代微电子技术和产业的发展趋势综述

1、 本文由我爱中国茶贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第 卷 第 期 年 月 天 津 工 程 师 范 学 院 学 报 】 当代微电子技术和产业的发展趋势综述 王光伟 （ 天津工程师范学院 电子工程系， 天津 ） 摘要： 成电 设计、 从集 路（ ） 工艺、 封装和测试等几方面， 述了 为 的当 综 以 核心 代微电 技术 子 和产业的 要发 主 展趋 势， 探讨了 这些领域所面临的诸多问 题及其解决方案， 要介绍了 并简 一些典型的纳米新器 件及其应用。 关键词：集成电 路设计； 制造工艺； 封装； 测试； 成本； 微电子技术 中图分类号

2、： 献标识码： ） （ ； ； ； 文章编号： 一（ 一 ） 一 ） ） （ 而 一 （ ， ） 盯 ， ， 叱 ， ： 卯 脚 仃 ） 即， ， 盯 争 ， 冲 叩 一 ： ； ； 罗； ； ； 罗 如今， 以集成电路 （ ） 为核心的微电子技术与 产业已进人纳米电子时代。在这个时代， 纳米电子器 件所独有的一些物理及电学特性使得传统 设计、 工艺、 封装和测试面临一系列新的考验。 如互连延迟 丁 、 核复用和系统芯片成为 、 设计的重要发展方向 随着微电子系统复杂度和 芯片集成度越来越 现有的设计、 制造、 封装和测试等方面正遇到严峻 。 计， 重 （ 等 一 对于设 应注 体现系 芯片（

3、， 高， ） 句 统 和可制造性设计 的 ） 设计思想， 将可测性设计 （ ） 的挑战。基于可测性设计 （ ） （ 方案是应对这些挑战的可行方法 设计 ） 。 和可制造性设计 （ 贯穿到设计工作中。 ） 一些新 通常要面对两种复杂性 硅复杂性和系统复杂性， 工艺与新材料的相继应用， 可抑制或减小由于器件 特征尺寸 （ 缩小所引起的许多消极效应。 栅 ） 如， 即 特征工艺尺寸（ ，缩小和新材料、 ） 的 新器件的 引 人带来的复杂性， 以及受到越来越小 和用户对增 氧化层厚度为几个纳米时， 为减小栅漏电而采用较厚 降低成本以及更短上市时间要求所驱动的晶 的 介电 数材料伽 应用 高 常 ） 一

4、 ； 镶嵌工艺制 作 加功能、 备铜 体管数量的指数增长带来的复杂性。 如果按照传统的 为金属互连材料以减小信号延时等。 适应设计和 为了 方法设计， 必然会引起制造成本的上升， 成品率的下 工艺的革新需要， 封装和测试也必须在技术上做相 降， 测试成本的增加， 甚至根本无法测试等问题。 因此， 应的跟进和提升。 的增加、 信号完整性 （ 、 天线效应（ 和电 ） ） 迁移 收稿日 期： ）一 一 基金项目：天津市高校科技发展基金资助项目 （仪 冶） 叹 作者简介： 王光伟 门 一） 男，副教授， ， 博士， 学会会员， 五 研究方向 为半导体薄膜材料、 工艺和器件 天 津 工 程 师 范 学

5、 院 学 报 年 月 必须在 设计时就事先考虑到产品的可制造性和可 测试性。目 和 已经逐步应用于 超深 前， 亚微米 纳米制造工艺和系统芯片 （ 中。 ） 是 在单一基片上实现信号的采集、 转换、 存储、 处理和 等功能的系统。 的 设计涵盖算法、 软件和硬件 三方面， 的可测性设计已经成为 技术中至关 重要的部分因 。超深亚微米 纳米器件更容易发生击 穿、 漏电和桥接等故障。为此， 新型高速 成为保 叮 证芯片良 降低测试成本的关键所在。虽然 率、 不属于最新的 技术， 但其重要性在纳米器件的严重成 品率问题出现后日 益显现。 要求在产品设计时， 将可制造性作为结构设计的一项基本评价准则，

