時(shí)間：2023-11-28 14:51:22
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)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篇半導(dǎo)體的制造方法，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
Abhi TalWalkar：
Abhi Talwalkar是LSI公司的總裁兼首席執(zhí)行官。Talwalkar加入LSI公司之前是英特爾副總裁兼數(shù)字企業(yè)事業(yè)部的聯(lián)合總經(jīng)理，該集團(tuán)涵蓋了英特爾的商用客戶、服務(wù)器、存儲(chǔ)和通信業(yè)務(wù)。之前，他還擔(dān)任過Intel副總裁兼企業(yè)平臺(tái)事業(yè)部總經(jīng)理。在1993年加入Intel之前，Talwalkar在Sequent計(jì)算機(jī)公司（現(xiàn)為IBM一部分）、Bipolar集成技術(shù)公司和Lattice半導(dǎo)體公司擔(dān)任過高級(jí)工程師和市場(chǎng)管理職務(wù)。
小小的半導(dǎo)體不僅蘊(yùn)含著巨大商機(jī)，還將在各個(gè)領(lǐng)域改變并改善人們的生活。全球半導(dǎo)體行業(yè)在2008年將繼續(xù)發(fā)力“上揚(yáng)”，引爆全球產(chǎn)業(yè)大商機(jī)。
2007年是貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明晶體管60周年。晶體管與半導(dǎo)體芯片使我們的工作和生活方式發(fā)生了巨大變化，而當(dāng)前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)本身也正在發(fā)生著巨變。該行業(yè)的市場(chǎng)領(lǐng)域已經(jīng)或正在形成以幾家公司為核心的陣營，而其它領(lǐng)域也迫切需要整合成一種更高一致性、更可持續(xù)發(fā)展的結(jié)構(gòu)，并要求我們從全新的角度來思考它是如何為客戶創(chuàng)造價(jià)值的。半導(dǎo)體公司應(yīng)加速做好長遠(yuǎn)規(guī)劃，放眼于芯片之外更長遠(yuǎn)的發(fā)展。
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的巨變對(duì)消費(fèi)者和硅谷都有著巨大影響。對(duì)消費(fèi)者來說，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整合不僅可加快創(chuàng)新步伐，而且還能顯著加速產(chǎn)品（或技術(shù)）的上市進(jìn)程。對(duì)于圣何塞地區(qū)的硅谷而言，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整合將推進(jìn)新的技術(shù)革命，并帶動(dòng)硅谷產(chǎn)業(yè)的不斷創(chuàng)新。
當(dāng)前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)市值高達(dá)2500億美元，從業(yè)公司約450家。但其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不一，缺乏競(jìng)爭(zhēng)，有的市場(chǎng)領(lǐng)域甚至尚未開發(fā)，從而形成了一種“溫室環(huán)境”。最早推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的是美國政府，現(xiàn)在則是由消費(fèi)者需求推動(dòng)其發(fā)展。隨著推動(dòng)因素的變化和競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的周期波折特性已有所遏制。但是，這種穩(wěn)定性的代價(jià)則是使該產(chǎn)業(yè)的年銷售增長率從歷史最高紀(jì)錄的15%～20%降至目前的7%～10%。
與此同時(shí)，在摩爾定律的推動(dòng)下，該產(chǎn)業(yè)的集成度不斷提高，市場(chǎng)的進(jìn)入門檻也不斷提升。有人估算，初創(chuàng)半導(dǎo)體公司的前期投入已從10～15年前的1,000萬美元增長到了目前的5,000 萬美元。要想讓這樣大規(guī)模的投資實(shí)現(xiàn)5倍乃至10倍的收益，半導(dǎo)體公司要開創(chuàng)的市場(chǎng)規(guī)模怎么也要達(dá)到10億美元。目前，這樣大規(guī)模市值的市場(chǎng)早就擠滿了各種規(guī)模的競(jìng)爭(zhēng)公司。
此外，新技術(shù)工藝不斷加速發(fā)展。目前的設(shè)計(jì)周期為18個(gè)月。新的芯片制造廠的造價(jià)為30億美元，在此情況下，能承擔(dān)自身制造芯片成本的半導(dǎo)體公司越來越少。而且，在今后 15 年間，隨著半導(dǎo)體技術(shù)接近“紅磚墻”（互補(bǔ)對(duì)稱金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)的極限），制造成本必將上升。
針對(duì)上述問題，半導(dǎo)體公司如何應(yīng)對(duì)？首先，半導(dǎo)體公司應(yīng)該力爭(zhēng)領(lǐng)先以免慘遭淘汰，應(yīng)致力于自身能保持領(lǐng)先地位的市場(chǎng)領(lǐng)域；其次，半導(dǎo)體公司應(yīng)通過合并與收購等方式擴(kuò)大規(guī)模，大型設(shè)備制造商越來越關(guān)心小型半導(dǎo)體公司的產(chǎn)能與資歷；再次，半導(dǎo)體公司應(yīng)放眼芯片之外，沿產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈上溯而行，推出固件、系統(tǒng)設(shè)計(jì)乃至部分系統(tǒng)軟件。
從很大程度上說，這種從芯片到系統(tǒng)再到軟件的商業(yè)模式是最難實(shí)現(xiàn)的，也是半導(dǎo)體公司必須采取的轉(zhuǎn)型措施。半導(dǎo)體公司通常與產(chǎn)品的最終用戶隔著兩個(gè)甚至三個(gè)層面的市場(chǎng)，因此難以預(yù)見最終用戶的需求。不過，各級(jí)設(shè)備制造商加強(qiáng)聯(lián)系，將軟件與集成問題捆綁起來，采取系統(tǒng)性的方法來加強(qiáng)合作，這樣半導(dǎo)體公司就能貼近最終用戶，并為設(shè)備制造商提供他們所需的創(chuàng)新型產(chǎn)品，并進(jìn)一步加強(qiáng)彼此間的合作。
放眼芯片之外，還要求以新的方式方法處理與其它半導(dǎo)體公司之間的關(guān)系。在全新的環(huán)境下，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手、客戶以及供應(yīng)商之間的界限往往是模糊的。成功的半導(dǎo)體公司有時(shí)必須與其它公司在某個(gè)市場(chǎng)領(lǐng)域加強(qiáng)合作，同時(shí)又在其它市場(chǎng)領(lǐng)域上與其展開競(jìng)爭(zhēng)。
但不可否認(rèn)，中國將是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中重要的一環(huán)。
雖然，2006年下半年到2007年里，全球半導(dǎo)體行業(yè)“出現(xiàn)了一些疲軟現(xiàn)象”。但如果從歷史經(jīng)驗(yàn)判斷，2008年的全球半導(dǎo)體市場(chǎng)仍將出現(xiàn)良性增長趨勢(shì)。這意味著2008年半導(dǎo)體行業(yè)將恢復(fù)元?dú)猓⒊霈F(xiàn)加速增長。
公司設(shè)立網(wǎng)站的初期，一定要準(zhǔn)確定位網(wǎng)站的需求，明白網(wǎng)站為誰服務(wù)？決定購買的最終需求方是誰？網(wǎng)站必須針對(duì)合適的客戶進(jìn)行設(shè)計(jì)和推廣，只有確定真正的用戶，網(wǎng)站才會(huì)贏得成功。
美國國家半導(dǎo)體公司是一家為全世界提供半導(dǎo)體器件和芯片的全球性公司。1994年國家半導(dǎo)體公司建立了公司網(wǎng)站，網(wǎng)站一開始就進(jìn)行了周密的市場(chǎng)調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)那些在購買鏈最底層的客戶——那些為設(shè)計(jì)產(chǎn)品選擇組件，并對(duì)這些組件進(jìn)行技術(shù)評(píng)估的工程師才是影響購買的最關(guān)鍵因素，而不是通常認(rèn)為的定購元器件的采購官員。網(wǎng)站準(zhǔn)確的市場(chǎng)定位獲得了極大的成功，在國家半導(dǎo)體公司網(wǎng)站運(yùn)行不到兩年的時(shí)間內(nèi)，就吸引了全世界約150萬用半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工程師的三分之一——超過50萬的設(shè)計(jì)工程師上網(wǎng)獲取他們感興趣的芯片的最新消息。
在國家半導(dǎo)體公司網(wǎng)站運(yùn)行的頭兩年內(nèi)，每個(gè)月上網(wǎng)訪問的人數(shù)有50萬。這些客戶中有40℅將網(wǎng)站網(wǎng)址作為“書簽”。國家半導(dǎo)體公司的網(wǎng)站獲得了巨大的成功，提升了在全球市場(chǎng)的占有率。以下將介紹其成功的因素、網(wǎng)站功能和應(yīng)該注意的問題。
二、商業(yè)目標(biāo)
國家半導(dǎo)體公司的商業(yè)目標(biāo)是建立一個(gè)世界性的網(wǎng)站，這個(gè)網(wǎng)站可以極大的便利公司客戶查詢信息，進(jìn)行定購和直接購買。以下是國家半導(dǎo)體公司的主要商業(yè)目標(biāo)：
快速處理客戶的查詢需求，使客戶可以得到最新的產(chǎn)品信息
進(jìn)行網(wǎng)上預(yù)定和購買
緩解電話中心的壓力，降低公司運(yùn)營成本
建立一個(gè)快速反應(yīng)系統(tǒng)，及時(shí)了解客戶的需求，改進(jìn)服務(wù)和產(chǎn)品
縮短產(chǎn)品評(píng)估周期，及時(shí)更改設(shè)計(jì)方案
滿足最終用戶、銷售商、零售商的不同需求
擴(kuò)大市場(chǎng)份額，開拓全球市場(chǎng)
國家半導(dǎo)體公司希望通過建立公司網(wǎng)站的形式，達(dá)到以上的目的，成為全球市場(chǎng)占有率最高的半導(dǎo)體元器件供應(yīng)商。
三、成功因素
1、精確的市場(chǎng)定位
國家半導(dǎo)體公司在決定建立網(wǎng)站之初做了精密的市場(chǎng)調(diào)查，最后分析得知影響產(chǎn)品銷售的最關(guān)鍵因素是是那些利用國家半導(dǎo)體公司的芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工程師，而不是以前一直認(rèn)為的定購元器件的采購官員。認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)后，國家半導(dǎo)體公司將其網(wǎng)站初期的針對(duì)對(duì)象定義為通過網(wǎng)站查詢?cè)骷畔⒌脑O(shè)計(jì)工程師。 通常元器件需求的流程是：工程師們?cè)谠O(shè)計(jì)新產(chǎn)品或改進(jìn)原有產(chǎn)品時(shí)，需要查找他們需要的所有零件，所以他們查找制造商所提供的零件目錄和數(shù)據(jù)表，與制造商人交談，并索要樣品。一旦一個(gè)零件變成產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的一部分，那么代表制造組織利益的購買部門就開始進(jìn)行實(shí)際的購買了。 國家半導(dǎo)體公司從基本的市場(chǎng)調(diào)查研究起步，尋找客戶的價(jià)值取向，得知客戶與公司打交道的方式。公司每隔三個(gè)月就檢測(cè)一次客戶對(duì)其網(wǎng)站的反應(yīng)，并與客戶對(duì)其他競(jìng)爭(zhēng)者網(wǎng)站的反應(yīng)進(jìn)行比較，從而使國家半導(dǎo)體公司在與競(jìng)爭(zhēng)者的競(jìng)爭(zhēng)過程中占據(jù)了主導(dǎo)地位。
2、不斷提高網(wǎng)站利用效率
國家半導(dǎo)體公司在跟蹤客戶的網(wǎng)上行動(dòng)方面做得非常出色。通過查看客戶路徑紀(jì)錄，網(wǎng)站的開發(fā)者設(shè)計(jì)出一種讓客戶用最少的步驟輕松進(jìn)入系統(tǒng)，找出客戶想要的東西，獲得它們，然后退出的整個(gè)過程。
由于客戶都是工作繁忙的工程師，在上網(wǎng)查詢時(shí)都想盡快的減少查詢時(shí)間，提高效率。為滿足客戶的這種需求，國家半導(dǎo)體公司提出了產(chǎn)品文件夾的方式。公司為每一件產(chǎn)品都設(shè)立了單獨(dú)的文件夾，在產(chǎn)品文件夾中，客戶可以找到與此產(chǎn)品相關(guān)的所有信息，包括數(shù)據(jù)表、價(jià)格信息、軟件仿真、詳細(xì)的技術(shù)說明、可獲得性（即什么時(shí)候有此產(chǎn)品，以及產(chǎn)品的數(shù)量）和定購樣品的方法。
通過嚴(yán)密監(jiān)控客戶的網(wǎng)上活動(dòng)的方法，國家半導(dǎo)體公司的網(wǎng)絡(luò)小組在不斷地節(jié)約客戶的時(shí)間。在1995年春網(wǎng)站剛剛建立的時(shí)候，客戶在退出之前一般都要“碰上”七至八頁網(wǎng)頁。兩年以后，客戶在進(jìn)入網(wǎng)站和退出網(wǎng)站之間，平均只需瀏覽2.5個(gè)網(wǎng)頁。他們進(jìn)入主頁，查詢，進(jìn)行交易（例如，定購樣品、下載數(shù)據(jù)表、或給產(chǎn)品管理員發(fā)電子郵件），然后退出。
3、精確的查詢方法。
為滿足客戶的快速反應(yīng)需求，國家半導(dǎo)體公司提供了四種不同的查詢方法。分別是：參數(shù)查詢、引擎文本查詢、圖表查詢和在線目錄查詢。客戶從而獲得了方便快速的查詢方式，節(jié)約了客戶的時(shí)間。
4、有效利用電子郵件
國家半導(dǎo)體公司對(duì)客戶的來信十分認(rèn)真。每封來自客戶的電子郵件都送入公司數(shù)據(jù)庫，通過自動(dòng)過濾和自動(dòng)傳送方式，這些電子郵件被送到最合適的人如公司的產(chǎn)品管理者、市場(chǎng)管理者和技術(shù)人員進(jìn)行處理，并進(jìn)行跟蹤直到完成郵件的最終處理，而不是簡單地把所有郵件都送入公司的公眾技術(shù)支持部。 通過這種方式，國家半導(dǎo)體公司確保了從客戶的交互式活動(dòng)中可以得到最大的價(jià)值。
5、分析實(shí)時(shí)客戶信息
美國半導(dǎo)體公司分析每日網(wǎng)上的客戶數(shù)據(jù)，編寫成產(chǎn)品目錄，并與真正的產(chǎn)品目錄和訂購數(shù)據(jù)結(jié)合起來，然后每天都向公司里所有的人播送客戶的定購數(shù)據(jù)。通過這種方法，公司可以知道什么產(chǎn)品流行，什么產(chǎn)品有問題，然后用來改善公司的產(chǎn)品管理系統(tǒng)和客戶數(shù)據(jù)庫。
6、以客戶為中心
國家半導(dǎo)體公司利用網(wǎng)上獲得的信息對(duì)公司的決策進(jìn)行修正，客戶的反饋信息被整理成容易掌握的圖表，并把這些圖表散發(fā)給執(zhí)行者和產(chǎn)品生產(chǎn)線管理者。通過這些措施，決策者能夠監(jiān)控其產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)。通過觀察有多少客戶訪問信息、下載樣品以及進(jìn)行定購，國家半導(dǎo)體公司擁有了一個(gè)“預(yù)警系統(tǒng)”，使得公司能夠快速改變營銷策略。
7、與銷售商聯(lián)手獲得客戶信息
在1997年9月，國家半導(dǎo)體公司網(wǎng)站新增了一項(xiàng)功能：讓渠道合伙人注冊(cè)客戶詳細(xì)信息的功能。這個(gè)名叫TEAM的渠道銷售隊(duì)伍自動(dòng)化系統(tǒng)，包括了讓銷售商輸入客戶賬戶詳細(xì)信息的注冊(cè)形式、客戶感興趣的服務(wù)，以及客戶計(jì)劃的運(yùn)行費(fèi)用。作為給國家半導(dǎo)體公司提供這些信息的回報(bào)，國家半導(dǎo)體公司保證給這些銷售商回扣和剩余利潤鼓勵(lì)金。銷售商得到了好處，國家半導(dǎo)體公司也更準(zhǔn)確地知道應(yīng)該制造什么產(chǎn)品而獲利。
四、商業(yè)功能描述
1、方便的查詢功能
功能：設(shè)立多種查詢工具，國家半導(dǎo)體公司設(shè)計(jì)了四種不同的方法使工程師們能夠查找他們需要的信息。
（1）、參數(shù)查詢引擎。
在一個(gè)表格里填上工程師關(guān)心的參數(shù)。然后得出查詢結(jié)果。這種參數(shù)查詢?cè)谝粌擅腌妰?nèi)就能在國家半導(dǎo)體公司大約22000種產(chǎn)品的數(shù)據(jù)庫中查出符合查詢標(biāo)準(zhǔn)的器件。
（2）、文本查詢。
讓客戶輸入關(guān)鍵詞或短語，例如“與數(shù)字變流器類似”，然后返回一系列符合要求的網(wǎng)站上的文檔——數(shù)據(jù)表，價(jià)格信息，或軟件仿真。
（3）、圖表查詢。
（4）、目錄查詢
客戶也可以選擇用國家半導(dǎo)體公司的在線目錄進(jìn)行查詢，挑選自己感興趣的分類查看所有符合查詢標(biāo)準(zhǔn)的芯片。
評(píng)述：四種查詢工具擴(kuò)大了客戶的選擇范圍，節(jié)省了客戶的時(shí)間，方便客戶快速查到自己想要的產(chǎn)品信息。
2、快速獲得信息和事務(wù)功能
功能：建立產(chǎn)品文件夾，公司為每一件產(chǎn)品都設(shè)立了文件夾。在產(chǎn)品文件夾中，客戶可以找到與此產(chǎn)品相關(guān)的所有信息，包括數(shù)據(jù)表、價(jià)格信息、軟件仿真、詳細(xì)的技術(shù)說明、可獲得性（即什么時(shí)候有此產(chǎn)品，以及產(chǎn)品的數(shù)量）和定購樣品的方法。
因?yàn)楣镜目蛻舳际侨蝿?wù)繁忙的工程師，他們到公司的網(wǎng)站上來，只是想找到他們想要的東西，然后就退出。而并不是休閑的購物。國家半導(dǎo)體公司用嚴(yán)密監(jiān)控客戶網(wǎng)上活動(dòng)的方法，不斷修正網(wǎng)站以節(jié)約客戶的時(shí)間。
評(píng)述：通過建立產(chǎn)品文件夾的方式，減少了客戶點(diǎn)擊無用頁面的次數(shù)，節(jié)約了客戶的時(shí)間。
3、實(shí)時(shí)定購和購買功能
功能：增添了“購買資源”網(wǎng)站功能，滿足購買人、買主等公司不同客戶的需求。
國家半導(dǎo)體公司針對(duì)購買人，買主和元件工程師的不同需要，在1998年5月專門建立了的、“購買資源”網(wǎng)站。這個(gè)網(wǎng)站包括了與DigiKey、Farnell、Newark和Pioneer（一些國家半導(dǎo)體公司的目錄支持者和發(fā)行人）公司網(wǎng)站有交互式連接的網(wǎng)站，為客戶提供了實(shí)時(shí)訂購和購買功能。
