1、半导体基础知识与发展概况介绍半导体基础知识与发展概况介绍硅石时代硅石时代硅器时代历史学家将历史学家将20万年分为万年分为石器时代、铜器时代和铁器时代石器时代、铜器时代和铁器时代。信息时代的特征性材料是硅，如今，以硅为原料的电子元件产值超过了以钢信息时代的特征性材料是硅，如今，以硅为原料的电子元件产值超过了以钢为原料的产值，人类的历史因而正式进入了一个新时代为原料的产值，人类的历史因而正式进入了一个新时代-硅器时代。硅器时代。硅所代表的正是半导体元件，包括存储器件、微处理器、逻辑器件与探测器硅所代表的正是半导体元件，包括存储器件、微处理器、逻辑器件与探测器等等在内，无论是电视、电话、电脑、电冰箱
2、、汽车，这些半导体器件都无等等在内，无论是电视、电话、电脑、电冰箱、汽车，这些半导体器件都无时无刻不在为我们服务。时无刻不在为我们服务。硅是地壳中最常见的元素，把石头变成硅片的过程是一项点石成金的成就也硅是地壳中最常见的元素，把石头变成硅片的过程是一项点石成金的成就也是近代科学的奇迹之一。是近代科学的奇迹之一。由此看来，人类的科学发展过程也可以看成是一个由此看来，人类的科学发展过程也可以看成是一个不停寻找新材料的过程不停寻找新材料的过程，上帝似乎和人类开了一个玩笑，用了上帝似乎和人类开了一个玩笑，用了20万年的时间我们的材料从石头万年的时间我们的材料从石头又回到了石头！又回到了石头！硅器时代硅
3、器时代新材料与电路成本1947-19481947-1948年年, ,点接触和面结型晶体管的发明点接触和面结型晶体管的发明19581958年，集成电路的发明与平面工艺发展年，集成电路的发明与平面工艺发展19601960年，年，MOSMOS晶体管的发明晶体管的发明19631963年，年，CMOSCMOS晶体管的发明与发展晶体管的发明与发展D.Kahang & M.M.AtallaWamlass & C.T.Sah19671967年年, ,单晶体单晶体DRAMDRAM发明发明R.H.Dennard19671967年年,NVSM,NVSMD.Kahang & S.M.Sze19711971年年,CPU
4、,CPU发明发明M.E./Hoff etal.半导体发展中的重要事情半导体发展中的重要事情自持半导体存储器半导体发展的标志-CPU的进步计算能力与计算成本的比较与进步计算能力与计算成本的比较与进步 20万年以来，虽然已经从石器时代进步到硅器时代，但人类万年以来，虽然已经从石器时代进步到硅器时代，但人类对材料加工的原则没有根本变化对材料加工的原则没有根本变化都是以总量相当大的原子或都是以总量相当大的原子或分子作为处理对象。机械加工如此，化学加工也是如此。进步仅分子作为处理对象。机械加工如此，化学加工也是如此。进步仅仅在于每次处理的原子或分子总量在不断减少。硅器时代的摩尔仅在于每次处理的原子或分子
5、总量在不断减少。硅器时代的摩尔定律最能体现这种进步。定律最能体现这种进步。 摩尔定律是摩尔定律是1965年由戈登年由戈登摩摩尔（尔（Gordon Moore）提出）提出来的，来的，他说集成电路里晶体他说集成电路里晶体管数量每管数量每18个月翻一番个月翻一番。 25年来，现实与摩尔的年来，现实与摩尔的预言非常一致。预言非常一致。 摩尔定律会摩尔定律会一直有效吗？换句话说，在一直有效吗？换句话说，在单位面积硅片上集成的晶体单位面积硅片上集成的晶体管数量会达到极限吗？管数量会达到极限吗？发展的规律摩尔定律半导体材料半导体材料 从狭义上来讲：从狭义上来讲：微电子工业中的半导体材微电子工业中的半导体材料
6、主要是指：锗（料主要是指：锗（Ge）、硅（）、硅（Si） 、砷化、砷化镓（镓（GaAs）。）。 从广义上来讲：从广义上来讲：半导体材料还包括各种氧半导体材料还包括各种氧化物半导体，有机半导体等。化物半导体，有机半导体等。常用半导体材料比较常用半导体材料比较材料材料禁带宽度禁带宽度描述描述锗（锗（Ge）0.66 eV最早用于半导体器件制造的材料之一，最早用于半导体器件制造的材料之一，1947年发明的第一个晶体管就是用锗制造。年发明的第一个晶体管就是用锗制造。硅（硅（Si）1.12 eV1.目前最主要的半导体材料；目前最主要的半导体材料；2.容易形成高质量的氧化层；容易形成高质量的氧化层；3.禁带
