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1、芯片级集成微系统发展现状研究第1期2010年2月中碍谚;舛謦研雹弦学帜JoumalofCAEITVo1.5No.1Feb.2010芯片级集成微系统发展现状研究李晨,张鹏,李松法(1.中国电子科技集团公司战略规划部,北京100846;2.中国电子科技集团公司第13研究所,石家庄050051)摘要:概要介绍了芯片级集成微系统的内涵和近期发展态势,分析了它的技术特点,对相关的新技术,新结构和新器件的技术问题作了初步的分析与探讨,为发展新一代微小型电子武器系统提供一部分技术信息.关键词:微电子器件;光电子/
2、光子器件;MEMS/NEMS器件;异构集成;三维集成;芯片级集成微系统中图分类号:TN40文献标识码:A文章编号:1673—5692(2010)01-001-10AnOverviewontheDevelopmentofChip—ScaleIntegratedMicrosystemsLIChen,ZHANGPeng,LISong.fa,(1.ChinaElectronicsTechnologyGroupCorporaton,Beijing100846,China;2.The13thResearchIn
3、stituteofCETC,Shijiazhuang050051,China)Abstract:SomeinformationofChip-ScaleIntegratedMicrosystemsarebrieflyintroduced,includesitsin—tension,featuresanddevelopingdirectioninthenearfuture,sometechnicalproblemsassociatedwithnewdevicesandtechnologiesareals
4、odiscussed.Keywords:microelectronics;optoelectronics/photonics;MEMS/NEMS;heterogeneousdevices;3Dinte—gration;chip—scaleintegratedmicrosystems0引言经过四十余年的持续发展,以硅集成电路为代表的固态电子学技术发生了难以置信的爆炸性的进展.固态电子学技术的进步根本改变了现代人类社会的活动方式,信息化社会,信息化战争就是这种改变的最典型的特征.在半导体微电子器件,光电
5、子/光子器件及微电子机械系统(MEMS)/纳电子机械系统(NEMS)等各类器件分别取得惊人发展,并在实际军事应用中发挥巨大作用的基础上,为了进一步扩展这种能力,有效地强化21世纪武器系统的信息化能力,美国国防部在20世纪90年代末率先提出了采用异构集成技术(HeterogeneousIntegration),将微电子器件,光电子器件和MEMS器件整合集成在一起,开发芯片收稿日期:2009-12—31修订日期:2010-01-22级集成微系统(以下简称集成微系统)(chip-scaleintegrat
6、ionMicrosystems)的新概念.美国国防部高级研究计划局(DARPA,defenseadvancedre—searchprojectsagency)将集成微系统列为国防电子科技计划的重点领域,把它作为一类重要的武器系统加速推进发展,并设立专门的机构一微系统技术办公室(MTO,microsystemstechnologyoffice)来统一规划,协调发展集成微系统技术.近十年来,DAR—PAMTO先后组织实施了上百项与先进集成微系统技术密切关联的研究开发计划[31,MTO在研项目全面覆盖了先
7、进电子元器件和集成电路发展的前沿领域,例如宽禁带半导体技术,先进微系统技术,电子和光子集成电路,焦点中心研究计划,自适应焦平面阵列,光纤激光器革命,太赫兹成像焦平面技术,可见光InGaN注人式激光器,MEMS系统,微型同位素电源等几十项研究计划将全面推进先进电子元器件2中I鼋鼋;斜譬研宪阪学瓤2010年第1期和集成电路发展到全新的水平;MTO在研项目将先进元器件的研究与带动系统开发与应用密切结合,在集成微系统技术的发展过程中,直接引发军用电子装备的革命性变革,例如芯片级原子钟,光域数据网,纳机电计算
8、机等,所有这些构成MTO的核心竞争力,最受关注的核心技术则是芯片级集成微系统,它是全新一代电子装备的核心技术基础.但是在现阶段,集成微系统主要是在军事需求的牵引下,作为微小型武器系统的核心技术在积极谋划,发展中.集成微系统的主要特点是异类器件通过三维集成的结构和途径,根据需要可以将微电子器件,光电子/光子器件和MEMS/NEMS器件精细集成在一个微结构中,形成芯片级高性能微小型电子武器系统,如图1中心黑圈所示.它比目前的SoC,SiP及各种三维集成的混合集成电路,功能
