沿着“More Moore”与“More Than Moore”两个维度的方向不断发展,同时又交叉融合,最终以3D集成的形式得到价值优先的多功能集成系统。“More Moore”是指继续遵循Moore定律,芯片特征尺寸不断缩小(Scaling down),以满足处理器和内存对增加性能/容量和降低价格的要求。这种缩小除了包括在晶圆水平和垂直方向上的几何特征尺寸的继续缩小,还包括与此关联的三维结构改善等非几何学工艺技术和新材料的运用等。而“More Than Moore”强调功能多样化,更注重所做器件除了运算和存储之外的新功能,如各种传感功能、通讯功能、高压功能等,以给最终用户提供更多的附加价值。以价值优先和功能多样化为目的的“More Than Moore”不强调缩小特征尺寸,但注重系统集成,在增加功能的同时,将系统组件级向更小型、更可靠的封装级(SiP)或芯片级(SoC)转移。日本Rohm公司提出的“Si+α”集成技术即是“More Than Moore”思想的一种实现方式,它是以硅材料为基础的,跨领域(包括电子、光学、力学、热学、生物、医药等等)的复合型集成技术,其核心理念是电性能(“Si”)与光、力、热、磁、生化(“α”)性能的组合,包括:显示器/发光体(LCD、EL、LD、LED)+LSI的组合感光体、(PD、CCD、CMOS传感器)+LSI的形式、MEMS/生化(传感器、传动器)+LSI等的结合。
在功能多样化的“More Than Moore”领域,功率半导体是其重要组成部分。虽然在不同应用领域,对功率半导体技术的要求有所不同,但从其发展趋势来看,功率半导体技术的目标始终是提高功率集成密度,减少功率损耗。因此功率半导体技术研发的重点是围绕提高效率、增加功能、减小体积,不断发展新的器件理论和结构,促进各种新型器件的发明和应用。下面我们对功率半导体技术的功率半导体器件、功率集成电路和功率系统集成三个方面的发展趋势进行梳理和分析。
1) 功率半导体(分立)器件
功率半导体(分立)器件国内也称为电力电子器件,包括:功率二极管、功率MOSFET以及IGBT等。为了使现有功率半导体(分立)器件能适应市场需求的快速变化,需要大量融合超大规模集成电路制造工艺,不断改进材料性能或开发新的应用材料、继续优化完善结构设计、制造工艺和封装技术等,提高器件功率集成密度,减少功率损耗。目前,国际上在功率半导体(分立)器件领域的热点研究方向主要为器件新结构和器件新材料。
在器件新结构方面,超结(Super-Junction)概念的提出,打破了传统功率MOS器件理论极限,即击穿电压与比导通电阻2.5次方关系,被国际上誉为“功率MOS器件领域里程碑”。超结结构已经成为半导体功率器件发展的一个重要方向,目前国际上多家半导体厂商,如Infineon、IR、Toshiba等都在采用该技术生产低功耗MOS器件。对于IGBT器件,其功率损耗和结构发展如图2所示。从图中可以看到,基于薄片加工工艺的场阻(Field Stop)结构是高压IGBT的主流工艺;相比于平面结结构(Planar),槽栅结构(Trench)IGBT能够获得更好的器件优值,同时通过IGBT的版图和栅极优化,还可以进一步提高器件的抗雪崩能力、减小终端电容和抑制EMI特性。
功率半导体(分立)器件发展的另外一个重要方向是新材料技术,如以SiC和GaN为代表的第三代宽禁带半导体材料。宽禁带半导体材料具有禁带宽度大、临界击穿电场强度高、饱和电子漂移速度高、抗辐射能力强等特点,是高压、高温、高频、大功率应用场合下极为理想的半导体材料。宽禁带半导体SiC和GaN功率器件技术是一项战略性的高新技术,具有极其重要的军用和民用价值,因此得到国内外众多半导体公司和研究结构的广泛关注和深入研究,成为国际上新材料、微电子和光电子领域的研究热点。
2) 功率集成电路(PIC)
功率集成电路是指将高压功率器件与信号处理系统及接口电路、保护电路、检测诊断电路等集成在同一芯片的集成电路,又称为智能功率集成电路(SPIC)。智能功率集成作为现代功率电子技术的核心技术之一,随着微电子技术的发展,一方面向高压高功率集成(包括基于单晶材料、外延材料和SOI材料的高压集成技术)发展,同时也向集成更多的控制(包括时序逻辑、DSP及其固化算法等)和保护电路的高密度功率集成发展,以实现功能更强的智能控制能力。
3)功率系统集成
功率系统集成技术在向低功耗高密度功率集成技术发展的同时,也逐渐进入传统SoC和CPU、DSP等领域。目前,SoC的低功耗问题已经成为制约其发展的瓶颈,研发新的功率集成技术是解决系统低功耗的重要途径,同时,随着线宽的进一步缩小,内核电压降低,对电源系统提出了更高要求。为了在标准CMOS工艺下实现包括功率管理的低功耗SoC,功率管理单元需要借助数字辅助的手段,即数字辅助功率集成技术(Digitally Assisted Power Integration,DAPI)。DAPI技术是近几年数字辅助模拟设计在功率集成方面的深化与应用,即采用更多数字的手段,辅助常规的模拟范畴的集成电路在更小线宽的先进工艺线上得到更好性能的电路。
4我国功率半导体发展现状、
问题及发展建议
