微电子发展现状综述

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1、1微电子产业的发展规律及面临的发展瓶颈1.1集成电路封装技术的发展历史可划分为三个阶段：第一阶段(20世纪70年代之前)，以通孔插装型封裝为主:典型的封裝形式包括敁初的金属糾形(TO型)封装，以及活来的陶瓷双列S插封装(CDIP)、陶瓷一玻璃双列茛插封装(CerDIP)和槊料双列直插封装(PDIP)等;其中的PDIP，由于其性能优良、成本低廉，同吋乂适于大批量生产而成为这一阶段的主流产品。笫二阶段(20世纪80年代以后)，从通孔插装型封装向表面贴装型封装的转变，从平面两边引线型封装向平面叫边引线型封装发展。表血贴装技术被称为电子封装领域的一场节命，得到迅猛发展。与之相适戍，一些适应表而贴装

2、技术的封装形式，如塑料冇引线)i•式裁体(PLCC)、塑料四边引线扁平封装(PQFP)、塑料小外形封装(PSOP)以及无引线四边扁平封装(PQFN)等封装形式庖运而生，迅速发展。其屮的PQFP,由于密度高、引线节距小、成本低并适于表而安装，成为这一吋期的主导产品。第三阶段(20世纪90年代以后)，集成电路发展进入超大规模集成电路吋代，特征尺、j•达到0.18-0.25//m,要求集成电路封装向更高密度和更高速度方向发展。因此，集成电路封装的引线方式从T•面叫边引线型向平球栅阵列型封装发展，引线技术从金属线向微型焊球方向发展。迕此背紧下，焊球阵列封裝(BGA)获得迅猛发展，外成为主流产品。B

3、GA按封装基板不同可分为槊料焊球阵列封装(PBGA)，陶瓷焊球阵列封装(CBGA)，载带焊球阵列封装(TBGA)，讲散热器焊球阵列封装(EBGA)，以及倒装芯片焊球阵列封装(FC-BGA)等。为适应手机、笔记本屯脑等便携式电子产品小、轻、薄、低成本等需求，在BGA的®础上又发展了芯片级封装(CSP);CSP又包括引线框架型CSP、柔性插入板CSP、刚性插入板CSP、园什级CSP等各种形式，n前处于快速发展阶段。同吋，多芯片组件(MCM)和系统封装(S1P)也在蓬勃发屁，这可能孕育卷电子封装的下一场革命性变革。MCM按照基板材料的不同分为多层陶瓷基板MCM(MCM-C)、多层薄膜基板MCM(

4、MCM-D)、多层印制板MCM(MCM-L)和厚薄膜浞合基板MCM(MCM-C/D)等多种形式。SIP足为整机系统小型化的需要，提高集成电路功能和密度而发展起来的。SIP使用成熟的组装和互连技术，把各种集成电路如CMOS电路、GaAS电路、SiGe电路或者光电子器件、MEMS器件以及各类无源元件如电阻、电祚、电感等集成到•-•个封装体内，实现整机系统的功能。1.2集成电路技术发展面临的物理瓶颈沿着“摩尔定律”，集成电路技术走过了5()余年的历程.如今的生产技术己接近22nmo如果继续沿着按比例缩小(scalingdown)之路走下去,根据2011年ITRS(InternationalTec

5、hnologyRoadmapforSemiconductors)的最新预测，DRAM的最小加丁线宽在2024年有可能达到8nm，进入景子物理和介观(mesoscopic)物理的范畴。由于介观尺度的材料一方而含有一定量粒子，无法仅仅用薛定谔方程求解，另一方而，其粒子数又没有多到可以忽略统汁涨落的程度(根裾传统测兒方法得到的硅原子半径为11()pm，通过计算方法得到的硅原子半径为111pm)，这就使得集成电路技术的进一步发展遇到很多物理障碍，如费米钉扎、库伦附塞、量子隧穿、杂质涨落、ft旋输运等(如图一)，需用介观物理和难于量子化的处理方法来解决。FermiPinningGenorabonan

6、defToctofOefoctDipoleinM/ScontactElectronphononcouplingStrongcorrelationJfFluctuationof(impuntyQuantum

7、/metalgatestrainligh-mobilityannelmateria2007YearNanowvre/nanotube/nanonbbonQuantumdotNon-planar???FmF鼴TBRAMKOMI6nmNode2013ScalingdownAfter2015图一进入介观尺度后集成电路技术的物理限制另一种物理限制足功耗。如图二表明，Pentium的功率密度已与电炉相当.由于高温对集成电路的高频性