時間：2023-10-11 16:33:00
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇集成電路開發及應用，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
一、充分認識加快發展集成電路產業的重要性
集成電路產業對于現代經濟和社會發展具有高倍增性和關聯度。集成電路技術及其產業的發展，可以推動消費類電子工業、計算機工業、通信工業以及相關產業的發展，集成電路芯片作為傳統產業智能化改造的核心，對于提升整體工業水平和推動國民經濟與社會信息化發展意義重大。此外，微電子技術及其相關的微細加工技術與機械學、光學、生物學相結合，還能衍生出新的技術和產業。集成電路技術及其產業的發展已成為一個國家和地區調整產業結構、促進產業升級、轉變增長方式、改善資源環境、增強競爭優勢，帶動相關產業和領域跨越式發展的戰略性產業。
*省資源環境良好，集成電路設計和原材料生產具有比較優勢，具有一批專業從事集成電路設計和原材料生產的企業及水平較高的專業人才隊伍。*省消費類電子工業、計算機工業、通信工業以及利用信息技術改造傳統產業和國民經濟與社會信息化的發展為集成電路產業的發展提供了現實需求的空間。各級、各部門要高度重視集成電路產業的發展，有基礎有條件的地區要充分發揮地域優勢、資源優勢，加強規劃，因勢利導，積極組織和推動集成電路產業發展，加快招商引資步伐。省政府有關部門要切實落實國家和省扶持集成電路產業發展的各項政策，積極推動和支持*省集成電路產業的發展。
二、發展思路和原則
（一）發展思路。根據*省集成電路產業發展的基礎，當前以發展集成電路設計和原材料生產為重點，建成國內重要的集成電路設計和原材料生產基地。以內引外，促進外部資金、技術、人才和芯片加工、封裝、測試項目的進入，建立集成電路生產基地。
1.大力發展集成電路設計。充分發揮*省高校、科研單位、企業集成電路設計的基礎優勢，加快集成電路設計企業法人資格建立和集成電路設計企業資格認證的步伐，與信息產業和其他工業領域及國民經濟與社會信息化發展相結合，促進科研、生產、應用聯動，建立科研、生產、應用、服務聯合體，形成有利于集成電路設計企業成長和為企業生產發展服務的體制和機制，促進一批已具備一定基礎的集成電路設計企業盡快成長起來。進一步建立和完善有利于集成電路產業發展的政策環境，構筑有利于集成電路產業發展的支撐體系和服務體系，加強與海內外的合作與交流，加快人才培養和引進，加大對集成電路設計中心、公共技術平臺、服務平臺、人才交流培訓平臺建設的投入，重點培植3—5家集成電路設計中心，使之成為國內乃至國際有影響力的企業。加強人才、技術、資金、企業的引進，形成一大批集成電路設計企業和人才隊伍。密切跟蹤國際集成電路發展的新趨勢，大力發展和應用SOC技術、IP核技術，不斷提高自主創新能力，在消費類電子、通信、計算機、工業控制、汽車電子和其他應用電子產品領域形成發展優勢。
2.加快發展集成電路材料等支撐產業。以當前*省集成電路材料生產企業為基礎，通過基礎設施建設、技術改造、引進技術消化吸收再創新、合資合作和引導傳統產業向集成電路材料生產轉移，進一步壯大產業規模，擴大產品系列，增添新的產品品種，提高產品檔次。通過加快企業技術中心建設，不斷提高自主創新能力；通過拉長和完善產業鏈，積極發展高純水氣制備、封裝材料等上下游產品，提高配套能力；鼓勵半導體和集成電路專用設備儀器產業的發展。培養多個在國內市場占有率第一的自主品牌，擴大出口能力，把*省建設成為圍繞以集成電路用金絲、硅鋁絲、電路板用銅箔和覆銅板、柔性鍍銅板、金屬膜基板、電子陶瓷基板、集成電路框架和插座、硅晶體材料的研發和生產為主的集成電路支撐產業基地。
3.鼓勵發展集成電路加工產業。大力招商引資，通過集成電路設計和原材料生產的發展，促進省外、海外集成電路芯片制造、封裝和測試業向*省的轉移，推動*省集成電路芯片制造、封裝和測試產業的發展。
（二）發展原則。
1.政府推動原則。充分發揮各級政府在統籌規劃、宏觀調控、資源組織、政策扶持、市場環境建設等方面的作用，充分發揮社會各方面的力量，推動集成電路產業發展。
2.科研、生產、應用、服務聯動原則。建立科研、生產、應用、服務一體化體系，促進集成電路設計和最終產品相結合，集成電路設計和設計服務相結合，公共平臺建設和企業發展相結合，設計公司之間相結合，人才培訓和設計企業需求相結合。重點支持共性技術平臺、服務平臺、人才培訓平臺建設和科研、生產、應用一體化項目研發。
3.企業主體化原則。深化體制改革，加快集成電路設計中心認證，推動集成電路設計公司（中心）建設，建立符合國家扶持集成電路發展政策和要求的以企業為主體、自主經營、自負盈虧、自主創新、自*發展完善的集成電路產業發展體制和機制。
4.引進消化吸收與自主創新相結合原則。加強與海內外集成電路行業企業、人才的交流合作，創造適合集成電路產業發展的政策環境，大力引進資金、技術、人才，加快消化吸收，形成產業的自主創新能力，盡快縮短與發達國家和先進省市的差距。
5.有所為，有所不為原則。發揮*省優勢，重點發展集成電路設計、電路板設計制造和原材料生產，與生產應用相結合，聚集有限力量，聚焦可行領域，發揮基礎特長，形成專業優勢。
三、發展重點和目標
（一）發展重點。整合資源，集中政府和社會力量，建立公共和開放的集成電路設計技術服務平臺、行業協作服務平臺和人才交流培訓平臺。重點扶持建設以海爾、海信、浪潮、*大學、哈工大威海國際微電子中心、濱州芯科等在集成電路設計領域具有基礎和優勢的集成電路設計中心，建設青島、濟南集成電路設計基地，加快有關促進集成電路產業發展的配套政策、措施的制定，重點在以下領域實現突破。
1.集成電路設計業。以消費類電子、通信、計算機、工業控制、汽車電子、信息安全和其他應用電子產品領域為重點，以整機和系統應用帶動*省集成電路、電路板設計業的發展，培育一批具有自主創新能力的集成電路設計企業，開發一批具有自主知識產權的高水平的集成電路產品。
（1）重點開展SOC設計方法學理論和設計技術的研究，發揮其先進的整機設計和產業化能力，大力發展稅控收款機等嵌入式終端產品的SOC芯片，努力達到SOC芯片規?；a能力。開發采用先進技術的SOC芯片，應用于各類行業終端產品。
（2）強化IP核開發標準、評測等技術的研究，積極發揮IP核復用技術的優勢，以市場為導向，重點研發MCU類、總線類、接口類和低功耗嵌入式存儲器（SRAM）類等市場急需的IP核技術，加速技術向產品的轉化。
（3）順應數字音視頻系統的變革，以數字音視頻解碼芯片和視頻處理芯片為基礎，突破一批音視頻處理技術，提高*國電視整機等消費類電子企業的技術水平和核心競爭力。
（4）集中力量開展大規模通信、網絡、信息安全等專用集成電路的研究與設計，力爭取得突破性成果。
（5）重點發展廣泛應用于白色家電、小家電、黑色家電、水電氣三表、汽車電子等領域的芯片設計，在應用電子產品芯片設計領域形成優勢。
（6）發揮*省在工業控制領域的綜合技術、人才力量及芯片研發軟硬件資源等方面的優勢，重點發展部分工業控制領域的RISC、CISC兩種架構的芯片設計，并根據市場需求及時研發多種控制類芯片產品，形成一定優勢。
2.集成電路材料等支撐產業。充分利用*省現有集成電路材料生產企業的基礎條件，加快發展集成電路材料產業。重點發展集成電路用金絲、硅鋁絲、引線框架、插座等產品，同時注重銅箔、覆銅板、電子陶瓷基片、硅晶體材料及其深加工等產品的發展，形成國內重要的集成電路材料研發和生產加工出口基地。支持發展集成電路相關支撐產業，形成上下游配套完善的集成電路產業鏈。
（1）集成電路用金絲、硅鋁絲。擴大大規模集成電路用金絲、硅鋁絲的生產規模，力爭到2010年占國內市場份額80%以上。
（2）硅單晶、硅多晶材料。到2010年，3-6英寸硅單晶片由現在的年產600萬片發展到1000萬片；單晶棒由目前的年產100噸發展到200噸。支持發展高品質集成電路用多晶硅材料，填補省內空白，至2010年發展到年產3000噸。
（3）集成電路引線框架。到2010年，集成電路引線框架生產能力由目前的年產20億只提高到年產100億只。
（4）電子陶瓷基板。通過技改和吸引外資等措施，力爭到2010年達到陶瓷覆銅板年產160萬塊、陶瓷基片年產30萬平米的能力。
（5）銅箔、覆銅板。到2010年，覆銅板由目前的年產570萬張發展到800萬張，銅箔由目前的年產8500噸發展到10000噸。
（6）相關支撐產業。通過引進技術和產學研結合等多種形式，積極發展集成電路專用設備、環氧樹脂等塑封材料、柔性鍍銅板和金屬膜等基材、高純水氣制備等相關產業。
3.加快大規模、大尺寸集成電路芯片加工和有關集成電路封裝、測試企業的引進。
（二）發展目標。經過“*”期間的發展，基本建立和完善有利于*省集成電路產業發展的政策環境、支撐體系和服務體系，建成20-30家集成電路設計中心、2個集成電路設計基地，形成一大批集成電路設計企業、配套企業、咨詢服務企業，爭取引進3—5家集成電路芯片制造企業。政府支持集成電路產業發展的能力進一步增強，社會融資能力進一步提高，對外吸引和接納人才、技術、資金的能力進一步提高，集成電路設計、制造對促進*省信息產業發展、傳統產業改造和提升國民經濟與社會信息化水平發揮更大作用，并成為*省信息產業發展和綜合競爭力提升的重要支撐。促進*省集成電路材料產業做大做強，使其成為國內重要的產業基地。
四、主要措施和政策
（一）加強政府的組織和引導。制定*省集成電路產業發展中長期發展規劃，實施集成電路產業發展年度計劃，《*省支持和鼓勵集成電路產業發展產品指導目錄》，引導產品研發和資金投向。各地要加強本地集成電路產業發展環境建設，結合本地實際制定有利于集成電路產業發展和人才、資金、技術進入的政策措施。各有關部門要加強配合，制定相關配套措施，形成促進集成電路產業發展的合力。參照財政部、信息產業部、國家發改委《集成電路產業研究與開發專項資金管理暫行辦法》，結合*省信息產業發展專項資金的使用，對集成電路產業發展予以支持。具體辦法由省信息產業廳會同省財政廳等有關部門制定。
（二）加強集成電路設計公司（中心）認證工作。推動體制改革和產權改革，鼓勵科技人員在企業兼職和創辦企業，通過政策導向促進集成電路設計公司（中心）獨立法人資格的建立。按照國家《集成電路設計企業及產品認定暫行管理辦法》的有關規定，加強對*省集成電路產品及集成電路企業認定工作。
（三）加強人才引進與培養。加強對集成電路人才的培養和引進工作，鼓勵留學回國人員和外地優秀人才到*投資發展和從事技術創新工作，重點引進在國內外集成電路大企業有工作經歷、既掌握整機系統設計又懂集成電路設計技術的高層次專業人才。對具有普通高校大學本科以上學歷的外省籍集成電路專業畢業生來*省就業的，可實行先落戶后就業政策，對具有中級以上職稱的集成電路專業人才來*省工作的，有關部門要優先為其辦理相關人事和落戶手續。要加強集成電路產業人才培養，建立多層次的人才培養渠道，加強對企業現有工程技術人員的再培訓。在政策和待遇上加大對專業人才的傾斜，鼓勵國內外集成電路專業人才到*發展，建立起培養并留住人才的新機制。
（四）落實各項優惠政策。各級、各部門要切實落實《關于印發鼓勵軟件產業和集成電路產業發展若干政策的通知》及各項優惠政策，將集成電路設計、生產制造和原材料生產納入各自的科研、新產品開發、重點技術攻關計劃及技術中心、重點實驗室建設計劃，并給予優先支持和安排。集成電路設計企業適用軟件企業的有關政策，集成電路設計產品適用軟件產品的有關優惠政策，其知識產權受法律保護。對于批準建設的集成電路項目在建設期間所發生的貸款，省政府給予貸款利息補貼。按照建設期間實際發生的貸款利率補貼1.5個百分點，貼息時間不超過3年；在政府引導區域內建設的，貸款利息補貼可提高至2個百分點。
一、研究專題和期限
專題一：FPGA器件、配套軟件系統及其測試技術的研發
（一）研究目標與內容
研究目標：
研發基于自主知識產權的FPGA器件，實現器件與配套軟件的產品化，并在通信、消費類電子、汽車電子、工業控制、互聯網信息安全等領域得到應用。研制與國際主流芯片兼容的抗輻照百萬門級FPGA，能夠滿足航空、航天等應用工程的需求。
研究內容：
1.高性能FPGA器件系統：FPGA器件結構研究，FPGA配套EDA軟件研究，FPGA的封裝測試技術研究。