7、宽度比锗大，工作温度高；禁带宽度比锗大，工作温度高；4.价格便宜，低成本。价格便宜，低成本。砷化镓砷化镓（GaAs）1.42 eV1.电子迁移率高，主要用于高速器件；电子迁移率高，主要用于高速器件；2.热稳定性低，缺陷高，低本征氧化度。热稳定性低，缺陷高，低本征氧化度。纯净硅纯净硅 (T=0K)本征半导体本征半导体 电子电子-空穴对空穴对纯净硅纯净硅 (T=0K)N型半导体型半导体P型半导体型半导体意外发现：意外发现：光电二极管光电二极管P-N结的发现结的发现 位于美国新泽西州的美国电报电话公司贝尔实验室的科学家们在寻找更好的检位于美国新泽西州的美国电报电话公司贝尔实验室的科学家们在寻找更好的
8、检波材料时，发现掺有某种极微量杂质的锗晶体材料整流性能比电子管要好。波材料时，发现掺有某种极微量杂质的锗晶体材料整流性能比电子管要好。1940年年3月月6日下午美国科学家奥尔（日下午美国科学家奥尔（R. Ohl）和斯卡夫）和斯卡夫 ，用一根系着导线的硅，用一根系着导线的硅片联接一只伏特表，当他用手电筒照射这条硅棒时，伏特表的指针偏转到半伏的刻片联接一只伏特表，当他用手电筒照射这条硅棒时，伏特表的指针偏转到半伏的刻度线上。度线上。制备这个硅棒时为了避免爆裂，要先熔化硅然后缓慢的地冷却，在硅晶体固化的制备这个硅棒时为了避免爆裂，要先熔化硅然后缓慢的地冷却，在硅晶体固化的过程中，硅锭中的杂质被同时分
9、离，中心部分是过程中，硅锭中的杂质被同时分离，中心部分是“纯净纯净”硅，而在顶部的那一部分硅，而在顶部的那一部分含杂质的便是含杂质的便是“商品商品”硅。硅。在切割时，一位技师无意间正好切在纯净硅和商品硅的交界面。因此，其中之一在切割时，一位技师无意间正好切在纯净硅和商品硅的交界面。因此，其中之一就表现为纯净硅的特征，另一部分表现出就表现为纯净硅的特征，另一部分表现出“商品商品”硅的特征。看起来势垒是在这两硅的特征。看起来势垒是在这两个区的交界处的界面上形成的，就像在金属铜与氧化层之间的界面处必定存在势垒个区的交界处的界面上形成的，就像在金属铜与氧化层之间的界面处必定存在势垒一样。一样。有必要为
10、这两种表现出不同物理特性的硅进行命名：他们创造了有必要为这两种表现出不同物理特性的硅进行命名：他们创造了“P型型”（正极）（正极）和和“N型型”（负极）这两个词汇，以此来表示两个明显不同的区域。（负极）这两个词汇，以此来表示两个明显不同的区域。当有光束照射时，当有光束照射时，P型硅晶体（型硅晶体（P-type silicon）将产生正电势，）将产生正电势，N型硅（型硅（N-type silicon）产生负电势，在这两种类型的半导体之间存在的光敏势垒就是）产生负电势，在这两种类型的半导体之间存在的光敏势垒就是“P-N结结”。器件的基础结构器件的基础结构人类研究半导体器件已经超过135年，迄今大约
11、有60种主要的器件以及100种和主要器件相关的变异器件。但所有这些器件均可由几种基本器件结构所组成。金属-半导体用来做整流接触，欧姆接触；利用整流接触当作栅极、利用欧姆接触作漏极(drain)和源极(source)。p-n结是半导体器件的关键基础结构，其理论是半导体器件物理的基础。可以形成p-n-p双极型晶体管，形成p-n-p-n结构的可控硅器件。p-n结结异质结是快速器件和光电器件的关键构成要素。用MOS结构当作栅极，再用两个p-n结分别当作漏极和源极，就可以制作出MOFET。晶体管的发明晶体管的发明1946年1月，Bell实验室正式成立半导体研究小组, W. Schokley， J. Ba