在中国半导体行业中,功率半导体器件的作用长期以来都没有引起人们足够的重视,发展速度滞后于大规模集成电路。国内功率半导体器件厂商的主要产品还是以硅基二极管、三极管和晶闸管为主,目前国际功率半导体器件的主流产品功率MOS器件只是近年才有所涉及,且最先进的超结低功耗功率MOS尚无法生产,另一主流产品IGBT尚处于研发阶段。宽禁带半导体器件主要以微波功率器件(SiC MESFET和GaN HEMT)为主,尚未有针对市场应用的宽禁带半导体功率器件(电力电子器件)的产品研发。目前市场热点的高压BCD集成技术虽然引起了从功率半导体器件IDM厂家到集成电路代工厂的高度关注,但目前尚未有成熟稳定的高压BCD工艺平台可供高性能智能功率集成电路的批量生产。
由于高性能功率半导体器件技术含量高,制造难度大,目前国内生产技术与国外先进水平存在较大差距,很多中高端功率半导体器件必须依赖进口。技术差距主要表现在:(1)产品落后。国外以功率MOS为代表的新型功率半导体器件已经占据主要市场,而国内功率器件生产还以传统双极器件为主,功率MOS以平面工艺的VDMOS为主,缺乏高元胞密度、低功耗、高器件优值的功率MOS器件产品,国际上热门的以超结(Super junction)为基础的低功耗MOS器件国内尚处于研发阶段;IGBT只能研发基于穿通型PT工艺的600V产品或者NPT型1200V低端产品,远远落后于国际水平。(2)工艺技术水平较低。功率半导体分立器件的生产,国内大部分厂商仍采用IDM方式,采用自身微米级工艺线,主流技术水平和国际水平相差至少2代以上,产品以中低端为主。但近年来随着集成电路的迅速发展,国内半导体工艺条件已大大改善,已拥有进行一些高端产品如槽栅功率MOS、IGBT甚至超结器件的生产能力。(3)高端人才资源匮乏,尤其是高端设计人才和工艺开发人才非常缺乏。现有研发人员的设计水平有待提高,特别是具有国际化视野的高端设计人才非常缺乏。(4)国内市场前十大厂商中无一本土厂商,半导体功率器件产业仍处在国际产业链分工的中低端,对于附加值高的产品如IGBT、AC-DC功率集成电路,现阶段国内仅有封装能力,不但附加值极低,还形成了持续的技术依赖。
笔者认为,功率半导体是最适合中国发展的半导体产业,相对于超大规模集成电路而言,其资金投入较低,产品周期较长,市场关联度更高,且还没有形成如英特尔和三星那样的垄断企业。但中国功率半导体的发展必须改变目前封装强于芯片、芯片强于设计的局面,应大力发展设计技术,以市场带动设计、以设计促进芯片,以芯片壮大产业。
功率半导体芯片不同于以数字集成电路为基础的超大规模集成电路,功率半导体芯片属于模拟器件的范畴。功率器件和功率集成电路的设计与工艺制造密切相关,因此国际上著名的功率器件和功率集成电路提供商均属于IDM企业。但随着代工线的迅速发展,国内如华虹NEC、成芯8英寸线、无锡华润上华6英寸线均提供功率半导体器件的代工服务,并正积极开发高压功率集成电路制造平台。功率半导体生产企业也应借鉴集成电路设计公司的成功经验,成立独立的功率半导体器件设计公司,充分利用代工线先进的制造手段,依托自身的销售网络,生产高附加值的高端功率半导体器件产品。
设计弱于芯片的局面起源于设计力量的薄弱。虽然国内一些功率半导体生产企业新近建设了6英寸功率半导体器件生产线,但生产能力还远未达到设计要求。笔者认为其中的关键是技术人员特别是具有国际视野和丰富生产经验的高级人才的不足。企业应加强技术人才的培养与引进,积极开展产学研协作,以雄厚的技术实力支撑企业的发展。
我国功率半导体行业的发展最终还应依靠功率半导体IDM企业,在目前自身生产条件落后于国际先进水平的状况下,IDM企业不能局限于自身产品线的生产能力,应充分依托国内功率半导体器件庞大的市场空间,用技术去开拓市场,逐渐从替代产品向产品创新、牵引整机发展转变;大力发展设计能力,一方面依靠自身工艺线进行生产,加强技术改造和具有自身工艺特色的产品创新,另一方面借用先进代工线的生产能力,壮大自身产品线,加速企业发展。
5结束语
总之,功率半导体技术自新型功率MOS器件问世以来得到长足进展,已深入到工业生产与人民生活的各个方面。与国外相比,我国在功率半导体技术方面的研究存在着一定差距,但同时日益走向成熟。总体而言,功率半导体的趋势正朝着提高效率、多功能、集成化以及智能化、系统化方向发展;伴随制造技术已进入深亚微米时代,新结构、新工艺硅基功率器件正不断出现并逼近硅材料的理论极限,以SiC和GaN为代表的宽禁带半导体器件也正不断走向成熟。
我国拥有国际上最大的功率半导体市场,拥有迅速发展的半导体代工线,拥有国际上最大规模的人才培养能力,但中国功率半导体的发展必须改变目前封装强于芯片、芯片强于设计的局面。功率半导体行业应加强技术力量的引进和培养,大力发展设计技术,以市场带动设计、以设计促进芯片,以芯片壮大产业。
篇4
机遇一：智能化推动汽车中半导体的搭载数量和性能提升
汽车智能化趋势使得汽车电子半导体市场的增长不再依赖于汽车产量的增加，而是车载半导体数量的增加。
ADAS系统需要大量CMOS传感器、MEMS传感器、各种原理的探测雷达来感知周围环境，如识别交通标志、甄别障碍物类型、测量障碍物与车身距离、计算相对移动速度等。
目前，主流ADAS系统解决方案包括CMOS传感器、微波雷达和核心计算芯片。特斯拉汽车装配的全自动驾驶Autopilot 2.0系统包括8个摄像头、12个超声波雷达及一个前向探测雷达。