評(píng)述：解決了公司不同需求方的需要。
4、電子信件跟蹤系統(tǒng)
功能：
（1）、自動(dòng)精確傳送電子郵件
國家半導(dǎo)體公司設(shè)計(jì)了能自動(dòng)傳送客戶電子郵件的控制系統(tǒng)。當(dāng)客戶發(fā)出電子郵件后，郵件被送到數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)郵件的主題信息自動(dòng)送給公司內(nèi)合適的部門進(jìn)行處理。郵件保證在48小時(shí)內(nèi)給出答復(fù)。
(2)、自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)
客戶的一封電子郵件進(jìn)入公司之后，所有的處理信息被自動(dòng)跟蹤并記錄下來。如果收到郵件的人不能處理郵件內(nèi)的事務(wù)或不能給客戶滿意的答復(fù)，這封郵件就會(huì)自動(dòng)傳送到能對(duì)它進(jìn)行有效答復(fù)的職員那里。
國家半導(dǎo)體公司用8000職員來接受和回答客戶提出的問題，而不是僅用少數(shù)人來處理這件事。這種自動(dòng)化的工作流程確保了每個(gè)人只需回答自己能負(fù)責(zé)的那部分問題。而且由于所有的問題和回答都被跟蹤并存在數(shù)據(jù)庫中，這樣國家半導(dǎo)體公司就能保證客戶問題能被很好地答復(fù)。
評(píng)述：電子郵件自動(dòng)傳送和跟蹤系統(tǒng)保證了客戶的電子郵件會(huì)被快速和準(zhǔn)確的得到答復(fù)，提高了公司的效率，減少了客戶的抱怨。
5、信息反饋系統(tǒng)
功能：分析客戶上網(wǎng)信息，提供決策支持
國家半導(dǎo)體公司制作了一套軟件，分析每日網(wǎng)上每件產(chǎn)品的查詢次數(shù)，下載的數(shù)據(jù)表數(shù)量，以及要求的樣品數(shù)量，同時(shí)與公司的實(shí)際產(chǎn)品銷售建立關(guān)聯(lián)，給公司提供一個(gè)什么產(chǎn)品流行，什么產(chǎn)品不流行的“預(yù)警系統(tǒng)”。同時(shí)從客戶電子郵件中得到競(jìng)爭(zhēng)者產(chǎn)品和促銷信息并迅速傳送到合適的產(chǎn)品管理者和行銷經(jīng)理手中。
評(píng)述：通過分析客戶的網(wǎng)上信息，得到客戶對(duì)產(chǎn)品的評(píng)價(jià)和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手信息，為公司配置資源和改進(jìn)服務(wù)提供了有利的信息。
6、個(gè)性化服務(wù)
功能：建立大客戶個(gè)性化網(wǎng)站，并與實(shí)時(shí)定購系統(tǒng)連接。
國家半導(dǎo)體公司為公司的大客戶設(shè)立個(gè)性化網(wǎng)站，并把個(gè)性化網(wǎng)站與實(shí)時(shí)定購狀態(tài)系統(tǒng)連接。客戶可以利用這些網(wǎng)站來審查諸如公司合同價(jià)格和領(lǐng)先時(shí)間的公眾信息與所有權(quán)信息，也可得到最新的初步產(chǎn)品說明書這樣的有價(jià)值的信息，瀏覽與業(yè)務(wù)相關(guān)的白皮書和申請(qǐng)備忘錄，以及共享客戶工程產(chǎn)品發(fā)展?fàn)顩r。
評(píng)述：通過建立個(gè)性化網(wǎng)站，滿足了大客戶的不同需要，客戶可以通過網(wǎng)站得到自己需要的信息，減少客戶的查詢時(shí)間，增加了客戶的滿意度。
五、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)與解決方案
在網(wǎng)站成立之初，國家半導(dǎo)體公司遇到了很多問題，這些問題主要來自技術(shù)方面，下面讓我們看看國家半導(dǎo)體公司是如何解決這些問題的。
1、建立統(tǒng)一的信息中心
在國家半導(dǎo)體公司網(wǎng)站成立之初，網(wǎng)站與所有非網(wǎng)絡(luò)的，基于主機(jī)的數(shù)據(jù)表相連，這在上網(wǎng)人數(shù)增多時(shí)就產(chǎn)生了問題。于是，國家半導(dǎo)體公司把所有信息都匯集到一臺(tái)運(yùn)行上頁網(wǎng)絡(luò)瀏覽服務(wù)器軟件的Sun牌服務(wù)器上，用跟蹤服務(wù)器提供備份。并且能與提供因特網(wǎng)服務(wù)的網(wǎng)站快速連接。
2、用Java語言編寫參數(shù)查詢引擎
當(dāng)國家半導(dǎo)體公司確定參數(shù)查詢引擎為網(wǎng)絡(luò)所必須的時(shí)候，公司與一個(gè)名叫Cadis的小公司合作，向其提供“改革資金”，開發(fā)基于Java的參數(shù)查詢引擎。1996年3月，這個(gè)引擎開發(fā)完成并投入擁有幾千個(gè)產(chǎn)品信息的數(shù)據(jù)庫中使用。這個(gè)查詢引擎是世界上第一個(gè)商業(yè)Java應(yīng)用軟件。
3、把國家因特網(wǎng)和Lotus Notes相連接
國家半導(dǎo)體公司的銷售隊(duì)伍自動(dòng)化系統(tǒng)是由叫做Ovor Quota的國際MFJ系統(tǒng)改編成的，是基于Lotus Notes的應(yīng)用軟件。它包含了國家半導(dǎo)體公司所有的客戶數(shù)據(jù)庫，并跟蹤公司內(nèi)各部門與客戶簽訂的所有合同。Notes（現(xiàn)在叫Domino）是國家半導(dǎo)體公司通過其他公司從網(wǎng)上發(fā)送電子郵件的自動(dòng)化工作流程系統(tǒng)的基礎(chǔ)，公司所有推出的產(chǎn)品都用Notes的工作流程和數(shù)據(jù)庫來管理。從這些系統(tǒng)中，渠道銷售商和制造業(yè)推銷員能夠判斷一件沒有推出的新產(chǎn)品的前景和可獲得性，并且給出有價(jià)值的反饋信息。
4、以焦點(diǎn)報(bào)道方式為整個(gè)公司播送信息
國家半導(dǎo)體公司也把Lotus Notes當(dāng)作一種媒介，通過這種媒介從網(wǎng)上收集與產(chǎn)品相關(guān)的信息，把這些材料和從制造業(yè)申請(qǐng)中得到的信息結(jié)合起來，然后產(chǎn)生通過焦點(diǎn)報(bào)道播放出去的圖表。公司里的所有職員在他們的個(gè)人電腦上都有焦點(diǎn)報(bào)道播放器，而且他們能調(diào)整顯示器來顯示他們感興趣的產(chǎn)品或產(chǎn)品目錄。
5、為網(wǎng)站發(fā)行和網(wǎng)站個(gè)人化籌備信息
在運(yùn)行產(chǎn)品網(wǎng)站兩年半后，國家半導(dǎo)體公司發(fā)現(xiàn)對(duì)不同產(chǎn)品銷售商發(fā)行、設(shè)計(jì)、編輯和發(fā)送信息的籌備控制需要一種更好的方法。為了解決這個(gè)組織上和文件上的管理問題，Gibson選擇了Vignette的敘事服務(wù)器（Story-Sever）。這種文件管理平臺(tái)允許國家半導(dǎo)體公司的大賬戶傳送個(gè)人化網(wǎng)頁。國家半導(dǎo)體公司自己開發(fā)的網(wǎng)站建立者（Sitecreator）軟件工具允許銷售隊(duì)伍通過一個(gè)簡單的瀏覽器接口創(chuàng)建、編輯和維護(hù)網(wǎng)頁，并且在全世界范圍內(nèi)都能做到這一點(diǎn)。這種具有友好用戶界面的工具使用戶不需要任何有關(guān)HTML腳本、文件結(jié)構(gòu)和連接管理方面的知識(shí)。
六、意見與建議
到此為止，對(duì)國家半導(dǎo)體公司網(wǎng)站的運(yùn)行方式進(jìn)行挑剔似乎很難，但任何初始的事物都有需要改進(jìn)的地方。下面是國家半導(dǎo)體公司在將來需要改進(jìn)的地方。
1、增加更多的軟件仿真。
雖然目前從國家半導(dǎo)體公司的網(wǎng)站也可以下載軟件仿真，但它們中很多只能在專利系統(tǒng)中運(yùn)行，而且并不是所有的客戶都能進(jìn)入這些系統(tǒng)。網(wǎng)站應(yīng)該提供許多關(guān)于國家半導(dǎo)體公司產(chǎn)品的，基于Java的軟件模型和仿真，這樣工程師們就能輸入他們自己的參數(shù)并顯示結(jié)果。
2、營造社團(tuán)
當(dāng)國家半導(dǎo)體公司的客戶訪問其網(wǎng)站，找到所需要的東西，然后離開后，也同樣會(huì)去別的公司網(wǎng)站上做同樣的事情?？蛻糁泻芏嗳硕济媾R同樣的設(shè)計(jì)問題，然后拿出可能對(duì)其他設(shè)計(jì)者有用的解決辦法。國家半導(dǎo)體公司應(yīng)該鼓勵(lì)客戶辯論和緩和技術(shù)分歧，以產(chǎn)生更多的網(wǎng)上對(duì)話，便于公司改進(jìn)服務(wù)。
3、完善“設(shè)計(jì)——獲得——制造”循環(huán)過程。
今天，國家半導(dǎo)體公司固定了其設(shè)計(jì)循環(huán)過程。但是在工程師選擇檢測(cè)一件產(chǎn)品的時(shí)間和訂購時(shí)間之間存在時(shí)間間隔，這樣就在客戶組織——從管理組織到制造組織到購買組織——和國家半導(dǎo)體公司的銷售渠道內(nèi)就產(chǎn)生了缺陷。大多數(shù)國家半導(dǎo)體公司的設(shè)備通過銷售商銷售。雖然國家半導(dǎo)體公司在從它的銷售渠道中選取信息方面采取了令人矚目的有效措施，但現(xiàn)在國家半導(dǎo)體公司應(yīng)該跟蹤最終客戶從選擇設(shè)備到獲得設(shè)備到進(jìn)行制造的整個(gè)商業(yè)過程，了解客戶遇到的困難，解決公司存在的問題。
七、結(jié)束語——國家半導(dǎo)體公司獲得的巨大成功
國家半導(dǎo)體公司的網(wǎng)站獲得了極大的成功， 通過最近兩年半國家半導(dǎo)體公司對(duì)設(shè)計(jì)工程師做的的五項(xiàng)獨(dú)立的調(diào)查結(jié)果表明，在設(shè)計(jì)工程師上網(wǎng)查詢產(chǎn)品信息和產(chǎn)品技術(shù)的網(wǎng)站之中，國家半導(dǎo)體公司的網(wǎng)站排名第一。每月都有多達(dá)50萬的工程師上網(wǎng)訪問公司網(wǎng)站。有40℅的客戶將網(wǎng)站網(wǎng)址作為“書簽”，從而說明了網(wǎng)站的重要性。
國家半導(dǎo)體公司通過設(shè)立網(wǎng)站極大的方便了顧客，同時(shí)降低了公司的運(yùn)營成本。如果通過公司的電話中心處理多達(dá)50萬人的問題，可想而知是做不到的，也耗費(fèi)極大的成本。
國家半導(dǎo)體公司網(wǎng)站的成功之處還表現(xiàn)在公司的大客戶把自己的網(wǎng)站納入他們的企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)
據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，美國科學(xué)家開發(fā)出一種新技術(shù)，首次成功地將化合物半導(dǎo)體納米線整合在硅晶圓上，攻克了用這種半導(dǎo)體制造太陽能電池會(huì)遇到的晶格錯(cuò)位這一關(guān)鍵挑戰(zhàn)。他們表示，這些細(xì)小的納米線有望帶來優(yōu)質(zhì)高效且廉價(jià)的太陽能電池和其他電子設(shè)備。相關(guān)研究發(fā)表在《納米快報(bào)》雜志上。
Ⅲ―Ⅴ族化合物半導(dǎo)體是指元素周期表中的Ⅲ族與Ⅴ族元素結(jié)合生成的化合物半導(dǎo)體，主要包括鎵化砷、磷化銦和氮化鎵等，其電子移動(dòng)率遠(yuǎn)大于硅的電子移動(dòng)率，因而在高速數(shù)字集成電路上的應(yīng)用比硅半導(dǎo)體優(yōu)越，有望用于研制將光變成電或相反的設(shè)備，例如高端太陽能電池或激光器等。然而，它們無法與太陽能電池最常見的基座硅無縫整合在一起，因此，限制了它們的應(yīng)用。
每種晶體材料都有特定的原子間距――品格常數(shù)(點(diǎn)陣常數(shù))，Ⅲ―Ⅴ族半導(dǎo)體在制造太陽能電池的過程中遭遇的最大挑戰(zhàn)一直是，這種半導(dǎo)體沒有同硅一樣的晶格常數(shù)，它們無法整齊地疊層堆積在一起。該研究的領(lǐng)導(dǎo)者、伊利諾伊大學(xué)電子和計(jì)算機(jī)工程教授李秀玲(音譯)解釋道，當(dāng)晶體點(diǎn)陣排列不整齊時(shí)，材料之間會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)位。此前，科學(xué)家們一般將Ⅲ―Ⅴ族半導(dǎo)體沉積在一個(gè)覆蓋有一層薄膜的硅晶圓上方，但晶格失配會(huì)產(chǎn)生壓力從而導(dǎo)致瑕疵，降低所得到設(shè)備的性能。
而在最新研究中，科學(xué)家們摒棄了薄膜，讓一個(gè)細(xì)小的、排列緊湊的Ⅲ―Ⅴ族化合物半導(dǎo)體組成的納米線陣列垂直在硅晶圓上生長?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)了讓不同銦、砷、鎵組成的Ⅲ―Ⅴ族半導(dǎo)體生長所需要的不同環(huán)境。該方法的優(yōu)勢(shì)在于，他們可以使用普通的生長技術(shù)而不需要特殊的方法讓納米線在硅晶圓上生長，也不需要使用金屬催化劑。
――Mary
微電子所“超高頻、大功率模塊與系統(tǒng)基礎(chǔ)問題研究”通過中期評(píng)估
日前，在中科院微電子所973項(xiàng)目“超高頻、大功率化合物半導(dǎo)體器件與集成技術(shù)基礎(chǔ)研究”通過中期評(píng)估。課題主要開展毫米波大功率數(shù)字收發(fā)模塊的研究，推動(dòng)系統(tǒng)多學(xué)科良性運(yùn)作，驗(yàn)證超高頻、大功率系統(tǒng)模型的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)超高頻數(shù)字收發(fā)模塊的體系構(gòu)建。在新型化合物半導(dǎo)體功率放大器研究中，課題應(yīng)用了最新的E／F類功放結(jié)合缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS)的設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)了大功率微波功放模塊的微型化設(shè)計(jì)和毫米波系統(tǒng)收發(fā)模塊的設(shè)計(jì)，接收機(jī)頻率35GHz，增益60dB，噪聲系數(shù)2.8dB；功放頻率35GHz，增益45dB，輸出功率≥31w，工作電流≤8.2A。課題組還重點(diǎn)開展了泛探多綜合任務(wù)系統(tǒng)研究，運(yùn)用高速數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)泛探多綜合任務(wù)系統(tǒng)一體化的可重構(gòu)，可擴(kuò)充平臺(tái)建設(shè)。
――Mary
關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體;半導(dǎo)體設(shè)備;涂膠顯影機(jī);晶圓傳送方法;產(chǎn)能計(jì)算 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
中圖分類號(hào)：TN305 文章編號(hào)：1009-2374（2016）04-0071-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.04.036
1 概述
半導(dǎo)體設(shè)備涂膠顯影機(jī)是一種將不同工藝制程的機(jī)臺(tái)整合在一起，作為一個(gè)整體的制程裝備。該設(shè)備由載片系統(tǒng)、傳送系統(tǒng)和制程系統(tǒng)三部分構(gòu)成。典型的半導(dǎo)體集束型裝備Track機(jī)是半導(dǎo)體前道工序設(shè)備中黃光區(qū)設(shè)備之一，其主要功能是光刻膠在晶圓表面的涂敷和顯影。隨著半導(dǎo)體裝備光刻機(jī)新技術(shù)的發(fā)展，光刻機(jī)產(chǎn)能也在快速提高，特別是ASML公司的TWINSCAN技術(shù)以及未來基于傳統(tǒng)TWINSCAN平臺(tái)的雙重曝光等新興技術(shù)的成熟，更進(jìn)一步提高了光刻機(jī)的產(chǎn)能，而涂膠顯影設(shè)備作為與之協(xié)作的連線設(shè)備，為了匹配高產(chǎn)能力，半導(dǎo)體生產(chǎn)線也對(duì)機(jī)器人晶圓傳送方法提出了更為嚴(yán)苛的要求。
2 晶圓傳送發(fā)展歷程
晶圓傳送方法和集束型裝備的布局有很大關(guān)系，根據(jù)其布局的不同，分為以下兩類：
2.1 早期軌道式布局
式中：TPi為單元工藝加工時(shí)間;TR為單元間傳送時(shí)間;Ti為空閑系數(shù)。
2.2 改良軌道式布局
早期軌道式裝備的產(chǎn)能主要受加工單元布局制約，單元加工時(shí)間遠(yuǎn)大于晶圓傳送時(shí)間，因此產(chǎn)能瓶頸是單元加工時(shí)間，為了平衡單元加工時(shí)間，提高主單元的利用率，產(chǎn)生了二代軌道式設(shè)備，如圖2所示：
產(chǎn)能計(jì)算公式：
（2）
式中：TPi為單元工藝加工時(shí)間;TR為單元間傳送時(shí)間;C為一次工作的晶圓數(shù);TPmF為第一片獨(dú)占設(shè)備時(shí)間;TPmL為最后一片獨(dú)占設(shè)備時(shí)間。
3 復(fù)雜型集束設(shè)備TRACK的傳片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
改良軌道式布局的主單元利用率增加，單個(gè)軌道輸出產(chǎn)能基本固定，當(dāng)生產(chǎn)線產(chǎn)能要求很高時(shí)，軌道數(shù)需要成倍增加，由于是平面設(shè)備，空間利用率極低、軌道加工第一片上片和最后一片獨(dú)占設(shè)備時(shí)間不能忽略、傳送系統(tǒng)效率低下、空閑時(shí)間過高等問題突出，因此現(xiàn)在主流設(shè)備都采用復(fù)雜式布局設(shè)備。
復(fù)雜型集束設(shè)備TRACK，采用立體式設(shè)計(jì)，傳片系統(tǒng)由2個(gè)自由度增加到4～5個(gè)自由度，可傳送單元增加，提高了加工單元的利用率。同時(shí)載片系統(tǒng)采用2～4個(gè)上片工位，可不間斷上片，消除了第一片上片時(shí)間帶來的產(chǎn)能降低。傳片結(jié)構(gòu)如圖3所示：
產(chǎn)能計(jì)算公式：
（3）
式中：TPi為單元工藝加工時(shí)間;TR為單元間傳送時(shí)間;Tk為調(diào)度算法調(diào)整系數(shù)。
復(fù)雜式設(shè)備的立體布局，不僅制程單元向堆疊式發(fā)展，同時(shí)傳送系統(tǒng)也由簡單線性傳送變成了復(fù)雜路徑擇優(yōu)選擇，由于載片系統(tǒng)增加到了4個(gè)，每個(gè)加工任務(wù)（Job）的工藝加工制程順序由用戶配置成加工流程配方（Cluster Recipe），因此傳送系統(tǒng)的傳送路徑選擇也必須兼顧多個(gè)載片系統(tǒng)同時(shí)工作的情況，使得傳片的調(diào)度必須由專用算法來實(shí)現(xiàn)，即傳送調(diào)度算法。
4 傳片調(diào)度算法