12、rdeen、W. H. Brattain。Bardeen提出了表面态理论， Schokley给出了实现放大器的基本设想， Brattain设计了实验。1947年12月23日，第一次观测到了具有放大作用的晶体管。集成电路的发明集成电路的发明1952年5月，英国科学家G. W. A. Dummer第一次提出了集成电路的设想。1958年以（德州仪器公司）TI的科学家基尔比(Clair Kilby)为首的研究小组研制出了世界上第一块集成电路，并于1959年公布了该结果。Intle公司德诺宜斯（Robert Noyce）同时间发明了IC的单晶制造概念。Robert Noyce(Intel)Clair K
13、ilby (TI)其他的重要里程碑其他的重要里程碑布朗布朗(Braun)在在1874年发现金属和金属硫化物年发现金属和金属硫化物(如铜铁矿，如铜铁矿，copper pyrite)接触的阻值和外加接触的阻值和外加 电压的大小及方向有关。电压的大小及方向有关。在在1907年，朗德年，朗德(Round)发现了电致发光效应发现了电致发光效应(即发光二极管，即发光二极管，1ight-emitting diode，LED)，观察到当在碳化硅晶体两端外加，观察到当在碳化硅晶体两端外加10V的电压的电压时，晶体会发出淡黄色的光。时，晶体会发出淡黄色的光。1952年伊伯斯年伊伯斯(Ebers)为复杂的开关器件为
14、复杂的开关器件可控硅器件可控硅器件(thyristor)提出提出了一个基本的模型。了一个基本的模型。以硅以硅pn结制成的太阳能电池结制成的太阳能电池(solar cell)则在则在1954年被阕平年被阕平(Chapin)等人发明。太阳能电池是目前获得太阳能最主要的技术之一，它可等人发明。太阳能电池是目前获得太阳能最主要的技术之一，它可以将太阳光直接转换成电能。以将太阳光直接转换成电能。1957年，克罗马年，克罗马(Kroemer)提出了用异质结双极型晶体管提出了用异质结双极型晶体管(heterjunction bipolar transistor，HBT)来改善晶体管的特性，这种来改善晶体管的
15、特性，这种器件有可能成为更快的半导体器件。器件有可能成为更快的半导体器件。1958年江崎年江崎(Esaki)则观察到重掺杂则观察到重掺杂(heavily doped)的的p-n结具有负电结具有负电阻的特性，此发现促成了隧道二极管阻的特性，此发现促成了隧道二极管(tunnel diode，或穿透二极管，或穿透二极管)的问世隧道二极管以及所谓的隧穿现象的问世隧道二极管以及所谓的隧穿现象(tunneling phenomenon，或穿透现象或穿透现象)对薄膜间的欧姆接触或载流子穿透理论有很大贡献。对薄膜间的欧姆接触或载流子穿透理论有很大贡献。1960年由姜年由姜(Kahng)及亚特拉及亚特拉(Ata
16、lla)发明的发明的MOSFET，是先进集成，是先进集成电路最重要的器件。电路最重要的器件。1962年霍尔年霍尔(HalI)等人第一次用半导体做出了激光等人第一次用半导体做出了激光(1aser)。1963年克罗马年克罗马(Kroemer)、阿法罗、阿法罗(Alferov)和卡查雷挪和卡查雷挪(Kazarinov)发发表了异质结构激光表了异质结构激光(heterostructure laser)，奠定了现代激光二极管的，奠定了现代激光二极管的基础，使激光可以在室温下连续工作。基础，使激光可以在室温下连续工作。其他的重要里程碑其他的重要里程碑1963年冈年冈(Gunn)提出的转移电子二极管提出的转
17、移电子二极管(transferred-electron diode，TED)，又称为冈二极管，又称为冈二极管(Gunn diode)，被广泛应用到侦测系统、远程，被广泛应用到侦测系统、远程控制和微波测试仪器。控制和微波测试仪器。姜士敦姜士敦(Johnston)等人发明的碰撞电离雪崩渡越时间二极管等人发明的碰撞电离雪崩渡越时间二极管（IMPATT diode）,是目前可以在毫米波频率下产生最高连续波是目前可以在毫米波频率下产生最高连续波（continuous wave ,CW）功率器件。）功率器件。1966年由密德（年由密德（Mead）发明金半场效应晶体管（）发明金半场效应晶体管（MESFET）