预计处于一辆完全无人驾驶阶段的汽车中，半导体成本将超过1000美元，而当前每辆车中的半导体成本只有约350美元。
机遇二：新能源汽车对功率器件需求旺盛
新能源汽车动力系统的电气化使得功率器件使用量大幅增加。新能源汽车动力产生和传输过程与汽油发动机有较大差异，需要频繁进行电压变换和直流/交流转换。加之纯电动汽车对续航里程的高要求，电能管理需要更加精细化。实现以上功能需要大量的逆变器、变压器、变流器，对IGBT、MOSFET 、二极管等功率器件的需求远高于传统汽车。
根据Strategy Analytics的数据，纯电动汽车的半导体成本达到704美元，相对于传统汽车的350美元增加了一倍，其中功率器件成本为387美元，占比达到55%。纯电动汽车相比传统汽车新增的半导体成本中，功率器件成本约为269美元，占新增成本的76%。
机遇三：汽车智能化带来海量信息存储需求
未来汽车将不仅是交通工具，更是信息汇总、计算和传递的中心，这对信息存储提出了更高要求。
一是车载信息娱乐系统（IVI）存储需求不断提高。IVI系统的显示器尺寸越来越大、分辨率越来越高，承载的信息也更加复杂和丰富，对存储空间和速度提出更高要求。存储器产品一般是在消费电子应用成熟之后才向汽车领域推广。近年来汽车内存更新换代频率显著提高。普通汽车上使用的DDR2内存从消费电子到汽车系统的推广经历了5年时间，而LPDDR4内存在2015年刚在手机上使用，2016年已开始进行汽车产品验证，预计2017年即可进入市场。
二是ADAS系统存储需求不断提高。ADAS系统需要大存储空间和高存储速度支撑系统的快速反应能力。尤其是图像传感器的数量和分辨率不断提升，产生海量数据存储需求。汽车存储芯片龙头企业美国美光公司已推出可用于ADAS系统的240GB车载固态硬盘。
机遇四：汽车电子成为半导体新技术发展的驱动力
汽车电子领域对产品可靠性和寿命的极高要求使得只有成熟的半导体技术才会在汽车领域推广，新兴技术很少首先使用在汽车领域。近年来，汽车逐渐成为电子信息系统的新兴载体，推动新兴车用半导体技术发展。
一是汽车子驱动激光雷达向固态化发展。目前主流激光雷达为机械结构，价格非常昂贵，早先应用于遥感、军事、测绘等领域。固态激光雷达使用MEMS反射镜替代机械结构控制激光束的发射角度和方向，成本大大降低，具备进入民用汽车领域的价格优势。
二是汽车电子驱动毫米波雷达向低成本CMOS工艺发展。毫米波雷达早先应用于导弹制导、近程雷达、火控雷达等军用领域。无人驾驶和ADAS的应用需求推动汽车上装备毫米波雷达来提升汽车辅助驾驶性能，并促进毫米波雷达技术的不断进步，成本不断降低。毫米波雷达芯片主要基于SiGe工艺，未来成本更低的CMOS工艺将成为技术主流。
篇5
A=Martin Anstice
云计算、物联网、人工智能，不断冒出的新技术让我们想象着一个不可预知的未来，而我们手中的移动终端也在往更轻薄、更低能耗以及更高性能的方向发展，但是要实现这一切都基于芯片的演进。让芯片变得更薄更轻、性能更强而能耗更低，要从芯片制造工艺本身来改进，现有的改进方法有芯片制造过程的缩减以及芯片架构的调整。不过无论哪种方式都对制造芯片的设备提出了更高的要求。在泛林集团（Lam Research）总裁兼首席执行官Martin Anstice看来，摩尔定律需要延续甚至突破，半导体行业才能持续发展。
C：全球半导体领域的技术发展呈现出怎样的趋势？
A：技术的发展基于整个半导体行业以及电子工业的发展，而半导体行业的发展又遵循于“摩尔定律”。要将“摩尔定律”延续下去，需要整个行业不断创新，以挖掘更多技术上的可能性。比如，现在业界比较关注的多重图形技术，就是把芯片的设计图曝光到晶圆上，然后我们再根据这个设计图来刻蚀晶圆。但由于现在器件越来越小，越来越精密，制造工艺都是在纳米级别下完成的，很多时候仅通过一次曝光很难达到需要的精度，必须通过多次曝光和刻蚀才能实现。此外，如今人们对电子产品性能的要求越来越高，这就意味着对半导体器件的性能提出更高的要求。如何在现有尺寸的器件上集成更多的功能，已成为我们必须解决的问题。目前，行业通过将器件的构架由二维向三维转变解决了这个难题，比如3D NAND技术，就是沿垂直方向来堆叠存储单元，从而有效提升器件的整体性能。其他的还有鳍式场效应晶体管（FinFET）技术、先进封装技术等。总而言之，未来的发展趋势主要聚焦于如何通过创新技术实现芯片尺寸的进一步缩减，这也将对半导体设备制造商带来很大的挑战。
C：设备制造商所在的行业面临什么挑战？
A：如今，随着物联网、云计算、互联网+等概念的应用和深入，以及电子产品与移动终端的普及和更新迭代速度的加快，市场对半导体产品的需求大大增加，同时也要求上游半导体器件设备制造商对市场的反应速度更快，经营方式更加灵活，业务体系更加全面。这是挑战之一。其次，消费者也希望手中的电子产品和移动终端变得更加轻薄、能耗更低，性能更高，但价格却更加优惠。这就要求这些设备中的半导体器件的尺寸进一步缩减，性能进一步提升。这样势必对半导体器件的制造工艺和设备制造商的创新能力提出更高的要求，尤其是在诸多技术已经进入拐点，行业迫切需要突破的时候。这是挑战之二。第三个挑战是如何培养，吸纳和留住尖端的技术人才。