2.百萬門級FPGA關鍵技術：百萬門級抗輻照FPGA器件及其配套EDA設計系統的研究，滿足航空、航天等應用工程的需求；
3.多核平臺化百萬門級FPGA器件的開發及其配套EDA設計系統的研究；
4.FPGA產品化及產業化應用推廣技術：完成高性能FPGA的產品化，實現其在通信、消費類電子、汽車電子、工業控制、互聯網信息安全等領域的應用。
（二）研究期限：
*年9月30日前完成。
專題二：便攜式多媒體終端、數字電視中相關芯片及模塊研發
（一）研究目標與內容
研究目標：
基于國內主流集成電路制造工藝，研發便攜式多媒體終端和數字電視中的相關芯片、模塊與解決方案，實現高性能、低功耗，并得到實際應用。
研究內容：
1.研究數字電視各類標準的低功耗、低成本和高性能編、解碼算法及其IP核的實現，通過對各類IP的集成及其配套軟件開發，形成移動數字電視和手持多媒體終端芯片開發的SoC平臺及其應用。
2.研究無線信道解調關鍵技術，研發融合地面國標和手機電視功能的信道解調模塊（芯片），并為終端廠商提供單模塊解決方案。
3.研究高性能的參數可調圖像縮放算法、接口技術、圖像抖動處理、伽瑪校正與過驅動處理等功能模塊專有技術；開發圖像控制、處理專用芯片以及將各種處理技術融合的SoC芯片及應用系統。
（二）研究期限：
*年9月30日前完成。
專題三：模擬及接口電路產品與應用解決方案研發
（一）研究目標與內容
研究目標：
以通信，消費類電子，計算機及計算機接口設備的市場應用為目標，設計和研發基于國
內亞微米BCD等工藝技術的模擬及數字模擬混合集成電路產品。開發多系列綠色節能電源
管理芯片產品及整體電源管理解決方案。
研究內容：
1.平板顯示器電源管理系統中AC/DC、DC/AC控制、大功率白光LED驅動集成電路和開關系列芯片開發及應用解決方案，實現較高的節能降耗水平。
2.適合于便攜式電子產品應用的模擬及接口集成電路芯片及應用解決方案。
3.面向便攜式設備的多模直流電壓變換控制芯片的開發。
4.應用多媒體接口的多媒體數據矩陣電路以及相關的ESD+EMI保護電路。
（二）研究期限：
*年9月30日前完成。
專題四：寬帶通信領域核心IP和集成電路特種工藝設計技術的研究
（一）研究目標與內容
研究目標：
圍繞國內超深亞微米工藝發展重點，開發寬帶通信與接入系統用成套電路和關鍵IP核研究；研究納米級工藝SoC設計所必需的關鍵技術、特種工藝設計技術和整體解決方案。
研究內容：
1.新型寬帶無線通信與接入系統的射頻收發機芯片和關鍵IP核研究，研發相應的模塊、系統解決方案及終端產品；數字基帶關鍵算法研究及其VLSI實現研究，完成相應關鍵IP核的嵌入式應用。
2.利用無線局域網實現有線電視網絡數字視頻信息傳輸（EoC）的芯片研發。
3.面向下一代有線電視網絡的550MHz～1.2GHz的多載波寬帶接入成套芯片及音視頻寬帶應用SoC芯片研究。
4.用于通訊、汽車電子、太陽能利用等領域的特種設計技術，專用控制芯片及應用系統的研發。
（二）研究期限：
*年9月30日前完成。
專題五：超寬帶無線通信關鍵射頻集成電路、核心IP研究與實現
（一）研究目標與內容
研究目標：
基于CMOS工藝技術，研究應用于MB-OFDM超寬帶（UWB）系統的射頻收發集成電路，提出MB-OFDM-UWB系統的射頻收發集成電路解決方案，以支持數據傳輸速率達到100Mbps以上，傳輸距離不小于10米的超寬帶通信系統，實現超寬帶技術在數字家庭無線互連、多媒體視頻傳輸等短距離無線通信領域的應用。
研究內容：
1.研究針對OFDM超寬帶體系（工作頻段為3.1GHz～4.8GHz或更高）的CMOS射頻收發器、快速跳頻的頻率綜合器等關鍵射頻及混合信號集成電路設計及實現技術。
2.開發相應的超寬帶ASIC或SoC芯片，特別是超寬帶射頻芯片。
3.研制超寬帶無線通信試驗系統。
（二）研究期限：
*年9月30日前完成。
二、申請方式
1、本指南公開。凡符合課題制要求、有意承擔研究任務的在*注冊的法人、自然人均可以從“*科技”網站（）上進入“在線受理科研計劃項目可行性方案”，并下載相關表格《*市科學技術委員會科研計劃項目課題可行性方案（*版）》，按照要求認真填寫。
2、申報單位應具備較強技術實力和基礎，具備實施項目研究必備條件及匹配資金；鼓勵產學研聯合申請，多家單位聯合申請時，應在申請材料中明確各自承擔的工作和職責，并附上合作協議或合同。
3、課題責任人年齡不限，鼓勵通過課題培養優秀的中青年學術骨干。課題責任人和主要科研人員，同期參與承擔國家和地方科研項目數不得超過三項。
4、已申報今年市科委其它類別項目者應主動予以申明，未申明者按重復申報不予受理。
5、每一課題的申請人可以提出不超過2名的建議回避自己課題評審的同行專家名單（名單需隨課題可行性方案一并提交）。
6、本課題申請起始日期為*年6月4日，截止日期為*年6月25日。課題申報時需提交書面可行性方案一式4份，并通過“*科技”網站在線遞交電子文本1份。書面可行性方案集中受理時間為*年6月19日至25日，每個工作日上午9：00～下午4：30。所有書面文件請采用A4紙雙面印刷，普通紙質材料作為封面，不采用膠圈、文件夾等帶有突出棱邊的裝訂方式。
7、網上填報備注：
（1）登陸“*科技”網，進入網上辦事專欄；
（2）點擊《科研計劃項目課題可行性方案》受理并進入申報頁面：
-【初次填寫】轉入申報指南頁面，點擊“專題名稱”中相應的指南專題后開始申報項目（需要設置“項目名稱”、“依托單位”、“登錄密碼”）；
-【繼續填寫】輸入已申報的項目名稱、依托單位、密碼后繼續該項目的填報。
作為活躍在模擬技術領域的半導體供應商，飛思卡爾半導體一直致力于為嵌入式控制系統設計者提供高度集成的系列功率開關、網絡、通信、運動控制和電源管理應用產品。這些產品不同于具有單一功能的傳統模擬產品，飛思卡爾可在單個集成電路中提供多種可改善和簡化系統設計的關鍵功能。用戶則可受益于這些產品的成本效益并縮短產品上市時間。本文將結合飛思卡爾在模擬技術方面的創新，對未來的模擬市場的最新發展。
滿足模擬市場增長需求
據Databeans Estimates預測，到2010年全球模擬半導體市場將以12%的復合增長率成長，亞太地區將高達17%，中國市場的增長尤為可觀，將高達20%。未來幾年，通信設備、消費電子產品將是驅動半導體市場成長的主要動力；此外保安、數字廣播、節能及監控、汽車電子系統、工業設備等需求也將相應增加。通信設備、消費電子及電腦仍是中國三大主要市場；而且，中國已成為全球最大的手機生產基地之一。2006年3G通信設備市場將會繼續成為國內最大的垂直整合產品市場。中國電子產業的可觀增長，將需要更多的模擬集成電路來支持更多創新的功能，從而刺激對模擬集成電路的需求。這些都為廠商提供了有利的機遇和條件。
作為設計和開發高度集成的混合信號模擬集成電路的廠商，飛思卡爾不斷將用戶所需的關鍵系統功能融入到令人興奮的解決方案中。飛思卡爾的電動(power actuation)解決方案包括：低端開關、高端開關、H橋和可配置開關、H橋步進電機、前置驅動器、電爆驅動器、發動機電壓調節器；電源管理解決方案包括：線性穩壓器、開關穩壓器、熱插拔控制器；網絡收發器包括：連接解決方案（CAN物理接口、LIN/ISO9141/J1850物理接口、分布式系統接口元件）和千兆SerDes收發器；信號調整產品包括：彈性I/O；特殊功能及有線通信產品包括：音頻放大器、電流控制器、ISDN、Ringer、UDLT、話音與數據編碼（MC14LC5480系列數據信號編解碼器、過濾器）；此外還有嵌入式MCU＋功率器件。
飛思卡爾的模擬產品可以在無線通信、數字和硬拷貝影像、汽車和工業等許多領域應用。公司也在將功率控制和電源管理方面的卓越新產品增加到產品線中。
SMARTMOS工藝實現先進功能
飛思卡爾的集成電路功能強大，可為動力、控制和通信應用提供許多獨到的特性。專有的SMARTMOS(注:SMARTMOS為飛思卡爾的產品商標)混合信號半導體工藝可實現高密度邏輯與模擬和電源功能的共存，為設計者提供顯著的集成優勢。這些優勢包括易于使用、突出的集成電路和負載保護特性，同時還可以減少元件數量和提高可靠性。
飛思卡爾的標準產品線包括功率開關集成電路、電源管理集成電路、網絡收發器、汽車安全產品和專用功能器件。這些產品實現了單個芯片和集成級封裝。每種器件都采用SMARTMOS工藝作為通用構建模塊，以增加用戶所需的功能。這些器件可與飛思卡爾的微處理器、微控制器和DSP一起運行。
SMARTMOS是嵌入式世界的最佳工藝。其獨到之處在于結合了許多模擬器件所必需的特性，包括：NVM、iLDMOS、大電流金屬、高電壓、噪聲免疫性、適應惡劣環境、感性負載開關和干擾免疫性、105V的能力，等等。這些強大的功能加上工程設計匹配能力，使SMARTMOS產品成為了模擬設計的理想選擇。
值得一提的是，雖然今天的高密度CMOS工藝具有很高的處理能力，但是它不能與大多數現實世界的系統進行直接交互。在嵌入式系統中，現實世界的信號仍然需要經過處理器，負載也需要進行驅動。此外，處理器還需要有干凈的電源，同時還要對其進行保護，以免受到外部世界惡劣電氣環境的影響。
SMARTMOS是一種融合型CMOS工藝，它集成了精度模擬、功率器件和邏輯電路。采用SMARTMOS技術的集成電路可以實現CMOS工藝所無法得到的性能。嵌入式系統設計者可以將諸如穩壓、功率MOSFET、輸入信號調節、瞬態保護、系統診斷和控制等功能融入到低成本的單片集成電路中，從而省掉數十個元件。
SMARTMOS技術產的應用主要分為四大類――電源、通信、保護和控制。電源產品可以用具有現實世界能力的模擬/電源接口保護敏感元件；通信產品是用來與其主MCU通信實現網絡通信的器件；保護產品可對其本身及其負載、匹配的MCU和電氣線路進行智能保護，以免受到環境壓力、故障或過載的影響；控制產品具有控制驅動大電流和大功率負載的能力，例如：螺線管、繼電器、燈、電機和被動負載。
以形式劃分，SMARTMOS產品有3種主要類型――單芯片SMARTMOS集成電路、多芯片單封裝智能大功率開關產品，以及智能分布式控制產品。這些產品系列之間的通用線程是SMARTMOS硅材料。
SMARTMOS集成電路產品功能豐富，其混合信號構建模塊包括：A/D和D/A轉換器、軌對軌運算放大器、比較器、充電泵和柵極驅動器、穩壓器、精度參考、數字邏輯和非易揮發存儲器。在負載驅動應用方面，還有具備感應能量箝位、獨立熱管理(independent thermal management)、短路保護(short circuit protection)和負載感測診斷(diagnostic load sensing)的功率MOSFET產品。
此外，為滿足網絡和通信市場發展的需求，飛思卡爾還開發了千兆SerDes收發器產品，為市場提供了從分立SerDes解決方案向集成解決方案轉移的路徑。飛思卡爾的SerDes產品是一種高帶寬系統內或芯片間、板卡間、背板或電纜通信的全雙工和多通道數據接口收發器，可提供優異的信號完整性和最佳的質量特性。SerDes產品采用CMOS工藝，可使用工業標準材料，以降低成本、功耗和風險。
總之，采用SMARTMOS技術有助于設計者滿足高精度元件在惡劣環境下運行的要求，提供強大的功率晶體管性能。新一代SMARTMOS 7是專門為0.35μm CMOS電路開發的，與0.5μm CMOS工藝的SMARTMOS 5相比，可提供接近10倍的數字密度。目前，采用0.25μm工藝的SMARTMOS 8也即將投入生產。
先進設計平臺集數字模擬大成
DigitalPower是飛思卡爾為復雜集成混合信號系統級芯片（SoC）解決方案創建的設計平臺。它利用超級智能功率技術SMARTMOS可顯著提高數字密度，幫助系統級芯片設計者經濟有效地將數字內容――微控制器和DSP核、串行接口、存儲器和邏輯――融入在具有高性能模擬和大功率電路的芯片中。
該平臺是一種真正的混合模式設計方法，可以實現3-A H橋與32MHz微控制器和處理器共存等大功率模擬功能。這種新的方法所提供的低功耗模擬功能包括：運算放大器、模數轉換器（ADC）、脈沖寬度調制電路、通用I/O、寬能隙參考、波形發生器和濾波器。