傳片系統(tǒng)調(diào)度算法最初產(chǎn)生的目的就是要提高設(shè)備使用效率（Uptime，在線時(shí)間），提高設(shè)備的產(chǎn)能，防止設(shè)備發(fā)呆情況的發(fā)生。
傳片調(diào)度算法根據(jù)不同的機(jī)械手（Robot）和緩沖單元（Buffer）確定傳送路徑，通過循環(huán)遍歷程序來檢查傳送路徑上的空位，依次進(jìn)行晶圓配方工藝流程和最佳的傳送路徑的選擇和確定。這種調(diào)度算法采用的是實(shí)時(shí)判斷條件、事件/消息驅(qū)動(dòng)的模式，因此又稱為實(shí)時(shí)調(diào)度算法。調(diào)度流程如圖4所示：
其中：“晶圓流片分析”開始分析晶圓工藝配方流程;“最優(yōu)選擇”選擇最佳傳送路徑?！白顑?yōu)選擇”即調(diào)度算法核心部分。在實(shí)時(shí)調(diào)度算法的基礎(chǔ)上，為了滿足不同批次工作并行，能得到較好的產(chǎn)能等苛刻情況，增加了單元傳送優(yōu)先級(jí)設(shè)定、傳送時(shí)間自優(yōu)化，機(jī)械手取送優(yōu)先級(jí)設(shè)定、機(jī)械手預(yù)移動(dòng)等方法來提高產(chǎn)能，降低裝備應(yīng)用成本。
5 未來展望
未來的設(shè)備研發(fā)還在向著更高更多的應(yīng)用方向發(fā)展，對(duì)于晶圓產(chǎn)能提高的期望成為客戶和工藝共同的目標(biāo)，進(jìn)一步地壓縮調(diào)度算法占用的時(shí)間成本，提高調(diào)度算法的優(yōu)化比率，已經(jīng)是迫切的需求。未來的晶圓傳送調(diào)度算法，將向著傳送時(shí)間日志化、顯示化、傳送路徑預(yù)生成、傳送路徑用戶自整定的趨勢(shì)發(fā)展。
5.1 傳送時(shí)間日志化、顯示化
晶圓傳送調(diào)度算法在一個(gè)調(diào)度周期內(nèi)的傳送時(shí)間記錄成日志文件，并且將這種日志通過可視的圖形方式顯示給用戶，讓用戶對(duì)特定某次的調(diào)度算法有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，這就是調(diào)度算法中傳送時(shí)間的日志化顯示化。如圖5所示：
圖示為具有兩個(gè)robot、兩個(gè)工藝單元的集束裝備上片過程的傳送時(shí)間日志文件的圖形顯示。
5.2 路徑預(yù)生成
多個(gè)傳送時(shí)間日志文件集合成數(shù)據(jù)庫，在一個(gè)調(diào)度周期開始前預(yù)先根據(jù)這些數(shù)據(jù)庫的記錄生成傳送路徑，這種調(diào)度周期預(yù)生成，預(yù)固定的方式，將調(diào)度算法由全運(yùn)算方式更改為查表方式和運(yùn)算方式的結(jié)合，可以節(jié)約運(yùn)算時(shí)間，直接提供可借鑒的優(yōu)化路徑選擇。結(jié)合傳送時(shí)間日志顯示化，能夠讓用戶在生產(chǎn)前就直觀地了解到設(shè)備中晶圓的傳送情況，并且根據(jù)數(shù)據(jù)庫記載和當(dāng)前的情況的對(duì)比，可以預(yù)測(cè)設(shè)備的健康狀況，確定設(shè)備的維護(hù)周期和生命周期。另外，由于傳送時(shí)間日志文件可以應(yīng)用在同型號(hào)的同類設(shè)備上，因此這種文件形成的數(shù)據(jù)庫將為設(shè)備增添高附加值，提高品牌價(jià)值。
5.3 傳送路徑用戶自整定
半導(dǎo)體工藝是半導(dǎo)體行業(yè)的核心技術(shù)之一，半導(dǎo)體裝備制造商的客戶都有其獨(dú)有工藝設(shè)計(jì)。這些工藝上帶來的特定要求將會(huì)給傳片系統(tǒng)帶來不同程度的影響。鑒于這種特定要求是用戶核心技術(shù)，不但不能推廣使用，而且還要求裝備制造商為其客戶保密，因此允許客戶對(duì)傳送路徑的適度修改是比較好的解決辦法之一，這樣的好處是避免了調(diào)度算法因?yàn)樵O(shè)計(jì)盲區(qū)造成裝備的某些加工單元較低的利用率，提高了半導(dǎo)體裝備對(duì)半導(dǎo)體工藝的適應(yīng)性。由于這種調(diào)整完全由客戶自主完成，也有利于其核心技術(shù)的保護(hù)。
關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體器件物理；教學(xué)改革；探索與實(shí)踐
中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）04-0222-03
一、引言
隨著全球信息化進(jìn)程的加快，微電子產(chǎn)業(yè)得到了迅速的發(fā)展，作為向社會(huì)輸送技能型人才的高職院校，培養(yǎng)微電子專業(yè)學(xué)生具備一定理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)的實(shí)踐創(chuàng)新能力顯得尤為重要。《半導(dǎo)體器件物理》是高職院校微電子專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，主要講授的是半導(dǎo)體特性、PN結(jié)原理以及雙極型晶體管和MOS型晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理、電學(xué)特性等內(nèi)容，該課程教學(xué)的目的是讓學(xué)生掌握微電子學(xué)專業(yè)所用的基本器件知識(shí)，為學(xué)習(xí)集成電路工藝和設(shè)計(jì)打下理論基礎(chǔ)。
二、目前課程面臨的問題
1.學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)的不足。要系統(tǒng)而深入地學(xué)習(xí)《半導(dǎo)體器件物理》課程，一般要求具備量子力學(xué)、固體物理及統(tǒng)計(jì)物理等前導(dǎo)課程的基礎(chǔ)知識(shí)。高職院校的學(xué)生，雖然是高中起點(diǎn)，但其中有很多文科畢業(yè)生，物理、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差，缺乏現(xiàn)代物理學(xué)方面的基本概念和相關(guān)理論知識(shí)，面對(duì)《半導(dǎo)體器件物理》課程的學(xué)習(xí)，知識(shí)上難以順利銜接。
2.缺乏適合高職學(xué)生的教材。高職院校的微電子專業(yè)通常起步較晚，目前適合高職教育的《半導(dǎo)體器件物理》教材很少，比較成熟的幾乎全部都是本科教材，其基礎(chǔ)知識(shí)起點(diǎn)較高、數(shù)學(xué)推導(dǎo)繁雜，內(nèi)容覆蓋太廣，不能適應(yīng)高職學(xué)生的需求[1]。
3.教學(xué)模式的限制。《半導(dǎo)體器件物理》這門課理論性很強(qiáng)，通常把它定位于純理論課程，在教學(xué)模式上通常以板書為手段，以講授為主。其實(shí)，這門課是一門理論性和實(shí)踐性并重的專業(yè)基礎(chǔ)課，要求學(xué)生在掌握知識(shí)的同時(shí)學(xué)會(huì)科學(xué)的思維方法、具備開放的研究能力。但是傳統(tǒng)的教學(xué)模式對(duì)這些能力的培養(yǎng)是一個(gè)束縛。
4.教學(xué)資源的匱乏。在教學(xué)過程中為提高教學(xué)效率、增強(qiáng)學(xué)生興趣，強(qiáng)調(diào)充分應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)和手段。但本課程缺乏直觀生動(dòng)、富有動(dòng)態(tài)變化，切實(shí)反映物理過程的輔助用PPT，另外，網(wǎng)絡(luò)資源很少，學(xué)生無法通過現(xiàn)代信息技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)。
三、課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐
1.編寫適合高職學(xué)生的教材?；诟呗殞W(xué)生的特點(diǎn)和培養(yǎng)高技能應(yīng)用型人才的目標(biāo)，在教學(xué)內(nèi)容的選擇上應(yīng)以必須、夠用為度，突出基礎(chǔ)性、實(shí)踐性。例如在半導(dǎo)體材料特性這一部分，我們注意和高中物理的銜接，刪去K空間、布里淵區(qū)等過于艱深內(nèi)容，增加了原子物理的基本概念，順利引出能帶論。在講雙極和MOS器件時(shí)，我們將半導(dǎo)體器件版圖的內(nèi)容滲透到教學(xué)內(nèi)容中，讓學(xué)生形成基本概念，有利于和《半導(dǎo)體集成電路》、《集成電路版圖設(shè)計(jì)》等課程的銜接；同時(shí)引入半導(dǎo)體器件工藝流程，為學(xué)習(xí)《半導(dǎo)體制造工藝》打下基礎(chǔ)，課程的實(shí)踐性也得以體現(xiàn)。另外，教學(xué)過程中的數(shù)學(xué)推導(dǎo)盡可能簡潔或者略去，注重通過圖例闡述物理過程，避免學(xué)生的畏難情緒。
本課程的內(nèi)容按照知識(shí)內(nèi)在的邏輯關(guān)系，可以分為三個(gè)模塊。集成電路的設(shè)計(jì)與制造是圍繞著半導(dǎo)體材料特性展開的，是微電子專業(yè)課程的基礎(chǔ)；PN結(jié)原理是雙極型晶體管的基礎(chǔ)、半導(dǎo)體表面特性是MOS型晶體管的基礎(chǔ)；我們把這三塊內(nèi)容確定為基礎(chǔ)模塊。常規(guī)的半導(dǎo)體器件不是雙極性型的就是MOS型的，集成電路的基本單元也就是這兩種類型的晶體管，這是后續(xù)課程學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，也是崗位職業(yè)能力的基礎(chǔ)。我們把這兩塊內(nèi)容定為核心模塊。功率器件、太陽能電池、LED屬于新興的產(chǎn)品，對(duì)他們的結(jié)構(gòu)原理的介紹也是有必要的，歸為拓展模塊。教學(xué)過程中要夯實(shí)基礎(chǔ)（模塊），突出核心（模塊），介紹拓展（模塊）。以期打好后續(xù)課程的基礎(chǔ)，全面培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力。基于上述教學(xué)內(nèi)容選擇及組織形式，在多年教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，我們編寫了一本文字淺顯易懂、圖例直觀明了、論述明白流暢、數(shù)學(xué)表達(dá)簡潔、理論聯(lián)系實(shí)際、內(nèi)容夠用即可的校本教材。通過試用學(xué)生反映較好，為教學(xué)工作帶來極大的便利。目前，教材《半導(dǎo)體器件物理》[2]已由機(jī)械工業(yè)出版社正式出版。
2.推進(jìn)理實(shí)一體化教學(xué)改革。以前，教師通常將這門課當(dāng)成一門理論課來上，以教師講課為主，實(shí)行的是填鴨式的灌輸教育，大部分學(xué)生對(duì)這種教學(xué)模式不感興趣。筆者以為，《半導(dǎo)體器件物理》這門課是理論性和實(shí)踐性并重的一門課程。在教學(xué)改革中我們將半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)嵌入其中，作為理實(shí)一體化項(xiàng)目。把原來的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改變?yōu)樘骄啃詫?shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象自行分析研究，發(fā)現(xiàn)規(guī)律、得出的結(jié)論，從而提高學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，最終達(dá)到切實(shí)掌握知識(shí)的目標(biāo)。
以PN結(jié)的正向特性——肖克萊方程為例，肖克萊方程的引入是個(gè)難點(diǎn)，完整的推導(dǎo)至少需要一個(gè)課時(shí)，作為高職院的學(xué)生來說，能聽懂的是少數(shù)?，F(xiàn)在我們講完正向?qū)ǖ奈锢磉^程之后，運(yùn)用半導(dǎo)體管特性圖示儀測(cè)量出PN的正向特性曲線（如圖2），然后直接引入肖克萊方程：
I=I■exp■-1
我們根據(jù)實(shí)測(cè)曲線給出理想曲線（如圖3）并進(jìn)行對(duì)照，通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)差異，然后介紹閾值電壓及其產(chǎn)生機(jī)理。這樣既避開了煩瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，又使得閾值電壓的概念能夠牢固的掌握。
目前課程運(yùn)用的理實(shí)一體化項(xiàng)目有14個(gè)，如表1所示，占約占總課時(shí)的30%。
3.采用多元化教學(xué)方法。為了幫助克服學(xué)生學(xué)習(xí)“半導(dǎo)體器件物理”課程理論性較強(qiáng)和抽象難懂的困難，我們?cè)趯?shí)際的教學(xué)過程中，多采用啟發(fā)式和討論式教學(xué)，將理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐練有機(jī)結(jié)合起來，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維和參與意識(shí)。在課堂教學(xué)中，采用啟發(fā)式教學(xué)，注重師生互動(dòng)，改變以往的灌輸教育，使學(xué)生真正參與進(jìn)來，加強(qiáng)他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高教學(xué)效率。采用討論式教學(xué)可以使學(xué)生在學(xué)習(xí)中由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)。在課堂上教師提出一些問題，讓學(xué)生自己查閱相關(guān)文獻(xiàn)尋找解決的辦法。然后就該問題組織學(xué)生展開討論。例如MOS管柵電極兩邊出現(xiàn)電場(chǎng)峰值，會(huì)降低擊穿電壓，應(yīng)當(dāng)怎么改善？在討論過程中教師總結(jié)和點(diǎn)評(píng)時(shí)，要指出為什么對(duì)，為什么錯(cuò)[3]。在教學(xué)過程中，課程組設(shè)計(jì)完成一套多媒體課件，注重反映重要的概念與公式以突出基本概念和基本計(jì)算，展示器件等圖例，既方便說明問題，又可以減少板書時(shí)間，將更多的時(shí)間留給學(xué)生交流討論。PPT中還表現(xiàn)了物理現(xiàn)象的變化過程，將抽象理論知識(shí)動(dòng)起來，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的深刻理解。
4.將版圖設(shè)計(jì)軟件引入教學(xué)。Cadence virtuoso是一款功能強(qiáng)大的版圖設(shè)計(jì)軟件，運(yùn)用cadence配套的specture仿真工具，也可以對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行仿真分析，在這方面cadence軟件也有不俗的表現(xiàn)。下面采用該軟件對(duì)mos特性曲線在不同器件參數(shù)下進(jìn)行量化分析。
圖1是標(biāo)準(zhǔn)NMOS器件的特性曲線仿真結(jié)果，寬長比為1μm∶1μm；改變其寬長比為1μm∶10μm，特性曲線仿真結(jié)果如圖2。通過對(duì)比讓學(xué)生理解半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變將造成電學(xué)特性的變化，掌握如何合理選擇參數(shù)的方法。在教學(xué)過程中利用版圖設(shè)計(jì)軟件來進(jìn)行仿真，增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，有助于學(xué)生的對(duì)理論知識(shí)的理解。同時(shí)讓學(xué)生初步接觸專業(yè)軟件，為后續(xù)的《集成電路版圖設(shè)計(jì)技術(shù)》等課程打下基礎(chǔ)。
5.建立課程網(wǎng)站。目前，課程已建立了網(wǎng)站，將課程信息、教學(xué)內(nèi)容、多媒體課件、課外習(xí)題及答案等材料上網(wǎng)。課程網(wǎng)站的設(shè)立共享了教學(xué)內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)方法，方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)。
四、總結(jié)與展望
在《半導(dǎo)體器件物理》課程改革的探索實(shí)踐過程中，我們使用課程組編寫的適合高職學(xué)生的教材，推進(jìn)理實(shí)一體化的教學(xué)模式，在教學(xué)過程中恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)用啟發(fā)、討論等教學(xué)方法、制作直觀、動(dòng)態(tài)的PPT輔助教學(xué)，收到了良好的教學(xué)效果，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的畏難情緒明顯減少，主動(dòng)性得到了顯著提升，和往屆相比，學(xué)習(xí)成績獲得一定的提高，后續(xù)課程的老師反映學(xué)生對(duì)基本概念的掌握更為扎實(shí)，教學(xué)改革獲得了初步成效。
目前已建立了《半導(dǎo)體器件物理》課程網(wǎng)站，但是缺乏互動(dòng)。下一步的設(shè)想是：利用學(xué)校的Kingosoft高校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，創(chuàng)建了《半導(dǎo)體器件物理》教學(xué)網(wǎng)站，開展網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)。要設(shè)立多媒體課件、課程錄像、網(wǎng)絡(luò)資源、交流論壇、課程信息、課外習(xí)題、習(xí)題解答等欄目，積極拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，加強(qiáng)學(xué)生之間、教生之間的交流，以期方便不同理論基礎(chǔ)的學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，進(jìn)一步調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。
參考文獻(xiàn)：
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閃閃發(fā)光的座位號(hào)碼
你碰到過這樣的事嗎？在電影院里，電影已經(jīng)開映了，突然，一道耀眼的手電光芒在你旁邊搖晃，妨礙著你?？墒怯惺裁崔k法呢？領(lǐng)票員必須幫助遲到的觀眾找到座位?？赐觌娪澳慊氐搅思依?，屋子里是這樣的黑，于是你不得不小心翼翼地移動(dòng)著腳步，去摸索門的把手和電燈開關(guān)。這時(shí)候也許你會(huì)想：如果電影院座位上的號(hào)碼、門的把手、電燈的開關(guān)，會(huì)在暗中閃閃發(fā)光，這該有多么方便啊！
