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21世纪微电子技术发展展望.pdf


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高技术 21世纪微电子技术发展展望 ProspectsfortheDevelopmentoftheMicroelectronicTechnologyinthe 21stCentury 李志坚(清华大学微电子学研究所,中国科学院院士北京 100084) 一、集成电路技术的高速发展几十年来集成电路(IC)技术一直以极高的速度发展。著名的摩尔(Moore)定则指出,IC的集成度(每个微电子芯片上集成的器件数),每3年左右为一代,每代翻两番。对应于IC制作工艺中的特征线宽则每代缩小30%。根据按比例缩小原理(Scal ingDownPrinciple ),特征线条越窄,IC 的工作速度越快,单元功能消耗的功率越低。所以,IC 的每一代发展不仅使集成度提高,同时也使其性能(速度、功耗、可靠性等)大大改善。与IC 加工精度提高的同时,加工的硅园片的尺寸却在不断增大(现在直径已达到8英寸,不久可望达到12英寸),生产硅片的批量也不断提高。以上这些导致了微电子产品发展的一种奇妙景观:在集成度一代代提高的同时, 芯片的性能、功能不断增强,而价格却不断下跌。这一现象的深远意义在于,随着微电子芯片技术的快速发展,一切微电子产品(计算机、通信及消费类产品等)也加速更新、换代;不仅新一代产品性能、功能大大超过前一代,而且价格的越来越便宜又为电子信息技术的不断推进及其迅速推广应用到各个领域创造了条件,导致了人类信息化社会的到来。一般常以动态存贮器(DRAM )芯片的存贮容量来代表IC芯片的集成度,用微处理器(MPU)芯片的主频来衡量当时IC芯片能达到的速度。当前IC 已达到特大规模集成(ULSI——集成度大于10 8)阶段,DRAM最高的已达到256兆位(256Mbit),按 Moore定则推算,预期到2012年前后可达256吉位(256Gbit,1吉位=10 3兆位)。一套大百科全书的信息容量约为1Gbit,人脑的信息贮量为4Gbit,这表明当前的3个DRAM芯片已几乎能存下一套大百科全书的全部信息,而到2012年1个256Gbit 的 DRAM 芯片的信息容量将等于64个人的脑子。当前高速PC 机的MPU 工作频率可达500兆赫(MHz),预期到2012年左右可达到10吉赫(10GHz,1吉赫=10 3兆赫)或更高。上述数值举例表明,进入21世纪,微电子技术仍将高速发展。二、信息技术发展是ULSI发展的推动力人们容易看到微电子芯片一代代发展所推动的计算机、通信和消费电子产品的快速更新换代, 而忽视了正是这些电子信息产品的发展需要推动着IC 技术的高速进展。当前,要建立一条8英寸硅园片、~ 生产工艺线需要约 10亿美元以上的投资,这一投资必须在3~5年内收回,因为3~5年后将用新一代技术。新一代的投资将不是10亿,而或许是20亿美元。不仅如此,在这3~5年内还必须投入更大(几十倍)的研究、开发资金,才能保持技术领先。很显然,如果没有蓬勃发展的市场需求,这种几乎是无止境的连续投入是不可设想的,而一旦投入减缓或终止,技术进步也就停止了。技术进步促进市场需求,市场需求推动技术进步,这是当今社会技术发展的明显规律。当前集成电路世界市场(包括一些半导体其它产品)约为1500亿美元,预计2010年可达到 10000亿美元以上,更重要的是,正是IC 技术支撑着近

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  • 时间2016-05-09
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