DigitalPower技術的最初目標是打印機應用。利用DigitalPower能力開發的完整的噴墨打印機系統級芯片，集成了8位16.7MHz 68HC05微控制器核、16KB ROM、256字節RAM、IEEE-1284平行端口接口、DRAM控制器、四通道/8位模數轉換器、系統時鐘鎖相環、16位定時器、16位COP看門狗定時器、邏輯門和4個25V H橋，以及5V 100mA線性穩壓器、1.8 V～3.2V 25mA線性穩壓器、開關模式穩壓控制器，還有電機控制專用的硬件特性。所有這一切都集成在一個100引腳的TQFP封裝中。目前，DigitalPower技術已廣泛用于影像、數碼相機、CD/MP3播放器和其他消費產品。其較早的產品是定制設計，現在已為這些應用開發了標準的系統級芯片。為了使ASIC設計者獲得DigitalPower的好處，飛思卡爾還創建了一個數字、模擬和電源功能程序庫。這個開放的程序庫有助于用戶集成自身的專用功能和IP，也可用于設計、開發和仿真工具。
推動模擬集成電路向高端遷移
近20年，模擬集成電路經歷了穩健快速的發展；10年來，消費電子產品、通信產品、計算應用市場依然發展迅猛。與數字IC相比，模擬集成電路的應用依然是高端應用，即使數字集成電路能夠實現完成與模擬集成電路相同的任務，達到相同的性能，模擬集成電路在通用和大批量市場中依然是高性價比的選擇。作為全球重要的制造和采購基地，中國的模擬IC市場依然是全球關注的焦點，而且在未來1－2年仍然有著巨大的增長潛力。
先進電子產品需要采用更多的模擬集成電路，以支持更多新的功能。隨著便攜產品的小型化、低功耗要求，3C產品在給模擬器件帶來巨大市場機會的同時，也對其提出更苛刻的要求。從整體趨勢來說，速度、功耗、準確度、噪聲及失真率等都是衡量電子產品性能的重要參數，這幾方面的要求將日趨嚴格。這些正是廠商開發高性能的模擬芯片及子系統所追求的目標。
關鍵詞：集成電路；測試；PMU Device Characterization
中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 10-0033-01
一、測試系統的基本介紹
傳統的集成電路的測試以SOC技術為主，SOC的復雜程度非常高，在一塊芯片內不僅可能包含CPU、DSP、存儲器、模擬電路等多種芯片，甚至還可能包括射頻電路、光電器件、化學傳感器等器件，因而SOC的測試系統，具備數字、混合信號、存儲器、射頻等各種測試，同時各個模塊之間還不會產生相互影響。
一般的集成電路的測試系統稱為ATE，測試系統主要由單片機模塊（CPU）、DC（Device Characterization）測量模塊和通道傳輸模塊等組成。各個模塊之間通過總線單元進行數據交換和連接。而隨著現代測試技術的發展，較好測試系統組成主要的還有：由電子電路和機械硬件組成，是在同一個主控制器指揮下的電源、計量儀器、信號發生器、模式（pattern）生成器和其他硬件項目的集合體。
二、整個系統主要組成
（一）單片機模塊（CPU）---測試系統的心臟
該模塊是所有數字測試系統都含有的基本模塊，是測試系統的起點?！癈PU”是系統的控制中心，這里的CPU與計算機中的中央處理器不同，它由控制測試系統的計算機及數據的基本I/O通道組成。許多新的測試系統提供一個網絡接口用以傳輸測試數據；計算機硬盤和Memory用來存儲本地數據；顯示器及鍵盤提供了測試操作員和系統的接口。
（二）DC（Device Characterization）測量模塊
DC子系統包含有DPS（Device Power Supplies，器件供電單元）、RVS（Reference Voltage Supplies，參考電壓源單元）、PMU（Precision Measurement Unit，精密測量單元）。
1.DPS與RVS單元
被測器件的電源管腳所需要的電流及電壓是由DPS所供給的；而系統內部的管腳測試單元的比較電路以及驅動所需要的參考電壓，則是由RVS單元來供給，包括了VOL、VIH、VOH、VIL四種電壓設置方式。而相對比較老的測試系統中，所擁有的RVS也是相對來說比較少的，所以在測試程序時，所提供的輸出、輸入電平也是比較少。。一些測試系統稱擁有“per pin”的結構，就是說它們可以為每一個pin獨立地設置輸入及輸出信號的電平和時序。
2.PMU電路
PMU用于精確的DC參數測量，它把驅動電流送入被測器件而去測量電壓或者為器件加上電壓而去測量產生的電流。PMU的數量跟測試機的級別有關，低端的測試機往往只有一個PMU，用共享的方式被測試通道逐次使用；中端的則有一組PMU，通常為8個或16個，而一組通道往往也是8個或16個，可以整組逐次使用；而高端的測試機則會采用每個channel配置一個PMU。
（三）通道傳輸模塊
1.通道單元
通道單元有兩個功能，一是把測試碼合成最終的測試信號施加到DUT（Device under test，被測器件），二是比較及分析DUT的返回信號，并且通過總線，將所得到的結果返回單片機模塊。利用邏輯控制單元以及譯碼電路，控制總線對DUT管腳的地址實現設定并控制，而DUT管腳數據的輸出及輸入功能，則是由控制單元驅動和管腳驅動所共同控制著的繼電器陣列來進行的。VIH（VIL）是由DPS模塊設定產生的測試所需的高（低）驅動電平。總線發送由程序預先生成的測試向量，電平轉換與驅動單元把測試向量轉換為設定電平的測試時序波形，管腳驅動與控制單元控制繼電器陣列將要輸入的波形施加到DUT的輸入管腳。
2.芯片引腳電路
芯片腳電路是測試系統資源部和待測期間之間的接口，它給待測器件提供輸入信號并接收待測器件的輸出信號。
每個測試系統都有自己異于其它系統的設計但是通常其芯片引腳電路都會包括：
（1）配有輸入信號的驅動電路。
（2）切換驅動及對電流負載輸入輸出選擇通道電路。
（3）比較輸出電平的電壓檢驗電路。
（4）芯片引腳電路與PMU的連接電路。
（5）能夠編程控制的電流負載。
（6）提供能測試高速電流的輔助電路。
3.總線單元
總線（Bus）是各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導線組成的傳輸線束，按照所傳輸的信息種類，是用于各個模塊和單元傳遞信息的公用通道，各個部分通過總線相連接，通過總線單元進行數據連接和交換。
三、結束語
隨著數字技術不斷發展，在消費電子、通信和計算等領域對測試技術不斷提出的挑戰，適應測試和組裝外包已經成為發展趨勢的必然要求。盡管集成電路的測試技術伴著新的測試理念、新的測試流程、方法和技術不斷的出現。但從整個系統的角度出發，測試系統都是從單片機模塊、DC測量模塊和通道傳輸模塊等基礎上發展而來。
參考文獻：
[1]陸坤.電子設計技術[M].西安電子科技大學出版社,2004
[2]杜中一.半導體技術基礎[M].化學工業出版社,2011
關鍵詞：集成電路；靜電防護；研究措施
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.158
0 引言
在現代社會，隨著微米等新技術的發展應用，集成電路的構造更加簡便實用。由于集成電路的簡單化設計，因而內部內絕緣層變得很薄，對靜電的抵抗能力也就相對變弱[1]。集成電路在生產到運輸過程，都會不同程度的受到靜電影響。
1 集成電路產生的靜電
1.1 靜電產生原因
靜電，指停留在物體表面由于正負電荷失去平衡產生的電能。摩擦起電，也是產生靜電的直接原因[2]。摩擦起電，主要是因為兩種物質的接觸表面在摩擦時，由于停留在自身的電荷不同而產生的排斥現象。在這個電荷轉化過程中，物質內部的機械能轉化為內能，在轉化過程中，物質的原子結構由于物質表面的能量進入原子結構，原子結構增加能量，使得電子脫離原子核，自動外放的物理反應，在這種物力反應中，產生的電子所帶的是正電荷；而另一物質的表面在進行相似的物理反應時，外放的電子所帶的是負電荷。因此，當兩個物質摩擦時，由于正負電荷的反應，就會造成因摩擦產生靜電。另外感應帶電也是物體產生靜電的原因。感應帶電，指由于外電場的作用，電場力過大會產生電子脫離原子核，從而產生的靜電現象。
1.2 影響靜電的因素
靜電產生的因素有很多，主要包括物理環境、物體材質和運動狀況三種。物理環境對產生靜電的影響，是指由于物體的因為環境改變，靜電量的數量隨著物質內部溫度升高而增加，相反靜電量的數量隨著物質內部溫度的降低而減少。在這種物理環境中，集成電路產生的靜電和內部的物理環境溫度有關[3]。應注意做好物力環境對集成電路產生的靜電作用。物體材質對靜電產生的影響，是指物體材質的不同，也會影響自身受到外力作用下，產生的靜電量，如果物體材質導向性能良好，就比較容易產生電荷，在與其他物體摩擦時或者外力的作用下，很容易在物體表面產生靜電量；相反，如果物體材質屬于絕緣性能良好的材質，那么在外力作用下或者與其他物體摩擦時，產生的靜電量也會由物體材質自動引導出去，產生的靜電量很少或者根本沒有。運動狀況對靜電的影響，是指物體的運動速度和受力大小等運動狀況都會造成靜電的產生。例如物體的運動速率過快，受到的碰撞力就會增大，阻力就會變小，接觸面的面積就會增大，壓力同時也會增大，物體在這種運動狀況中，因與地面摩擦等產生的靜電量就會很大，危害也會很大；相反如果物體的運動狀況很平穩，受到的碰撞力就會減小，阻力變大，在這種情況中，物體的運動狀況產生的靜電量就會很小，一般很難發現。
1.3 靜電的危害
目前現階段化纖物質在物理和化學生產中，應用都非常廣泛?；w物質本身就屬于導向性良好的材料，產生靜電現象普遍，如果這種電荷不能及時引導，靜電量就會變得很大，危害也大。但是化纖物質產生的靜電受人體動作的制約，比較明顯。
靜電是造成集成電路受破壞的主要因素。因為在靜電放電的過程中，對集成電路形成作用力，這種作用力包括造成電路失效的硬擊穿和軟擊穿。在這兩種作用力的共同作用下，集成電路的使用期限和使用范圍都會嚴重受到制約，如果集成電路的靜電量不能及時解決，就會對集成電路的性能和使用質量造成影響，也會造成集成電路報廢。
2 集成電路的防靜電措施
2.1 生產過程
集成電路在生產過程，容易產生靜電的原因：人為因素、環境因素和選材因素。人為因素，是指工作人員和電路板的接觸，導致集成電路留有靜電。對這種人為因素，應從生產車間制服統一入手，統一規定著裝防靜電的防化服裝，避免人為因素在生產過程中，產生的靜電停留集成電路表面，不易察覺的問題。環境因素，是指貯存環境溫度過高，容易引發集成電路靜電的產生。針對這種問題，應對集成電路的貯藏進行封閉式管理，盡量選擇在溫度可以控制調節的生產車間，避免因為貯藏環境造成集成電路出現靜電的問題。選材因素，是指在選擇原材料方面，應傾向使用絕緣線良好的材質，可以對集成電路表面停留的靜電及時引導，減少靜電對集成電路產生破壞作用。
2.2 運輸過程
集成電路容易產生靜電的原因是生產過程和運輸過程。針對運輸過程，為了有效實現防靜電的產生，應從電路板的運動狀況入手。在運輸過程中，應避免過快行駛或者猛踩剎車，產生運輸車廂嚴重失去平衡，在這種情況下產生靜電量也是可以有效避免的，同時也是集成電路出廠后容易產生的問題。同時針對，工作人員和搬運人員，應統一著橡膠制品衣服，盡量減少集成電路在搬運途中，避免因為摩擦產生的靜電問題。
2.3 完善管理制度
針對集成電路的靜電防護措施，最直接最根本的要從管理制度開始。只有嚴格有效的管理制度，才能形成有效的約束力，對各個階層的人員進行統一規范，才可以從根本上做好靜電防護工作。在集成電路靜電產生的原因中，多數是人為因素和潛在的人為因素，都應該得到具體解決。同時也應加強安全巡檢制度，對集成電路的生成過程和運輸過程，都要加強抽檢，確保集成電路得到安全生產和放心運輸，盡量減少靜電量在集成電路的產生，也也是有效做好靜電防護工作的關鍵。靜電防護器材也應加強開發，靜電防護器材包括集成電路的包裝器材、儲藏器材和運輸器材。針對靜電防護工作，應全方面入手，才有利于完成做好靜電防護工作。
3 結束語
集成電路的生產到實際應用，都會受到很多方面的影響，產生靜電量。靜電量的產生多數是可控因素，只有針對可控因素做出應對措施，才能有效解決集成電路的靜電防護工作。對集成電路的選材控制、生產過程可控因素的處理和運輸過程可控因素的處理，都需要完整的制度來形成約束力，通過各方面的努力才可以實現靜電防護工作，從而減少靜電對集成電路的影響，保證集成電路的質量和使用期限。
參考文獻：
[1]李柯遜.淺談集成電路靜電損害及防護措施[J].推廣技術，2014（07）：227-228.