事實(shí)上，這種有趣的會(huì)在黑暗中閃閃發(fā)光的物貿(mào)，在蘇聯(lián)已經(jīng)生產(chǎn)出來了，這就是所謂發(fā)光的塑料。
塑料發(fā)光，并不是由塑料本身引起的，奧秘在于摻在塑料中的固體發(fā)光物質(zhì)。固體發(fā)光對(duì)于我們并不是生疏的，在夜光表的表面上，大家就和它見過面了。在制造透明塑料的時(shí)候，摻入適量這一類發(fā)光物質(zhì)的細(xì)粉，制成的塑料就會(huì)閃閃發(fā)光了。
用發(fā)光塑料來制造電影院座位的號(hào)碼、門的把手、電燈的開關(guān)、廁所的字牌、路標(biāo)、門牌、電話機(jī)、鐘表的指針和字盤等等，在晚上就可以給我們帶來很大的方便，即使在黑晤的環(huán)境中，它也可以使我們一下子找到我們所要去的地方或要找的東西。
不過發(fā)光塑料更主要的用途，是制造多種控制設(shè)備和儀表上的指針、標(biāo)線和字盤。
在各種機(jī)器的控制室里和車輛、飛機(jī)的調(diào)度室里，如果儀表的底盤、字標(biāo)、刻度線、指針等采用了發(fā)光塑料，那末晚上也可以將儀表指示的情況，看得一目了然了。有趣的是，發(fā)光塑料的發(fā)光強(qiáng)度和發(fā)光年限，可以隨心所欲的調(diào)節(jié)，這只要改變發(fā)光塑料中所含的發(fā)光物質(zhì)的數(shù)量和種類就行了。
可以抬著走的房屋
一條色彩鮮艷的救生小艇，在畫家手里也許要三、五分鐘才能畫成，然而在員的制造這種小艇的車間里，這件工作卻只要兩分鐘就做好了。你也許會(huì)說“造船哪能比畫船快！”那么讓我告訴你，制造這種小艇所用的材料和方法吧！這種救生小艇的原料，既不是木材，也不是橡皮，而是一些砂狀的顆?！砂l(fā)性聚苯乙烯樹脂，（泡沫塑料）這種砂狀的東西被倒進(jìn)金屬做的小艇模子里加熱，冷卻以后，打開模子，一只救生小艇就做好了。
說來也真叫人難以相信，一條可以供二十人使用的救生小艇，只有二十五公斤重，一般人都可以將它舉起。更有趣的是，這種救生小艇是永遠(yuǎn)不會(huì)沉沒的，不論是浪頭襲來使艇全部充滿了水，或者艇底，有了破洞，小艇都依然能浮在水面。就是在水中一連泡浸兩年，它的浮力也不會(huì)發(fā)生變化。用這種材料，也可以做成較大的不沉的船。當(dāng)然，那時(shí)就不能用模子一下做成，而得用事先做好的一塊塊“零件”，拼湊成一個(gè)船身才行了。
這種聚苯乙烯泡沫塑料的奧秘就在于塑料中加入了一種“發(fā)泡劑”，當(dāng)加熱塑制時(shí)，發(fā)泡劑就發(fā)生許多小氣泡，于是塑料就象蛋糕一樣，變成非常松軟了。大量氣泡使泡沫塑料的身材輕到驚人的程度，它要比水輕五十倍左右，因而具有驚人的浮力。即使船身充滿水再加上乘客的重量，它的平均比重仍比水小得多，這就是它不會(huì)下沉的秘訣。
泡沫塑料的軟硬，可以按照需要而改變。比如有一類軟泡沫塑料，甚至連泡沫橡膠也要自嘆不如。在一立方米這種泡沫塑料上，平均地加上四十噸壓力，這時(shí)它的體積被壓成了原有的三分之一，但壓力一除去，它又恢復(fù)到原有體積的97％左右，而且它不象橡膠那樣，會(huì)因?yàn)椤澳挲g”的增長而發(fā)生變脆和龜裂等“老化”現(xiàn)象。另一類硬泡沫塑料，卻生得非常結(jié)突和堅(jiān)硬，很象木材，可以耐受相當(dāng)強(qiáng)度的壓力。泡沫塑料具有高超的絕熱、隔音、電絕緣性、不透水性等本領(lǐng)，因而有相當(dāng)一部分泡沫塑料，是作為高級(jí)絕熱、隔音材料，用于冷藏庫、冷藏車、廣播電臺(tái)、電話局、劇院等的建筑中。充滿泡沫塑料的三層膠合板或金屬薄板，還是飛機(jī)和船舶制造中輕便和堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)材料。強(qiáng)大的浮力和不透水性，使泡沫塑料成為制造救生艇、救生圈的良好材料，在漁業(yè)上則用以作
浮子。富有彈性的軟泡沫塑料，還是最理想的制造彈性座墊的材料，有時(shí)也用于精密儀器的包裝。
用硬泡沫塑料來制造家俱，既輕便又耐用。有趣的是，它還是臨時(shí)房屋的絕妙材料。從屋面、墻，一直到門窗、地板，都可以用它裝配而成，一間這樣的小屋，總共不過幾十公斤重，對(duì)于那些因?yàn)楣ぷ鞫枰安讲綖闋I”的人，搬家時(shí)甚至不必將房屋拆除，只要兩個(gè)人就可以將房屋抬走了。
奇妙的磁鐵
磁鐵大家都見過。然而近年來出現(xiàn)了一種奇妙的磁鐵，這種“磁鐵”的外貌和普通磁鐵截然不同，和常見的塑料到十分相象。可是如果用它試試吸吸釘子，它到又是道地的磁鐵。原來這是一種磁性塑料，是由蘇聯(lián)試制成功的一種特種塑料。
塑料怎么會(huì)有磁性呢？秘訣在于，這種塑料中混有金屬粉末（軟磁鐵或鋇鐵氧體）。將這種塑料（如聚氯乙烯塑料）放在強(qiáng)烈的磁場(chǎng)內(nèi)一“鍛煉”，塑料中的跌粉就會(huì)變成一個(gè)個(gè)小磁極，這樣，整個(gè)塑料也就變成一塊“磁鐵”了。
除了磁性以外，磁性塑料仍保留有塑料的各種特性，比如它能任意塑制成各種形狀，也可以經(jīng)竄、銑、刨等加工過程，而不失去磁性。最使人感興趣的是，普通磁鐵如果要做成復(fù)雜的，稀奇古怪的形狀時(shí)，在那些“轉(zhuǎn)彎抹角”的地方，往往是很難磁化的，而磁性塑料卻能在任何一點(diǎn)上或任何復(fù)雜的外形上磁化。而且它的磁性還能保持得比普通磁鐵長一倍的時(shí)間。
用磁性塑料來代替普通的磁鐵，由于它加工方便和輕巧，因而能使產(chǎn)品變得更輕巧玲瓏。
半導(dǎo)體塑料
關(guān)鍵詞半導(dǎo)體材料量子線量子點(diǎn)材料光子晶體
1半導(dǎo)體材料的戰(zhàn)略地位
上世紀(jì)中葉，單晶硅和半導(dǎo)體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功，導(dǎo)致了電子工業(yè)革命；上世紀(jì)70年代初石英光導(dǎo)纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明，促進(jìn)了光纖通信技術(shù)迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，使人類進(jìn)入了信息時(shí)代。超晶格概念的提出及其半導(dǎo)體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設(shè)計(jì)思想，使半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)與制造從“雜質(zhì)工程”發(fā)展到“能帶工程”。納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強(qiáng)大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經(jīng)濟(jì)格局和軍事對(duì)抗的形式，徹底改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>
2幾種主要半導(dǎo)體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)
2.1硅材料
從提高硅集成電路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）單晶的直徑和減小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si發(fā)展的總趨勢(shì)。目前直徑為8英寸（200mm）的Si單晶已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，基于直徑為12英寸（300mm）硅片的集成電路（IC‘s）技術(shù)正處在由實(shí)驗(yàn)室向工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)變中。目前300mm，0.18μm工藝的硅ULSI生產(chǎn)線已經(jīng)投入生產(chǎn)，300mm，0.13μm工藝生產(chǎn)線也將在2003年完成評(píng)估。18英寸重達(dá)414公斤的硅單晶和18英寸的硅園片已在實(shí)驗(yàn)室研制成功，直徑27英寸硅單晶研制也正在積極籌劃中。
從進(jìn)一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制適合于硅深亞微米乃至納米工藝所需的大直徑硅外延片會(huì)成為硅材料發(fā)展的主流。另外，SOI材料，包括智能剝離（Smartcut）和SIMOX材料等也發(fā)展很快。目前，直徑8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在開發(fā)中。
理論分析指出30nm左右將是硅MOS集成電路線寬的“極限”尺寸。這不僅是指量子尺寸效應(yīng)對(duì)現(xiàn)有器件特性影響所帶來的物理限制和光刻技術(shù)的限制問題，更重要的是將受硅、SiO2自身性質(zhì)的限制。盡管人們正在積極尋找高K介電絕緣材料（如用Si3N4等來替代SiO2），低K介電互連材料，用Cu代替Al引線以及采用系統(tǒng)集成芯片技術(shù)等來提高ULSI的集成度、運(yùn)算速度和功能，但硅將最終難以滿足人類不斷的對(duì)更大信息量需求。為此，人們除尋求基于全新原理的量子計(jì)算和DNA生物計(jì)算等之外，還把目光放在以GaAs、InP為基的化合物半導(dǎo)體材料，特別是二維超晶格、量子阱，一維量子線與零維量子點(diǎn)材料和可與硅平面工藝兼容GeSi合金材料等，這也是目前半導(dǎo)體材料研發(fā)的重點(diǎn)。
2.2GaAs和InP單晶材料
GaAs和InP與硅不同，它們都是直接帶隙材料，具有電子飽和漂移速度高，耐高溫，抗輻照等特點(diǎn)；在超高速、超高頻、低功耗、低噪音器件和電路，特別在光電子器件和光電集成方面占有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
目前，世界GaAs單晶的總年產(chǎn)量已超過200噸，其中以低位錯(cuò)密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生長的2－3英寸的導(dǎo)電GaAs襯底材料為主；近年來，為滿足高速移動(dòng)通信的迫切需求，大直徑（4，6和8英寸）的SI－GaAs發(fā)展很快。美國莫托羅拉公司正在籌建6英寸的SI－GaAs集成電路生產(chǎn)線。InP具有比GaAs更優(yōu)越的高頻性能，發(fā)展的速度更快，但研制直徑3英寸以上大直徑的InP單晶的關(guān)鍵技術(shù)尚未完全突破，價(jià)格居高不下。
GaAs和InP單晶的發(fā)展趨勢(shì)是：
（1）。增大晶體直徑，目前4英寸的SI－GaAs已用于生產(chǎn)，預(yù)計(jì)本世紀(jì)初的頭幾年直徑為6英寸的SI－GaAs也將投入工業(yè)應(yīng)用。
（2）。提高材料的電學(xué)和光學(xué)微區(qū)均勻性。
（3）。降低單晶的缺陷密度，特別是位錯(cuò)。
（4）。GaAs和InP單晶的VGF生長技術(shù)發(fā)展很快，很有可能成為主流技術(shù)。
2.3半導(dǎo)體超晶格、量子阱材料
半導(dǎo)體超薄層微結(jié)構(gòu)材料是基于先進(jìn)生長技術(shù)（MBE，MOCVD）的新一代人工構(gòu)造材料。它以全新的概念改變著光電子和微電子器件的設(shè)計(jì)思想，出現(xiàn)了“電學(xué)和光學(xué)特性可剪裁”為特征的新范疇，是新一代固態(tài)量子器件的基礎(chǔ)材料。
（1）Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料。
GaAIAs／GaAs，GaInAs／GaAs，AIGaInP／GaAs；GalnAs／InP，AlInAs／InP，InGaAsP／InP等GaAs、InP基晶格匹配和應(yīng)變補(bǔ)償材料體系已發(fā)展得相當(dāng)成熟，已成功地用來制造超高速，超高頻微電子器件和單片集成電路。高電子遷移率晶體管（HEMT），贗配高電子遷移率晶體管（P－HEMT）器件最好水平已達(dá)fmax=600GHz，輸出功率58mW，功率增益6.4db；雙異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（HBT）的最高頻率fmax也已高達(dá)500GHz，HEMT邏輯電路研制也發(fā)展很快?；谏鲜霾牧象w系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探測(cè)器，紅、黃、橙光發(fā)光二極管和紅光激光器以及大功率半導(dǎo)體量子阱激光器已商品化；表面光發(fā)射器件和光雙穩(wěn)器件等也已達(dá)到或接近達(dá)到實(shí)用化水平。目前，研制高質(zhì)量的1.5μm分布反饋（DFB）激光器和電吸收（EA）調(diào)制器單片集成InP基多量子阱材料和超高速驅(qū)動(dòng)電路所需的低維結(jié)構(gòu)材料是解決光纖通信瓶頸問題的關(guān)鍵，在實(shí)驗(yàn)室西門子公司已完成了80×40Gbps傳輸40km的實(shí)驗(yàn)。另外，用于制造準(zhǔn)連續(xù)兆瓦級(jí)大功率激光陣列的高質(zhì)量量子阱材料也受到人們的重視。
雖然常規(guī)量子阱結(jié)構(gòu)端面發(fā)射激光器是目前光電子領(lǐng)域占統(tǒng)治地位的有源器件，但由于其有源區(qū)極薄（～0.01μm）端面光電災(zāi)變損傷，大電流電熱燒毀和光束質(zhì)量差一直是此類激光器的性能改善和功率提高的難題。采用多有源區(qū)量子級(jí)聯(lián)耦合是解決此難題的有效途徑之一。我國早在1999年，就研制成功980nmInGaAs帶間量子級(jí)聯(lián)激光器，輸出功率達(dá)5W以上；2000年初，法國湯姆遜公司又報(bào)道了單個(gè)激光器準(zhǔn)連續(xù)輸出功率超過10瓦好結(jié)果。最近，我國的科研工作者又提出并開展了多有源區(qū)縱向光耦合垂直腔面發(fā)射激光器研究，這是一種具有高增益、極低閾值、高功率和高光束質(zhì)量的新型激光器，在未來光通信、光互聯(lián)與光電信息處理方面有著良好的應(yīng)用前景。
為克服PN結(jié)半導(dǎo)體激光器的能隙對(duì)激光器波長范圍的限制，1994年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了基于量子阱內(nèi)子帶躍遷和阱間共振隧穿的量子級(jí)聯(lián)激光器，突破了半導(dǎo)體能隙對(duì)波長的限制。自從1994年InGaAs／InAIAs／InP量子級(jí)聯(lián)激光器（QCLs）發(fā)明以來，Bell實(shí)驗(yàn)室等的科學(xué)家，在過去的7年多的時(shí)間里，QCLs在向大功率、高溫和單膜工作等研究方面取得了顯著的進(jìn)展。2001年瑞士Neuchatel大學(xué)的科學(xué)家采用雙聲子共振和三量子阱有源區(qū)結(jié)構(gòu)使波長為9.1μm的QCLs的工作溫度高達(dá)312K，連續(xù)輸出功率3mW.量子級(jí)聯(lián)激光器的工作波長已覆蓋近紅外到遠(yuǎn)紅外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光譜、超高靈敏氣體傳感器、高速調(diào)制器和無線光學(xué)連接等方面顯示出重要的應(yīng)用前景。中科院上海微系統(tǒng)和信息技術(shù)研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子級(jí)聯(lián)激光器；中科院半導(dǎo)體研究所于2000年又研制成功3.7μm室溫準(zhǔn)連續(xù)應(yīng)變補(bǔ)償量子級(jí)聯(lián)激光器，使我國成為能研制這類高質(zhì)量激光器材料為數(shù)不多的幾個(gè)國家之一。
目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作為超薄層微結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的主流方向，正從直徑3英寸向4英寸過渡；生產(chǎn)型的MBE和M0CVD設(shè)備已研制成功并投入使用，每臺(tái)年生產(chǎn)能力可高達(dá)3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英國卡迪夫的MOCVD中心，法國的PicogigaMBE基地，美國的QED公司，Motorola公司，日本的富士通，NTT，索尼等都有這種外延材料出售。生產(chǎn)型MBE和MOCVD設(shè)備的成熟與應(yīng)用，必然促進(jìn)襯底材料設(shè)備和材料評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展。
（2）硅基應(yīng)變異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。
硅基光、電器件集成一直是人們所追求的目標(biāo)。但由于硅是間接帶隙，如何提高硅基材料發(fā)光效率就成為一個(gè)亟待解決的問題。雖經(jīng)多年研究，但進(jìn)展緩慢。人們目前正致力于探索硅基納米材料（納米Si／SiO2），硅基SiGeC體系的Si1－yCy/Si1－xGex低維結(jié)構(gòu)，Ge／Si量子點(diǎn)和量子點(diǎn)超晶格材料，Si／SiC量子點(diǎn)材料，GaN／BP／Si以及GaN／Si材料。最近，在GaN／Si上成功地研制出LED發(fā)光器件和有關(guān)納米硅的受激放大現(xiàn)象的報(bào)道，使人們看到了一線希望。
另一方面，GeSi／Si應(yīng)變層超晶格材料，因其在新一代移動(dòng)通信上的重要應(yīng)用前景，而成為目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiMODFET和MOSFET的最高截止頻率已達(dá)200GHz，HBT最高振蕩頻率為160GHz，噪音在10GHz下為0.9db，其性能可與GaAs器件相媲美。
盡管GaAs／Si和InP／Si是實(shí)現(xiàn)光電子集成理想的材料體系，但由于晶格失配和熱膨脹系數(shù)等不同造成的高密度失配位錯(cuò)而導(dǎo)致器件性能退化和失效，防礙著它的使用化。最近，Motolora等公司宣稱，他們?cè)?2英寸的硅襯底上，用鈦酸鍶作協(xié)變層（柔性層），成功的生長了器件級(jí)的GaAs外延薄膜，取得了突破性的進(jìn)展。
2.4一維量子線、零維量子點(diǎn)半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料
基于量子尺寸效應(yīng)、量子干涉效應(yīng)，量子隧穿效應(yīng)和庫侖阻效應(yīng)以及非線性光學(xué)效應(yīng)等的低維半導(dǎo)體材料是一種人工構(gòu)造（通過能帶工程實(shí)施）的新型半導(dǎo)體材料，是新一代微電子、光電子器件和電路的基礎(chǔ)。它的發(fā)展與應(yīng)用，極有可能觸發(fā)新的技術(shù)革命。