6、 以避 免不必要的过高制造要求， 从而尽量减少不必要的生 产费用浪费。在过去数年间， 主要是分辨率增 （ 强技术， ） 一直是保证 良 率的关键。 今后 又缺乏标准接口， 造成了当前存在着不同可复用 核之间无法良 好对接以及可复用 知识产权交易发 展缓慢的现象。 业界也因此成立了多个国际组织以推 动可复用核标准的建立加 协会、 计划等。 今后， 标准核接口、 通信协议的综合、 验证和 测试扼套等的发展将是可复用产业的主导模式。 现在， 某些新的设计方法， 如 语言被引人到 系统级设计中， 可以较好地平衡软件和硬件两个方 面的需求， 并且在面向对象设计 （ 方面存在不 ） 可比 拟的生产率优势。

7、 采用 设计方法， 要求设计 者承担物理设计的 全部内 不仅在芯片内 容， 部增加了 布局和布线工作， 的设计者还要负责封装、 而且 测试、 及成品率管理和 （ 以 电子设计自 动化 ） 向 电 （ 子设计最优化） 的转变。 不单单是 的改良， 而是一种全新的设计理念， 是从逻辑和物理 两个角度分析和设计芯片的综合工具。 的 发展方向 是在设计和制造之间 建立更具鲁棒性的 通信链路， 以期获得更高的成品率。 设计与制造在 进人纳米时代后， 已经成为密不可分的一个整体， 成 为前向 设计与制造数据反馈相互融合的一个更为复 杂的过程。 由于系统复杂度的提高和对产品更短上市时间 的追求， 设计的复杂

8、度和工作量也相应地呈指数性 增加。提高设计效率无疑成为 设计业的主要奋斗 目 标之一。 其中， 复用设计正在成为众多厂商的选 择。 实现的 基础之一就是 复用设计， 其基本内 涵是把已优化的子系统 （ 甚至系统级模块） 纳人到新 的系统设计中， 以实现 设计能力的飞跃。 年 （ 制造工艺技术的进步是推动微电子产业 增长的基本动力 摩尔定律在未来 年内， 仍然发挥导向作用 到现在为止， 半节距为特征尺寸的 以 技术节点的演进一直遵循摩尔定律。据专家预计， 未 来 巧年内， 摩尔定律仍然有效。 这主要得益于电路设 计和架构上的不断创新 年， 技术到达 。 国际 节点， 距离上一个节点 （ 已 ）

9、有 年。 以年版 指出，（ 年将实现 ） 量产， 年达到 ， 年进人 ， 年实现 量产。肠 年 公司推出的酷睿 （ 月， 系列微处理器， 亿个晶体管， ） 有 全部采用 制造工艺， 标志着 技术节点的量产比 ）的预言提前了 修订版所给出 （ 年。 年 ） （ 修订版认为， 设计成本的 快速上升是半导体技术 可持续发展的最大障碍之一， 并导致设计和生产制造 之间产生脱节。 复用设计是加速设计进程和降低设 计成本的有效方法。 前， 复用已 设计中得到 目 在 应用， 并形成了 专门生产可复用 核的产业和生产 的主要特征尺寸如表 【 所示。 商。可复用 核分为以硬件描述语言 （ ） 形式 虽然到现在

10、为止每个技术节点都基本上如期实 提交的软核、 经过完全布局布线的网表形式且不能由 现。 漏电、 量子效应和热功耗问题一直是摩尔定律前 设计者修改的硬核， 以及结合了软核与硬核两种形式 的固核 种。由于不同厂商参与可复用核的生产， 进的主要羁绊。为了实现 技术按摩尔定律进展， 表 修订版给出的 主要特征尺寸范区 年 生产年份 ） 竺 傀 ， 乙 凡 ， 八 八 司 且 八 ， 几 ， 特征技术节点 半节距 半节距 ） （ 巧 ） （ 、 曰 ） （ 尸 月了 ） （ 犯 ， 少 尸 、 】 、 一 印 山 白 了 尸 了 尸 节距 从 版图栅长 物理栅长 飞 、 门、 ， ， ， 第 卷 第 期