【關鍵詞】集成電路 加速試驗 壽命試驗 可靠性試驗
1 集成電路加速試驗概述
隨著集成電路等電子市場的競爭環境日趨激烈，在滿足用戶預期需求的前提下，在盡可能短時間內將產品投入市場是電子開發商搶占市場的重要舉措。這無疑促使與激發了加速試驗的產生與發展。
美國波音公司最早提出了可靠性加速試驗的概念，最初提出的原因是為了降低產品的研發費用，提高產品的可靠性。由于加速試驗的測試環境要苛刻于現實環境，因此通過加速試驗，可以獲得比正常條件下更多的信息。加速試驗需要更高的應力，通常在加速試驗中引入在正常使用中不可能發生故障模式的因素：高頻率、高振動、高溫、高濕度等。通過加速試驗得到產品加速試驗模型，分析產品的性能，找出導致產品失效的原因，為產品設計提供設計依據，提高產品可靠性和延長使用壽命。目前，加速試驗已經廣泛應用于各個行業，如電子、通訊、能源、工業、汽車等，更優很多知名公司例如惠普、福特等，注重加速試驗的開發與研究，縮短產品研發周期，提高產品性能，提高了企業的經濟效益。
2 集成電路加速壽命試驗
隨著科學技術的發展，高集成電路的可靠性的要求也是越來越高，使用壽命甚至大30年以上?？煽啃詨勖呛饬考呻娐房煽啃院托阅苜|量的指標之一，所以需要準確、快速的壽命試驗方法。傳統壽命試驗方法試驗周期長，費用昂貴，在很大程度上影響了高可靠集成電路的研發周期。傳統的壽命試驗，是基于現實環境模擬的試驗方法，通過大量的數據統計來估測集成電路的壽命，方法繁瑣，操作麻煩，而且試驗周期長，人為因素多。目前，加速試驗技術領域已經開發新的基于模擬現場環境的試驗方法，大大縮短的試驗周期，對于推動加速試驗領域的研究與應用具有巨大作用，對可靠性工程的發展有重要意義。本文介紹一下三種加速試驗方法：HALT法（失效物理的高加速壽命試驗）、RET法（可靠性強化試驗）以及EDA法（基于參數退化的加速壽命試驗）。
2.1 HALT法―高加速壽命試驗
對集成電路的材料、元器件和工藝方法進行加速試驗，確定材料、元器件和生產工藝的壽命。此種方法可以在產品使用壽命末期識別以及量化產品失效的機理。此種試驗方法會根據產品的壽命來確定試驗的時間，以給出產品的壽命期。此種方法并沒有暴露產品的缺陷。
加速壽命試驗的假設：試驗產品在高應力作、短時間的應力作用下表現出與低應力、長時間的作用下的產品特征的一致性。為了縮短試驗周期，試驗中采用加速應力，即HALT（高加速壽命試驗）。由于越來越多的使用者對于產品的使用壽命提出更高的要求，而加速壽命試驗分析了產品產品失效機理的主要原因，提供了產品預期磨損機理的有效數據，因此在當今的市場上是很重要的。此試驗可以給產品設計者和生產者提供有效的技術指導，全面了解產品，對于集成電路的材料、元器件和加工工藝進行改進和控制，提高產品質量和可靠性。
2.2 RET法―集成電路可靠性強化試驗
RET法不同于HALF法的區別在于：RET法的目的是在HALF的基礎上，逐漸增大環境應力和工作應力，來激發電路失效故障和暴露電路設計的缺點，評估產品設計的可靠性。RET方法的實施就應該在產品設計和發展的最初階段，以便于改進和控制。
2.3 EDA法―基于參數退化的加速壽命試驗方法
該方法在長壽命試驗理論和算法上采用統計和動力學模型，通過敏感參數的選取和測試方法優化，實現對長壽命的快速評價。與傳統加速壽命試驗方法相比，該技術最大優點是試驗時間短、可外推壽命、具有普適性，不需要預先建立分布模型，是一種通過數據本身的圖形揭示其最佳擬合模型的分析方法，而非事先假設模型強加模型后再進行分析。
基于參數退化的加速壽命試驗方法結合集成電路結構、材料、工藝及性能特點，針對影響集成電路壽命的應力及適用于加速試驗的應力水平分析，研究集成電路長壽命加速試驗敏感參數的選取方法，進行試驗數據分析和數據外推建模，實現對長壽命失效的預估。該方法關鍵技術包括：長壽命加速試驗敏感參數選取和采集技術；長壽命加速試驗的數據模型處理與外推壽命。通過研究影響器件長壽命應力因子、加速因子、響應敏感參數，有利于快速確定有效的長壽命評價方案。
3 加速試驗中應當注意的問題
由于加速試驗的環境一般都要高于現場使用所預期的水平應力，可能會導致實際使用中不可能出現的失效機理，產生試驗結果錯誤。加速試驗模型是產品在正常壓力水平下，施加一個或者多個加速應力水平的關鍵因素，導出的結果，產品要承受更強大的應力。因此，在測試產品性能時，要根據產品的承受范圍（溫度、濕度、壓強的），在合理的條件下改變關鍵因素參數進行測試，查出失效機理的原因。根據失效機理消除產生失效的因素才是最主要的。
參考文獻
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關鍵詞：嵌入式系統 設計 單片系統(SOC) 硬件描述語言(HDL) IP內核
一、嵌入式系統設計方法變化的背景
嵌入式系統設計方法的演化總的來說是因為應用需求的牽引和IT技術的推動。
1.隨著微電子技術的不斷創新和發展，大規模集成電路的集成度和工藝水平不斷提高。硅材料與人類智慧的結合，生產出大批量的低成本、高可靠性和高精度的微電子結構模塊，推動了一個全新的技術領域和產業的發展。在此基礎上發展起來的器件可編程思想和微處理（器）技術可以用軟件來改變和實現硬件的功能。微處理器和各種可編程大規模集成專用電路、半定制器件的大量應用，開創了一個嶄新的應用世界，以至廣泛影響著并在逐步改變著人類的生產、生活和學習等社會活動。
2.計算機硬件平臺性能的大幅度提高，使很多復雜算法和方便使用的界面得以實現，大大提高了工作效率，給復雜嵌入式系統輔助設計提供了物理基礎。
3.高性能的EDA綜合開發工具（平臺）得到長足發展，而且其自動化和智能化程度不斷提高，為復雜的嵌入式系統設計提供了不同用途和不同級別集編輯、布局、布線、編譯、綜合、模擬、測試、驗證和器件編程等一體化的易于學習和方便使用的開發集成環境。
4.硬件描述語言HDL(Hardware Des cription Language)的發展為復雜電子系統設計提供了建立各種硬件模型的工作媒介。它的描述能力和抽象能力強，給硬件電路，特別是半定制大規模集成電路設計帶來了重大的變革。目前，用得較多的有已成為IEEE為 STD1076標準的VHDL、IEEE STD 1364標準的Verilog HDL和Altera公司企業標準的AHDL等。
由于HDL的發展和標準化，世界上出現了一批利用HDL進行各種集成電路功能模塊專業設計的公司。其任務是按常用或專用功能，用HDL來描述集成電路的功能和結構，并經過不同級別的驗證形成不同級別的IP內核模塊，供芯片設計人員裝配或集成選用。
IP（Intellectual Property）內核模塊是一種預先設計好的甚至已經過驗證的具有某種確定功能的集成電路、器件或部件。它有幾種不同形式。IP內核模塊有行為（behavior）、結構（structure）和物理（physical）3級不同程度的設計，對應有主要描述功能行為的“軟IP內核(soft IP core)”、完成結構描述的“固IP內核(firm IP core)”和基于物理描述并經過工藝驗證的“硬IP內核(hard IP core)”3個層次。這相當于集成電路（器件或部件）的毛坯、半成品和成品的設計技術。
軟IP內核通常是用某種HDL文本提交用戶，它已經過行為級設計優化和功能驗證，但其中不含有任何具體的物理信息。據此，用戶可以綜合出正確的門電路級網表，并可以進行后續結構設計，具有最大的靈活性，可以很容易地借助于EDA綜合工具與其他外部邏輯電路結合成一體，根據各種不同的半導體工藝，設計成具有不同性能的器件?？梢陨唐坊能汭P內核一般電路結構總門數都在5000門以上。但是，如果后續設計不當，有可能導致整個結果失敗。軟IP內核又稱作虛擬器件。
硬IP內核是基于某種半導體工藝的物理設計，已有固定的拓撲布局和具體工藝，并已經過工藝驗證，具有可保證的性能。其提供給用戶的形式是電路物理結構掩模版圖和全套工藝文件，是可以拿來就用的全套技術。
固IP內核的設計深度則是介于軟IP內核和硬IP內核之間，除了完成硬IP內核所有的設計外，還完成了門電路級綜合和時序仿真等設計環節。一般以門電路級網表形式提交用戶使用。
TI，Philips和Atmel等廠商就是通過Intel授權，用其MCS51的IP內核模塊結合自己的特長開發出有個性的與Intel MCS51兼容的單片機。
常用的IP內核模塊有各種不同的CPU(32/64位CISC/RISC結構的CPU或8/16位微控制器/單片機，如8051等)、32/64位DSP（如320C30）、DRAM、SRAM、EEPROM、Flashmemory、A/D、D/A、MPEG/JPEG、USB、PCI、標準接口、網絡單元、編譯器、編碼/解碼器和模擬器件模塊等。豐富的IP內核模塊庫為快速地設計專用集成電路和單片系統以及盡快占領市場提供了基本保證。
5.軟件技術的進步，特別是嵌入式實時操作系統EOS(Embedded Operation System）的推出，為開發復雜嵌入式系統應用軟件提供了底層支持和高效率開發平臺。EOS是一種功能強大、應用廣泛的實時多任務系統軟件。它一般都具有操作系統所具有的各種系統資源管理功能，用戶可以通過應用程序接口API調用函數形式來實現各種資源管理。用戶程序可以在EOS的基礎上開發并運行。它與通用系統機中的OS相比，主要有系統內核短小精悍、開銷小、實時性強和可靠性高等特點。完善的EOS還提供各種設備的驅動程序。為了適應網絡應用和Internet應用。還可以提供TCP/IP協議支持。目前流行的EOS有3Com公司的Palm OS、Microsoft公司的Windows CE和Windows NT Embedded4.0、日本東京大學的Tron和各種開放源代碼的嵌入式Linux以及國內開發成功的凱思集團的Hopen OS和浙江大學的HBOS。
轉貼于 二、嵌入式系統設計方法的變化
過去擅長于軟件設計的編程人員一般對硬件電路設計“敬而遠之”，硬件設計和軟件設計被認為是性質完全不同的技術。
隨著電子信息技術的發展，電子工程出身的設計人員，往往還逐步涉足軟件編程。其主要形式是通過微控制器（國內習慣稱作單片機）的應用，學會相應的匯編語言編程。在設計規模更大的集散控制系統時，必然要用到已普及的PC機，以其為上端機，從而進一步學習使用Quick BASIC，C，C++，VC和VB等高級語言編程作系統程序，設計系統界面，通過與單片機控制的前端機進行多機通信構成集中分布控制系統。
軟件編程出身的設計人員則很少有興趣去學習應用電路設計。但是，隨著計算機技術的飛速發展，特別是硬件描述語言HDL的發明，系統硬件設計方法發生了變化，數字系統的硬件組成及其行為完全可以用HDL來描述和仿真。在這種情況下，設計硬件電路不再是硬件設計工程師的專利，擅長軟件編程的設計人員可以借助于HDL工具來描述硬件電路的行為、功能、結構、數據流、信號連接關系和定時關系，設計出滿足各種要求的硬件系統。