目前低維半導(dǎo)體材料生長與制備主要集中在幾個(gè)比較成熟的材料體系上，如GaAlAs／GaAs，In（Ga）As／GaAs，InGaAs／InAlAs／GaAs，InGaAs／InP，In（Ga）As／InAlAs／InP，InGaAsP／InAlAs／InP以及GeSi／Si等，并在納米微電子和光電子研制方面取得了重大進(jìn)展。俄羅斯約飛技術(shù)物理所MBE小組，柏林的俄德聯(lián)合研制小組和中科院半導(dǎo)體所半導(dǎo)體材料科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的MBE小組等研制成功的In（Ga）As／GaAs高功率量子點(diǎn)激光器，工作波長lμm左右，單管室溫連續(xù)輸出功率高達(dá)3.6～4W.特別應(yīng)當(dāng)指出的是我國上述的MBE小組，2001年通過在高功率量子點(diǎn)激光器的有源區(qū)材料結(jié)構(gòu)中引入應(yīng)力緩解層，抑制了缺陷和位錯(cuò)的產(chǎn)生，提高了量子點(diǎn)激光器的工作壽命，室溫下連續(xù)輸出功率為1W時(shí)工作壽命超過5000小時(shí)，這是大功率激光器的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，至今未見國外報(bào)道。
在單電子晶體管和單電子存貯器及其電路的研制方面也獲得了重大進(jìn)展，1994年日本NTT就研制成功溝道長度為30nm納米單電子晶體管，并在150K觀察到柵控源－漏電流振蕩；1997年美國又報(bào)道了可在室溫工作的單電子開關(guān)器件，1998年Yauo等人采用0.25微米工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)了128Mb的單電子存貯器原型樣機(jī)的制造，這是在單電子器件在高密度存貯電路的應(yīng)用方面邁出的關(guān)鍵一步。目前，基于量子點(diǎn)的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，單光子源和應(yīng)用于量子計(jì)算的量子比特的構(gòu)建等方面的研究也正在進(jìn)行中。
與半導(dǎo)體超晶格和量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)的生長制備相比，高度有序的半導(dǎo)體量子線的制備技術(shù)難度較大。中科院半導(dǎo)體所半導(dǎo)體材料科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的MBE小組，在繼利用MBE技術(shù)和SK生長模式，成功地制備了高空間有序的InAs／InAI（Ga）As／InP的量子線和量子線超晶格結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)InAs／InAlAs量子線超晶格的空間自對(duì)準(zhǔn)（垂直或斜對(duì)準(zhǔn)）的物理起因和生長控制進(jìn)行了研究，取得了較大進(jìn)展。
王中林教授領(lǐng)導(dǎo)的喬治亞理工大學(xué)的材料科學(xué)與工程系和化學(xué)與生物化學(xué)系的研究小組，基于無催化劑、控制生長條件的氧化物粉末的熱蒸發(fā)技術(shù)，成功地合成了諸如ZnO、SnO2、In2O3和Ga2O3等一系列半導(dǎo)體氧化物納米帶，它們與具有圓柱對(duì)稱截面的中空納米管或納米線不同，這些原生的納米帶呈現(xiàn)出高純、結(jié)構(gòu)均勻和單晶體，幾乎無缺陷和位錯(cuò)；納米線呈矩形截面，典型的寬度為20－300nm，寬厚比為5－10，長度可達(dá)數(shù)毫米。這種半導(dǎo)體氧化物納米帶是一個(gè)理想的材料體系，可以用來研究載流子維度受限的輸運(yùn)現(xiàn)象和基于它的功能器件制造。香港城市大學(xué)李述湯教授和瑞典隆德大學(xué)固體物理系納米中心的LarsSamuelson教授領(lǐng)導(dǎo)的小組，分別在SiO2／Si和InAs／InP半導(dǎo)體量子線超晶格結(jié)構(gòu)的生長制各方面也取得了重要進(jìn)展。
低維半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制備的方法很多，主要有：微結(jié)構(gòu)材料生長和精細(xì)加工工藝相結(jié)合的方法，應(yīng)變自組裝量子線、量子點(diǎn)材料生長技術(shù)，圖形化襯底和不同取向晶面選擇生長技術(shù)，單原子操縱和加工技術(shù)，納米結(jié)構(gòu)的輻照制備技術(shù)，及其在沸石的籠子中、納米碳管和溶液中等通過物理或化學(xué)方法制備量子點(diǎn)和量子線的技術(shù)等。目前發(fā)展的主要趨勢(shì)是尋找原子級(jí)無損傷加工方法和納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)變自組裝可控生長技術(shù)，以求獲得大小、形狀均勻、密度可控的無缺陷納米結(jié)構(gòu)。
2.5寬帶隙半導(dǎo)體材料
寬帶隙半導(dǎo)體材主要指的是金剛石，III族氮化物，碳化硅，立方氮化硼以及氧化物（ZnO等）及固溶體等，特別是SiC、GaN和金剛石薄膜等材料，因具有高熱導(dǎo)率、高電子飽和漂移速度和大臨界擊穿電壓等特點(diǎn)，成為研制高頻大功率、耐高溫、抗輻照半導(dǎo)體微電子器件和電路的理想材料；在通信、汽車、航空、航天、石油開采以及國防等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。另外，III族氮化物也是很好的光電子材料，在藍(lán)、綠光發(fā)光二極管（LED）和紫、藍(lán)、綠光激光器（LD）以及紫外探測(cè)器等應(yīng)用方面也顯示了廣泛的應(yīng)用前景。隨著1993年GaN材料的P型摻雜突破，GaN基材料成為藍(lán)綠光發(fā)光材料的研究熱點(diǎn)。目前，GaN基藍(lán)綠光發(fā)光二極管己商品化，GaN基LD也有商品出售，最大輸出功率為0.5W.在微電子器件研制方面，GaN基FET的最高工作頻率（fmax）已達(dá)140GHz，fT=67GHz，跨導(dǎo)為260ms／mm；HEMT器件也相繼問世，發(fā)展很快。此外，256×256GaN基紫外光電焦平面陣列探測(cè)器也已研制成功。特別值得提出的是，日本Sumitomo電子工業(yè)有限公司2000年宣稱，他們采用熱力學(xué)方法已研制成功2英寸GaN單晶材料，這將有力的推動(dòng)藍(lán)光激光器和GaN基電子器件的發(fā)展。另外，近年來具有反常帶隙彎曲的窄禁帶InAsN，InGaAsN，GaNP和GaNAsP材料的研制也受到了重視，這是因?yàn)樗鼈冊(cè)陂L波長光通信用高T0光源和太陽能電池等方面顯示了重要應(yīng)用前景。
以Cree公司為代表的體SiC單晶的研制已取得突破性進(jìn)展，2英寸的4H和6HSiC單晶與外延片，以及3英寸的4HSiC單晶己有商品出售；以SiC為GaN基材料襯低的藍(lán)綠光LED業(yè)已上市，并參于與以藍(lán)寶石為襯低的GaN基發(fā)光器件的竟?fàn)?。其他SiC相關(guān)高溫器件的研制也取得了長足的進(jìn)步。目前存在的主要問題是材料中的缺陷密度高，且價(jià)格昂貴。
II－VI族蘭綠光材料研制在徘徊了近30年后，于1990年美國3M公司成功地解決了II－VI族的P型摻雜難點(diǎn)而得到迅速發(fā)展。1991年3M公司利用MBE技術(shù)率先宣布了電注入（Zn，Cd）Se／ZnSe蘭光激光器在77K（495nm）脈沖輸出功率100mW的消息，開始了II－VI族蘭綠光半導(dǎo)體激光（材料）器件研制的。經(jīng)過多年的努力，目前ZnSe基II－VI族蘭綠光激光器的壽命雖已超過1000小時(shí)，但離使用差距尚大，加之GaN基材料的迅速發(fā)展和應(yīng)用，使II－VI族蘭綠光材料研制步伐有所變緩。提高有源區(qū)材料的完整性，特別是要降低由非化學(xué)配比導(dǎo)致的點(diǎn)缺陷密度和進(jìn)一步降低失配位錯(cuò)和解決歐姆接觸等問題，仍是該材料體系走向?qū)嵱没氨仨氁鉀Q的問題。
寬帶隙半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料往往也是典型的大失配異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，所謂大失配異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料是指晶格常數(shù)、熱膨脹系數(shù)或晶體的對(duì)稱性等物理參數(shù)有較大差異的材料體系，如GaN／藍(lán)寶石（Sapphire），SiC／Si和GaN／Si等。大晶格失配引發(fā)界面處大量位錯(cuò)和缺陷的產(chǎn)生，極大地影響著微結(jié)構(gòu)材料的光電性能及其器件應(yīng)用。如何避免和消除這一負(fù)面影響，是目前材料制備中的一個(gè)迫切要解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。這個(gè)問題的解泱，必將大大地拓寬材料的可選擇余地，開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域。
目前，除SiC單晶襯低材料，GaN基藍(lán)光LED材料和器件已有商品出售外，大多數(shù)高溫半導(dǎo)體材料仍處在實(shí)驗(yàn)室研制階段，不少影響這類材料發(fā)展的關(guān)鍵問題，如GaN襯底，ZnO單晶簿膜制備，P型摻雜和歐姆電極接觸，單晶金剛石薄膜生長與N型摻雜，II－VI族材料的退化機(jī)理等仍是制約這些材料實(shí)用化的關(guān)鍵問題，國內(nèi)外雖已做了大量的研究，至今尚未取得重大突破。
3光子晶體
光子晶體是一種人工微結(jié)構(gòu)材料，介電常數(shù)周期的被調(diào)制在與工作波長相比擬的尺度，來自結(jié)構(gòu)單元的散射波的多重干涉形成一個(gè)光子帶隙，與半導(dǎo)體材料的電子能隙相似，并可用類似于固態(tài)晶體中的能帶論來描述三維周期介電結(jié)構(gòu)中光波的傳播，相應(yīng)光子晶體光帶隙（禁帶）能量的光波模式在其中的傳播是被禁止的。如果光子晶體的周期性被破壞，那么在禁帶中也會(huì)引入所謂的“施主”和“受主”模，光子態(tài)密度隨光子晶體維度降低而量子化。如三維受限的“受主”摻雜的光子晶體有希望制成非常高Q值的單模微腔，從而為研制高質(zhì)量微腔激光器開辟新的途徑。光子晶體的制備方法主要有：聚焦離子束（FIB）結(jié)合脈沖激光蒸發(fā)方法，即先用脈沖激光蒸發(fā)制備如Ag/MnO多層膜，再用FIB注入隔離形成一維或二維平面陣列光子晶體；基于功能粒子（磁性納米顆粒Fe2O3，發(fā)光納米顆粒CdS和介電納米顆粒TiO2）和共軛高分子的自組裝方法，可形成適用于可光范圍的三維納米顆粒光子晶體；二維多空硅也可制作成一個(gè)理想的3－5μm和1.5μm光子帶隙材料等。目前，二維光子晶體制造已取得很大進(jìn)展，但三維光子晶體的研究，仍是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題。最近，Campbell等人提出了全息光柵光刻的方法來制造三維光子晶體，取得了進(jìn)展。
4量子比特構(gòu)建與材料
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)芯片集成度不斷增高，器件尺寸越來越?。╪m尺度）并最終將受到器件工作原理和工藝技術(shù)限制，而無法滿足人類對(duì)更大信息量的需求。為此，發(fā)展基于全新原理和結(jié)構(gòu)的功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)是21世紀(jì)人類面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。1994年Shor基于量子態(tài)疊加性提出的量子并行算法并證明可輕而易舉地破譯目前廣泛使用的公開密鑰Rivest，Shamir和Adlman（RSA）體系，引起了人們的廣泛重視。
所謂量子計(jì)算機(jī)是應(yīng)用量子力學(xué)原理進(jìn)行計(jì)的裝置，理論上講它比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)有更快的運(yùn)算速度，更大信息傳遞量和更高信息安全保障，有可能超越目前計(jì)算機(jī)理想極限。實(shí)現(xiàn)量子比特構(gòu)造和量子計(jì)算機(jī)的設(shè)想方案很多，其中最引人注目的是Kane最近提出的一個(gè)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子計(jì)算的方案。其核心是利用硅納米電子器件中磷施主核自旋進(jìn)行信息編碼，通過外加電場(chǎng)控制核自旋間相互作用實(shí)現(xiàn)其邏輯運(yùn)算，自旋測(cè)量是由自旋極化電子電流來完成，計(jì)算機(jī)要工作在mK的低溫下。
這種量子計(jì)算機(jī)的最終實(shí)現(xiàn)依賴于與硅平面工藝兼容的硅納米電子技術(shù)的發(fā)展。除此之外，為了避免雜質(zhì)對(duì)磷核自旋的干擾，必需使用高純（無雜質(zhì)）和不存在核自旋不等于零的硅同位素（29Si）的硅單晶；減小SiO2絕緣層的無序漲落以及如何在硅里摻入規(guī)則的磷原子陣列等是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的關(guān)鍵。量子態(tài)在傳輸，處理和存儲(chǔ)過程中可能因環(huán)境的耦合（干擾），而從量子疊加態(tài)演化成經(jīng)典的混合態(tài)，即所謂失去相干，特別是在大規(guī)模計(jì)算中能否始終保持量子態(tài)間的相干是量子計(jì)算機(jī)走向?qū)嵱没八匦杩朔碾y題。
5發(fā)展我國半導(dǎo)體材料的幾點(diǎn)建議
鑒于我國目前的工業(yè)基礎(chǔ)，國力和半導(dǎo)體材料的發(fā)展水平，提出以下發(fā)展建議供參考。
5.1硅單晶和外延材料硅材料作為微電子技術(shù)的主導(dǎo)地位
至少到本世紀(jì)中葉都不會(huì)改變，至今國內(nèi)各大集成電路制造廠家所需的硅片基本上是依賴進(jìn)口。目前國內(nèi)雖已可拉制8英寸的硅單晶和小批量生產(chǎn)6英寸的硅外延片，然而都未形成穩(wěn)定的批量生產(chǎn)能力，更談不上規(guī)模生產(chǎn)。建議國家集中人力和財(cái)力，首先開展8英寸硅單晶實(shí)用化和6英寸硅外延片研究開發(fā)，在“十五”的后期，爭(zhēng)取做到8英寸集成電路生產(chǎn)線用硅單晶材料的國產(chǎn)化，并有6～8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右，我國應(yīng)有8～12英寸硅單晶、片材和8英寸硅外延片的規(guī)模生產(chǎn)能力；更大直徑的硅單晶、片材和外延片也應(yīng)及時(shí)布點(diǎn)研制。另外，硅多晶材料生產(chǎn)基地及其相配套的高純石英、氣體和化學(xué)試劑等也必需同時(shí)給以重視，只有這樣，才能逐步改觀我國微電子技術(shù)的落后局面，進(jìn)入世界發(fā)達(dá)國家之林。
5.2GaAs及其有關(guān)化合物半導(dǎo)體單晶材料發(fā)展建議
GaAs、InP等單晶材料同國外的差距主要表現(xiàn)在拉晶和晶片加工設(shè)備落后，沒有形成生產(chǎn)能力。相信在國家各部委的統(tǒng)一組織、領(lǐng)導(dǎo)下，并爭(zhēng)取企業(yè)介入，建立我國自己的研究、開發(fā)和生產(chǎn)聯(lián)合體，取各家之長，分工協(xié)作，到2010年趕上世界先進(jìn)水平是可能的。要達(dá)到上述目的，到“十五”末應(yīng)形成以4英寸單晶為主2－3噸／年的SI－GaAs和3－5噸／年摻雜GaAs、InP單晶和開盒就用晶片的生產(chǎn)能力，以滿足我國不斷發(fā)展的微電子和光電子工業(yè)的需術(shù)。到2010年，應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)4英寸GaAs生產(chǎn)線的國產(chǎn)化，并具有滿足6英寸線的供片能力。
5.3發(fā)展超晶格、量子阱和一維、零維半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料的建議
（1）超晶格、量子阱材料從目前我國國力和我們已有的基礎(chǔ)出發(fā)，應(yīng)以三基色（超高亮度紅、綠和藍(lán)光）材料和光通信材料為主攻方向，并兼顧新一代微電子器件和電路的需求，加強(qiáng)MBE和MOCVD兩個(gè)基地的建設(shè)，引進(jìn)必要的適合批量生產(chǎn)的工業(yè)型MBE和MOCVD設(shè)備并著重致力于GaAlAs／GaAs，InGaAlP／InGaP，GaN基藍(lán)綠光材料，InGaAs／InP和InGaAsP／InP等材料體系的實(shí)用化研究是當(dāng)務(wù)之急，爭(zhēng)取在“十五”末，能滿足國內(nèi)2、3和4英寸GaAs生產(chǎn)線所需要的異質(zhì)結(jié)材料。到2010年，每年能具備至少100萬平方英寸MBE和MOCVD微電子和光電子微結(jié)構(gòu)材料的生產(chǎn)能力。達(dá)到本世紀(jì)初的國際水平。
寬帶隙高溫半導(dǎo)體材料如SiC，GaN基微電子材料和單晶金剛石薄膜以及ZnO等材料也應(yīng)擇優(yōu)布點(diǎn)，分別做好研究與開發(fā)工作。
（2）一維和零維半導(dǎo)體材料的發(fā)展設(shè)想?；诘途S半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料的固態(tài)納米量子器件，目前雖然仍處在預(yù)研階段，但極其重要，極有可能觸發(fā)微電子、光電子技術(shù)新的革命。低維量子器件的制造依賴于低維結(jié)構(gòu)材料生長和納米加工技術(shù)的進(jìn)步，而納米結(jié)構(gòu)材料的質(zhì)量又很大程度上取決于生長和制備技術(shù)的水平。因而，集中人力、物力建設(shè)我國自己的納米科學(xué)與技術(shù)研究發(fā)展中心就成為了成敗的關(guān)鍵。具體目標(biāo)是，“十五”末，在半導(dǎo)體量子線、量子點(diǎn)材料制備，量子器件研制和系統(tǒng)集成等若干個(gè)重要研究方向接近當(dāng)時(shí)的國際先進(jìn)水平；2010年在有實(shí)用化前景的量子點(diǎn)激光器，量子共振隧穿器件和單電子器件及其集成等研發(fā)方面，達(dá)到國際先進(jìn)水平，并在國際該領(lǐng)域占有一席之地?？梢灶A(yù)料，它的實(shí)施必將極大地增強(qiáng)我國的經(jīng)濟(jì)和國防實(shí)力。
Best Buy Co.首席執(zhí)行官Brad Anderson表示，為了用儲(chǔ)存容量更大的新型光盤取代DVD技術(shù)，現(xiàn)已引發(fā)了兩種主要格式之爭(zhēng)，隨之而來的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)兩大陣營內(nèi)的公司以及用戶都將非常不利。“行業(yè)內(nèi)沒有一種標(biāo)準(zhǔn)格式，這給行業(yè)自身帶來的損害是不可估量的?！?Brad說，“兩種無法兼容的格式對(duì)消費(fèi)者來說無疑是一個(gè)惡夢(mèng)?！?/p>