C：你们怎么看待中国在半导体教育以及人才储备方面的状况？
A：总体来说半导体领域的人才还是比较短缺的。不仅中国如此，美国也是一样，甚至美国比中国还要严重。中国的半导体产业相对美国来说还比较新，但这里却拥有大量的发展机遇和潜力，比如这里既有诸如14纳米、16纳米以及3D NAND等行业最先进的技术，也有诸如物联网的很多成熟的技术。泛林和中国很多的高等院校合作，从教育体系入手，加快该领域人才的培养。
篇6
[关键词]电力电子技术；逆变器；拓扑结构；软开关；控制
前言
随着科学技术的发展，电力电子技术又与现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关。随着电力半导体器件的发展，DC-AC逆变技术广泛的应用于航空、航天、航海等重要领域，特别是随着石油、天然气等主要能源日益紧张，新能源的开发和利用越来越受到人们的重视。因为DC-AC逆变器可以实现将蓄电池、太阳能和燃料电池等其他新能源转化为交流能源，这对将直流转变为交流的逆变技术更是起着至关重要的作用。电力半导体器件的发展对电力电子技术的发展有着极为重要的作用，因此，电力电子技术的发展史是以电力半导体器件的发展为基础和主线的。
1、电力电子技术简介
电力电子技术是一种高新技术，它是利用电力半导体器件对电力的电压、电流、频率、相位、相数等进行变换和控制的技术。是以电力为对象，以微电子技术、自动控制技术为手段，研究电力在产生、输送、分配、变换、应用等过程中进行电力再加工的技术。
1、1电力电子技术与绿色能源
电力电子技术是高效节能技术，电动机调速节能和照明灯节能是两大节能重点。发展并推广应用电动汽车（绿色汽车），是改善大气环境的重要手段。利用风能、太阳能、潮汐能、地热能等绿色能源发电，可避免火力发电导致的严重污染。将电网交流电能变成直流电能储存，然后将直流电能逆变成交流电能供负载使用，均与电力电子技术密切相关。电力电子技术提供了各种有源功率因数校正和有源滤波装置、动态无功补偿装置等，在电网环境和电磁环境保护方面起到相当大的作用。
随着信息电子技术、微型电子计算机、超大规模集成电路以及计算机辅助设计的广泛应用，电力电子技术如虎添翼，得到了蓬勃的发展。目前，电力电子技术已成为工业化国家经济领域中不可缺少的基础技术和重要手段。由于环境、能源、社会高效化等要求，电力电子成套装置正向着以下几个方面发展：
⑴高性能化：电力电子成套装置的高性能化内容十分广泛。对于大容量装置，采用多重化和多机并联；降低装置自身损耗；实现高效率化；采用损耗――功率密度考核装置效率；装置实现自动调谐或自动化、遥控和远控。
⑵标准化：电力电子成套装置的备品、备件将系列化、标准化。超大功率集成电路将简化成套装置的工作量。
⑶智能化：二十一世纪将诞生全智能化电力电子成套装置。智能化包括两个方面，即尽量减少硬件，实现硬件软件化；另一方面，采用智能化电力电子器件和其它智能化部件，集成化是智能化的基础。
⑷全数字化控制：90年代已经采用32位DSP，二十一世纪全数字控制的应用将更加广泛深入，甚至取代摸控制。近几年来，各种现代控制理论、专家系统、模糊控制及神经元控制等都是发展的热点，将使电力电子控制技术发展到一个崭新的阶段。
⑸系统化：电力电子技术及其相关技术的发展，已经摆脱了局部环节的孤立发展，而注意到整体优势，亦即将电网、整流器、逆变器、电动机、生产机械和控制系统等作为一个整体，从系统上进行考虑。这是二十一世纪必将实现的目标。
⑹绿色化：电力电子成套装置所消耗的大量无功功率及所产生的谐波电流严重地污染了电网。这种污染类似现代工业对地球的污染。现在将越来越引起人们的重视，治理电力电子成套装置污染的方法是设法补偿无功功率和谐波，即采用无功功率静止补偿装置和电力有源滤波器。但更积极的方法是使电力电子成套装置具有所需的功能，又不消耗无功功率，不产生谐波，为此采用自换相整流装置，并对其进行PWM控制。
2、DC/AC逆变器用电力半导体器件的发展
DC-AC逆变技术能够实现直流电能到交流电能的转换，可以从蓄电池、太阳能电池等直流电能变换得到质量较高的、能满足负载对电压和频率要求的交流电能。DC-AC逆变技术在交流电机的传动、不间断电源（UPS）、变频电源、有源滤波器、电网无功补偿器等许多场合得到了广泛的应用。DC-AC逆变技术的基本原理是通过半导体功率开关器件（例如SCR，GTO，GTR，IGBT和功率MOSFET模块等）的开通和关断作用，把直流电能变换成交流电能，因此是一种电能变换装置。由于是通过半导体功率开关器件的开通和关断来实现电能转换的，因此转换效率比较高，但转换输出的波形却很差，是含有相当多谐波成分的方波。而多数应用场合要求逆变器输出的是理想的正弦波，因此如何利用半导体功率开关器件的开通和关断的转换，使逆变器输出正弦波和准正弦波就成了DC-AC逆变器技术发展中的一个主要问题。今后，随着工业和科学技术的发展，对电能质量的要求将越来越高，DC-AC逆变器在这种变换中的作用也会日益突显出来。
3、逆变器的应用领域
1.以直流发电机、蓄电池、太阳能电池和燃料电池为主直流电源的场合，如航空静止变流器（27V或270V DC/115V 400Hz AC）、通讯静止变流器（48V DC/220V 50Hz AC）；