EDA工具允許有兩種設計輸入工具，分別適應硬件電路設計人員和軟件編程人員兩種不同背景的需要。讓具有硬件背景的設計人員用已習慣的原理圖輸入方式，而讓具有軟件背景的設計人員用硬件描述語言輸入方式。由于用HDL描述進行輸入，因而與系統行為描述更接近，且更便于綜合、時域傳遞和修改，還能建立獨立于工藝的設計文件，所以，擅長軟件編程的人一旦掌握了HDL和一些必要的硬件知識，往往可以比習慣于傳統設計的工程師設計出更好的硬件電路和系統。所以，習慣于傳統設計的工程師應該學會用HDL來描述和編程。
三、嵌入式系統設計的3個層次
嵌入式系統設計有3個不同層次。
1.第1層次：以PCB CAD軟件和ICE為主要工具的設計方法。
這是過去直至現在我國單片機應用系統設計人員一直沿用的方法，其步驟是先抽象后具體。
抽象設計主要是根據嵌入式應用系統要實現的功能要求，對系統功能細化，分成若干功能模塊，畫出系統功能框圖，再對功能模塊進行硬件和軟件功能實現的分配。
具體設計包括硬件設計和軟件設計。硬件設計主要是根據性能參數要求對各功能模塊所需要使用的元器件進行選擇和組合，其選擇的基本原則就是市場上可以購買到的性價比最高的通用元器件。必要時，須分別對各個沒有把握的部分進行搭試、功能檢驗和性能測試，從模塊到系統找到相對優化的方案，畫出電路原理圖。硬件設計的關鍵一步就是利用印制板(PCB)計算機輔助設計(CAD)軟件對系統的元器件進行布局和布線，接著是印制板加工、裝配和硬件調試。
工作量最大的部分是軟件設計。軟件設計貫穿整個系統的設計過程，主要包括任務分析、資源分配、模塊劃分、流程設計和細化、編碼調試等。軟件設計的工作量主要集中在程序調試，所以軟件調試工具就是關鍵。最常用和最有效的工具是在線仿真器(ICE)。
2.第2層次：以EDA工具軟件和EOS為開發平臺的設計方法。
隨著微電子工藝技術的發展，各種通用的可編程半定制邏輯器件應運而生。在硬件設計時，設計師可以利用這些半定制器件，逐步把原先要通過印制板線路互連的若干標準邏輯器件自制成專用集成電路(ASIC)使用，這樣，就把印制板布局和布線的復雜性轉換成半定制器件內配置的復雜性。然而，半定制器件的設計并不需要設計人員有半導體工藝和片內集成電路布局和布線的知識和經驗。隨著半定制器件的規模越來越大，可集成的器件越來越多，使印制板上互連器件的線路、裝配和調試費用越來越少，不僅大大減少了印制板的面積和接插件的數量，降低了系統綜合成本，增加了可編程應用的靈活性，更重要的是降低了系統功耗，提高了系統工作速度，大大提高了系統的可靠性和安全性。
這樣，硬件設計人員從過去選擇和使用標準通用集成電路器件，逐步轉向自己設計和制作部分專用的集成電路器件，而這些技術是由各種EDA工具軟件提供支持的。
半定制邏輯器件經歷了可編程邏輯陣列PLA、可編程陣列邏輯PAL、通用陣列邏輯GAL、復雜可編程邏輯器件CPLD和現場可編程門陣列FPGA的發展過程。其趨勢是集成度和速度不斷提高，功能不斷增強，結構趨于更合理，使用變得更靈活和方便。
設計人員可以利用各種EDA工具和標準的CPLD和FPGA等，設計和自制用戶專用的大規模集成電路。然后再通過自下而上的設計方法，把用半定制器件設計自制的集成電路、可編程外圍器件、所選擇的ASIC與嵌入式微處理器或微控制器在印制板上布局、布線構成系統。
3.第3層次：以IP內核庫為設計基礎，用軟硬件協同設計技術的設計方法。
20世紀90年代后，進一步開始了從“集成電路”級設計不斷轉向“集成系統”級設計。目前已進入單片系統SOC（System on a chip）設計階段，并開始進入實用階段。這種設計方法不是把系統所需要用到的所有集成電路簡單地二次集成到1個芯片上，如果這樣實現單片系統，是不可能達到單片系統所要求的高密度、高速度、高性能、小體積、低電壓、低功耗等指標的，特別是低功耗要求。單片系統設計要從整個系統性能要求出發，把微處理器、模型算法、芯片結構、外圍器件各層次電路直至器件的設計緊密結合起來，并通過建立在全新理念上的系統軟件和硬件的協同設計，在單個芯片上完成整個系統的功能。有時也可能把系統做在幾個芯片上。因為，實際上并不是所有的系統都能在一個芯片上實現的；還可能因為實現某種單片系統的工藝成本太高，以至于失去商業價值。目前，進入實用的單片系統還屬簡單的單片系統，如智能IC卡等。但幾個著名的半導體廠商正在緊鑼密鼓地研制和開發像單片PC這樣的復雜單片系統。
單片系統的設計如果從零開始，這既不現實也無必要。因為除了設計不成熟、未經過時間考驗，其系統性能和質量得不到保證外，還會因為設計周期太長而失去商業價值。
為了加快單片系統設計周期和提高系統的可靠性，目前最有效的一個途徑就是通過授權，使用成熟優化的IP內核模塊來進行設計集成和二次開發，利用膠粘邏輯技術GLT（Glue Logic Technology），把這些IP內核模塊嵌入到SOC中。IP內核模塊是單片系統設計的基礎，究竟購買哪一級IP內核模塊，要根據現有基礎、時間、資金和其他條件權衡確定。購買硬IP內核模塊風險最小，但付出最大，這是必然的。但總的來說，通過購買IP內核模塊不僅可以降低開發風險，還能節省開發費用，因為一般購買IP內核模塊的費用要低于自己單獨設計和驗證的費用。當然，并不是所需要的IP內核模塊都可以從市場上買得到。為了壟斷市場，有一些公司開發出來的關鍵IP內核模塊（至少暫時）是不愿意授權轉讓使用的。像這樣的IP內核模塊就不得不自己組織力量來開發。
這3個層次各有各的應用范圍。從應用開發角度看，在相當長的一段時間內，都是采用前2種方法。第3層次設計方法對一般具體應用人員來說，只能用來設計簡單的單片系統。而復雜的單片系統則是某些大的半導體廠商才能設計和實現的，并且用這種方法實現的單片系統，只可能是那些廣泛使用、具有一定規模的應用系統才值得投入研制。還有些應用系統，因為技術問題或商業價值問題并不適宜用單片實現。當它們以商品形式推出相應單片系統后，應用人員只要會選用即可。所以，3個層次的設計方法會并存，并不會簡單地用后者取代前者。 初級應用設計人員會以第1種方法為主；富有經驗的設計人員會以第2種方法為主；很專業的設計人員會用第3種方法進行簡單單片系統的設計和應用。但所有的設計人員都可以應用半導體大廠商推出的用第3種方法設計的專用單片系統。
結束語
擁有強大的集成電路技術和產業，是我國邁向創新型國家的重要標志。工業和信息化部（以下簡稱“工信部”）成立5年來，出臺了多項政策及舉措，推動集成電路產業健康快速發展，促使中國自己的集成電路產業實現了質的飛躍。
政策全面促進
“‘18號文’對吸引海外人才回歸和社會資本進入集成電路行業發揮了很大作用，為集成電路在‘十一五’期間的發展奠定了良好基礎?！惫ば挪侩娮有畔⑺炯呻娐诽幪庨L任愛光說，2000年頒發的《國務院關于印發鼓勵軟件產業和集成電路產業發展若干政策的通知》（簡稱“18號文件”），令我國集成電路產業步入了快速成長的“黃金十年”。而工信部2008年成立后，在“十一五”期間繼續發揮政策引導功能，完善政策環境。
“十一五”期間，受金融危機影響，2008年，中國集成電路產業出現了微負增長，然而2009年便迅速恢復，2010年的增速回升至30%，近兩年則都是兩位數的增長。從規模上看，我國集成電路產業的銷售收入2001年為199億元，2011年1月28日，國務院了《進一步鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策》（簡稱“4號文件”），在財稅、投融資、研究開發、知識產權和人才等方面，進一步加大了對集成電路產業的支持，政策促進的效果明顯。到2011年，我國集成電路產業的銷售收入已提高到1572億元，十年翻了三番，占全球集成電路市場的比重提高到了9.8%。
任愛光說，4號文件還突出“扶優扶大扶強”，因為最終創新能力的體現還是“落在大企業身上”。而除了4號文件，國家以及工信部還推出了多條舉措鼓勵產業升級進步，如2008年的“國家科技重大專項”中就有兩條半條目與集成電路相關，另外工信部還成立了電子發展基金、集成電路研發專項基金、技術改造基金等，支持集成電路企業的技術進步，幫助相關企業提升創新能力，收效顯著。
首先在設計能力方面，中國企業目前的SOC芯片設計能力已逐步接軌國際水平，自主開發的CPU已經在高性能計算里得到應用，而存儲器也實現了從無到有，自主生產。目前國產嵌入式芯片的出貨量已經超過1億顆。該領域，海思半導體的年銷售額已超過10億美元，另一家企業展訊的銷售額也在逐漸接近10億美元，它們的全球排名都進入了前20；其次，在制造規模上，中國本土企業的能力也在擴大。
“‘十五’期間有武漢的新芯，‘十一五’期間出現了華力微電子，都是集成電路行業里的領軍企業?！比螑酃庹f，國內已迅速成長出一批接近世界先進水平的集成電路企業，在芯片制造環節中，中芯國際的全球排名達到第五，華宏宏利也排到了全球第七，裝備和材料領域也有企業的年銷售收入超過兩三億元。此外，集成電路行業里，我國對于外資的利用也有顯著提升，如英特爾就在中國，建立了多個芯片廠，三星公司也在西安投資建設了其海外最大的半導體生產線。從制造水平上看，目前國內芯片企業的量產能力已經達到40納米，芯片封裝的規模和技術能力都已接近國際先進水平，國內最大的封裝企業江陰長電已經排名全球第八。同時，產業支撐環節之一的芯片制造裝備在“十一五”期間和“十二五”初期的發展也特別快，“很多設備都實現了從無到有，包括刻蝕機和離子注入機原來都沒有，現在已進入大生產鏈，可以批量銷售或使用?！?/p>
引導持續創新
集成電路產業50多年的發展歷史中，經歷了PC、網絡通信、消費電子三輪大發展階段，現在，隨著移動互聯、云計算、物聯網、大數據等熱點技術的出現，第四輪發展的驅動力業已出現，它將引發技術和產業競爭格局的巨大變化，中國企業需要做好準備。
“原來信息產業基本以Wintel體系為核心，但是現在PC出貨量已經下降，移動互聯設備的增長達到了百分之六七十，高通的市值也超過了英特爾，這些標志性事件都預示著產業變革的到來?！比螑酃庹f，變革是挑戰也是機遇，“如何把更多社會資本及一流人才集中到這個行業應該是政府重點去做的事?！?/p>
可以看到，內需市場是我國集成電路產業發展的主要帶動力，國內市場占全球市場的一半左右，所以本土企業大多立足國內市場。然而，相較知名國際公司，我國企業還存在差距。如與高通相比，我國500多家設計企業加在一起的收入不過是高通的一半，員工總數卻是高通的兩倍，這說明我國集成電路產業人均創造價值水平低，高素質人才稀缺。
【關鍵詞】微電子；延伸領域；發展方向
1.引言
