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浅谈微电子的发展状况及未来

中科院半导体所：刘忠立1.微电子产业带动整机系统加速发展，市场越来越大由于微电子学的不断进步，促使整机系统产品加速发展。举例说明：从产品成功到生产100万套的进程,

黑白电视经过18年，闭路电视经过14年，彩电经过10年，

PC机经过6年，手机经过4年，

DVD经过2年。周期愈来愈短,这是微电子产业加速发展的结果。目前，市场对微电子产品的需求越来越广泛，需求量愈来愈大。手机、电话、电视广播、智能卡、家庭网络、汽车电子、办公自动化等等。微电子的发展潜力不可估量。从上世纪60年代－上世纪末2.微电子中硅IC发展的Moore'sLaw仍起作用

每18个月集成规模翻一番，三年则为4倍。以DRAM为代表，上世纪97年256M位，2012年达2G位。集成规模扩大是以器件线宽减小作为基础的，与此同时，速度也得以提高。举例：上世纪90年代初，intel486CPU,主频为25MHz目前，Inteli73770KCPU,主频达3.9GHzIC主流产品目前特征尺寸为90-65nm，并向45-32nm过渡，22nm已有试生产产品。晶圆尺寸：目前8″虽占多数，但12″的工厂不断增加。IC中CMOS仍为主流，但传统的CMOS面临挑战。3．CMOS继续发展面临的挑战及对策

CMOS继续发展面临几个限制：1）理论限制包括热限制；量子限制；及功耗限制。这三个限制决定了CMOS用于系统的特性。

热限制:由写一位（数据）需要的平均能量决定，它必须大于热起伏的平均能量KT，否则将产生误差。对于CMOS写一位需要的能量~10－13J（106eV）,应当降低它，室温下写一位需要的能量最佳值~4×10－19J（2eV）,但仍比热起伏的平均能量KT（0.026eV）大100倍。量子限制:读或写一位所需要的能量同电路的频率受不定原则限制，即,为了防止误差，电路不能工作在太接近最小的不定性乘积。量子限制大约可由给出。E为写一位数据需要的能量，f为时钟频率。当CMOS按比例连续下降到100nm以下时，E下降f上升,这个限制会起作用。功耗限制:由功耗密度决定。n为器件密度，Pa为开关功率，典型值Pa＝0.1，最大可耐受功耗为100W/cm2。2)技术限制

目前已有多家公司实现的（包括intel,infilien公司，所用的光刻是波长为193nm以下的光刻技术，对于90nmCMOS，一个六管CMOSSRAM存储单元，占面积为1

m2。近期已实现的生产技术是22nmCMOS,intel公司已研制出22nmCMOS的，其6管存储单元面积仅为0.57

m2。向0.065

m以下发展，要采用更为先进的光刻技术，同时器件结构也要发生变化。目前已实现的最先进的MOSFET是双栅MOS管，其栅长小

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