电子系学程简介半导体学程电子元件学程VLSI 设计学程ppt课件

1、docin/sundae_meng大綱大綱半導體產業歷史與現況積體電路簡介電子系兩學程的差異性 人才需求最多的十大行業人才需求最多的十大行業10.18.37.87.67.26.24.13.63.23.2234567891011電子製造業電子製造業電腦週邊業電腦週邊業進出口貿易業進出口貿易業半導體業半導體業光電通信器材業光電通信器材業金融證卷保險業金融證卷保險業MIS及軟體業及軟體業百貨零售業百貨零售業企管及其他工商顧問企管及其他工商顧問網際網路業網際網路業百分比(%) 參考參考 104 人力銀行人力銀行高科技產業IC 的發展史的發展史世界上第一個電晶體世界上第一個電晶體(1948, Bell

2、Lab)1947年聖誕前夕, AT&T 的 Bell 實驗室的 John Bardeen 及 Walter Brattain 展示第一個由鍺所製成的點接觸式電晶體. 當電流訊號施加於鍺晶體接點, 輸出功率會大於輸入功率. 並於1948年公諸於世.1949年 William Shockley 發表雙載子電晶體運作理論. 並預測接面式雙載子電晶體(BJT)將出現.1950年第一個單晶鍺電晶體生產, 並取代電子產品中的真空管.1952年Gordon Teal發表第一個單晶矽電晶體.1955年 Shockley 在舊金山南方成立 Shockley Semiconductor Lab. 帶動矽谷的成立.

3、1956年 Shockley, Bardeen, Brattain 共同獲頒諾貝爾物理獎.1957年, Gordon Moore 和 Robert Noyce 離開 Shockley 公司, 成立 Fairchild Semiconductor 公司.1958年積體電路時代來臨 (整個五O年代為分離式IC元件的天下).1966年, Gordon 和 Robert 離開 Fairchild 並創立 Intel (濃縮Integrated electronics).台灣半導體發展歷程台灣半導體發展歷程8吋DRAM廠專業設計專業代工專業測試前段製造後段封裝交大半導體實驗室成立設計,製造的研發12吋D

4、RAM廠專業代工廠1964196619741980198719942000培育人才1966 高雄電子1969 飛利浦1970 德州儀器1974 工研院電子所成立1976 工研院引進RCA技術1977 工研院產出第一個CMOS1979 國內設計第一個商用IC成功 電子錶1980 UMC成立1981 園區成立1982 UMC量產 太欣成立 1987 台積電成立 茂矽成立 華邦成立 德基成立1989 台灣光罩 旺宏成立1994 世界先進成立 力晶成立2019 南亞成立2019 茂德成立2000 台積電12吋廠成立2019 聯電12吋廠成立 茂德12吋廠成立2019 力晶12吋廠成立2019 華亞12

5、吋廠成立 台積電第二座12吋廠成立 (全球最大)萌芽期萌芽期技術技術引進期引進期技術自立及擴展期技術自立及擴展期台灣師範大學地理學系，徐進鈺教授 台灣半導體產業技術發展歷程台灣台灣IC產業技術發展策略產業技術發展策略主要技術來源主要技術來源80 電子所電子所87 電子所電子所87 TI, IBM87 電子所電子所, Toshiba(98年加入年加入DRAM)87 Oki, Siemens89 Matsushita (97年加入年加入DRAM)94 電子所電子所, 鈺創鈺創94 Mitsubishi, Elpida95 Oki, IBM, Infineon96 Siemens, Elpida聯電

6、聯電台積台積德基德基華邦華邦茂矽茂矽旺宏旺宏世界先進世界先進力晶力晶南亞南亞茂德茂德工研院電子所工研院電子所ICDRAM我國我國IC技術發展三部曲技術發展三部曲 聯電聯電IC技術建立技術建立 台積專業代工策略模式台積專業代工策略模式 世界先進自有品牌世界先進自有品牌DRAMFoundry台灣半導體工業關聯圖台灣半導體工業關聯圖設計設計敦茂新茂矽成矽統民生鈺創義隆旺玖揚智偉詮聯詠凌陽威盛智原瑞昱晶豪松瀚聯發IP智原EDA思源IC 廠廠大王漢磊矽統立生天下世界先進力晶華邦旺宏茂德茂矽南科聯電台積製造製造晶圓晶圓漢磊中德台灣信越台灣小松封裝封裝測試測試基板基板導線架導線架立生菱生立衛南茂華泰矽品日月

7、光耀文華通旭龍中信順德佳茂全懋超豐汎利泰林力成華鴻鑫成菱生立衛京元大眾聯測矽豐南茂華泰矽品日月光光罩光罩杜邦中華凸板翔準台灣光罩何謂積體電路何謂積體電路(IC)(IC) IC=Integrated Circuit IC=Integrated Circuit 為很多電路元件積集在一起為很多電路元件積集在一起, , 產生某些電性的功能產生某些電性的功能. . IC IC就像是印刷電路板就像是印刷電路板(PCB)(PCB)的濃縮版的濃縮版. .依照依照ICIC積集度多寡積集度多寡, , 可分為可分為: :SSI: SSI: Small Scale Integration (100)Small Sca