藍(lán)光、HD-DVD與普通的DVD光盤在存儲(chǔ)容量上的區(qū)別是巨大的。盡管這兩種新的格式都有不少優(yōu)點(diǎn)，但是支持它們的公司卻無法對(duì)統(tǒng)一的格式標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成一致，雙方都擺出一副讓消費(fèi)者決定孰輸孰贏的態(tài)勢(shì)，就像上個(gè)世紀(jì)八十年代VHS和Betamax之間的錄影機(jī)之爭(zhēng)一樣。
2005年，贏家與輸家
2005年，對(duì)于IT行業(yè)而言，無盡的紛爭(zhēng)和變數(shù)充斥其間，是好是壞，我們都不能枉下定論。PC World讓業(yè)界專家評(píng)選出了本年度的贏家和輸家。
Google是其中的一個(gè)贏家，在2005年，無論你需要一個(gè)巨大的免費(fèi)郵件賬戶、博客、衛(wèi)星地圖還是檢索圖書，Google都可以提供強(qiáng)大的支持，它提供了一個(gè)幾乎無所不能的海量數(shù)據(jù)庫。但Google同時(shí)也是一個(gè)輸家，作為擁有強(qiáng)大計(jì)算能力、智力資源和雄厚資金的企業(yè)，它的發(fā)展開始受到阻礙，例如，它被美國出版人聯(lián)盟，并被黑客當(dāng)作工具。Google似乎在自己涉足的每一個(gè)領(lǐng)域都充滿了野心，并希望成為壟斷巨頭――這曾經(jīng)被稱為“微軟綜合癥”，并讓很多人感到威脅。
芯片行業(yè)跨入后硅時(shí)代？
在日前的國際半導(dǎo)體路線圖報(bào)告中，預(yù)測(cè)芯片行業(yè)將會(huì)跨入“后硅時(shí)代”，這份報(bào)告是由歐洲、日本、韓國、中國臺(tái)灣省以及美國的半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)共同參與編寫而成的，被視作為半導(dǎo)體行業(yè)的風(fēng)向標(biāo)。
這幾年，半導(dǎo)體行業(yè)不斷找到將傳統(tǒng)晶體管變得更小的方法，這樣就可以在一個(gè)芯片上放入更多晶體管，從而增加處理能力和容量。目前，最小的晶體管只是一把分子束，研究人員正在用除硅之外的其它材質(zhì)（包括有機(jī)分子和碳納米管）做實(shí)驗(yàn)，試圖找到更合適的替代物。專家預(yù)測(cè)，芯片行業(yè)過渡到新納米技術(shù)的時(shí)間大約在2015年，那時(shí)芯片制造商將會(huì)竭盡全力縮小計(jì)算機(jī)、通訊以及消費(fèi)者電子行業(yè)的處理器、存儲(chǔ)設(shè)備線纜的尺寸。
ISMI稱：芯片產(chǎn)業(yè)能源浪費(fèi)嚴(yán)重
在玻璃上制造出柔性太陽能電池
傳統(tǒng)的太陽能電池仍主打晶硅技術(shù)。幾年前，硅太陽能電池板的成本為4美元/瓦。該研究領(lǐng)域的“帶頭大哥”之一、澳大利亞新南威爾士大學(xué)的馬丁·格林教授曾經(jīng)宣稱，硅太陽能電池板的成本永遠(yuǎn)不可能低于1美元/瓦。但現(xiàn)在，他表示：“成本已下降到約50美分/瓦了，而且還有可能降至36美分/瓦。”
美國能源部設(shè)置的目標(biāo)是，到2020年低于1美分/瓦，這一目標(biāo)不僅僅指太陽能電池板的成本，而是就整個(gè)太陽能電池板安裝系統(tǒng)而言。格林認(rèn)為太陽能產(chǎn)業(yè)有可能提前完成這一目標(biāo)。屆時(shí)，太陽能的直接成本有望降至6美分/千瓦時(shí)，比新的天然氣發(fā)電廠的供能成本還低。太陽能的總成本則因包括彌補(bǔ)太陽光的間歇性特征而制造的設(shè)施的成本，當(dāng)然會(huì)更高，但精確地高多少取決于電網(wǎng)中有多少太陽能等因素。
硅太陽能產(chǎn)業(yè)的各個(gè)機(jī)構(gòu)一直在想方設(shè)法削減成本并提高太陽能電池板的能量產(chǎn)出。上世紀(jì)90年代，格林的實(shí)驗(yàn)室制造出了一款轉(zhuǎn)化率創(chuàng)紀(jì)錄的太陽能電池，其記錄一直堅(jiān)挺地保持至今。為了獲得這一轉(zhuǎn)化記錄，格林不得不使用昂貴的石印技術(shù)來制造精細(xì)的電線以收集太陽能電池提供的電流。但技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展使科學(xué)家們現(xiàn)在能用屏幕印刷術(shù)制造出精細(xì)的電線。最近的研究表明，屏幕印刷術(shù)能制造出寬度僅為30微米的電線，與格林電線的寬度差不多，但成本要低很多。
格林表示，這一技術(shù)和其他技術(shù)聯(lián)合，有望使人們能更便宜且更方便地在生產(chǎn)線上復(fù)制他的高效率太陽能電池。已有公司研發(fā)出了制造太陽能電池前端金屬觸點(diǎn)的技術(shù)，不過，后端電子觸點(diǎn)的設(shè)計(jì)更困難，但他希望能有公司想出辦法。
無獨(dú)有偶，美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）已在一種新類型的玻璃（由康寧公司制造的超薄高度彎曲玻璃）上制造出了一款柔性太陽能電池。他們制造出的這款薄膜碲化鎘太陽能電池是目前唯一一款可以在大規(guī)模生產(chǎn)上與傳統(tǒng)硅太陽能電池相抗衡的太陽能電池?，F(xiàn)在，這樣的太陽能電池只能成批制造（硅太陽能電池也是如此），但能在一塊可彎曲的玻璃上將其制造出來提供了一種可能性，那就是，可以持續(xù)不斷地采用卷對(duì)卷的方式將其制造出來（就像打印報(bào)紙一樣），因而可以通過增加產(chǎn)量來減少成本。
“雙面嬌娃”讓太陽光無處可逃
格林以前的學(xué)生兼同事趙建華（音譯），也是中國太陽能電池板制造企業(yè)中電光伏（China Sunergy）的聯(lián)合創(chuàng)辦人。趙建華上周宣布，他正在為一種前后兩面都能吸收太陽光的“雙面太陽能”電池建造一條試驗(yàn)性的生產(chǎn)線。這種太陽能電池的基本理念是，在白天的大部分時(shí)段，落在地面上一排排太陽能電池板之間的太陽光被反射到太陽能電池板背面，這些光有望被吸收利用，從而增加能量產(chǎn)出。這項(xiàng)研究尤其適用于沙漠地帶，因?yàn)榇颂幪柟獾姆垂饽芰Ψ浅?qiáng)。單面太陽能電池板可產(chǎn)生340瓦的電力；而雙面太陽能電池板則有望高達(dá)400瓦。趙建華希望這些太陽能電池板在一年內(nèi)能將產(chǎn)出的能量提高20%。
這樣的太陽能電池板可能會(huì)像籬笆一樣被垂直安裝，這樣，太陽能電池板的一面在早上吸收太陽光；另一面則在下午吸收太陽光，這就使得彈丸之地上都可以安裝這種太陽能電池板，例如，可以將它們作為高速公路的噪聲障。而且，這種布局策略的優(yōu)勢(shì)有望在塵沙彌漫的地方得以彰顯。中東的很多地方似乎是這種太陽能電池板的理想歸宿，因?yàn)?，盡管這些地方的日照特別強(qiáng)烈，但頻繁爆發(fā)的沙塵暴會(huì)讓能源產(chǎn)出縮水。垂直安裝的太陽能電池板不會(huì)給灰塵提供“安身立命之所”，因此有望讓整個(gè)太陽能系統(tǒng)變得更經(jīng)濟(jì)可行。
半導(dǎo)體“伴侶”或讓硅太陽能電池的效率翻倍
今日電子：請(qǐng)您談?wù)剬?duì)2008年全球電源管理市場(chǎng)的看法?2008年的中國電源管理市場(chǎng)又是怎樣的情況?
凌力爾特公司電源產(chǎn)品部產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)TonyArmstrong：就半導(dǎo)體和電子產(chǎn)品而言，不管在哪里，2008年都將因兩極分化而留在人們的記憶中。回顧2008年，看看哪些事情做對(duì)了、哪些事情沒有按計(jì)劃進(jìn)行、哪些是我們無法控制的，這是很有用的。
就凌力爾特公司而言，我們?cè)?005年就預(yù)測(cè)，對(duì)消費(fèi)電子產(chǎn)品的需求不可能繼續(xù)快速增長。當(dāng)時(shí)，我們不知道這個(gè)泡沫何時(shí)破滅，但是2008年后期問題確實(shí)發(fā)生了。目前的經(jīng)濟(jì)動(dòng)蕩是全球性事件，沒有哪一個(gè)市場(chǎng)或大陸可以幸免。在這種環(huán)境中，人們?cè)谥С龇矫娉霈F(xiàn)了巨大變化，消費(fèi)市場(chǎng)正在經(jīng)歷巨變。而凌力爾特公司已經(jīng)逐步減輕了對(duì)消費(fèi)電子產(chǎn)品的依賴，在這一市場(chǎng)的銷售收入僅占我們總體銷售收入很小的一部分。
也是在幾年前，我們預(yù)測(cè)，汽車中的電子產(chǎn)品會(huì)穩(wěn)步增加，混合型和全電動(dòng)汽車進(jìn)一步促進(jìn)了這種增長。不過，我們沒有預(yù)料到引起消費(fèi)信貸枯竭的金融危機(jī)，這導(dǎo)致新車銷售萎縮。展望未來，汽車中的電子產(chǎn)品將繼續(xù)大幅增加，而且隨著時(shí)間推移，全球汽車市場(chǎng)將反彈。
安森美半導(dǎo)體公司汽車及電源產(chǎn)品部高級(jí)副總裁兼總經(jīng)理Andy Williams：2008年電源管理市場(chǎng)保持著強(qiáng)勁的勢(shì)頭，直至下半年因全球經(jīng)濟(jì)受金融危機(jī)大幅影響而有變化。
很明顯，自2008年9月終端消費(fèi)需求開始下降之后，電源管理市場(chǎng)就開始減緩。然而，我們看到，在這之前，筆記本電腦、手機(jī)和液晶電視的增長勢(shì)頭都很好。在2008年上半年，這些產(chǎn)品的需求非常穩(wěn)定，產(chǎn)品型號(hào)的更新?lián)Q代也非常明顯。對(duì)這些墻式插座供電或充電的產(chǎn)品來說，人們對(duì)更高能效的需求很大程度上推動(dòng)了電源管理器件的發(fā)展。在去年上半年，隨著石油、天然氣及其他能源價(jià)格的飆升，能源變成了更加珍貴的日用品，這使得高能效電源管理與日重要。
美信公司便攜式消費(fèi)產(chǎn)品事業(yè)部總監(jiān)Tony Lai：我主要負(fù)責(zé)手持消費(fèi)電子產(chǎn)品，包括了普通手機(jī)和智能手機(jī)，這個(gè)市場(chǎng)在2008年第四季度之前都是健康增長的。針對(duì)此市場(chǎng)，我們?cè)?008年主推不以犧牲可靠性和性能為代價(jià)的高集成度、小體積解決方案。眾所周知，智能手機(jī)非常消耗電池電量。為此，芯片組提供商通過增加動(dòng)態(tài)電壓管理功能來降低CPU核心電壓。而手持設(shè)備制造商則將電源軌分割成不同的功能區(qū)以便能增強(qiáng)靈活性和節(jié)能性。這些，都需要高性能電源管理解決方案的支持。
智能手機(jī)曾是北美和歐洲手機(jī)制造商手中的珍寶。但幾個(gè)智能手機(jī)制造商在2008年嘗試轉(zhuǎn)型，他們不再做OEM，有的開始自有品牌建設(shè)，技術(shù)積累較多的則轉(zhuǎn)型為ODM。他們過去只青睞分立式LDO、DC／DC和LED驅(qū)動(dòng)器。但是在2008年末，他們開始轉(zhuǎn)向使用電源管理芯片。
今日電子：半導(dǎo)體行業(yè)在2009年的整體市場(chǎng)前景不甚樂觀，請(qǐng)問貴公司對(duì)2009年的電源管理市場(chǎng)有何看法?會(huì)采取什么策略?
Tony Armstrong：無論目前的市場(chǎng)情況看起來多么無望，半導(dǎo)體市場(chǎng)仍將繼續(xù)存在，這一市場(chǎng)未來將繼續(xù)增長。這個(gè)觀念必須成為公司在這種具有挑戰(zhàn)性的時(shí)期管理業(yè)務(wù)的指導(dǎo)原則。近期，公司需要對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)實(shí)做出反應(yīng)，調(diào)整產(chǎn)出和支出以適應(yīng)目前的銷售預(yù)測(cè)。
在這種時(shí)期，我們的客戶也許降低產(chǎn)出，但是將繼續(xù)投資新產(chǎn)品和新產(chǎn)品開發(fā)。創(chuàng)新將給半導(dǎo)體市場(chǎng)帶來增長，尤其是模擬半導(dǎo)體市場(chǎng)。就推出新產(chǎn)品、成為產(chǎn)品最先上市的公司并擁有以新興增長市場(chǎng)為目標(biāo)的產(chǎn)品而言，現(xiàn)在是最佳時(shí)機(jī)。
凌力爾特公司感興趣的關(guān)鍵增長市場(chǎng)包括：
汽車――目前，所有汽車制造商都在經(jīng)歷銷售下滑并正在采取行動(dòng)降低產(chǎn)出和支出。但是也有很多汽車公司有積極的開發(fā)計(jì)劃，他們將大幅增加新車中的電子產(chǎn)品。他們預(yù)測(cè)，在未來幾年，汽車電子產(chǎn)品將增長2～3倍。這意味著，電子產(chǎn)品銷售將繼續(xù)增長，而不受每年銷售的汽車數(shù)量的影響。
因此，我們將保持當(dāng)前的發(fā)展方向不變，繼續(xù)向汽車領(lǐng)域提供新產(chǎn)品和銷售工程支持。此外，世界上每一個(gè)主要汽車制造商現(xiàn)在都在研究混合型汽車，這類汽車中將增加更多電子產(chǎn)品。我們已經(jīng)推出并正在開發(fā)面向這一市場(chǎng)的產(chǎn)品。
綠色增長市場(chǎng)――任何以節(jié)能或能量獲取與保存為目標(biāo)的產(chǎn)品都將有增長機(jī)會(huì)，而且不受當(dāng)前市場(chǎng)情況的影響。能量成本和對(duì)環(huán)境的關(guān)注以及需要延長移動(dòng)設(shè)備的電池壽命已引起對(duì)多種應(yīng)用電源優(yōu)化的關(guān)注。我們的高效率能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)品使客戶能夠更高效率地轉(zhuǎn)換電能、消耗更低的功率并延長電池壽命。
通信基礎(chǔ)設(shè)施――無線系統(tǒng)的激增在用于無線和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的產(chǎn)品方面繼續(xù)為凌力爾特公司帶來極大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。我們的高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和高頻產(chǎn)品為下一代蜂窩基站而設(shè)計(jì)，熱插拔和以太網(wǎng)供電產(chǎn)品在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中繼續(xù)得到大量采用。
工業(yè)市場(chǎng)――廣闊的工業(yè)市場(chǎng)繼續(xù)提供一個(gè)可靠的業(yè)務(wù)核心。盡管這個(gè)市場(chǎng)預(yù)期不會(huì)像其他一些增長市場(chǎng)增長得那么快，但是工業(yè)市場(chǎng)有點(diǎn)更加不受市場(chǎng)波動(dòng)的影響。
憑借創(chuàng)新性產(chǎn)品和專注的戰(zhàn)略，我預(yù)期，凌力爾特公司的增長速度將繼續(xù)高于模擬半導(dǎo)體市場(chǎng)的整體增長速度。業(yè)界分析師現(xiàn)在預(yù)計(jì)，半導(dǎo)體行業(yè)增長將放緩。但是最新數(shù)字仍然提供了樂觀的理由。WFTS的目前市場(chǎng)增長數(shù)字顯示，估計(jì)2008年達(dá)到376億美元的模擬IC市場(chǎng)到2011年將增長到407億美元。
最后，我認(rèn)為，凌力爾特公司的客戶戰(zhàn)略、市場(chǎng)和地域多樣化也將成為防止受目前市場(chǎng)狀況影響的方法，并為未來的銷售收入增長提供了一個(gè)渠道。
Andy Williams：我們確實(shí)同意2009將是難以預(yù)測(cè)的一年，對(duì)于半導(dǎo)體市場(chǎng)而言，即便是最樂觀的預(yù)測(cè)，也是在頗低水平。積極地看，電源管理產(chǎn)品幾乎適用于電子產(chǎn)業(yè)的所有領(lǐng)域，所以，好消息是我們不會(huì)看到電源管理市場(chǎng)依賴于任何單一市場(chǎng)的成功或是下滑。因此，就像分散投資一樣，我們可能看到電源管理市場(chǎng)會(huì)有更好的投資回報(bào)。
我們認(rèn)為，總體的消費(fèi)需求在2009年將持續(xù)謹(jǐn)慎和缺乏生氣。世界各地的消費(fèi)者及產(chǎn)業(yè)將會(huì)恰如所需地消費(fèi)。我們不預(yù)期酌情式或“想要式”消費(fèi)的需求會(huì)增加。然而，我們看到越來越明顯的趨勢(shì)，那就是消費(fèi)者會(huì)購買更高能效的終端產(chǎn)品。能源使用已成為終端產(chǎn)品成本結(jié)構(gòu)中更重要的考量，因此，最高能效產(chǎn)品會(huì)持續(xù)受到重視及拓展，例如 手機(jī)、筆記本電腦、上網(wǎng)本(Netbook)等便攜產(chǎn)品將繼續(xù)注重電池壽命。
在汽車市場(chǎng)，我們將不斷看到混合動(dòng)力及電動(dòng)汽車在2009年會(huì)極加速的發(fā)展。盡管能源成本下降，但我們認(rèn)為這個(gè)趨勢(shì)將是短期性的。未來幾年隨著壘球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，能源成本將繼續(xù)提升。這種更長期的趨勢(shì)將為汽車制造商提供機(jī)遇，讓他們領(lǐng)先于需求曲線，更著重設(shè)計(jì)及生產(chǎn)能效更高的汽車。無污染(或降低污染的)汽車也將是更長期的趨勢(shì)。這些趨勢(shì)將不斷推動(dòng)研發(fā)更長使用時(shí)間的電池，并增加汽車中的電子成分。隨著汽車變得更輕更高效，汽車中的電子成分將激增。
安森美半導(dǎo)體在高能效帶動(dòng)的電源管理領(lǐng)域擁有極佳的優(yōu)勢(shì)地位。我們不斷開發(fā)注重節(jié)電及節(jié)能的產(chǎn)品，以用于計(jì)算、消費(fèi)、汽車和照明等市場(chǎng)。我們的策略是在自己的重點(diǎn)市場(chǎng)，持續(xù)與該等領(lǐng)域中世界最多產(chǎn)的客戶合作，推出采用我們半導(dǎo)體元器件的最創(chuàng)新解決方案。
憑借推出領(lǐng)先的技術(shù)，同時(shí)審慎地管理我們的業(yè)務(wù)，我們期望可把全球經(jīng)濟(jì)對(duì)我們業(yè)務(wù)的影響減至最低，并擴(kuò)大我們的市場(chǎng)份額。
Tony Lai：確實(shí)，整個(gè)市場(chǎng)在下滑。但是Maxim公司依然在技術(shù)，產(chǎn)品性能和產(chǎn)能上保持領(lǐng)先。Maxim公司會(huì)繼續(xù)提供滿足高端和低端手機(jī)電源管理需求的高集成度、高性能產(chǎn)品。通過產(chǎn)品的差異化，Maxim公司會(huì)幫助關(guān)鍵手機(jī)制造商贏得市場(chǎng)份額。
今日電子：LED在最近幾年取得了非常大的成功，您認(rèn)為LED驅(qū)動(dòng)器技術(shù)在2009年會(huì)有突破嗎?貴公司在這方面有什么打算?