11、 王光伟 ：当代微电子技术和产业的发展趋势综述 生产出基于 工艺水平的全功能 芯片， 该 低功耗晶体管、 第二代应变硅、 比 缩 如高 常 （ 材 金 例 小。 介电 数 ） 料、 属栅极、 工艺融合了高性能、 一 应变硅等成为各厂商应对半导体器件漏电率上升的 高速铜互连， 及低 沦 材料， 以 介电 在 工艺出现 首选。 公司宣布于 年 工艺的量产芯 的漏电过大问题在 工艺中也得到了明显的改 一些新材料、 新工艺陆续被引人制造工艺中， 带来了 电气性能的较大改善， 并产生和过去相似的等效按 商开始瞄准下一个技术节点。 年 宣布， 它已 片中 高 常 卜材 金属栅 采用 介电 数（ ） 料和

12、极（ ） ， 分别替代二氧化硅 （ 包括 ） 和 多晶硅。目 主流的 前， 技术部分地采用了相关 善。 称， 年该工艺已用于 硅片的量 产。在 年举行的国际电子元器件大会 （ ） 上， 展示了采用 工艺制造的两款 裸片 的 新材料和 新工艺 ， 。 技术、 硅片、 铜互连工艺和 成为四大亮点 技术是工艺上的一次重大突破 照片， 包括一颗双内核处理器和代号为 的 其中 移动处理器。 、 、 等公司表示积 、 极投资 工艺。 抒 又 技术节点， 很多专家认 为 有可能 推 据 预 。 将 被 迟。 ， 计， 工艺可能要到 年下半年或 年才会研制 成功。 制造工艺于 年开发成功， 年实现 量产。 和

13、 工艺水平相比， 不是线宽简单 地减少了 ， 制造工艺的一个飞跃。 而是 因此， 在向 进化过程中所遇到的困难也远远高于以 前的技术升级， 但这也为顺利地向 节点过渡打 下了良 好的基础。 在 工艺中， 采用了多项新材 硅片已 成为产业布局的重点 早在 年， 业界即推出了第一代可用于 硅片的生产设备。 和 英 年， （ 飞凌 ） 共同投资在德国德累斯顿 （ ） 建造全 料和 新工艺。 激光退火、 其中， 应变硅（ 、 球第一座采用 硅片生产 的工厂一一 ） 绝缘衬底上硅（ ， 、 ） 铜互连技术、 （ ）主要产品为 （ ， ） ， 年通过产品质量认证。此后， 全球半导体市场的不景 低 无 材料

14、的引人是主要亮点。 介电 脉冲准分子激光退 气， 推迟了向 硅片的转移。全球 产业曾历 火 （ 是形成 纳米超浅结接触材料的重要手 ） 段 应变硅技术显著地提高了沟道载流子的横向迁 。 经多次向大尺寸硅片转移的历史胸 、 和巧 的转移各花了大约 年时间， 巧 从 到 移率， 缩短了源漏间的渡越时间， 使电流密度增大 ， 一 从而提高了晶体管的运行速度和芯片的工 的转移花了 年时间， 向 转移的时间 作频率。 是为了防止寄生电容和寄生晶体管效应 更长， 用了 年才达到大约 亿平方英寸硅片的 而采用的。在 工艺中， 运用了七层或八层铜互 产能。 前， 目 硅片成为运用最先进工艺技术的 首选， 诸如

