后摩尔时代微电子系统的发展方向ppt课件.pptx

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1、,后摩尔时代的微电子系统发展方向,学号：XXXX 专业：电子与通信工程 报告人：XXX,2019,目录,第一部分,第二部分,第三部分,第四部分,微电子技术发展历程,摩尔定律,后摩尔时代,发展方向,第一部分,微电子技术发展历程,系统电路设计,器件物理,工艺技术,自动测试、封装、组装,微电子技术是随着集成电路，尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新的技术。其发展的理论基础是19世纪末到20世纪30年代期间建立起来的现代物理学。,1. 微电子技术发展历程,材料制备,微电子技术包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术，微电子技术是微电子学中的各项工艺

2、技术的总和。,19世纪末到20世纪30年代,1947年,1958年,1965年,后期,在这期间，建立了现代物理学，是微电子技术发展的理论基础。,德州仪器的工程师杰克基尔比将三种电子元件结合到一片小小的硅片上，制出了世界上第一个集成电路（IC）。,英特尔公司制造出了一系列的CPU芯片，将我们完全的带入了信息时代。,在贝尔实验室内，世界上第一个晶体管就诞生了，由于晶体管有着比电子管更好的性能，所以在此后的10年内，晶体管飞速发展。,摩尔对集成电路做出了一个大胆的预测：集成电路的芯片集成度将以四年翻两番，而成本却成比例的递减。这也是后来的摩尔定律。,1. 微电子技术发展历程,第二部分,摩尔定律,什么

3、是摩尔定律？,摩尔定律是由英特尔（Intel）创始人之一戈登摩尔（Gordon Moore）提出来的。其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。这一定律揭示了信息技术进步的速度。,2. 摩尔定律,第三部分,后摩尔时代,为何称后摩尔时代？,近50年来，摩尔定律被奉为半导体业界的“金科玉律”。它是基于现实推测而出的一种法则，并非一种固定的规律。近年来，随着硅的工艺发展趋近于其物理瓶颈，有些人认为摩尔定律即将终结。现实原因是，成本问题将使该定律提前遭遇天花板。随着芯片的尺寸不断减小，在20纳米节点，晶体管成本出现反转，不再按照摩尔定律

4、所说。目前，16纳米工艺成本已经很高，到10纳米节点时，成本可能增加至11.5倍。而且工艺制程技术的发展在穿孔、光刻、隧穿、散热等方面上都碰到了越来越多的技术瓶颈。要改进光刻技术，还要解决散热问题，同时工艺推进所需要的精密生产设备投入也越来越高，这些都是阻碍半导体发展按照摩尔定律前进的挑战。,3. 后摩尔时代,第四部分,发展方向,4. 发展方向,微电子技术发展面临的限制,在集成电路中，载流子在固体中的运动要遵循一系列的基本物理规律，而随着芯片的微小型化，热效应、电效应等造成的不良影响，目前的技术还无法克服这些违反规律的现象。,芯片尺寸的缩小使晶体管的工作频率得到了提高，但互连引线的延迟并没有得

5、到改善，而且芯片栅氧化层变薄以及散热也受封装技术限制，这些都限制了芯片集成度的发展。,虽然现在的光学光刻从1微米已推进到0.05微米，但光刻技术受到来自于设备的分辨率(R)和焦深(DOF)的限制，每往前迈进一步都十分困难。,现阶段，微电子技术的常用材料是硅材料，但硅晶体的材料特性限制了微电子技术的领域化发展，而且硅材料有众多的缺陷。,4.发展方向,新材料,碳基材料：石墨烯和碳纳米管,石墨烯与传统硅晶体相比，石墨烯表面电子迁移速度为硅的百倍，制成的电子产品产生热量小，而且分割成纳米切片时，基本物理性能不变。碳纳米管具有卓越的电气特性和直径仅为1至2纳米的体积，在极短的沟道长度内也能保持对电流的闸

6、门控制。还有其他二维材料，如二硫化钼、六方氮化硼、硅烯等，但从机理和工艺来看，都没有达到完全代替硅的水平。,石墨烯晶体结构,世界首个碳纳米管计算机芯片（2013）,4.发展方向,新原理,基于电子新自由度，将自旋或磁性作为信息载体，通过电流或电压进行操控。比如基于铁电材料的自旋电子器件，能耗远低于传统电子器件，具有体积小、速度快、数据非易失性等特点，可集信息的传输、处理和存储于一身。,自旋电子器件,4.发展方向,封装技术,平面封装走向立体、多芯片封装集成,将多个不同功能的芯片或结构垂直叠放，使用键合或穿孔互连等微机械加工技术形成连接的新型封装技术。优点在于，不同芯片间相互生产独立，在有效延长摩尔

7、定律的同时，又可显著降低工艺和发挥工艺优势。,封装上封装,光纤温度传感器,5.稀土发光材料在微电子技术的应用,倒装阵列LED芯片,TFT-LED彩色阵列显示基板,6.参考文献,1缪峰. “后摩尔时代”的战略性新材料研究N. 新华日报,2019-06-05(013).2马宜德.我国半导体产业在后摩尔时代的发展思考J.当代经济,2018(18):14-15.3百度文库.后摩尔时代半导体产业发展方向及启示.工程科技,2019-08-05.4百度文库.石墨烯在微电子技术上的应用.工程科技,2015-05-12.5CSDN.“后摩尔时代”怎么办？.工程科技,2017-07-13.6百度百科.微电子.科普中国.,感谢聆听,Thank You For Listening,