微電子技術是隨著集成電路，尤其是大規模集成電路發展起來的一門新技術。微電子產業包括系統電路設計，器件物理，工藝技術，材料制備，自動測試及封裝等一系列專門的技術的產業。微電子產業發展非常迅速，它已經滲透到了國民經濟的各個領域，特別是以集成電路為關鍵技術的電子戰和信息戰都要依托于微電子產業。
微電子技術是微電子產業的核心，是在電子電路和系統的超小型化和微型化的過程中逐漸形成和發展起來的。微電子技術也是信息技術的基礎和心臟，是當今發展最快的技術之一。近年來，微電子技術已經開始向相關行業滲透，形成新的研究領域。
2.微電子技術概述
2.1 認識微電子
微電子技術的發展水平已經成為衡量一個國家科技進步和綜合國力的重要標志之一。因此，學習微電子，認識微電子，使用微電子，發展微電子，是信息社會發展過程中，當代大學生所渴求的一個重要課程。
生活在當代的人們，沒有不使用微電子技術產品的，如人們每天隨身攜帶的手機；工作中使用的筆記本電腦，乘坐公交、地鐵的IC卡，孩子玩的智能電子玩具，在電視上欣賞從衛星上發來的電視節目等等，這些產品與設備中都有基本的微電子電路。微電子的本領很大，但你要看到它如何工作卻相當難，例如有一個像我們頭腦中起記憶作用的小硅片―它的名字叫存儲器，是電腦的記憶部分，上面有許許多多小單元，它與神經細胞類似，這種小單元工作一次所消耗的能源只有神經元的六十分之一，再例如你手中的電話，將你的話音從空中發射出去并將對方說的話送回來告訴你，就是靠一種叫“射頻微電子電路”或叫“微波單片集成電路”進行工作的。它們會將你要表達的信息發送給對方，甚至是通過通信衛星發送到地球上的任何地方。其傳遞的速度達到300000KM/S，即以光速進行傳送，可實現雙方及時通信。
“微電子”不是“微型的電子”，其完整的名字應該是“微型電子電路”，微電子技術則是微型電子電路技術。微電子技術對我們社會發展起著重要作用，是使我們的社會高速信息化，并將迅速地把人類帶入高度社會化的社會?！靶畔⒔洕焙汀靶畔⑸鐣笔前殡S著微電子技術發展所必然產生的。
2.2 微電子技術的基礎材料――取之不盡的硅
位于元素周期表第14位的硅是微電子技術的基礎材料，硅的優點是工作溫度高，可達200攝氏度；二是能在高溫下氧化生成二氧化硅薄膜，這種氧化硅薄膜可以用作為雜質擴散的掩護膜，從而能使擴散、光刻等工藝結合起來制成各種結構的電路，而氧化硅層又是一種很好的絕緣體，在集成電路制造中它可以作為電路互聯的載體。此外，氧化硅膜還是一種很好的保護膜，它能防止器件工作時受周圍環境影響而導致性能退化。第三個優點是受主和施主雜質有幾乎相同的擴散系數。這就為硅器件和電路工藝的制作提供了更大的自由度。硅材料的這些優越性能促成了平面工藝的發展，簡化了工藝程序，降低了制造成本，改善了可靠性，并大大提高了集成度，使超大規模集成電路得到了迅猛的發展。
2.3 集成電路的發展過程
20世紀晶體管的發明是整個微電子發展史上一個劃時代的突破。從而使得電子學家們開始考慮晶體管的組合與集成問題，制成了固體電路塊―集成電路。從此，集成電路迅速從小規模發展到大規模和超大規模集成電路，如圖1所示。
圖1 集成電路發展示意圖
集成電路的分類方法很多，按領域可分為：通用集成電路和專用集成電路；按電路功能可分為：數字集成電路、模擬集成電路和數?；旌霞呻娐罚话雌骷Y構可分為：MOS集成電路、雙極型集成電路和BiIMOS集成電路；按集成電路集成度可分為：小規模集成電路SSI、中規模集成電路MSI、大規模集成電路LSI、超導規模集成電路VLSI、特大規模集成電路ULSI和巨大規模集成電路CSI。
隨著微電子技術的發展，出現了集成電路（IC），集成電路是微電子學的研究對象，其正在向著高集成度、低功耗、高性能、高可靠性的方向發展。
2.4 走進人們生活的微電子
IC卡，是現代微電子技術的結晶，是硬件與軟件技術的高度結合。存儲IC卡也稱記憶IC卡，它包括有存儲器等微電路芯片而具有數據記憶存儲功能。在智能IC卡中必須包括微處理器，它實際上具有微電腦功能，不但具有暫時或永久存儲、讀取、處理數據的能力，而且還具備其他邏輯處理能力，還具有一定的對外界環境響應、識別和判斷處理能力。
IC卡在人們工作生活中無處不在，廣泛應用于金融、商貿、保健、安全、通信及管理等多種方面，例如：移動電話卡，付費電視卡，公交卡，地鐵卡，電子錢包，識別卡，健康卡，門禁控制卡以及購物卡等等。IC卡幾乎可以替代所有類型的支付工具。
隨著IC技術的成熟，IC卡的芯片已由最初的存儲卡發展到邏輯加密卡裝有微控制器的各種智能卡。它們的存儲量也愈來愈大，運算功能越來越強，保密性也愈來愈高。在一張卡上賦予身份識別，資料（如電話號碼、主要數據、密碼等）存儲，現金支付等功能已非難事，“手持一卡走遍天下”將會成為現實。
3.微電子技術發展的新領域
微電子技術是電子科學與技術的二級學科。電子信息科學與技術是當代最活躍，滲透力最強的高新技術。由于集成電路對各個產業的強烈滲透，使得微電子出現了一些新領域。
3.1 微機電系統
MEMS（Micro-Electro-Mechanical systems）微機電系統主要由微傳感器、微執行器、信號處理電路和控制電路、通信接口和電源等部件組成，主要包括微型傳感器、執行器和相應的處理電路三部分，它融合多種微細加工技術，并將微電子技術和精密機械加工技術、微電子與機械融為一體的系統。是在現代信息技術的最新成果的基礎上發展起來的高科技前沿學科。
當前，常用的制作MEMS器件的技術主要由三種：一種是以日本為代表的利用傳統機械加工手段，即利用大機械制造小機械，再利用小機械制造微機械的方法，可以用于加工一些在特殊場合應用的微機械裝置，如微型機器人，微型手術臺等。第二種是以美國為代表的利用化學腐蝕或集成電路工藝技術對硅材料進行加工，形成硅基MEMS器件，它與傳統IC工藝兼容，可以實現微機械和微電子的系統集成，而且適合于批量生產，已成為目前MEMS的主流技術，第三種是以德國為代表的LIGA（即光刻，電鑄如塑造）技術，它是利用X射線光刻技術，通過電鑄成型和塑造形成深層微結構的方法，人們已利用該技術開發和制造出了微齒輪、微馬達、微加速度計、微射流計等。
MEMS的應用領域十分廣泛，在信息技術，航空航天，科學儀器和醫療方面將起到分別采用機械和電子技術所不能實現的作用。
3.2 生物芯片
生物芯片（Bio chip）將微電子技術與生物科學相結合的產物，它以生物科學基礎，利用生物體、生物組織或細胞功能，在固體芯片表面構建微分析單元，以實現對化合物、蛋白質、核酸、細胞及其他生物組分的正確、快速的檢測。目前已有DNA基因檢測芯片問世。如Santford和Affymetrize公司制作的DNA芯片包含有600余種DNA基本片段。其制作方法是在玻璃片上刻蝕出非常小的溝槽，然后在溝槽中覆蓋一層DNA纖維，不同的DNA纖維圖案分別表示不同的DNA基本片段。采用施加電場等措施可使一些特殊物質反映出某些基因的特性從而達到檢測基因的目的。以DNA芯片為代表的生物工程芯片將微電子與生物技術緊密結合，采用微電子加工技術，在指甲大小的硅片上制作包含多達20萬種DNA基本片段的芯片。DNA芯片可在極短的時間內檢測或發現遺傳基因的變化，對遺傳學研究、疾病診斷、疾病治療和預防、轉基因工程等具有極其重要的作用。生物工程芯片是21世紀微電子領域的一個熱點并且具有廣闊的應用前景。
3.3 納米電子技術
在半導體領域中，利用超晶格量子阱材料的特性研制出了新一代電子器件，如：高電子遷移晶體管（HEMT），異質結雙極晶體管（HBT），低閾值電流量子激光器等。
在半導體超薄層中，主要的量子效應有尺寸效應、隧道效應和干涉效應。這三種效應，已在研制新器件時得到不同程度的應用。
（1）在FET中，采用異質結構，利用電子的量子限定效應，可使施主雜質與電子空間分離，從而消除了雜質散射，獲得高電子遷移率，這種晶體管，在低場下有高跨度，工作頻率，進入毫米波，有極好的噪聲特性。
（2）利用諧振隧道效應制成諧振隧道二極管和晶體管。用于邏輯集成電路，不僅可以減小所需晶體管數目，還有利于實現低功耗和高速化。
（3）制成新型光探測器。在量子阱內，電子可形成多個能級，利用能級間躍遷，可制成紅外線探測器。
利用量子線、量子點結構作激光器的有源區，比量子阱激光器更加優越。在量子遂道中，當電子通過隧道結時，隧道勢壘兩側的電位差發生變化，如果勢壘的靜電能量的變化比熱能還大，那么就能對下一個電子隧道結起阻礙作用?；谶@一原理，可制作放大器件，振蕩器件或存儲器件。
量子微結構大體分為微細加工和晶體生長兩大類。
4.微電子技術的主要研究方向
目前微電子技術正朝著三個方向發展。第一，繼續增大晶圓尺寸并縮小特征尺寸。第二，集成電路向系統芯片（system on chip，SOC）方向發展。第三，微電子技術與其他領域相結合將產生新產業和新學科，如微機電系統和生物芯片。隨著微電子學與其他學科的交叉日趨深入，相關的新現象，新材料，新器件的探索日益增加，光子集成如光電子集成技術也不斷發展，這些研究的不斷深入，彼此間的交叉融合，將是未來的研究方向。
參考文獻
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關鍵詞:節能;減排;功率半導體
Foundational Technology of Energy-Saving & Emission Reduction ――Power Semiconductor Devices and IC’s
ZHANG Bo
(State key Laboratory of Electronic Thin Films and Integrated Devices,
University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054,China)
Abstract: Power semiconductor devices and IC’s, an important branch of semiconductor technology, are a key and basic technology for energy-saving and emission reduction with the wide spread use of electronics in the consumer, industrial and military sectors. The development,challengeand market of power semiconductor devices are discussed in this paper. The future perspectives and key development areas of power semiconductor devices and IC’s in China are also described.