15、更小的栅极长度 （ 、 ）双嵌入式铜互 连技术， 硅片上的晶 体管数达到 量级， 极大提升了 芯片的性价比。双层堆叠设计的掺碳氧化物 （ ） 连工艺、 芳 低 介电材料和高 芳 介电材料、 硅片长凸技 低关 介电材料的采用， 减小了布线之间的电容， 提高 术， 以及背面研磨技术等。同时， 工厂亦采用 了 信号在芯片内的传输速度， 降低了功耗。 工 了 更高的自 动化程度， 包括前开门式统一规格（ ） 艺还具有其他一些优良的技术特性， 如 栅极绝 和微环境的普遍应用、 非常高的单机自 动化水平、 高 缘层厚度， 仅有 个原子层厚， 一 可以提高晶 体管的 度集成的全厂计算机集成制造系统 （ 、

16、动化 ） 自 物流系统（ ） 、 动化生产优化设计的工厂布局， 为自 运行速度。晶体管长度仅为 左右， 未来两年还 可以进一步缩小。 据报道， 公司在研发 制 以及采用基于开放式标准的生产设备和软件等， 所有 这些， 都大大提高了生产效率。 程的过程中还引人了一些新技术， “ 如 收缩硅片”技 术， 可以控制热电子， 从而使晶体管热泄漏现象得到 由于 硅片是 硅片面积的 倍， 解决。 睡眠晶体管” “ 技术， 能使芯片在没有被使用的 产能是 硅片的 上， 倍以 这相当于每个芯 区域自 动处于关态， 从而大大降低功耗和满足芯片的 片的成本下降超过 覆盖率几乎可达到 因 ， 。 散热要求， 在笔记

17、本电脑等功耗要求较高的产品中具 此， 在市场竞争激烈的 领域中 应用较快， 如 产 有重要应用。据有关机构统计， 全球大部分 年 品和逻辑电路领域。 在现有家 硅片工厂中， 大厂仍采用 或 节点作为主流量 了家， 占 逻辑电 了家， 路占 其余 是 家 产工艺， 工艺在 年上半年才成为主流工艺。 微处理器。由于投资 工厂需要巨额资金 （ 估 随着 工艺被逐步应用于 生产中一 些厂 计建造一座 芯片工厂需要大约 亿美元 ） ， 天 津 工 程 师 范 学、 院 学 报 年 月 因此， 只有实力特别雄厚的公司才能承受， 一 代工厂 （ ） 重要性正日 的 渐上升。 前 在目 硅 片 厂中， 叮就占

18、 据 估计， 了。 公司 年新增的家 厂中，卿占家。 铜互连工艺的普遍应用 传统 金属化工艺主要采用铝作为互连材料， 随着晶体管尺寸越来越小， 其在信号的高速传输方面 、 编码解码引擎等集成在一起， 追求性 以 表现出很大的局限性。 选用电阻率较小的金属作为互 能上的提升。目 最先进的研发方向开始转向 前， 将各 连材料和介电常数较小的介电材料作为层间介质是 种光电子器件、 化学传感器、 生物电子器件和执行器 降低信号延迟、 提高时钟频率的两个主要方向。 金属 与信息处理系统集成在一起， 从而完成从信息获取、 互连材料中， 铜是取代铝的理想选择。这是因为铜的 处理、 存储、 传输到执行的系统功

19、能， 即微机电系统 电阻率比铝小 并且铜比铝的抗电迁移能力高两 ， （ 或微光机电系统 （ ）即更广义的 ） ， 个数量级。与铝相比， ， 铜允许在更薄的互连层中 通 。 过更大密度的电流， 从而提高了驱动能力。铜工艺减 具有很多优势， 如极大地减小功耗开销、 减少 少互连层的厚度， 可通过降低电容来达到减小信号延 印制电路板 （ ） 上部件数和管脚数、 降低板卡失 迟的目 如果配合采用低 的。 介电材料， 可以降低信 效的可能性、 减少系统开发成本等。现在， 在计算机 号线之间的祸合电容， 信号的传输速度更快， 即可进 中应用的 除了 个通用处理器外， ， 还集成了 一步降低信号延时。 铜工