8、le Integration (1000)Large Scale Integration (1000)VLSI:VLSI:Very Large Scale Integration (100,000)Very Large Scale Integration (100,000)ULSI:ULSI:Ultra Large Scale Integration (10000,000)Ultra Large Scale Integration (10000,000)IC積集度的演進積集度的演進1.0E+011.0E+011.0E+021.0E+021.0E+031.0E+031.0E+041.0E+041

9、.0E+051.0E+051.0E+061.0E+061.0E+071.0E+071.0E+081.0E+081.0E+091.0E+091.0E+101.0E+1019601960196519651970197019751975198019801985198519901990199519952000200020052005西元西元積極度( 元件/I C )積極度( 元件/I C )SSIMSILSIVLSIULSIIC記憶體IC(Memory IC)揮發性動態隨機存取記憶體 (DRAM)非揮發性靜態隨機存取記憶體 (SRAM)光罩唯讀記憶體 (MASK ROM)可消除,可程式唯讀記憶體 (E

10、PROM)快閃記憶體 (FLASH)可電除,可程式唯讀記憶體 (EEPROM)微元件IC(Micro component IC)微處理器 (MPU)微控制器 (MCU)微處理週邊IC (MPR)數位訊號處理器 (DSP)邏輯IC(Logic IC)標準邏輯IC可程式邏輯排列 (PLD)閘排列 (Gate Array)全客戶設計電路元設計 (CBIS)特殊應用IC(ASIC)系統核心邏輯晶片組視訊控制晶片儲存控制晶片其他輸入/輸出儲存控制晶片類比IC(Analog IC)線性IC線性和數位混合IC功率IC (Power IC)LCD 驅動IC (LCD Driver)混合式IC (MixMode

11、)IC IC 產品分類產品分類半導體半導體導體導體金, 銀, 銅, 鋁, 鐵, 鉻絕緣體絕緣體元素半導體: Si, Ge, Sn, Se, Te化合物半導體: GaAs, InP, ZnS, AlGaAs, AlGaInAs玻璃, 陶瓷, 塑膠何謂半導體何謂半導體(Semiconductor)?單位單位: Ohmm半導體依摻雜可分為半導體依摻雜可分為N型型/P型半導體型半導體SiSiSiPSiSiSiSiSiSiSiSiBSiSiSiSiSiHoleExtra electronN型半導體型半導體P型半導體型半導體為何半導體材料要選擇矽為何半導體材料要選擇矽? 半導體工業約在半導體工業約在195

12、01950年開始發展年開始發展, ,以鍺材料為主以鍺材料為主, , 但但19601960年年 代後矽就取代了鍺的地位代後矽就取代了鍺的地位. . 矽矽(Si)(Si)可從地殼中最豐富的元素可從地殼中最豐富的元素(SiO2)(SiO2)純化提煉純化提煉 熱製程中容易生成熱製程中容易生成SiO2, SiO2, 為一強且穩定的介電層為一強且穩定的介電層 矽的氧化物不溶於水矽的氧化物不溶於水 矽擁有較大的能隙矽擁有較大的能隙, , 能承受較高溫度及較大雜質摻雜範圍能承受較高溫度及較大雜質摻雜範圍 矽的崩潰電壓比較高矽的崩潰電壓比較高何謂金何謂金-氧氧-半導半導(MOS)電晶體電晶體水閘門水閘門排水口排

13、水口水路水路水源水源水流水流源極源極 (Source)汲極汲極(Drain)電流電流(Current)閘極閘極(Gate)通道通道(Channel)MOS電晶體電晶體MOS 電晶體的分類與操作原理電晶體的分類與操作原理DrainSourceP-基板(0V)N+Gate源極源極 (0V)汲極汲極(+5V)電流電流閘極閘極(Gate)NMOS電晶體電晶體P-基板基板(0V)0V: 不通5V: 通-+5V0V+5VN+DrainSourceN-基板(+5V)P+Gate源極源極 (+5V)汲極汲極(0V)電流電流閘極閘極(Gate)PMOS電晶體電晶體N-基板基板(+5V)5V: 不通0V: 通+0V+5V0VP+NMOS導通模式PMOS導通模式負電子負電子電洞電洞+-Metal(金屬線金屬線)土地土地IC 設計師設計師製程整合工程師製程整合工程師IC 製造流程製造流程擴散工程師擴散工程師薄膜工程師薄膜工程師黃光工程師黃光工程師蝕刻工程師蝕刻工程師IC 废品废品完成之晶片完成之晶片Initial oxSi substrateInitial oxSi substratePRDiff modulePHOTO moduleETCH moduleIni oxSi subPRThin film modul