Tony Armstrong：就LED應(yīng)用而言，2008年對(duì)很多模擬IC供應(yīng)商的主流業(yè)務(wù)來說是關(guān)鍵的一年。在這一年中，LED本身滿足了一些關(guān)鍵性能標(biāo)準(zhǔn)的要求，這將導(dǎo)致對(duì)LED驅(qū)動(dòng)器集成電路需求的極大增長，LED驅(qū)動(dòng)器集成電路是在各種最終應(yīng)用中為LED供電所必需的器件。
通過研究幾種將促進(jìn)LED驅(qū)動(dòng)器IC從目前的萌芽階段進(jìn)入加速增長階段的因素，可以發(fā)現(xiàn)，LED將迅速成為一種主流照明源。汽車照明、LED光輸出、LED成本因素和它們作為白熾燈替代物的潛在用途是這些主要驅(qū)動(dòng)因素中的4種。以下將更詳細(xì)地說明這4種因素。
汽車前燈――奧迪是第一個(gè)在汽車中使用LED前燈的汽車制造商。其組裝中含有兩個(gè)低光束前燈(作為主要功能)，是由兩個(gè)LED陣列組成，每個(gè)都有4個(gè)有源組件。就高光束前燈而言，一個(gè)由4個(gè)LED組成的陣列位于鄰近低光束陣列的地方。在1A電流時(shí)，每個(gè)LED陣列都實(shí)現(xiàn)了600Lm的光通量。這種組裝作為選項(xiàng)提供給2008車型中的R8豪華跑車。不過，大眾、雷克薩斯和凱迪拉克在2009車型中都已提供了這種LED前燈。
LED光輸出――大功率LED的光輸出已經(jīng)達(dá)到了100Lm／W這個(gè)具有里程碑意義的關(guān)鍵數(shù)字，而有些制造商稱自己已經(jīng)達(dá)到120Lm／W。這意味著，就能量轉(zhuǎn)換效率而言，LED現(xiàn)在已經(jīng)超過了CFL(80Lm／W)。人們進(jìn)一步預(yù)測(cè)，到2012年，LED將達(dá)到150Lm／W輸出。此外，考慮到目前對(duì)“綠色”的關(guān)注，LED不像CFL那樣含有任何有害材料。
這具有重要意義，因?yàn)槊绹茉床恳呀?jīng)宣布，照明消耗22％的美國發(fā)電量。廣泛使用LED照明可以將這種消耗降低一半。我們可以這樣正確理解這一點(diǎn)：到2027年，LED照明能減少的年度能量使用量相當(dāng)于5億桶石油，同時(shí)還伴隨著二氧化碳排放量的降低。
LED成本因素――LED照明的成本已經(jīng)非常迅速地下降了。Polybrite(一家采用LED技術(shù)的照明產(chǎn)品領(lǐng)先制造商)指出：在過去的12個(gè)月里，個(gè)別白光二極管的價(jià)格已經(jīng)從8美元降至1.50美元。該公司進(jìn)一步預(yù)測(cè)，到2009年的某個(gè)時(shí)間，取代白熾燈的LED燈價(jià)格將達(dá)到消費(fèi)者可以接受的水平。
LED可以取代白熾燈――Cree(一家北美芯片制造商，其芯片用在很多不同中至大功率的LED中)聲稱已經(jīng)設(shè)計(jì)出了一種發(fā)光芯片，能使LED燈產(chǎn)生可與美國家庭廣泛使用的75W白熾燈相比較的光。為了能輸出這么強(qiáng)的光，這種LED芯片需要4A電流。
安森美半導(dǎo)體Catalyst產(chǎn)品部市場(chǎng)營銷副總裁Scott Brown：LED得以再走向成功，是因?yàn)樗鼈兡軌蛞詷O少的電能消耗輸出最強(qiáng)的光，所以LED是當(dāng)前市場(chǎng)上最高效的照明元件。我們預(yù)期LED在標(biāo)志、背光、通用及汽車照明等領(lǐng)域繼續(xù)擴(kuò)展其應(yīng)用空間。隨著應(yīng)用范圍及實(shí)際使用的擴(kuò)張，成本一般會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模性而下降。一旦成本下降，應(yīng)用會(huì)持續(xù)擴(kuò)展。這對(duì)所有創(chuàng)新元器件及產(chǎn)品而言，都是激動(dòng)人心的增長周期。LED將可能應(yīng)用于幾乎所有基于照明的應(yīng)用。相應(yīng)地，安森美半導(dǎo)體將繼續(xù)支持LED電源管理應(yīng)用，生產(chǎn)多樣化的元件驅(qū)動(dòng)LED及調(diào)光。我們的產(chǎn)品也將著重于LED的終端使用及應(yīng)用，使我們能夠開發(fā)結(jié)合現(xiàn)有及未來產(chǎn)品的解決方案。
我們預(yù)計(jì)流明每瓦數(shù)不斷提升的LED技術(shù)在2009年將繼續(xù)向前推進(jìn)。安森美半導(dǎo)體的策略是擴(kuò)充已有的LED驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品陣容(包括電荷泵型及電感型驅(qū)動(dòng)器)，使我們能夠滿足寬廣市場(chǎng)范圍的客戶需求，從小型顯示屏和便攜設(shè)備到大型顯示屏背光，以及通用、照明、汽車照明和標(biāo)志等，不一而足。
此外，3G手機(jī)毫無疑問會(huì)使得互連網(wǎng)接入業(yè)務(wù)不斷擴(kuò)張，而這會(huì)驅(qū)使觸摸屏3G手機(jī)的更普及。這些較大的屏幕需要更多的LED電源來為它們背光，而當(dāng)用于瀏覽互聯(lián)網(wǎng)或播放媒體文檔時(shí)，還需要保持較長時(shí)間段的背光。這意味著它們需要極高能效的LED背光。安森美半導(dǎo)體屢獲殊菜的四模(Quad-Mode)LED驅(qū)動(dòng)器仍是當(dāng)今市場(chǎng)上背光應(yīng)用的最高效、最高性價(jià)比的電荷泵型驅(qū)動(dòng)器。我們的策略之一就是以這極高效率的解決方案來配合3G市場(chǎng)的發(fā)展。
Tony Lai：Maxim公司有高性能的電荷泵和電感式升壓LED驅(qū)動(dòng)器。我們認(rèn)為，2009年便攜消費(fèi)市場(chǎng)最明顯的趨勢(shì)就是：更大的顯示器(多背光電源導(dǎo)致高效率需求)，智能化顯示屏(需要多功能和智能特性)，更高的拍攝圖像質(zhì)量(需要更大亮度的相機(jī)閃光燈)。
今日電子：對(duì)中國市場(chǎng)來說，2009年是3G通信元年，有關(guān)這方面的電源管理產(chǎn)品需求也會(huì)加大。請(qǐng)談?wù)勝F公司在這方面的策略。 Tony Armstrong：在很多3G基站中，空間和冷卻設(shè)備很有限。因此，就任何POL轉(zhuǎn)換器而言，既緊湊、高效又具有低靜態(tài)電流以滿足新的“綠色”標(biāo)準(zhǔn)要求是極端重要的。此外，很多微處理器和數(shù)字信號(hào)處理器都需要一個(gè)內(nèi)核電源和一個(gè)I／O電源，這些電源在啟動(dòng)時(shí)必須排序。設(shè)計(jì)師必須考慮在加電和斷電操作時(shí)，內(nèi)核和I／O電壓源的相對(duì)電壓和時(shí)序，以滿足制造商的性能規(guī)格 要求。
此外，功率密度給電源設(shè)計(jì)師帶來了新的重大挑戰(zhàn)。一般情況下，要求這些設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)高于90％的轉(zhuǎn)換效率，以限制電源中的功耗量和溫度上升。因此，一個(gè)設(shè)計(jì)的熱性能尤其重要。另外，這些電源必須具有卓越的輸出紋波和瞬態(tài)響應(yīng)，同時(shí)限制所需的外部電容量，以減小電源設(shè)計(jì)的總體尺寸。
自20世紀(jì)90年代中期開始，凌力爾特公司一直在生產(chǎn)既具有高效率轉(zhuǎn)換又具有低靜態(tài)電流的電源管理IC。凌力爾特公司在很多電源管理IC中納入了突發(fā)模式(Burst ModeTM)技術(shù)。這種技術(shù)最大限度地降低了該類IC在備用模式時(shí)自身所需的電流。在很多情況下，這種備用靜態(tài)電流低至10～20μA。
就數(shù)字電源作為傳統(tǒng)模擬電源解決方案的替代方案而言，普遍接受的數(shù)字電源含意是，使用分時(shí)PWM控制環(huán)路來實(shí)現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)。數(shù)字PWM解決方案幾乎總是帶來額外的功能、復(fù)雜性和成本問題。因?yàn)閿?shù)字方法尚未展現(xiàn)與今天先進(jìn)的模擬電源系統(tǒng)不相上下的性能，因此我們相信，在短期內(nèi)數(shù)字電源不會(huì)成為一個(gè)影響通信電源市場(chǎng)的重大因素。
Andy Williams：3G再一次為全球消費(fèi)者帶來他們所需要增加的功能。隨著更多功能的增添，更多的元器件功能和模塊也隨之增加。相應(yīng)地，電能消耗也在增加，因此對(duì)電池電量的需求更高。因此，安森美半導(dǎo)體的策略是以最少的耗電量提供取悅消費(fèi)者功能的元器件，以盡可能高的能效來轉(zhuǎn)換及管理電池電能。安森美半導(dǎo)體產(chǎn)品的電流消耗將越來越低，我們的元器件將更加高效地把電池電能轉(zhuǎn)換為更先進(jìn)通信和處理芯片可用的電壓電平。
此外，我們還有極廣的基礎(chǔ)設(shè)備產(chǎn)品系列，用于諸如3G等全球性網(wǎng)絡(luò)。安森美半導(dǎo)體制造多元化的工業(yè)及通信元器件，它們不僅處理基礎(chǔ)設(shè)施所要求的電能，并且其處理方式不會(huì)干擾通信設(shè)備本身的敏感信號(hào)。因此，安森美半導(dǎo)體已經(jīng)在基礎(chǔ)設(shè)施及終端設(shè)備市場(chǎng)穩(wěn)占席位，使我們成為重量級(jí)的供應(yīng)商，能很好地服務(wù)于3G在全球的繁衍。
Tony Lai：高效率的PA電源管理會(huì)延長手機(jī)電池壽命。美信公司能提供高性能PA DC／DC，其專為高端智能手機(jī)制造商設(shè)計(jì)。
今日電子：除了上文談到的LED驅(qū)動(dòng)，3G通信外，電源管理廠商在09年還能找到哪些新的市場(chǎng)切入點(diǎn)?
Tony Armstrong：2009年一個(gè)潛在的“熱點(diǎn)”(如果可以這么說的話)是無線連接性。似乎無論哪里的人都要通過電子郵件或Web不間斷地開展業(yè)務(wù)活動(dòng)，通過短信或話音通信與朋友和家人保持聯(lián)系。結(jié)果，對(duì)實(shí)現(xiàn)這種“連接性”的產(chǎn)品將有很大需求，這類產(chǎn)品通常具有話音和數(shù)據(jù)傳送功能，它們或者通過3G、GSM或CDMA等電信標(biāo)準(zhǔn)、或者用WiMax和藍(lán)牙技術(shù)傳送話音和數(shù)據(jù)。支持這類設(shè)備所必需的芯片組需要電源管理集成電路，以確保正確工作。不用說，這對(duì)凌力爾特這類模擬集成電路供應(yīng)商將非常有益。
Andy Williams：當(dāng)然是上網(wǎng)本(Netbook)和汽車。上網(wǎng)本能夠快速發(fā)展，是因?yàn)樗鼈冏阋宰尨蠖鄶?shù)用戶接入互連網(wǎng)及進(jìn)行業(yè)務(wù)。汽車市場(chǎng)在總體上將繼續(xù)奮斗，但那些生產(chǎn)出及售出的汽車將具有更高能效，不僅體現(xiàn)在更高的行駛里程，也會(huì)體現(xiàn)在混合動(dòng)力及電動(dòng)汽車的裝置中。這個(gè)趨勢(shì)將驅(qū)使越來越多的半導(dǎo)體及元器件加進(jìn)汽車應(yīng)用。汽車將變身為連通的載體，除了具備受市場(chǎng)需求推動(dòng)的更多的能源管理和安全系統(tǒng)：還會(huì)有它們自己的3G連接能力、無線局域網(wǎng)(WLAN)和衛(wèi)星系統(tǒng)。而替代型燃料也將需要汽車采用新的安全及能源管理系統(tǒng)，安森美半導(dǎo)體的元器件可用于構(gòu)建這些系統(tǒng)。
Tony Lai：用電源管理芯片給手持應(yīng)用中不同的處理器供電，是今年的一個(gè)非常有前景的應(yīng)用。
今日電子：節(jié)能，環(huán)保的概念在今日顯得尤為重要，請(qǐng)問貴公司會(huì)采取哪些措施來繼續(xù)達(dá)成這一目標(biāo)。
Tony Armstrong：去年，由于媒體的大量報(bào)道，“綠色環(huán)境保護(hù)”概念得以普及。結(jié)果，很多電源管理產(chǎn)品供應(yīng)商在提高功率效率方面取得了很大進(jìn)步。人們普遍認(rèn)為，大多數(shù)工業(yè)化國家認(rèn)識(shí)到需要節(jié)約能量。這是因?yàn)?，隨著這些國家人口的增加，他們需要更多的能量來為有加熱／冷卻系統(tǒng)、照明和家電的新家居供電。不僅建立新的發(fā)電設(shè)施耗費(fèi)大量金錢，電能產(chǎn)生后要向用戶供電的過程成本也很高。據(jù)觀察，與建立新的發(fā)電設(shè)施相比，將大多數(shù)家電的電流能耗降低15％～20％是更經(jīng)濟(jì)的做法。
由于建立新的發(fā)電設(shè)施成本很高，因此很多國家已經(jīng)采用了所謂的“綠色政策”，以此鼓勵(lì)制造商在最終產(chǎn)品中納入節(jié)能技術(shù)。
就用于節(jié)能DC／DC轉(zhuǎn)換器的電源管理集成電路而言，必須具有兩個(gè)主要特點(diǎn)。首先，必須有非常高的轉(zhuǎn)換效率。其次，在備用和停機(jī)模式時(shí)必須有低靜態(tài)電流。
在未來3年中，中國半導(dǎo)體市場(chǎng)將繼續(xù)以倍于整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的速度高速增長，據(jù)有關(guān)資料顯示，中國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)將占全球半導(dǎo)體市場(chǎng)20%的份額，約1,750億美元。龐大的市場(chǎng)潛力吸引眾多半導(dǎo)體廠商，使得國際大廠紛紛制定緊急方案，把中國納入他們?nèi)驊?zhàn)略的一部分，以充分利用中國市場(chǎng)的巨大商機(jī)。
然而，從某個(gè)角度而言，這也是一種“競(jìng)爭(zhēng)威脅”，因?yàn)橹袊袌?chǎng)正逐漸步入成熟期，且各路好手紛紛搶進(jìn)的結(jié)果，勢(shì)必將與其它領(lǐng)先的半導(dǎo)體廠商短兵相接，展開激烈競(jìng)爭(zhēng)。如此白熱化的競(jìng)爭(zhēng)壓力，致使只有掌握領(lǐng)先技術(shù)、獨(dú)門技藝或科學(xué)管理方法，能贏得客戶、不斷鉆研業(yè)務(wù)、并保持利潤率的公司，才有可能絕處逢生！
可編程、低功耗，有利于消費(fèi)電子發(fā)展
據(jù)國際半導(dǎo)體設(shè)備暨材料協(xié)會(huì)(SEMI)預(yù)測(cè)，繼2005年下滑11.3%之后，2006年半導(dǎo)體資本設(shè)備的銷售額將成長18%，達(dá)到388億美元。因此，我們認(rèn)為2007年上半年將呈現(xiàn)良好的形式，下半年也會(huì)高于去年同期，但是應(yīng)該不會(huì)出現(xiàn)兩位數(shù)的增幅。
隨著2008年北京奧運(yùn)會(huì)的臨近，必將帶動(dòng)數(shù)字高清和平板電視的大發(fā)展。而數(shù)字消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)已是當(dāng)前發(fā)展的熱點(diǎn)。最新、最時(shí)尚的電子產(chǎn)品在中國市場(chǎng)總是大受歡迎。據(jù)我們所知，中國2005年多媒體播放器市場(chǎng)發(fā)展速度就增長就達(dá)到了310%，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了10億人民幣，我們?nèi)涨翱吹揭粋€(gè)權(quán)威機(jī)構(gòu)樂觀的預(yù)測(cè)2008年中國多媒體播放器的市場(chǎng)規(guī)模更將達(dá)到100億人民幣之巨。從個(gè)人角度而言，非?？春枚嗝襟w播放器在中國的發(fā)展趨勢(shì)。
QuickLogic基于專利ViaLink可編程互聯(lián)技術(shù)，專注于低功耗技術(shù)領(lǐng)域，以低功耗FPGA產(chǎn)品為各種以電池供電的設(shè)備提供新選擇。自QuickLogic推出低功耗的Eclipse II FPGA產(chǎn)品以來，用戶的應(yīng)用效果促使我們進(jìn)一步開發(fā)出新的FPGA產(chǎn)品PolarPro。這是一種新的邏輯單元結(jié)構(gòu)，可滿足功耗敏感的應(yīng)用需求，為電池供電的手持設(shè)備設(shè)計(jì)人員提供了更先進(jìn)的FPGA選擇。遵循QuickLogic的一貫承諾，PolarPro在提高性能的同時(shí)，繼續(xù)為工程師提供可顯著降低產(chǎn)品成本和功耗的FPGA產(chǎn)品。
該平臺(tái)架構(gòu)開創(chuàng)性地使用了全新的邏輯單元結(jié)構(gòu)、嵌入式多用途片載存儲(chǔ)器、內(nèi)建FIFO控制邏輯以及先進(jìn)的時(shí)鐘管理控制單元，具有集成簡便、邏輯映射迅速高效、性價(jià)比高等特點(diǎn)，非常適用于超低功耗電路設(shè)計(jì)，支持便攜應(yīng)用所必須的節(jié)能策略，同時(shí)保持了傳統(tǒng)FPGA器件靈活配置和開發(fā)迅速的優(yōu)勢(shì)。
產(chǎn)品與服務(wù)，恒久的生存法則
