半导体技术发展的瓶颈与前景调研报告

半导体技术发展的瓶颈与前景调研报告一．简述半导体定义：半导体技术就是以半导体为材料，制作成组件及集成电路的技术。根据上面的定义不难发现半导体与我们的生活息息相关，冰箱，洗衣机，电视，电脑......可以说只要是我们见到的所有电器都离不开半导体技术，半导体已经成为构建21世纪数字化时代的最重要的基石。但是半导体技术却也有着不可忽视的技术发展瓶颈问题，下面我将就半导体的发展瓶颈与前景作出介绍。二．半导体技术发展瓶颈1.光刻技术光刻是集成电路加工的核心，每一代新的集成电路的出现，总是以光刻所获得的最小线宽为主要标志。只有不断提高光刻技术，才能获得更加性能更高，价格更低地集成电路。所以光刻技术的发展成为半导体发展的制约因素。2.材料和制造工艺随着集成电路集成度的提高，芯片中晶体管的尺寸会越来越小，这就对制作集成电路的半导体单晶硅材料的纯度要求也越来越高。在制造工艺方面，随着光刻精度的提高，也需要相应提高硅片(基板)和光刻掩模板的表面平整度，对于数十纳米的最小线宽制程，表面平整度几乎是原子尺度。除此之外，光刻精度的提高对基板和掩模板之间的平行度要求也越来越高。这些十分苛刻的制造工艺条件，无疑也将成为提高光刻精度的另一个重要瓶颈。3.能耗和散热随着集成电路上的半导体单元越来越多，能耗与散热成为一个不容忽视的问题。现代的超级计算机（如银河系列）都有专门的团队组织设计散热系统，所以说散热系统的设计也成为衡量一个国家在超级计算机设计领域的能力的重要验证标准。而功耗问题更是不容忽视，从技术角度说高功耗对电源设备的制造技术要求更高，而从环保角度讲，节能也是21世纪的大趋势。所以怎样在不断提高性能的前提下，降低能耗，处理好散热成为制约半导体技术发展的又一瓶颈问题。三．半导体技术的发展前景1.芯片加工的突破--提高芯片集成度半导体技术的发展中有着这样一条定律：所有的半导体部件尺寸在18-24个月之内将缩小1个数量级。这就是著名的摩尔定律。要想完成如此快速的更新换代，无疑对芯片的加工技术提出了高要求。比如著名的Intel公司，已经可以用22nm的技术生产cpu，大大的提高了单位面积上半导体晶体管的数量，也就是对等的提高了运算能力，降低了功耗。而该公司也有望在2014年将制造工艺提高到16nm，在2016年左右提高到11nm。这必然推动pc业甚至整个社会的发展。我们拭目以待。2.降低功耗芯片中晶体管的最重要特性是它们的开关特性。开关特性的好坏取决于它们能否在“开”的状态下让电流尽可能大地流过，而在“关”的状态下则完全切断电流。事实上，目前晶体管的开关特性还无法达到这个理论上的开关特性。为了尽量提高晶体管的工作效率，降低晶体管的能耗，人们正在研究提高晶体管开关特性的新技术，如有助于大幅提高晶体管电流切断的SOI（绝缘体上覆硅）技术和有助于晶体管在“开”的状态下大幅提高电流速度的“硅拉伸”技术。