电子产业技术

电子产业技术一、研究开发技术目录(一)0.3～0.4微米大规模集成电路技术集成电路工业作为当今世界的一种战略工业，已成为大国地位的一个重要标志。随着微细加工技术的不断发展，集成电路和线条宽度不断缩小，集成度和性能价格比不断提高。0.3～0.4微米集成电路是继0.5微米以后的新一代超大规模集成电路，其集成度、速度、性能价格比等均得到明显提高。0.3～0.4微米集成电路关键技术是0.3～0.4微米细线条光刻及刻蚀技术、0.3～0.4微米集成电路生产设备的开发技术、亚微米和深亚微米VLSI电路设计技术。我国在该领域的研究开发基础相当薄弱，与国际水平相比差距很大，需加大投资力度，组织力量，研制0.3～0.4微米集成电路全套制备工艺技术，开发亚微米VLSI设计技术。国内外从事该技术研究开发的单位很多，国外几乎所有大的集成电路公司、研究所、高校等均从事该技术的研究，著名的有英特尔、IBM、摩托罗拉、西门子、东芝、伯克莱大学、三星电子等厂商，该技术在国外已逐步走向大规模生产。国内有清华大学微电子所，北京大学微电子所，华晶集团中央研究所，中科院微电子中心等。预计我国集成电路产业将于2000年前采用0.3～0.4微米集成电路工艺进行大规模生产。1996年世界半导体总产值为1460亿美元，预计到2000年可达2000亿美元。预计2000年我国集成电路市场规模为40亿块，600━800亿元。(二)新型元器件1、新型表面贴装元器件技术表面贴装元器件(片式元器件)是适用于表面贴装工艺的新一代无引线电子元器件，其应用标志一个国家电子工业的组装水平，是电子装备更新换代的基础，已成为当今世界电子元器件发展的主流。表面贴装元器件主要有片式电阻、片式电感、片式电容、片式电位器和片式IC等，广泛应用于通信、计算机和广播电视产品中。其关键技术有：窄间距、高引出端的封装结构技术；低温共烧多层陶瓷基板技术(LTCC)；新型表面贴装元器件的贴装技术；浆料生产技术。我国片式元器件产业是在八十年代彩电国产化的推动下发展起来的。到目前为止共引进了30多条生产线，年设计生产能力约100亿只。已能规模生产0805尺寸规格以下的中低频和部份高频片式陶瓷电容器及电阻器，其关键材料如陶瓷基板、电子浆料等主要依靠进口。目前世界上发达国家电子元器件的片式化率已高达70％，全世界平均亦在40％，估计1995年全世界片式元器件产量约为2500亿只，预计2000年全世界片式元器件市场约6000亿只。而我国1995年产量约50亿只，片式化率不到10％。2、新型光电子器件技术新型光电子器件是新一代高性能光电子器件。在光信息传输领域，主要产品有高速宽带半导体激光器、光电二极管检测器、光电子集成单片发射与接收机，高速光波导调制器和开关；在光图象信息采集领域，重点是高清晰图像传感器，高速CCD图像传感器，高分辨率红外焦平面阵列，无致冷与多量子阱等新型焦平面阵列器件；在信息贮存领域内，重点是兰绿光激光器。新型光电子器件取决于系列先进工艺技术的进步和应用。美、日、英、法等国八十年代在研究领域采用亚微米微细加工技术和超薄层外延生长技术(MBEMOCVD等)，开发出以量子阱结构为代表的新一代光电子器件。目前美国贝尔实验室的高速激光器研制水平达25GHZ，美、日研制出450～500nm的兰绿光器件，美国32×32元垂直腔表面发射激光器(VCSEL)研制成功，日本公司的多量子阱超晶格APD增益带宽乘积达到100GHZ以上，波导型PIN光电二极管响应带宽乘积达到110GHZ，用于光通信的光波导调制器，研制水平达40GHZ。光电子集成发射和接收机响应频带已达到5～8GHZ，其中接收机带宽达10GHZ，还开发出4～8路的单片集成多路发射和接收机。在图像传感器方面，美、加的大面阵Si材料可见光CCD5120×5120研制成功。国内由于技术方面的原因，在研究的深度、广度、以及器件种类和参数和国际水平差距达12～15年，主要的新型光电子器件均未取得技术突破。