18、，并成），并成为单片微波集成电路为单片微波集成电路monolitl ic microwave integrate circuit ,MMIC）的关键器件。的关键器件。三种重要的微波器件相继被发明制造出来：三种重要的微波器件相继被发明制造出来：其他的重要里程碑其他的重要里程碑1967年姜年姜(Kahng)和施敏发明了一种非挥发性半导体存储器和施敏发明了一种非挥发性半导体存储器(nonvolatile semiconductor memory，NVSM)，可以在电源关掉，可以在电源关掉以后，仍然保持其储存的信息。成为应用于便携式电子系统如手机、以后，仍然保持其储存的信息。成为应用于便携式电子系统如
19、手机、笔记本电脑、数码相机和智能卡方面最主要的存储器。笔记本电脑、数码相机和智能卡方面最主要的存储器。1970年波意尔年波意尔(Boyle)和史密斯和史密斯(Smith)发明电荷耦合器件发明电荷耦合器件(charge-coupled device，CCD)它被大量地用于手提式摄像机它被大量地用于手提式摄像机(vide camera)和光检测系统上。和光检测系统上。1974年张立纲等明了共振式隧道二极管年张立纲等明了共振式隧道二极管(resonant tunneling diode，RTD)，它是大部分量子效应，它是大部分量子效应(quantum-effect)器件的基础量子效器件的基础量子效应
20、器件因为可以在特定电路功能下，大量地减少器件数量，所以具应器件因为可以在特定电路功能下，大量地减少器件数量，所以具有超高密集度、超高速及更强的功能有超高密集度、超高速及更强的功能1980年，年，Minura等人发明了调制掺杂场效应晶体管等人发明了调制掺杂场效应晶体管(modulation-doped field-effect transistor，MODFET)，如果选择适当的异质结，如果选择适当的异质结材料，这将会是更快速的场效应晶体管。材料，这将会是更快速的场效应晶体管。其他的重要里程碑其他的重要里程碑主要半导体器件列表主要半导体器件列表公元公元半导体器件半导体器件作者作者/发明者发明者1
21、874金属半导体接触金属半导体接触Braun1970发光二极管（发光二极管（LED）Round1947双极型晶体管（双极型晶体管（BJT）Bardeen、Brattain及及Shochley1949p-n结结Shockley1952可控硅器件（可控硅器件（thyristor）Ebers1954太阳能电池太阳能电池Chapin、Fuller及及Pearson1957异质结双极型晶体管异质结双极型晶体管(HBT) Kroemer1958隧道二极管（隧道二极管（tunnel diode） Esaki1960金氧半场效应晶体管金氧半场效应晶体管(MOSFET) Kahng及及Atalla1962激光激
22、光Hall, et al.1963异质结激光异质结激光Kroemer、Alferov及及 Kazarinov1963转移电子二极管转移电子二极管(TED)Gunn1965碰撞电离雪崩渡越时间二极管（碰撞电离雪崩渡越时间二极管（IMPATT diode）Johnston、Deloach及及Cohen1966金半场效应晶体管金半场效应晶体管(MESFET)Mead1967非挥发性半导体存储器非挥发性半导体存储器(NVSM)Kahng及施敏及施敏1970电荷耦合元件电荷耦合元件(CCD)Boyle及及Smith1974共振隧道二权管共振隧道二权管张立纲、张立纲、Esaki及及Tsu1980调制掺杂场