20、艺走向 产业化的另一个原因 即 卸载引擎、 编码解码引擎及图形处理引 是， 虽然铜的刻蚀比铝困难， 但铜互连采用的是镶嵌 擎， 这些专用处理电路在提供更高处理效率的同时， 体的功能和特性出发， 用软硬件结合的设计和验证方 法， 复用贯彻到深亚微米 把 纳米技术， 在一个芯片 上实现极其复杂的功能。 最初主要是将逻辑电路、 、 闪存和微处 理器集成在一起来获得体积、 功耗和成本的最优化。 随着 技术的发展， 出现了将 、 一 、 工艺 （ ） 和化学机械抛光 （ ） ， 可以减少金属互连层数， 从而降低了成本。 公司率先把铜工艺应用到实际的生产中。 年， 旧 公司推出了采用铜互连技术的 奔腾 处

21、理器 （ 工艺 ） 。接着， 、 、 三 星、 台积电、 联电等公司也纷纷采用铜互连工艺。目 还可以 减少功耗和 发热量。 的资 据 料统计， 近年来广泛应用 的产品主要有： 手机、 视频游戏 机、 存储器、 宽带远程访问设备、 播放器、 数字机 顶盒、 数码相机、 个人计算机、 移动通信网设备、 局域 犷 域网 设备等。 其中， 对高性能 需求较旺的是网 络设备和高端电子游戏机， 要求功耗低的 主要集 中在移动通信设备和无线应用方面。据有关机构统 计， 销售额将从 年的 亿美元迅速增长到 年的 亿美元左右， 年均增长率超过 。 前在 、 制造中已 的 经广泛应用了 铜 互连技术。铜互连已经成

22、为 以下金属化工艺 的唯一选择。在最新的 工艺中， 厂商采用了七 层或八层铜互连技术。据最新报道， 与铜互连工艺和 低 介电材料在 节点中的应用有关的技术问题 已被攻克， 前正朝着 目 技术节点进发。在 版的 中， 第一次没有对铜互连工艺和低 无 介电 材料的发展目 标进行延后， 表明铜互连工艺的研发和 应用非常顺利。有关专家认为， 铜互连工艺开发的潜 力还很大， 至少在 巧 节点之前还不需要下一代互 连技术 光互连技术。 现在， 铜互连工艺日 臻成熟， 广泛应用于 、 服务器、 通讯及消费电子类等对整体 产品表现、 高密度及低耗电有较高要求的 产品。 成为 的重要发展方向 给 设计、 测试、

23、 工艺集成、 器件、 架构以 及 其他领域带来一系列技术上的挑战， 需要解决的问题 包括： 系统级异质技术集成， 、 如 光电子器 件的整合等； 功耗管理， 特别是对于低功耗、 无线 多媒体应用； 开发可复用的模拟 测试方 ； 法的发展， 包括测试的可重用性和模拟 数字内建自 测 试。必须指出， 虽然 大大降低了 设计和制造 成本， 却显著地抬高了 测试成本 总之， 代表了 。 朝系统集成的方向发展。从分立元件到 再到 ， 这是电子学领域的三次重大变革。微电子技术 从 向 的演变， 不仅是概念上的重大突破， 同时， 也是信息技术革命的必要前提。 光刻技术代表了 制造工艺的先进程度 制程包括薄膜

24、材料制备、 清洗、 掩蔽、 光刻、 刻蚀、 掺杂、 等多个工序， 其中尤以光刻技术最 为关键， 它决定着 制造水平的高低。随着 由深 随着 技术进人纳米阶段， 市场呼唤重量更轻、 成本更低、 功耗更小的产品， 出现了将整个系统集成 在一个芯片上的产品 系统芯片 （ ） 。 将原 先由多个芯片完成的功能集中到单个芯片中实现。 不是各个子芯片功能的简单叠加? ， 而是从系统整 第 卷 第 期 王光伟 ：当代微电子技术和产业的发展趋势综述 亚微米向纳米级发展， 光刻采用的光源波长也从近紫 夕 区间的 汉 ） 、 进人到极紫夕 汉 ） 区间的 目 大部分芯片制造采用波 、 。 前， 长为 和 光刻技术