新型光电子器件的主要研制单位有美国、日本、法国、英国等几十家公司，国外光电子器件市场产值已达数十亿美元，国内光电子器件仍未形成规模化生产，绝大部分市场由外来品占据，产值不足世界产值的千分之一，市场前景广阔。3、新型电力电子器件(SIT)技术新型电力电子器件可分为结型场控器件和绝缘栅型场控器件两大类。结型场控器件主要是指静电感应晶闸管SITH、静电感应晶体管SIT和双级模式静电感应晶体管BSIT。与传统电力器件相比，其优点在于可实现全控、工作频率高、开关速度快、易于集成、趋向智能化。SIT类器件的研制和开发采用微电子技术与电力电子技术相结合的设计方法，关键技术包括大面积细条光刻技术、高压器件终端技术、电力器件模块封装技术、电力SIT测试技术和长寿命高阻晶体制备技术SITH(1200V，50A，100A，300A)模块用于30KW以下电机调速，SIT(800V/180A，3KW)用于600KW/200-400KHz高频感应加热装置，BSIT(300A/300V)满足电动叉车和电动自助车要求。我国SIT类器件已有一定基础，已研究开发二十余种SIT类器件，但功率较大的SIT、SITH仍在开发中。国外SIT类器件，研究生产单位主要有日本东北金属株式会社、丰田纺织机械、松下、三菱电机，美国GE公司、BellLab，瑞士ABB，法国Alsrhom-Dre。95年世界电力电子产品销售额已达450亿美元，预计2000年将达到800亿美元。国内SIT类器件研制生产单位有电子部13所、兰州大学等单位，到2000年，预计此类产品的产值在数亿元。产品的发展趋势是模块化、大功率化。4、智能复合敏感元器件及传感器技术电子信息技术的高速发展，对电子信息采集的传感技术提出了更高的要求，具有多种检测功能的智能复合敏感元器件及传感器可准确识别出系统的状态及环境参数，智能化复合传感器将成为21世纪传感器技术的代表。智能复合敏感元器件及传感器技术是由电子软、硬件构成的智能化信息处理技术和工艺兼容的多元敏感器件及集成化技术等组成。技术特点是涉及专业领域广、工艺技术复杂、需要支撑技术多。主要关键技术有敏感材料制备技术、多功能复合参数敏感元器件的集成化、阵列优化设计与工艺兼容性技术、多功能复合参数的标定技术和智能化信息处理的软、硬件与系统接口的集成技术。不同的复合传感器其产品指标范围是：声频：2Hz～100KHz；光波长：0.38～100μm；磁场强度：10-11～10-1T；温度：-197～600℃；压力：0～0.2MPa；加速度：0～500M1S；湿度：0～98％RH；气体：H2、O2、C0、CO2、NO2、Cl2、HS、甲烷、乙醇、各种酸、碱、盐及生物化学物质等。国外此类技术现正进入多功能，多品种的开发阶段，国内从八十年代后期开始着手此方面的研究，“九五”开始压力、湿度、温度、加速度等多参数复合敏感元器件及传感器的研究。目前从事此类传感器技术研究和开发的主要单位有美国的Honwell、摩托罗拉、AD；日本的松下、日立、三菱、德国的西门子、荷兰的飞利浦。国内主要有电子部49所、哈尔滨工业大学等单位。由于此类技术的应用将推动自动化向智能化的进程、替代许多机械式仪表和普通传感器，因而市场十分巨大。5、新型显示器件(PDP)技术彩色等离子体显示板(PlasmaDisplayPanel)是利用惰性气体在一定电压的作用下产生气体放电，形成等离子体，发射真空紫外线(VUV)，进而激发光致发光荧光粉而发射可见光的一种主动发光平板显示器件。它不仅显示质量优异，而且易于制成大屏幕，是40至60英寸范围内最有竞争力的直视式平板显示器件。其关键技术及难点包括放电单元与彩色PDP优化设计技术、放电气体比份与气体放电效率优化技术、精细电极制作技术；大面积精细障壁制作技术、障壁内荧光粉涂复技术、宽存储容限技术、长寿命技术和荧光粉和厚膜介质材料。国际上彩色PDP的研制始于80年代，1996年已实现了40英寸级彩色PDP的小规模生产。