23、效应晶体管调制掺杂场效应晶体管(MODFET)Mimura,et al.1994室温单电子存储器室温单电子存储器(SEMC)Yano, et al.200115nm金氧半场效应晶体管金氧半场效应晶体管Yu, et a1.了解了多少？了解了多少？计算机的发展历史计算机的发展历史第一台计算机第一台计算机1832The Babbage Difference Engine25,000个元件个元件费用：费用：7,470$ENIAC - 第一台电子计算机第一台电子计算机(1946)计算机的发展历史计算机的发展历史Intel 4004 Micro-Processor19711000 transistors1
24、 MHz operation计算机的发展历史计算机的发展历史Intel Pentium (IV) microprocessor体系架构：体系架构：90纳米制程纳米制程二级高速缓存：二级高速缓存：2MB三级高速缓存：无三级高速缓存：无 主频速率：主频速率： 3.73 GHz时钟速度：时钟速度：3.73 GHz 前端总线：前端总线：1066 MHz计算机的发展历史计算机的发展历史AMD的双核心的双核心Opteron处理器处理器计算机的发展历史计算机的发展历史国产处理器中国大陆国产处理器中国大陆龙芯一号（神州龙芯公司）龙芯一号（神州龙芯公司）基于基于0.18微米微米CMOS工，工，32位微位微处理器
25、。支持最新版本的处理器。支持最新版本的Linux、VxWork，Windows CE等操作系等操作系统。可广泛应用于工业控制、统。可广泛应用于工业控制、信息家电、通讯、网络设备、信息家电、通讯、网络设备、PDA、网络终端、存储服务器、网络终端、存储服务器、安全服务器等产品上。安全服务器等产品上。 方舟科技的方舟科技的CPU 北大众志的北大众志的CPU6 国产处理器中国大陆国产处理器中国大陆中国台湾中国台湾VIA C3处理器处理器Rise Technology Rise mP6 其他优秀的处理器其他优秀的处理器嵌入式嵌入式CPU是指应用于各种信息设备里的是指应用于各种信息设备里的CPU，一般功能
26、不太强、，一般功能不太强、主要是以低价格、低功耗为特征，著名的有主要是以低价格、低功耗为特征，著名的有ARM、MIPS等公司的等公司的CPU。高性能高性能CPU是指应用于服务器和超级计算机中的高性能是指应用于服务器和超级计算机中的高性能CPU，例如，例如Alpha、UltraSparc、PowerPC等等。等等。IBM PowerPC 604SUN 0.13m UltraSPARC IV 内核内核半导体芯片的制造框图半导体芯片的制造框图典型的半导体芯片的制造流程典型的半导体芯片的制造流程半导体芯片制造的关键步骤半导体芯片制造的关键步骤硅片制造工艺流程，光刻为核心半导体工艺的构成（以硅为例）半导
27、体工艺的构成（以硅为例）提炼多晶硅提炼多晶硅单晶硅生长单晶硅生长集成电路制造集成电路制造封装（封装（package）从石英砂到多晶硅（从石英砂到多晶硅（poly crystalline silicon）从多晶硅到单晶硅（从多晶硅到单晶硅（single crystalline silicon），然后），然后切成硅片（切成硅片（silicon wafer）在 硅 片 上 制 作 集 成 电 路在 硅 片 上 制 作 集 成 电 路（integrated circuits）对芯片实行保护和引脚加固对芯片实行保护和引脚加固半导体工艺的构成（以硅为例）半导体工艺的构成（以硅为例）集成电路制备流程（以硅片
28、为例）集成电路制备流程（以硅片为例）电阻集成电路的制造工艺流程电阻集成电路的制造工艺流程半导体制造企业半导体制造企业半导体制造企业可划分为2类：设计设计/制造企业：制造企业：许多企业都集合了芯片设计和芯片制造，从芯片的前端设计到后端加工都在企业内部完成。Intel、IBM、Motorola、Samsung、Hynix、Infineon、Philips 、STmicroelectronics等。代工企业：代工企业：在芯片制造业中，有一类特殊的企业，专门为其他芯片设计企业制造芯片，这类企业称为晶圆代工厂（foundry）。代工的出现是由于现代技术的飞速发展，越来越多的技术需要更加细致的分工，这样可