2.以变频或恒频交流电为主交流电源且采用交-直-交变换方案的场合，如飞机变速恒频电源（变频交流电/115V 400Hz AC）、新型风力发电电源（变频交流电/220V 50Hz AC）和变频电源（220V 50Hz DC/115V 400Hz AC或115V 400Hz AC/220V 50Hz AC）；
3.不间断电源UPS中的核心环节-逆变器；
4.作为校表台产品的电压、电流标准源-电压功率放大器、电流功率放大器。5）交流电机调速系统中的核心环节―逆变器。
篇7
随着国际各大半导体制造企业进入中国，中国的半导体测试业伴随半导体设计/制造业一样进入国际化。中国的半导体测试业必须选择恰当的切入点，在满足现有低端测试服务的基础上，大力开拓中端市场；在高端市场上积极开展合作，引进技术，争取跨越式发展。
测试对设备的新要求
随着IC设计、制造业的快速发展，高速、高密度、SOC、ASIC等新型芯片不断出现，对测试设备提出了高速、高密度、通用性、高性/价比的要求。但高速、高密度、高性能的要求，必然导致测试系统的工艺、结构、器件性能、复杂性的提高，从而使得测试系统体积增加、成本提高。虽然新技术、新器件的使用，提高了测试系统的速度和性能，降低了功耗和成本，但测试性能永远要高于被测芯片的性能，新型高性能IC的速度达到几百兆甚至几千兆，通道数达到几百个到几千个。所以高端、高性能的测试系统仍然是高价格、大体积的特点。
国际上先进的测试设备制造商都针对主流测试市场推出中、高档测试设备、但任何一款测试设备都不能满足不断更新的测试需求，性能、价格的矛盾，适应性和复杂性的矛盾仍需解决。各大测试设备制造商（如泰瑞达、爱德万）都先后提出测试系统的开放性和标准化，使系统具有灵活配置、不断升级、快速编程，以适应各种测试需求。但目前国际化的测试系统开放性标准仍未形成。主要是各大测试设备制造商都希望采用各自的标准。所以目前测试系统的开放标准都有局限性。
国内测试市场正以前所未有的速度增长，随着中国CAD设计水平的提高，将会有大量的各类SOC、ASIC等国产芯片出现，贴近测试市场，提供快速、灵活配置，优良的技术服务，符合国内市场需求价位的国产测试设备，将是最受欢迎的测试设备。为此,北京自动测试技术研究所早在1998年就开展了开放性测试系统的研发，我们采用国际仪器、测控行业推行的开放性、标准化总线VXI、PXI总线，使我们的设备从低端到中高端产品都建立在统一的开放性、标准化总线结构上，保证了产品的兼容性、延续性、开放性及标准化的特点，加快了产品的升级换代。利用其开放性、标准化特点，可方便插入各仪器制造商提供的通用VXI、PXI测量，测试模块灵活配置系统。这对今后大量涌现的数模混合、SOC芯片测试提供了大量测试资源。能够根据测试需求，以最优性/价比配置系统。
测试服务业的新机遇
到2010年，全国集成电路产量将要达到500亿块，将占当时世界市场份额的5％，满足国内市场50％的需求，基本形成具有一定规模的产业群和较为完整的产业链。集成电路产业是由设计业、制造业、封装业和测试业等四业组成。测试业的生存和发展与IC产业息息相关。
篇8
商务谈判调研报告篇01第五组
组长：吴晓平
成员：何艳霞
张 莉
董蓝娟
关春燕
张瑞芳
郑芳丽
顿 丹
郭 露
谈判背景资料：
天津半导体工厂欲改造其生产线，需要采购设备、备件和技术。适合该厂的供应商在美国，日本各地均可找到两家以上。正在此时，香港某生产商的推销人员去天津访问，找到该厂采购人员表示可以为该厂提供所需的设备和技术。由于香港客商讲中文，又是华人，很快关系就熟悉了。工厂表示了采购意向，但由于香港生产商的知名度较低，天津半导体工厂对其产品一直存有疑虑，于是答应安排一次谈判，对相关事宜进行商谈。我们第五组在主谈人员吴晓平的带领下，与第六组即香港供应商进行谈判。下面是我们在与其谈判前做的调查工作： 公司企业背景资料：
天津中环半导体股份有限公司是一家集科研、生产、经营、创投于一体的国有控股高新技术企业，拥有独特的半导体材料-节能型半导体器件和新能源材料-新能源器件双产业链。该公司是在深圳证券交易所上市的公众公司，股票代码002129。注册资本482,829,608元，总资产达20.51 亿。年销售额超过2亿元,产品行销全国并远销海外18个国家和地区。高压硅堆产销量居世界第1位，国际市场占有率达到43%，国内市场占有率达到57%。微波炉用高压硅堆国际市场占有率达到55%。 在单晶硅材料领域，形成了以直拉硅棒、区熔硅棒、直拉硅片、区熔硅片为主的四大产品系列，是中国硅单晶品种最齐全的厂家之一, 区
熔硅单晶的国内市场占有率在65%以上，产量和市场占有率已连续5年居国内同行业首位，产销规模居世界第三位 ， 公司现有专利技术15项，专有技术200多项，形成了一系列自主知识产权。公司致力于半导体节能和新能源产业，是一家集半导体材料-新能源材料和节能型半导体器件-新能源器件科研、生产、经营、创投于一体的国有控股企业，拥有全球独特的双产业链，是天津市高新技术企业，拥有1个博士后科研工作站、2家省部级研发中心。 且凭借独特的产业链优势、持续不断的技术创新能力和友好的商业界面，进一步完善以节能型产品和新能源产品为导向的产业格局，为股东、合作伙伴、员工创造最大价值，实现企业、社会、环境的可持续发展。
、市场环境调研：