中國作為亞太地區(qū)最重要的半導(dǎo)體市場(chǎng)，像我們這樣的跨國公司在這里可以找到難得的市場(chǎng)機(jī)遇。目前已經(jīng)有多家跨國半導(dǎo)體公司將亞太總部遷往中國，或是在中國新設(shè)立了區(qū)域總部。我們也在不斷增強(qiáng)對(duì)中國市場(chǎng)的重視程度，我們已經(jīng)打算在中國建立研發(fā)中心，這樣可以更好地融入到中國信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展當(dāng)中，并分享其發(fā)展所帶來的效益。
就營銷戰(zhàn)略而言，我們從兩個(gè)角度來看，一個(gè)是產(chǎn)品，另一個(gè)是服務(wù)。QuickLogic不僅僅為產(chǎn)品制造商提供芯片，而是在與提供最低功耗的可編程邏輯解決方案，讓制造商能夠在強(qiáng)大而穩(wěn)定的平臺(tái)上研制出他們獨(dú)一無二的特色產(chǎn)品。QuickLogic力圖向這個(gè)產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)自己力量的同時(shí)也滿足了自身的良好發(fā)展：為硬件廠商服務(wù)，使得廠商的芯片可以實(shí)現(xiàn)更多的功能；為軟件合作伙伴服務(wù)，使得他們的軟件可以創(chuàng)造更大的價(jià)值。因此，通過產(chǎn)品與服務(wù)雙管齊下，QuickLogic與廠商之間形成了雙贏的狀態(tài)，使進(jìn)入整機(jī)廠商采購名單顯得十分順理成章。
QuickLogic公司目前在中國區(qū)的銷售主要通過分銷商處理。作為引領(lǐng)ESP產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)的半導(dǎo)體供應(yīng)商，QuickLogic現(xiàn)階段的中國市場(chǎng)仍處于培育階段，因而需要在不同領(lǐng)域各具優(yōu)勢(shì)的分銷商為QuickLogic器件更快地開發(fā)市場(chǎng)，更有效地配合與分工，并建立起長遠(yuǎn)的伙伴關(guān)系。在中國市場(chǎng)，QuickLogic與安富利(Avnet)、創(chuàng)興(Jetronic)和星亮電子(EIL)有長期的良好合作關(guān)系，也陸續(xù)引入了在不同應(yīng)用上開發(fā)產(chǎn)品或參考方案的設(shè)計(jì)合作伙伴。相信未來QuickLogic仍將針對(duì)低功耗的市場(chǎng)發(fā)展并尋求與更多的戰(zhàn)略伙伴在低功耗的生態(tài)環(huán)境上開展合作。
半導(dǎo)體制程微細(xì)化趨勢(shì)
1965年Intel創(chuàng)始人Moore提出“隨著芯片電路復(fù)雜度提升，芯片數(shù)目必將增加，每一芯片成本將每年減少一半”的規(guī)律之后，半導(dǎo)體微細(xì)化制程技術(shù)日新月異，結(jié)構(gòu)尺寸從微米推向深亞微米，進(jìn)而邁入納米時(shí)代。半導(dǎo)體制程微細(xì)化趨勢(shì)也改變了產(chǎn)業(yè)的成本結(jié)構(gòu)，10年前IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)投入線路設(shè)計(jì)與掩膜制程的費(fèi)用，僅占總體成本的13％，半導(dǎo)體生產(chǎn)制造成本約占87％。自2003年進(jìn)入深亞微米制程后，IC線路設(shè)計(jì)及掩膜成本便大幅提升到62％。
當(dāng)芯片結(jié)構(gòu)體尺寸小于100納米時(shí)，光學(xué)光刻技術(shù)便面臨技術(shù)關(guān)鍵：硅晶制程光刻技術(shù)的線寬已小于曝光的波長長度，而光刻技術(shù)所能制作的線寬，是與光源的波長成正比。在朝向45納米制程的趨勢(shì)下，必須要能夠降低波長、增加數(shù)值孔徑(NA，NumericalAperture)、提高光刻，才能制作 微細(xì)化芯片。所以能否研發(fā)出能滿足微細(xì)化制程所需、且具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的光刻曝光技術(shù)，對(duì)IDM、Foundry、以及Fabless半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來說，非常重要。因此目前在晶圓制程技術(shù)上，各廠要面對(duì)的課題是：如何有效降低制程微細(xì)化電路之間的靜態(tài)功耗，特別是漏電流；以及RC時(shí)間延遲的問題；并防止介質(zhì)機(jī)械強(qiáng)度下滑；同時(shí)，增加晶體密度、降低電路耗用面積、提升運(yùn)作時(shí)鐘頻率，并且節(jié)省電能。
舉例來說，45納米芯片在邏輯開關(guān)時(shí)的切換效率，比起65納米遠(yuǎn)高出30％；再者45納米芯片耗電量較低，在相同運(yùn)作時(shí)鐘下，靜態(tài)功耗的漏電流能比過去減少5倍；動(dòng)態(tài)功耗(亦即場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行切換時(shí))也比以往減少30％。此外，45納米場(chǎng)效應(yīng)管密度是65納米制程的2倍。
不過在納米制程時(shí)代，每芯片量產(chǎn)成本(die cost)的增加，幾乎來自于昂貴的制造設(shè)備，制程也會(huì)更復(fù)雜。例如為了讓45納米制程技術(shù)更容易，與曝光相關(guān)的制造技術(shù)也必須同時(shí)升級(jí)，像曝光裝置的影像景深DOF(Depthof Focus)存在技術(shù)極限，所以也需要提高芯片全域的化學(xué)性機(jī)械研磨(CMP)的均一性。還有抗阻劑的薄膜化雖有利于提高芯片整體的膜厚均等化，但由于耐蝕刻性較差，所以必須使用3層抗阻劑或硬掩膜(hard mask)，因此微細(xì)化制程技術(shù)會(huì)更復(fù)雜。
65與45納米制程同時(shí)并進(jìn)
因此各半導(dǎo)體廠在進(jìn)入65納米以下制程時(shí)代時(shí)，可能就要花費(fèi)多達(dá)300萬美元以上的IC設(shè)計(jì)成本來制造掩膜和試產(chǎn)(try out)，況且光刻技術(shù)的應(yīng)用周期不斷縮短，對(duì)于微細(xì)化制程的技術(shù)評(píng)估也要提早因應(yīng)，因此各大廠對(duì)于微細(xì)化制程也已開始激烈的攻防戰(zhàn)。例如UMC就預(yù)先針對(duì)32與22納米制程作技術(shù)評(píng)估，這結(jié)技術(shù)內(nèi)容包含絕緣體硅(SOI)、應(yīng)變硅(strained-Si)、高介電常數(shù)門極絕緣層(high-K gate dielectric)、金屬門極(metal gate)以及多門極場(chǎng)效應(yīng)管(multi-gate FET)等。TSMC也提出浸潤式光刻技術(shù)，被視為未來具備繼續(xù)挑戰(zhàn)65及45納米、甚至32及22納米的實(shí)力。2006年9月IBM、Chartered、Infineon以及SamsungElectronics，聯(lián)合開發(fā)首款45納米制程芯片，預(yù)計(jì)在2007年底前完成驗(yàn)證。Intel和Micron合資的IM Flash，也已宣布成功產(chǎn)出45納米制程N(yùn)AND Flash芯片。10月Applied Materi-als也在研發(fā)中心完成45納米制程芯片試驗(yàn)制程機(jī)臺(tái)。
Intel宣布的45納米制程量產(chǎn)時(shí)程則為2007年上半年，TSMC 45納米制程浸潤式光刻技術(shù)傾向在2007年Q3量產(chǎn)，UMC在65納米制程技術(shù)已開始量產(chǎn)，45納米制程技術(shù)也已添置新機(jī)種，主要新技術(shù)已開發(fā)完成，正進(jìn)行整合驗(yàn)證，預(yù)計(jì)在2007年Q3至Q4可進(jìn)入量產(chǎn)。
提升浸潤式光刻曝光技術(shù)
在0.13微米及90納米制程階段，要在晶圓(Wafer)上光刻光刻(1ithography)出電路(circuit)，就要制作相關(guān)的掩膜(Mask)光刻技術(shù)。在這個(gè)階段，半導(dǎo)體光刻制程大多采用ArF激光光源(曝光波長為193納米)進(jìn)行曝光顯影。一般而言，掩膜分辨率視不同技術(shù)時(shí)代及應(yīng)用層(layer)，定有不同的掩膜等級(jí)(Maskgrade)，每種掩膜等級(jí)有其相對(duì)應(yīng)的品質(zhì)規(guī)格，其規(guī)范品質(zhì)重要項(xiàng)目包括缺陷數(shù)(defects)、關(guān)鍵尺寸(CD，Critical Dimension)、或是在整片掩膜中的精準(zhǔn)度(accuracy)及均勻度(uniformity)等等。
當(dāng)進(jìn)入納米制程后，由于半導(dǎo)體芯片電路更為精細(xì)、電路集積度愈高，所使用的光源波長需求也更為縮短，原本157納米光刻技術(shù)因無法克服二氟化鈣透鏡結(jié)構(gòu)雙折射的問題，多數(shù)廠商傾向用浸潤式光刻技術(shù)(Immersion Li-thography)延伸至193納米曝光設(shè)備，達(dá)到大量節(jié)省研發(fā)及導(dǎo)入成本的目的，這也使得ITRS(International Technlogy Roadmap for Semi-conductors)，順應(yīng)時(shí)勢(shì)決定采用浸潤式光刻技術(shù)，并使其成為65納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)的主流光刻技術(shù)。
濕浸式技術(shù)是以流體介質(zhì)的穿透度與折射率的光學(xué)特性為基礎(chǔ)，相關(guān)光刻技術(shù)便以水作為流體介質(zhì)，應(yīng)用在193納米波長曝光機(jī)基礎(chǔ)上，于光源與晶圓之間加入水，可使波長縮短到132納米，比起干式光刻技術(shù)(drylithography)，還可支持65、45、甚至到32納米制程。不過其間形成的微氣泡可能損及晶圓成像，如何預(yù)先去除純水(UPW)中的氣體，是預(yù)防氣泡生成的關(guān)鍵之一，再者水與光阻交互作用，會(huì)對(duì)不同光阻劑造成程度傷害，因此也必須改良相關(guān)技術(shù)。
雖然浸潤式ArF曝光技術(shù)可以沿用現(xiàn)有的ArF曝光設(shè)備，但微細(xì)化制程趨勢(shì)更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)匾蠼馕龆扰cDOF，因此在45納米之后，如何找到比純水還高折射率的液體材料來提高數(shù)值孔徑(NA)，便是無可回避的挑戰(zhàn)。
主要半導(dǎo)體大廠包括TSMC和UMC都已開始導(dǎo)入浸潤式光刻技術(shù)，UMC預(yù)計(jì)在2007年下半年投入45納米制程，采用浸潤式光刻技術(shù)。TI在2006年6月已初步研發(fā)出浸潤式光刻制造45納米制程芯片的技術(shù)，其內(nèi)存細(xì)胞(memory cell)僅占0.24平方微米，較1月Intel率先推出首批導(dǎo)入45納米制程芯片內(nèi)存細(xì)胞的0.346平方微米，還要縮小30％。另外， 9月Dupont宣布已開發(fā)出配合32納米制程所需之浸潤液的新式光刻技術(shù)。
先前Nikon于2005年7月各自宣布開發(fā)出NA值為1.30的濕浸式ArF曝光設(shè)備，已在2006年底使用。ASML在同月NA為1.35的濕浸式設(shè)備，被認(rèn)為是使用純水的濕浸式曝光設(shè)備中的實(shí)際最高值，預(yù)計(jì)在2007年中期問世。
研發(fā)無法見光的光刻技術(shù)
未來會(huì)接續(xù)193納米ArF光刻技術(shù)，應(yīng)該會(huì)是超紫外光(Extreme Ultraviolet；EUV)光刻技術(shù)，使光波長進(jìn)入不可見光的極紫外線層次。由于半導(dǎo)體光刻制程往后需要采用高折射率材料來提高NA值，EUV光刻技術(shù)的光波長原本就只有13.5納米，光會(huì)在空氣中被吸收，所以只能在真空環(huán)境中才能透射；其所采用的掩膜透鏡，是屬于反射式的元件，因此足以應(yīng)付納米微細(xì)制程所需。Intel預(yù)計(jì)在2009年，正式采用紫外線(EUV)光刻這項(xiàng)技術(shù)來進(jìn)行32納米制程的量產(chǎn)作業(yè)。
不過目前EUV技術(shù)尚未成熟，未能接續(xù)193納米光刻技術(shù)，半導(dǎo)體大廠還是會(huì)一面沿用浸潤式光刻技術(shù)、一面尋找更為適合的濕浸式流體介質(zhì)，以改善掩膜透鏡材料。像是其他新時(shí)代技術(shù)(Next General Lithography；NGL)包括納米轉(zhuǎn)印光刻技術(shù)(Imprint Lithography)，也開始被業(yè)界期待可達(dá)到制程10納米以下的結(jié)構(gòu)境界，成本與市場(chǎng)潛力甚至可以取代EUV光刻技術(shù)。
發(fā)展可降低RC延遲的介電材料
為何要解決RC延遲因?yàn)榈?5及45納米微細(xì)化制程階段，半導(dǎo)體芯片電路的金屬線寬愈來愈微小，導(dǎo)線層數(shù)越來越多。且由于電氣與機(jī)械特性的關(guān)系，信號(hào)傳輸會(huì)因短路而產(chǎn)生延遲。邏輯芯片電路的信號(hào)傳輸，也因制程細(xì)微化使繞線距離縮短，繞線容量增加而導(dǎo)致繞線延遲。這些都必須以銅導(dǎo)線與低介電材料，取代先前的鋁合金，來解決電容電阻時(shí)間延遲(RC Time De-lay)問題，因此低介電材料的開發(fā)與應(yīng)用也變得愈來愈緊迫。
在0.13微米之前的晶圓制程中，SiOF是廠商最多采用的介電質(zhì)材料，其介電常數(shù)K(Keff)值介于3.7～2.8之間。自0.13微米已降微細(xì)制程時(shí)代開始，降低RC-Delay的需求開始浮現(xiàn)，半導(dǎo)體廠多以采取降低后段制程的金屬連接線電阻與金屬線間電容的方法，基本上以銅作為材料的低介電常數(shù)(cu/low-k)制程技術(shù)為主。在降低電阻方面，以銅來取代傳統(tǒng)鋁導(dǎo)線，爾后持續(xù)對(duì)銅導(dǎo)線制程中使用擴(kuò)散絕緣層(diffusion barrier)，并對(duì)其厚度做最適化(op-timization)處理，絕緣層之材料均采高阻值之鉭(Ta)/氮化鉭(TaN)等。
因此降低金屬線間的電容值，必須應(yīng)用低介電常數(shù)(LOW-k)材料，作為金屬導(dǎo)線間的絕緣層(Inter metal dielectrics)，一般Low-k材料的K值，涵蓋3.1、2.9、2.7，一路演進(jìn)至目前的2.5。Low-k材料是90納米技術(shù)最重要的關(guān)鍵，90納米制程所使用Low-k材料的K值約在3.0～2.9之間，60納米以下的制程，才會(huì)采用2.5和2.4K值的材料，以有效降低金屬導(dǎo)線間的電容值。綜合來說，在微細(xì)化制程整合過程中，降低RC延遲技術(shù)提升的方向，多以針對(duì)會(huì)影響電阻的金屬連接線厚度、與影響電容值的金屬導(dǎo)線間絕緣層厚度為主。
Low-k制程趨勢(shì)：防止機(jī)械強(qiáng)度下滑
下一代Low-k材料的特性，不僅只因應(yīng)45納米微細(xì)制程的需求，也要有效解決Low-k本身因電路DOF制程所產(chǎn)生的銅阻抗增加以及機(jī)械強(qiáng)度下滑的問題。制程從65納米朝向45納米時(shí)，低介電膜硬度會(huì)急速下降，因此經(jīng)過薄膜化后的Low-k材質(zhì)，能夠具備多小孔尺寸、且具高密度硬度的特性，就顯得相當(dāng)重要。
目前應(yīng)用Low-k材料的最大問題點(diǎn)，在于如何防止機(jī)械強(qiáng)度下滑。因?yàn)槠谕軌蚪档蚅ow-k材料的介電常數(shù)，與希望提高Low-k材料絕緣膜的機(jī)械強(qiáng)度，這兩者之間是相互矛盾的。未來問題的困難度不在于讓Low-k材料的K值達(dá)到2.0以下，而是如何讓超低K值材料的機(jī)械強(qiáng)度提高。除了低K值材料的特性直接影響半導(dǎo)體量產(chǎn)效率外，另外如何讓銅與低K值材料有效整合應(yīng)用，不僅對(duì)65納米和45納米制程，從整個(gè)IC制程技術(shù)來看，也將充滿關(guān)鍵性的挑戰(zhàn)。
無止盡的追尋?
當(dāng)半導(dǎo)體微細(xì)化制程從65納米邁向45納米、甚至芯片結(jié)構(gòu)體尺寸將朝向32或是22納米之際，我們將會(huì)面臨什么未知的物理性質(zhì)變化?為了追尋更微小體積、切割更多芯片的商業(yè)成本效益，我們的制程技術(shù)如何再進(jìn)一步地去突破，會(huì)有什么樣的材料正等待著我們?nèi)グl(fā)掘?這場(chǎng)由半導(dǎo)體微細(xì)制程技術(shù)專業(yè)研發(fā)人員默默進(jìn)行的追逐戰(zhàn)，正在微觀物理世界中翻騰著。會(huì)有止盡的終點(diǎn)嗎?如果答案是肯定的話，那會(huì)是在哪里?終點(diǎn)的原因會(huì)是什么?如果答案是否定的話，那又是什么意義?無論答案如何，那都終將會(huì)撼動(dòng)世界?；蛟S這也是為什么，半導(dǎo)體微細(xì)化制程令人著迷的所在吧!(本文摘自臺(tái)灣《零組件》雜志)