Keywords: Energy-saving; Emission reduction; Power semiconductor device
1引言
功率半導體芯片包括功率二極管、功率開關器件與功率集成電路。近年來,隨著功率MOS技術的迅速發展,功率半導體的應用范圍已從傳統的工業控制擴展到4C產業(計算機、通信、消費類電子產品和汽車電子),滲透到國民經濟與國防建設的各個領域。
功率半導體器件是進行電能處理的半導體產品。在可預見的將來,電能將一直是人類消耗的最大能源,從手機、電視、洗衣機、到高速列車,均離不開電能。無論是水電、核電、火電還是風電,甚至各種電池提供的化學電能,大部分均無法直接使用,75%以上的電能應用需由功率半導體進行變換以后才能供設備使用。每個電子產品均離不開功率半導體器件。使用功率半導體的目的是使用電能更高效、更節能、更環保并給使用者提供更多的方便。如通過變頻來調速,使變頻空調在節能70%的同時,更安靜、讓人更舒適。手機的功能越來越多,同時更加輕巧,很大程度上得益于超大規模集成電路的發展和功率半導體的進步。同時,人們希望一次充電后有更長的使用時間,在電池沒有革命性進步以前,需要更高性能的功率半導體器件進行高效的電源管理。正是由于功率半導體能將 ‘粗電’變為‘精電’,因此它是節能減排的基礎技術和核心技術。
隨著綠色環保在國際上的確立與推進,功率半導體的發展應用前景更加廣闊。據國際權威機構預測,2011年功率半導體在中國市場的銷售量將占全球的50%,接近200億美元。與微處理器、存儲器等數字集成半導體相比,功率半導體不追求特征尺寸的快速縮小,它的產品壽命周期可為幾年甚至十幾年。同時,功率半導體也不要求最先進的生產工藝,其生產線成本遠低于Moore定律制約下的超大規模集成電路。因此,功率半導體非常適合我國的產業現狀以及我國能源緊張和構建和諧社會的國情。
目前,國內功率半導體高端產品與國際大公司相比還存在很大差距,高端器件的進口替代才剛剛開始。因此國內半導體企業在提升工藝水平的同時,應不斷提高國內功率半導體技術的創新力度和產品性能,以滿足高端市場的需求,促進功率半導體市場的健康發展以及國內電子信息產業的技術進步與產業升級。
2需求分析
消費電子、工業控制、照明等傳統領域市場需求的穩定增長,以及汽車電子產品逐漸增加,通信和電子玩具市場的火爆,都使功率半導體市場繼續保持穩步的增長速度。同時,高效節能、保護環境已成為當今全世界的共識,提高效率與減小待機功耗已成為消費電子與家電產品的兩個非常關鍵的指標。中國目前已經開始針對某些產品提出能效要求,對冰箱、空調、洗衣機等產品進行了能效標識,這些提高能效的要求又成為功率半導體迅速發展的另一個重要驅動力。
根據CCID的統計,從2004年到2008年,中國功率器件市場復合增長率達到17.0%,2008年中國功率器件市場規模達到828億元,在嚴重的金融危機下仍然同比增長7.8%,預計未來幾年的增長將保持在10%左右。隨著整機產品更加重視節能、高效,電源管理IC、功率驅動IC、MOSFET和IGBT仍是未來功率半導體市場中的發展亮點。
在政策方面,國家中長期重大發展規劃、重大科技專項、國家863計劃、973計劃、國家自然科學基金等都明確提出要加快集成電路、軟件、關鍵元器件等重點產業的發展,在國家剛剛出臺的“電子信息產業調整和振興規劃”中,強調著重從集成電路和新型元器件技術的基礎研究方面開展系統深入的研究,為我國信息產業的跨越式發展奠定堅實的理論和技術基礎。在國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)中明確提出,功率器件及模塊技術、半導體功率器件技術、電力電子技術是未來5～15年15個重點領域發展的重點技術。在目前國家重大科技專項的“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品”和“極大規模集成電路制造裝備及成套工藝”兩個專項中,也將大屏幕PDP驅動集成電路產業化、數字輔助功率集成技術研究、0.13微米SOI通用CMOS與高壓工藝開發與產業化等功率半導體相關課題列入支持計劃。在國家973計劃和國家自然科學基金重點和重大項目中,屬于功率半導體領域的寬禁帶半導體材料與器件的基礎研究一直是受到大力支持的研究方向。
總體而言,從功率半導體的市場需求和國家政策分析來看,我國功率半導體的發展呈現以下三個方面的趨勢:① 硅基功率器件以實現高端產品的產業化為發展目標;② 高壓集成工藝和功率IC以應用研究為主導方向;③ 第三代寬禁帶半導體功率器件、系統功率集成芯片PSoC以基礎研究為重點。
3功率半導體技術發展趨勢
四十多年來,半導體技術沿著“摩爾定律”的路線不斷縮小芯片特征尺寸。然而目前國際半導體技術已經發展到一個瓶頸:隨著線寬的越來越小,制造成本成指數上升;而且隨著線寬接近納米尺度,量子效應越來越明顯,同時芯片的泄漏電流也越來越大。因此半導體技術的發展必須考慮“后摩爾時代”問題,2005年國際半導體技術發展路線圖(The International Technology Roadmap for Semiconductors,ITRS)就提出了另外一條半導體技術發展路線,即“More than Moore-超摩爾定律”, 如圖1所示。
從路線圖可以清楚看到,未來半導體技術主要沿著“More Moore”與“More Than Moore”兩個維度的方向不斷發展,同時又交叉融合,最終以3D集成的形式得到價值優先的多功能集成系統?！癕ore Moore”是指繼續遵循Moore定律,芯片特征尺寸不斷縮小(Scaling down),以滿足處理器和內存對增加性能/容量和降低價格的要求。這種縮小除了包括在晶圓水平和垂直方向上的幾何特征尺寸的繼續縮小,還包括與此關聯的三維結構改善等非幾何學工藝技術和新材料的運用等。而“More Than Moore”強調功能多樣化,更注重所做器件除了運算和存儲之外的新功能,如各種傳感功能、通訊功能、高壓功能等,以給最終用戶提供更多的附加價值。以價值優先和功能多樣化為目的的“More Than Moore”不強調縮小特征尺寸,但注重系統集成,在增加功能的同時,將系統組件級向更小型、更可靠的封裝級(SiP)或芯片級(SoC)轉移。日本Rohm公司提出的“Si+α”集成技術即是“More Than Moore”思想的一種實現方式,它是以硅材料為基礎的,跨領域(包括電子、光學、力學、熱學、生物、醫藥等等)的復合型集成技術,其核心理念是電性能(“Si”)與光、力、熱、磁、生化(“α”)性能的組合,包括:顯示器/發光體(LCD、EL、LD、LED)+LSI的組合感光體、(PD、CCD、CMOS傳感器)+LSI的形式、MEMS/生化(傳感器、傳動器)+LSI等的結合。
在功能多樣化的“More Than Moore”領域,功率半導體是其重要組成部分。雖然在不同應用領域,對功率半導體技術的要求有所不同,但從其發展趨勢來看,功率半導體技術的目標始終是提高功率集成密度,減少功率損耗。因此功率半導體技術研發的重點是圍繞提高效率、增加功能、減小體積,不斷發展新的器件理論和結構,促進各種新型器件的發明和應用。下面我們對功率半導體技術的功率半導體器件、功率集成電路和功率系統集成三個方面的發展趨勢進行梳理和分析。
1) 功率半導體(分立)器件
功率半導體(分立)器件國內也稱為電力電子器件,包括:功率二極管、功率MOSFET以及IGBT等。為了使現有功率半導體(分立)器件能適應市場需求的快速變化,需要大量融合超大規模集成電路制造工藝,不斷改進材料性能或開發新的應用材料、繼續優化完善結構設計、制造工藝和封裝技術等,提高器件功率集成密度,減少功率損耗。目前,國際上在功率半導體(分立)器件領域的熱點研究方向主要為器件新結構和器件新材料。
在器件新結構方面,超結(Super-Junction)概念的提出,打破了傳統功率MOS器件理論極限,即擊穿電壓與比導通電阻2.5次方關系,被國際上譽為“功率MOS器件領域里程碑”。超結結構已經成為半導體功率器件發展的一個重要方向,目前國際上多家半導體廠商,如Infineon、IR、Toshiba等都在采用該技術生產低功耗MOS器件。對于IGBT器件,其功率損耗和結構發展如圖2所示。從圖中可以看到,基于薄片加工工藝的場阻(Field Stop)結構是高壓IGBT的主流工藝;相比于平面結結構(Planar),槽柵結構(Trench)IGBT能夠獲得更好的器件優值,同時通過IGBT的版圖和柵極優化,還可以進一步提高器件的抗雪崩能力、減小終端電容和抑制EMI特性。
功率半導體(分立)器件發展的另外一個重要方向是新材料技術,如以SiC和GaN為代表的第三代寬禁帶半導體材料。寬禁帶半導體材料具有禁帶寬度大、臨界擊穿電場強度高、飽和電子漂移速度高、抗輻射能力強等特點,是高壓、高溫、高頻、大功率應用場合下極為理想的半導體材料。寬禁帶半導體SiC和GaN功率器件技術是一項戰略性的高新技術,具有極其重要的軍用和民用價值,因此得到國內外眾多半導體公司和研究結構的廣泛關注和深入研究,成為國際上新材料、微電子和光電子領域的研究熱點。
2) 功率集成電路(PIC)
功率集成電路是指將高壓功率器件與信號處理系統及接口電路、保護電路、檢測診斷電路等集成在同一芯片的集成電路,又稱為智能功率集成電路(SPIC)。智能功率集成作為現代功率電子技術的核心技術之一,隨著微電子技術的發展,一方面向高壓高功率集成(包括基于單晶材料、外延材料和SOI材料的高壓集成技術)發展,同時也向集成更多的控制(包括時序邏輯、DSP及其固化算法等)和保護電路的高密度功率集成發展,以實現功能更強的智能控制能力。
3)功率系統集成
功率系統集成技術在向低功耗高密度功率集成技術發展的同時,也逐漸進入傳統SoC和CPU、DSP等領域。目前,SoC的低功耗問題已經成為制約其發展的瓶頸,研發新的功率集成技術是解決系統低功耗的重要途徑,同時,隨著線寬的進一步縮小,內核電壓降低,對電源系統提出了更高要求。為了在標準CMOS工藝下實現包括功率管理的低功耗SoC,功率管理單元需要借助數字輔助的手段,即數字輔助功率集成技術(Digitally Assisted Power Integration,DAPI)。DAPI技術是近幾年數字輔助模擬設計在功率集成方面的深化與應用,即采用更多數字的手段,輔助常規的模擬范疇的集成電路在更小線寬的先進工藝線上得到更好性能的電路。
4我國功率半導體發展現狀、
問題及發展建議