29、以部分降低企业的成本或风险。比如显卡和主板，它的核心是图形处理器和芯片组，是由象nVIDIA、ATI， INTEL、 AMD、 VIA、SIS、ALI等一些顶级的芯片研发公司设计出来，然后委托给某些工厂加工成芯片和芯片组。 著名代工企业著名代工企业台积电（TSMC）：如ATI和nVIDIA公司设计的图形处理芯片，或者VIA，SIS，ALI设计的主板南北桥芯片组基本都是由TSMC和UMC这两家公司负责生产。TSMC是由台湾“半导体教父”张忠谋先生创建。 台联电（UMC）：1980年，岛内第一家集成电路公司。在曹兴诚的带领下，如今联电已成为仅次于台积电的台湾第二大半导体企业，同时也是世界上第二大专
30、业芯片代工厂。著名代工企业著名代工企业中芯国际（SMIC）：中芯国际成立于2000年，公司总部位于中国上海，拥有三座芯片代工厂，包括一座后段铜制程代工厂。技术能力包括逻辑电路、混合信号 /射频电路、高压电路、系统级芯片、嵌入式及其他存储器, 硅基液晶和影像感测器等。著名代工企业著名代工企业上海宏力(GSMC)：宏力于2000年11月18日奠基，一期项目总投资为16.3亿美元，目前已建成两座12吋规格的厂房，其中一厂A线(8吋线)已投入生产，预计2004年下半年月生产能力可达27,000片八吋硅片，技术水平将达0.13微米。著名代工企业著名代工企业和舰科技（HJTC）:和舰于2001年11月斥资
31、15亿美元建立，坐落于风景优美、驰名中外的“人间天堂”-苏州工业园区，占地1.3平方公里，是一家具有雄厚外资，制造尖端集成电路的一流晶圆专工企业。著名代工企业著名代工企业测试测试 测试不同于设计过程中的验证；测试指工艺过程中或封装后进行的电学参数测量。 硅片测试是为了检验规格的一致性而在硅片级集成电路上进行的电学参数测量。 硅片测试的目的是检验可接受的电学性能。装配和封装装配和封装装配和封装过程是取出性能良好的器件，将他们放入管壳，用引线将器件上的压点与管壳上的电极互相连接起来。封装为 芯片提供一种保护并将它粘贴到更高级装配板上的措施。封装形式封装形式ICIC分类按器件结构类型分类分类按器件结
32、构类型分类 双极集成电路：主要由双极晶体管构成l NPN型双极集成电路l PNP型双极集成电路优点是速度高、驱动能力强，缺点是功耗较大、集成度较低。 金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路：主要由MOS晶体管构成l NMOSlPMOSlCMOS(互补MOS) 功耗低、集成度高，随着特征尺寸的缩小，速度也可以很高。 双极-MOS(BiMOS)集成电路：同时包括双极和MOS晶体管的集成电路为BiMOS集成电路，综合了双极和MOS器件两者的优点，但制作工艺复杂。按集成电路规模分类按集成电路规模分类 集成度：每块集成电路芯片中包含的元器件数目。 小规模集成电路(Small Scale IC，SSI)
33、中规模集成电路(Medium Scale IC，MSI) 大规模集成电路(Large Scale IC，LSI) 超大规模集成电路(Very Large Scale IC，VLSI) 特大规模集成电路(Ultra Large Scale IC，ULSI) 巨大规模集成电路(Gigantic Scale IC，GSI）按集成电路规模分类按集成电路规模分类发展阶段发展阶段缩写缩写单位芯片内的器件数单位芯片内的器件数小规模集成电路小规模集成电路（50年代）年代）SSI250中规模集成电路中规模集成电路（60年代）年代）MSI505000大规模集成电路大规模集成电路（70年代）年代）LSI500010
34、万万特大规模集成电路特大规模集成电路（80年代）年代）VLSI10万万100万万超大规模集成电路超大规模集成电路（90年代）年代）ULSI100万万按集成电路规模分类按集成电路规模分类按电路功能分类按电路功能分类 数字集成电路(Digital IC)：它是指处理数字信号的集成电路，即采用二进制方式进行数字计算和逻辑函数运算的一类集成电路。 模拟集成电路(Analog IC)：它是指处理模拟信号(连续变化的信号)的集成电路。线性集成电路：又叫做放大集成电路，如运算放大器、电压比较器、跟随器等。非线性集成电路：如振荡器、定时器等电路。 数模混合集成电路(Digital-Analog IC) ：例如