国内单色PDP已能批量生产，彩色PDP95年研制出原理性样机，目前正开展关键技术攻关。彩色PDP主要研制生产单位有日本的富士通、NEC、松下、三菱、先锋等公司。国内有电子部15所、杭州大学等单位进行研究工作。估计2000年彩色PDP的需求量为300万块，2002年为1100万块、年产值将达60亿美元。产品的发展是进一步提高分辨率，大力提高发光效率，降低工作电压、改进驱动电路。(三)计算机1、高性能计算机技术从1972年世界上首台巨型机问世起，高性能计算机(HPC)已经历了阵列机、向量机发展阶段，80年代又兴起了并行机。尽管并行机并不能完全取代向量机，并行处理技术正成为计算机产业的主流技术。较受重视的并行体系结构主要有SMP(共享主存结构)、MPP(大规模并行处理结构)及Cluster(群集系统结构)。并行计算机系统涉及的技术包括：并行体系结构、并行机系统软件，并行算法以及并行应用程序等。MPP结构的优异特性是可扩展性，但其可编程性差；SMP技术目前已相对成熟，广泛应用于高性能服务器。硬件设计和操作系统的支持是实现SMP的基本条件保证，解决多处理器结构所带来的总线数据传送负担是关键技术之一；RICS技术、网络技术和并行编程环境的发展使得群集系统这一新的并行处理系统正成为研究的热点，其关键技术和技术难点是：高速的通信系统、并行程序设计环境、多种并行语言的支持以及全局资源的管理与利用。1995年世界高性能计算机销量为1797万台，销售额达256亿美元。采用SMP技术的计算机服务器将会在计算机领域占据越来越大的市场，工作站群集系统从整体上看目前还处于研究阶段，估计近几年内会有大量产品问世。MPP作为产业已出现衰落，在高性能计算机中所占比例很小。三种技术的相互融合已成为一种趋势，并行计算系统今后的发展方向是：共享存储结构将逐步扩大规模发展成为扩展的SMP，以SMP为结点发展大规模的具有统一地空间的机群系统，从偏向并行计算机的应用逐步扩展到事务处理应用。美国在高性能计算机上占有优势。国际上生产并行机的主要厂家有IBM、DEC、HP、COMPAQ、SUN、NEC、富士通等。我国的并行处理研究从80年代初开始，部分并行技术的研究成果已处于国际先进水平。华胜、联想、长城等单位已在软、硬产品中不同程度采用SMP技术，但主要限于理论和一些应用软件方面。从事群集系统研究开发工作的单位主要有电子部十五所、清华大学、航空航天大学等。2、容错计算机技术容错计算机是一种在计算机系统出现内部故障情况下不致使计算机失效而终止运行的一种计算机。第一台容错机于60年代初诞生于美国，70年代容错计算技术有了较大的发展，容错计算机由特殊领域转向商业领域。容错技术要解决的问题是系统的可用性问题，即出现了故障时要使计算机系统继续工作，保证用户对计算机的不间断使用。其关键技术主要有故障的检测与诊断、故障的屏蔽、故障的隔离、系统重构与恢复。容错技术已从过去的多采用冗余的功能部件切换或双机系统发展到主要采用通用微处理器的多处理器系统。结合VLSI技术，可进一步降低成本，提高系统的可靠性。智能化容错计算机系统是今后发展的方向，容错系统中软件本身的可靠性研究也是极为重要的课题。随着人类对计算机的依赖程度不断提高，人们对计算机的可靠性和可用性提出了越来越高的要求，促进了容错计算机市场的发展。目前国外容错计算机应用最多的部门是银行、贸易和金融三大行业，其次是通信、制造和销售行业。Tandem和Stratus是目前两家主要制造容错计算机系统的公司，一些制造通用计算机的大公司如IBM和DEC公司也开发了容错计算机产品。我国的容错计算机使用还不普遍，但我国已有了一支容错计算的研究开发队伍，在某些理论研究上已居世界前沿，开发商业化的容错系统是急需解决的问题。3、网络计算机(NC)技术网络计算机实际上是一种简化了的PC机，它把本来在PC机内完成的功能转嫁到网上的设备来完成，具有价格便宜、简便的操作和操作系统、应用程序与平台无关和方便迅速的Web操作能力等特点。作为一种网络终端