自20xx年天津滨海新区纳入国家xx规划和国家发展战略，并批准滨海新区为国家综合配套改革试验区，天津的经济重新展现出活力，并被誉为中国经济第三增长极20xx年3月22日国务院常务会议，将天津完整定位为国际港口城市、北方经济中心、生态城市 ，从此京津之间的北方经济中心之争，终于落下帷幕。20xx年起，开始落户天津举办，汇聚了数千全球政界、商界和学界精英人士参与讨论世界经济议题，而夏季达沃斯论坛的永久会址位于建设中的北塘国际会议中心。截至20xx年，世界500强跨国公司已有150家在天津落地生根，投资项目共396个，合同外资额达81亿美元。[10] 中国社会科学院在
二、市场需求调研：
由于城镇居民收入水平大幅提高，居民消费水平也显著提高。20xx年天津市人均消费支出11,141元，比20xx年增长了57.5%。城镇居民的消费结构正在向享受型和发展型转变，故人们的消费观念也会随之提高，对高档品的需求会越来越高，所以该产品市场需求空间很大。
三、市场竞争状况：
公司单晶硅品种齐全，其中区熔系列单晶硅产品产销规模全球排名第三、国内市场份额超过70%，产量和市场占有率已连续多年居国内同行业首位;直拉单晶及硅片技术和产销规模方面居国内前列;抛光片产业采用国际一流的新技术、新工艺流程，独立开发具有自主知识产权的大直径硅抛光片生产技术，研发和产业化水平处于国内领先位置;太阳能硅材料产业经过产业化生产验证，与国内同行业相比单位兆瓦直拉晶体生长投资下降了33%以上，生产效率提高了60%以上，生产成本降低了25%以上;半导体整流器件产业经过多年技术创新的积淀，掌握了从芯片到封装的全套核心技术;节能型半导体功率器件产业在净化间设计、动力配套、装备水平、产品品种、产品技术方面均处于国内同行业领先水平。所以该公司潜力很大，能为它提供设备和技术的供应商有很多。如：1)罗姆(ROHM)半导体集团是全球著名半导体厂商之一，创立于1958年，是总部位于日本京都市的跨国集团公司。品质第一是罗姆的一贯方针。我们始终将产品质量放在第一位。历经半个多世纪的发展，罗姆的生产、销售、研发网络遍及世界各地。产
品涉及多个领域，其中包括IC、分立半导体、光学半导体、被动元件以及模块产品。在世界电子行业中，罗姆的众多高品质产品得到了市场的许可和赞许，成为系统IC和最新半导体技术方面首屈一指的主导企业。罗姆十分重视中国市场，已陆续在全国设立多家代表机构，在大连和天津先后开设工厂，并在上海和深圳设立技术中心和品质保证中心提供技术和品质支持。在天津进行晶体管、二极管、LED、半导体激光、LED显示器的生产、在大连进行电源模块、热敏打印头、多线传感头、光电模块的生产，作为罗姆半导体集团的主力生产基地，源源不断地向中国国内外提供高品质产品。 2)美国国家半导体公司(National Semiconductor)简称国半或者国家半导体，成立于1959年，是著名的模拟和混合信号半导体制造商，也是半导体工业的先驱。公司总部设在美国加州。国半公司致力于利用一流的模拟和数字技术为信息时代创造高集成度的解决方案。它的生产网点遍布全球，在美国德克萨斯州、缅因州和苏格兰建有晶片制造厂，在马来西亚和新加坡建有检验中心和装配厂。美国国家半导体是先进的模拟技术供应商，一直致力促进信息时代的技术发展。该公司将现实世界的模拟技术与先进的数字技术结合一起，并利用这些集成技术致力开发各种模拟半导体产品，其中包括电源管理、图像处理、显示驱动器、音频系统、放大器及数据转换等方面的独立式设备及子系统。该公司主要以无线产品、显示器、个人计算机与网络，及各种不同的便携式产品为市场目标。NS(美国国家半导体公司)是推动信息时展的领先模拟技术公司。国半将真实世界的模拟技术和完美工艺的数字技术相结合，专注基于模拟技术的半导体产品，包括电源管理、图像技术、显示驱动器、音频、放大器和数据转换等领域的独立元件和子系统。国半关键的目标市场包括无线应用、显示器、PC、网络和各种便携式应用。 3)天津市环欧半导体材料技术有限公司是从事半导体材料硅单晶、硅片的生产企业。拥有40余年的生产历史和专业经验，形成了以直拉硅单晶、区熔硅单晶、直拉硅片、区熔硅片为主的四大产品系列，是中国硅单晶品种最齐全的厂家之一。
四、企业内部环境：
公司试验室具有SEM显微镜分析、X射线、SRP测试等高端分析设备和HTRB、PCT、热电阻等可靠性试验设备，能够满足半导体产品的大部分可靠性测试试验。公司还拥有版图设计、工艺与器件仿真等软件平台，可以提高新品开发的效率。功率器件事业部与国内外多家原材料供应商、光刻版制造公司、设计公司、封装/测试公司、设备制造商，等建立了长期的战略合作关系，可以为产品研发进行新产品的试作、量产等提供丰富的资源和强有力的支持，大大缩短研发流片周期，提高研发效率;
公司的高压硅堆优势明显：1)CRT电视机及显示器市场，公司市场占有率为60%，其余市场主要被日本富士电机公司、日本三肯公司、日本日立公司和江苏皋鑫电子有限公司等公司占据，在该领域公司在技术和市场方面具有绝对优势;
2)微波炉市场，公司占据了43%的市场份额;3)在CRT电视机、显示器以外的市场，日本公司具有传统形成的市场优势。国内主要同行厂家有：江苏如皋皋鑫电子有限公司、乐山无线电股份有限公司、重庆平洋电子有限公司、鞍山市电子电力公司。而公司20xx年的年销量达到7.3亿支，超过以上四个同行厂家年销量总和的一倍以上，规模优势明显。