35、数模(D/A)转换器和模数(A/D)转换器等。世界的世界的IC生产生产世界的世界的IC生产生产(US $ Millions)中国的中国的ICIC2005年销售收入达到年销售收入达到702亿人民币亿人民币,在全球市场所占份额达到在全球市场所占份额达到4.5%。在中国国民经济和信息产业持续快速发展的带动下在中国国民经济和信息产业持续快速发展的带动下, 2001年到年到2005年，中国集成电路市场规模扩大了年，中国集成电路市场规模扩大了2.9倍倍,年均增长率年均增长率31.3%，2005年中国集成电路市场规模达到年中国集成电路市场规模达到3800亿人民币，占全球市场亿人民币，占全球市场24.3%，成
36、为全球重要的集成电路市场之一。，成为全球重要的集成电路市场之一。中国在全球产业中的影响日益增强，中国的半导体产业和市中国在全球产业中的影响日益增强，中国的半导体产业和市场需要世界，世界的半导体产业和市场也需要中国。场需要世界，世界的半导体产业和市场也需要中国。 在在2008年结束之际年结束之际, WSTS在在2008年年11月给出的月给出的2008年全球年全球IC市场增速市场增速1.4%（最终结果很可能还会进一步下调），在（最终结果很可能还会进一步下调），在2007年市场低迷的基础上下降年市场低迷的基础上下降2.6个百分点。个百分点。一向保持快速发展的中国一向保持快速发展的中国IC市场，市场，
37、6.2%，中国市场首次出现，中国市场首次出现个位数增长。可以说，这么多年来，个位数增长。可以说，这么多年来，2008年是中国年是中国IC市场的市场的发展速度最接近全球市场速度的一年。发展速度最接近全球市场速度的一年。中国的中国的IC生产生产技术趋势技术趋势 自从进入微电子时代之后，集成电路的最小线宽或最小特自从进入微电子时代之后，集成电路的最小线宽或最小特征尺寸征尺寸(CD)以每年以每年13%的速度缩小。在这一速度下，的速度缩小。在这一速度下，2010年时年时最小特征尺寸会缩小到最小特征尺寸会缩小到50nm。器件微小化结果，可以降低每种。器件微小化结果，可以降低每种电路功能的单位成本电路功能的
38、单位成本(unit cost)。例如，对持续推进的新一代的。例如，对持续推进的新一代的动态随机存储器而言，每个存储器位的成本每年就减少了一半，动态随机存储器而言，每个存储器位的成本每年就减少了一半，当器件的尺寸缩小时，本征开关时间当器件的尺寸缩小时，本征开关时间(intrinsic switching time )也也随之减少。器件速度从随之减少。器件速度从1959年以来，加快了四个次方，变快的年以来，加快了四个次方，变快的速度也扩展了集成电路的功能性产生速度速度也扩展了集成电路的功能性产生速度(functional throughput rate)。未来数字集成电路可以以每秒一兆位的速率进行
39、信息处。未来数字集成电路可以以每秒一兆位的速率进行信息处理和数值分析。器件变的越小，其所消耗的功率也越少，所以理和数值分析。器件变的越小，其所消耗的功率也越少，所以器件微小化也可以降低每次开关操作所需要的能量。从器件微小化也可以降低每次开关操作所需要的能量。从1959年年至今，每个数字栅极的能量耗损已经减少了超过至今，每个数字栅极的能量耗损已经减少了超过100万倍。万倍。 半导体制造业中的职业途径分成三个主要方面：技师、半导体制造业中的职业途径分成三个主要方面：技师、工程师和管理人员。专门职业途径的选择通常取决于个人的工程师和管理人员。专门职业途径的选择通常取决于个人的技术知识、教育背景和本人的目标。不同职业途径的例子如技术知识、教育背景和本人的目标。不同职业途径的例子如图所示。图所示。 硅片制造厂的技师硅片制造厂的设备技师