在中國半導體行業中,功率半導體器件的作用長期以來都沒有引起人們足夠的重視,發展速度滯后于大規模集成電路。國內功率半導體器件廠商的主要產品還是以硅基二極管、三極管和晶閘管為主,目前國際功率半導體器件的主流產品功率MOS器件只是近年才有所涉及,且最先進的超結低功耗功率MOS尚無法生產,另一主流產品IGBT尚處于研發階段。寬禁帶半導體器件主要以微波功率器件(SiC MESFET和GaN HEMT)為主,尚未有針對市場應用的寬禁帶半導體功率器件(電力電子器件)的產品研發。目前市場熱點的高壓BCD集成技術雖然引起了從功率半導體器件IDM廠家到集成電路代工廠的高度關注,但目前尚未有成熟穩定的高壓BCD工藝平臺可供高性能智能功率集成電路的批量生產。
由于高性能功率半導體器件技術含量高,制造難度大,目前國內生產技術與國外先進水平存在較大差距,很多中高端功率半導體器件必須依賴進口。技術差距主要表現在:(1)產品落后。國外以功率MOS為代表的新型功率半導體器件已經占據主要市場,而國內功率器件生產還以傳統雙極器件為主,功率MOS以平面工藝的VDMOS為主,缺乏高元胞密度、低功耗、高器件優值的功率MOS器件產品,國際上熱門的以超結(Super junction)為基礎的低功耗MOS器件國內尚處于研發階段;IGBT只能研發基于穿通型PT工藝的600V產品或者NPT型1200V低端產品,遠遠落后于國際水平。(2)工藝技術水平較低。功率半導體分立器件的生產,國內大部分廠商仍采用IDM方式,采用自身微米級工藝線,主流技術水平和國際水平相差至少2代以上,產品以中低端為主。但近年來隨著集成電路的迅速發展,國內半導體工藝條件已大大改善,已擁有進行一些高端產品如槽柵功率MOS、IGBT甚至超結器件的生產能力。(3)高端人才資源匱乏,尤其是高端設計人才和工藝開發人才非常缺乏?，F有研發人員的設計水平有待提高,特別是具有國際化視野的高端設計人才非常缺乏。(4)國內市場前十大廠商中無一本土廠商,半導體功率器件產業仍處在國際產業鏈分工的中低端,對于附加值高的產品如IGBT、AC-DC功率集成電路,現階段國內僅有封裝能力,不但附加值極低,還形成了持續的技術依賴。
筆者認為,功率半導體是最適合中國發展的半導體產業,相對于超大規模集成電路而言,其資金投入較低,產品周期較長,市場關聯度更高,且還沒有形成如英特爾和三星那樣的壟斷企業。但中國功率半導體的發展必須改變目前封裝強于芯片、芯片強于設計的局面,應大力發展設計技術,以市場帶動設計、以設計促進芯片,以芯片壯大產業。
功率半導體芯片不同于以數字集成電路為基礎的超大規模集成電路,功率半導體芯片屬于模擬器件的范疇。功率器件和功率集成電路的設計與工藝制造密切相關,因此國際上著名的功率器件和功率集成電路提供商均屬于IDM企業。但隨著代工線的迅速發展,國內如華虹NEC、成芯8英寸線、無錫華潤上華6英寸線均提供功率半導體器件的代工服務,并正積極開發高壓功率集成電路制造平臺。功率半導體生產企業也應借鑒集成電路設計公司的成功經驗,成立獨立的功率半導體器件設計公司,充分利用代工線先進的制造手段,依托自身的銷售網絡,生產高附加值的高端功率半導體器件產品。
設計弱于芯片的局面起源于設計力量的薄弱。雖然國內一些功率半導體生產企業新近建設了6英寸功率半導體器件生產線,但生產能力還遠未達到設計要求。筆者認為其中的關鍵是技術人員特別是具有國際視野和豐富生產經驗的高級人才的不足。企業應加強技術人才的培養與引進,積極開展產學研協作,以雄厚的技術實力支撐企業的發展。
我國功率半導體行業的發展最終還應依靠功率半導體IDM企業,在目前自身生產條件落后于國際先進水平的狀況下,IDM企業不能局限于自身產品線的生產能力,應充分依托國內功率半導體器件龐大的市場空間,用技術去開拓市場,逐漸從替代產品向產品創新、牽引整機發展轉變;大力發展設計能力,一方面依靠自身工藝線進行生產,加強技術改造和具有自身工藝特色的產品創新,另一方面借用先進代工線的生產能力,壯大自身產品線,加速企業發展。
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總之,功率半導體技術自新型功率MOS器件問世以來得到長足進展,已深入到工業生產與人民生活的各個方面。與國外相比,我國在功率半導體技術方面的研究存在著一定差距,但同時日益走向成熟?？傮w而言,功率半導體的趨勢正朝著提高效率、多功能、集成化以及智能化、系統化方向發展;伴隨制造技術已進入深亞微米時代,新結構、新工藝硅基功率器件正不斷出現并逼近硅材料的理論極限,以SiC和GaN為代表的寬禁帶半導體器件也正不斷走向成熟。
我國擁有國際上最大的功率半導體市場,擁有迅速發展的半導體代工線,擁有國際上最大規模的人才培養能力,但中國功率半導體的發展必須改變目前封裝強于芯片、芯片強于設計的局面。功率半導體行業應加強技術力量的引進和培養,大力發展設計技術,以市場帶動設計、以設計促進芯片,以芯片壯大產業。
石家莊十三所是國企事業單位，石家莊十三所就是中國電子科技集團公司第十三研究所，于1956年建于北京，1963年遷至石家莊。十三所是我國成立早、規模大、技術力量雄厚、專業結構配套的綜合性微電子研究所，是國家首批“微電子學與固體電子學”專業工學碩士學位授予單位。
十三所科學研究涉及的專業領域主要包括，微波和毫米波半導體器件及集成電路、砷化鎵超高速集成電路、新型光電子器件及集成電路、微波通訊及光纖通訊部件和整機、微電子機械系統、新型電力電子器件及模塊、半導體專用設備開發、計算機應用研究及開發等。
十三所的宗旨是以高技術研究為先導，以高技術產品為核心，促進高新技術產業的發展。建所四十余年來，已取得2000多項科研成果，十三所實力雄厚，經濟收益良好，有較強的科研、開發能力，生活設施較為完備，環境優美，交通便利，通訊發達，國內外信息交流方便。
（來源：文章屋網 ）
【關鍵詞】微電子技術 電路芯片 發展前進
一、引言
微電子學是研究微型電路、系統的電子學的分支，其主要研究方向是離子或者電子在固體材料中的應用，并通過它來實現信號處理功能的科學[1]。如今微電子技術在電子學、化學、物理學、機械加工等一系列都廣泛的應用，其最主要的特征就是實現了電子器件的微型化，做到了核心電路系統的集成。
二、微電子技術的定義以及影響
（一）微電子技術的定義。微電子技術是在本世紀六十年代隨著集成電路（IC）而誕生的一門新的電子技術，尤其是在一些大規模的集成電路發展當中表現的尤為突出，其中微電子技術包含了器件物理設計、系統電路設計、材料制備、工藝技術等一系列專門的技術，簡單來講微電子技術就是指微電子學中的各項工藝技術的總和，是1947年在晶體管的基礎上慢慢發展起來的。
（二）微電子的影響。當今社會科學技術的發展速度是日益飛漲，在這強大的發展陣勢當中影響最大、其最具有代表性的就是微電子技術的發展。微電子技術作為目前電子信息發展的基礎核心，其對生活、通訊技術、網絡技術以及計算機技術等等產業的發展都具有直接性的影響。
1.微電子對我國未來發展的主要影響。微電子技術的不斷開發利用引起了世界電子行業的新革命，在微電子的技術的指導之下，使得我國的電子行業的發展變得突飛猛進，從而最大限度的滿足了市場人民的生活需要。
2.微電子技術對人類生活的影響。微電子技術開發使得信息的放大、獲取、儲存、傳輸、處理等等變得方面，外加微電子器件的大量發展使得我們MEMS系統以及器件都具有體積小、功耗低等等特點方便了人類的日常生活。
二、當前微電子技術發展所面臨的限制
微電子技術在電子行業的發展主要表現在集成電路芯片的制造方向。隨著微電子技術的不斷更新，所制造出的各種高純度單晶硅片逐漸被投入電子行業，加速了電子行業的發展，在IC芯片的容量方面也提到了很大的改善。但是根據摩爾定律的預言，微電子技術的在電子行業發展方面還是面臨著極大的挑戰，這要挑戰主要可以歸納成以下四個方面。
（一）物理規律限制。微電子技術發展的基礎是硅基互補金屬氧化物半導體（CMOS），而集成電路性能的提高是通過電源電壓以及器件合理縮小來實現的。但是對于集成電路的縮小并不是無極限的縮小，而是受到了電源電壓、氧化層厚度以及器件溝道長度的影響。在目前的集成電路當中無法通過物理學來克服這些電子、離子的反物理規律運行，從而很大程度上阻礙了電子技術發展[2]。
（二）材料限制。決定微電子材料性質的參數主要有載流子的遷移率μ、介電常數ε、擊穿電場強度Ec、載流子的飽和速度vs、熱導系數K等，目前世界上微電子技術所用的主要材料都是硅，而硅的這些性質使得微電子技術在集成電路的高度集成時就容易受到限制，影響微型化的進步發展。
（三）工藝技術限制。微電子工藝技術主要針對的是微電子應用制作，主要包括了微細線條加工以及高質量薄膜的離子注入控制。其工藝的主要挑戰就是光刻設備的利用。雖然按照摩爾定律的發展光刻設備已經從1微米推進到了0.05微米，但是如果還想進一步的微化光刻設備基本是不可能。
（四）半導體的限制。半導體是在常溫的狀態下介于導體和絕緣體之間的材料，其也是電業行業采用的一種工藝材料，其中微電子技術在半導體材料中由于受到材料性質的各參數影響，致使了微電子技術面臨著溝道雜質漲落的限制、半導體模擬與模型的限制以及強電場影響和氧化層等方面的限制，使得微電子技術在設計仿真的工藝當中，面臨著各方面的限制。
三、微電子技術的發展前景
根絕微電子技術在電子行業發展中所遇到的限制問題，研究人員必須通過新的方法尋找到新的解決途徑，并且通過在基本的物理規律上綜合其他學科創新出新的產品，以幫助微電子技術的發展，從而進一步維持摩爾定律。
（一）碳納米管。為了克服越發困難的硅工藝技術，研究人員開始才材料著手，尋找到一種能夠代替硅的材料，來集成電路當中線寬縮小的問題。經過多年的研究碳納米管制成的晶體管在2001年終于出現了，其大量的應用到了電子生產行業當中。納米材料打破了硅性質參數的限制，提高了電路當中的信號強度，推動了微電子技術的發展。
（二）塑料半導體技術。塑料半導體是微電子技術與化學有機的結合，它和硅半導體晶體管不一樣，塑料半導體是用塑料制作成晶體管，這種晶體管可以采用精密的噴墨技術以及印刷技術，在很短的時間內就可以完成一個作品的制作。
四、微電子技術在電子行業發展的重點
隨著市場經濟的調控以及電子產品消費的需求使得目前電子業的發展逐漸從傳統的生產模式轉向了高速率、大容量、低消耗、移動化、多元化等多功能的生產模式，從而也導致了電子行業所需的電路要求也越來越高，傳統的IC設計已經無法再滿足電子產品的生產需要。正是因為在這種市場需求的推動之下，IC設計工藝水平也逐漸得到了提升。微電子技術的開發只有把握住了整個行業生產發展的重點，制作出的各式產品也越來越多，才可提升了整個行業的發展速率。
五、結束語
微電子技術一門滲透性很強的技術，通過近幾年的發展不僅和電子學、化學、物理、生物、計算機等學科有機的結合成了一體，給人類的發展生活提供了良好的物質基礎，而對于電子行業來講，應該時刻把握住集成電路高速率、大容量、高密度等多功能的發展方向，利用微電子技術的不斷進行創新[3]。
參考文獻：
[1]晏博武；張兆春.微電子技術發展和展望[A].艦船電子工程.2009，（5）：7―9