单晶硅及硅片：公司与同行业竞争的优势主要表现在以下几个方面：1)多
晶硅供应有保障、区熔单晶硅具备全球意义的强大综合竞争力;2)直拉单晶硅具备国内意义的较强竞争力;3)拥有具有重大商业价值的专利及专有技术;5)产品品种齐全。公司与同行业竞争的劣势主要表现在产业规模小和资金投入少。
原料优势：从20xx年公司存货中的原材料情况看，主要为多晶硅、硅片和单晶硅棒，三项合计3879.49万元，占原材料总额的77.18%。多晶硅、单晶硅、硅片是公司生产的重要原材料。近年来，硅材料市场价格上涨，供不应求，拥硅为王已成业内共识，自20xx年初，公司开始增加硅储备。这是公司的一大明显优势，但是也是一个短期优势。
但是面对严峻的市场竞争状况，该公司仍然面临巨大的挑战，需要居安思危，具备忧患意识才能胜出。
五、谈判对象：
香港隆通设备有限公司，该公司刚成立不久，虽然可以提供我方所需的设备被和技术，但是知名度较低，公司的信誉和产品的质量都有待调查和研究。香港隆通有限公司的优势是发展迅速，有很大的发展前景。
商务谈判调研报告篇02：谈判实习报告本次的商务谈判实习，使我受益良多。首先就是让我明白了一个团队的重要性，个人的发展离不开团队。其次，通过商务谈判实习，使我对谈判有了更深刻的理解，这也为以后打下了良好的基础。最后，通过对商务谈判的实习也更加磨练了自我，增加了个人经历和阅历，学会了如何与团队合作与分享。
我在此次谈判中所扮演的角色是河南第一建筑集团有限责任工程的技术总监。技术总监一般负责一个企业的技术管理体系的建设和维护，制定技术标准和相关流程，能够带领和激励自己的团队完成公司赋予的任务，实现公司的技术管理和支撑目标，为公司创造价值!一个好的技术总监不仅要自身具有很强的技术管理能力，同时，也要有很强的技术体系建设和团队管理的能力，要对企业所在行业具有深入理解，对行业技术发展趋势和管理现状具有准确的判断。 同时作为一个技术总监，我认为不仅要对本公司的产品感兴趣，非常了解，还要博览其他公司的产品，不断创新，努力奋斗，为公司作出更大的贡献。
作为一个技术总监，我在这几天的实习过程中，通过对各个钢铁产品公司的产品与技术的对比，让我明白了，作为一个技术总监，对公司的产品富有重要责任，一个公司的产品质量必须合格，技术人员必须认真负责，技术的重要性对公司非常重要。同时也让我明白了，沟通的重要性，一个优秀的技术人员不仅需要过硬的技术，还必须有良好的沟通能力，协调各个部门，才能顺利的发展产品，才能更好的研发出更好的产品。
本次谈判让我感触最深的就是一个团队的合作精神。我们这个团队是一群有能力，有信念的人在特定在商务谈判的团队中，为了一个 共同的目标相互支持合作奋斗的。我们的团队可以调动团队成员的所有资源和才智，并且会自动地驱除所有不和谐现象。我们这个团队大家经过努力迸发出强大的力量。我们谈判组的总经
理，财务总监，采购部部长，总经理助理，法律顾问和技术总监，大家这个团队努力合作，各有分工，且分工明确，通过大家不懈的努力，通过资料不断的汇总，然后大家在一起不断的修改，再努力，技术分析报告，采购策划书，合同等资料相互总结，最终形成了一份完美的谈判策划书。
我们这个团队充分发扬了团队精神，通过实习让我明白了团队精神的意义和重要性，在一个组织或部门之中，团队合作精神显得尤为重要，在一个组织之中，很多时候，合作的成员不是我们能选择得了的，所以，很可能出现组内成员各方面能力参差不齐的情况，如果作为一个领导者，此时就需要很好的凝聚能力，能够把大多数组员各方面的特性凝聚起来，同时也要求领导者要有很好地与不同的人相处与沟通的能力。要加强与他人的合作，首先就必须保证集体成员是忠诚的，有责任心的，有意志力的，而且，还要有着对于自身团队的荣誉感，使命感。必须信任团队的所有成员，彼此之间要开诚布公，互相交心，做到心心相印，毫无保留;要与团队的每一个成员紧密合作，直到整个团体都能紧密合作为止;分析每一个成员完成工作的动机，分析他们的能力，针对我们每个人的问题，集思广议，多听听大家的建议，同时，我们相互谈论，谈判工作上工作上对大家有一定要求，做好团队成员之间的沟通和协调工作，使整个团队像一台机器一样，有条不紊地和谐运转。
所以，学会与他人合作，发挥团队精神在具体生活中的运用，可以使我们团队收到事半功倍的效果，使我们的谈判工作更加良好地向前发展。也为谈判做了更好的准备。
篇9
从PC到互联网，再到消费电子的兴起，数字技术一路大张旗鼓的走来。在它华丽的演出面前，模拟技术只能屈居配角。甚至，更有人提出了数字技术会完全取代模拟技术的言论。但是这些年过去了，模拟技术并没有消失，反而更展示出勃勃的生命力。
在我们的身边，很多的电子设备确实数字化了，但是要是仔细分析这些数字化的设备，你会发现更多的模拟电路加入其中。以数字电源为例，DSP或MCU的加入使得对输出电压的控制更加精确。但获得精确控制的背后，是大量的模拟电路在做着细致而具体的工作。数字电源需要在稳态数据采集模式下获取持续更新的数据，并在高速数据记录模式下得到不同负载下电源的表现。这些工作，都是ADC、温度传感器、接口电路等模拟部分所要负担的。我们经常使用的手机，需要模拟前端来收发信号；数码相机，需要光学传感器来截取影像；还有现在大红大紫的LED，更需要靠开关电源来驱动。这一切的背后都有着模拟技术的强力支持。
所以，模拟技术一直在低调地发展着，只不过没有那么显眼。但随着金融危机的到来，这一切似乎发生了变化。一直驱动着整个半导体技术快速发展的消费电子产业这台引擎，不再是那么有力，倒是节能降耗成了半导体厂商们的口头禅。而最能体现节能降耗的领域，就是模拟技术。今年的慕尼黑电子展就采用了一个绿色的正弦波作为Logo，它代表了模拟加节能。而一位模拟半导体公司的CEO更是认为，电子产业正在经历新的需求大潮，且这一次的大潮将指向再生能源、分布式医护和多功能手机，而这正是模拟技术大显身手的地方。
那是不是可以说，模拟技术兴盛的时代又再度降临了?我认为这个提法不准确，原因有二。其一，就像上文所说的，模拟技术并没有衰退，只是不再高调。第二，现在的模拟技术和数字技术并不对立，两者已经是密不可分。所以，现在的阶段，是半导体技术发展的一个特定阶段，是数字和模拟技术真正走向融合的时代。因此，无论是纯粹的数字技术厂商，还是纯粹的模拟技术厂商，多去尝试一下模拟或数字技术，才是走出新天地的好办法。
篇10
关键字：单片机；半导体制冷；湿度控制
1引言
在人们的工作以及生活中离不开温度，同时在很多的领域中温度作为重要的研究参数，温度存在于工业的炉温以及来自环境变化的温度和人体温度等，所以在众多工业生产领域中，对温度进行研究有着广泛而深远的研究意义。如果希望使得半导体制冷技术发展更为迅速，需要进一步在半导体制冷材料，在工艺方面突破创新。在不久的将来，机械设计的行业中，将计算机辅助工具运用到专家系统中，这是未来的发展趋势，设计机械的这个过程中，运用公式以及参数这是设计人员必须要用到的。同时编制程序的时候，也是需要用到参数的，运用计算机辅助工具对于计算机工作量的解决有着很大的用处，MATLAB软件在工程领域中有着很大的用途。本文主要是对于专家系统进行了设计开发，从而大大地降低开发人员的压力。
2半导体制冷技术存在的现状
现今关于半导体制冷技术的不足之处在于半导体制冷效率还需要进一步完善。而半导体制冷效率是和半导体所采用的制冷片材料以及半导体制冷片中热端的散热方式的不同有关系的。半导体制冷材料对导体中交换电子能量的速度大小和以及能量交换的不同有着直接的关系，这是由于当导体中接通了直流电以后，PN结上的电子就会出现迁移，此时PN结中的电子迁移的速度与交换电子能量都与半导体制冷材料有着重要的直接影响作用。因为有着低速度的热端散热速度，从而热端热量就会对制冷处中的吸收热量产生影响的作用。所以当运行半导体制冷片的时候，散热时应该采取比较好的散热方式，不然就会大大地会影响到半导体制冷片的工作效率。
3半导体制冷系统整体结构图
本文主要设计的是基于单片机的半导体制冷智能控制，系统所包括的模块具体可以包括了信号控制驱动电路、按键电路处理器以及显示电路等。系统结构图如图1所示。从图1中可以发现单片机是处理器的核心部件，来自温度传感器输出的反馈信号会通过单片机里面的模糊控制算法进一步处理，接着单片机I/O端口就会输出具有特定占空比的PWM信号，通过驱动器的处理，从而达到半导体制冷器驱动制冷的目的。此时，单片机的电路中，给定值以及反馈值的显示是通过8位数码管实现的，所需要的温度值是根据按键电路实现的。
4硬件的选择
4.1单片机本文设计中选择的单片机是STC89C52RC。在很多的领域中都应用到了单片机，比如日常生活中的红绿灯，就是运用了单片机实现的。由于单片机的体积很小，但是具体很强的功能，所以在现实的工业环境中，人工已经几乎全部被单片机代替了，而且在某种场合下单片机的效果强于人工控制的。本文设计的智能控制中连通单片机指令集代码与51系列单片机代码，工作电压的范围是5.5V到3.3V之间，工作频率是从0到40MHz之间。I/O口一共有32个。存储的空间是8K，该单片机的内核是MCS-51。PWM脉宽的占空比的调整是通过单片机里面的定时器中断服务实现的。PWM方波的产生是结合定时器TO与T1实现的，PWM的频率是通过TO控制的，PWM的占空比是通过T1中断控制。4.2半导体制冷器半导体制冷片的原理用到是根据具体的半导体材料从而形成对应的P-N结，额定电流设定是4.5A，额定的工作电压是12V。将直流电通过半导体制冷片里面，这种制冷方式是渐型制冷方式中的一种。将直流电通过已经成功组装的半导体制冷片时，半导体制冷片PN结就会出现放热以及吸热的效果。4.3半导体制冷驱动电路本文设计中所用的驱动电路设计思想主要根据单片机中的I/O输出端从而对信号进行控制，最终达到驱动电路控制目的。所以驱动芯片选择的是L9110，这种L9110芯片特点是双输入。在驱动电路以及控制电路中L9110是作为电子元器件的一种常用的，电路通常一般都是在单片机里面集成，从而使得除了芯片之外的其他电路的设计元器件会大大地减少成本，而且还能将芯片的工作效率大大地提高。L9110芯片中的两个引脚在进行输入的时候，都是相互兼容的电流，而且具有很好的抗干扰性。另一方面，输出的端口一共有2个，可以将正向信号以及反向信号都输出来，电流的驱动能力比较强，通道中可以经过的电流是800mA，当电流处于峰值的时候是1.5A。L9110在汽车电机驱动方面有着广泛的应用。
5软件设计