25、。 其中 光刻光 源是 准分子激光， 最初用于 卿 制造工艺。 公司推出的 以系统， 一 将其扩展到了 艺， 四 公司推出的 系统， （ ） 可以 满足 卿工艺的 制造要求。 前， 光刻 当 采用 准分子激光作为光源， 其主要用于 “ 、 和 卿 工艺。 属合金， 如锡锌系列、 锡铜系列和锡银系列等 无铅 。 焊料相对锡铅焊料的主要弱点是浸润性差、 熔点高和 金属溶解速度快。另外， 无铅焊接过程中预热和回 流温度较高， 因此需要更强有力的清洗过程。通过镂 板印刷和电镀晶圆凸点的制备来实现无铅化是较为 先进的工艺。总之， 无铅化工艺引人的新材料或新技 术对 制造、 封装和测试的影响还需要作进一步

26、的 评估。 除了积极开发无铅化封装技术外， 近年来出现了 年版 曾 预言将在 脚工艺中 采用 巧 光刻技术， 经证实被大大延后了。这主要 但已 归功于分辨率提高技术 （ ） 的应用， 其中以浸人 式光刻技术最受注目。 浸人式光刻是指在投影镜头与 硅片之间充满液体， 以提高光刻设备的折射率和增大 镜头的 数值孔径， 从而获得更高的 分辨率。 如 光刻机的数值孔径（ ） 左右， 为 采用浸人式技 术后， 浸入式光刻技术在 年后 。 取得了长足进展， 并有望应用于未来 及以后的 技术节点中。 当前， 一些主要的 制造商已经将浸人 很多新的 封装技术， 如系统级封装 （ ， ） 装芯 （、 级封 （硫

27、： 卿 、 倒 片 ） 晶圆 装 ） 层叠封 （ 等， 吧 和 装 ） 被应 用在各种超小型封装、 超多端子封装、 多芯片封装领 域。系统封装主要受到移动电话市场快速发展的驱 动， 及应对多芯片封装发展的 以 要求。倒装芯片是直 接通过芯片上呈阵列排布的凸点来实现芯片与封装 衬底的互连， 传统封装方式面积缩小约 并 可比 ， 式 技术 首 原先预 在 林 和 光刻 作为 选。 计 工艺中采用的 光刻技术， 已经被 浸人 且电特性表现优良， 抗噪声和抗干扰能力较高， 适合 应用于 芯片组及绘图 等高端产品。 、 封装业正经历的另一个重大转变是从标准封 装批量生产为主， 提供定制的封装解决方案转变

28、。 向 主要的驱动力来自 消费电子业的快速发展、 封装引脚 的增加、 新材料的导入以及新制造工艺的开发等。 式光刻技术所替代。 年 宣布， 它有意放弃 光刻技术， 以 浸人式光刻取而代之， 然 后使 犯 工艺直接进人 时代。于同年宣 布其 光刻技术可扩展到 节点， 而 光刻技术被顺延到 节点。 修订版扩 充了 浸人式光刻技术的使用范围， 并将 浸 人式光刻技术作为 和 节点的首选， 同时 还认为浸入式光刻有可能成为犯 和 节点的 测试业面临新的挑战 当前， 测试主要面临两方面的挑战： 一是 技术的挑战； 二是可测性的挑战。 的复杂度非常 高， 在一块芯片内有 存储器、 、 、 模拟电路等 多种

29、模块， 还可能包括射频电路、 光电器件、 化学传感 器等器件， 因而作为 测试系统， 必须具备数字、 混 合信号、 存储器、 射频等各种测试， 同时各个模块之 间又不能相互影响， 这对测试提出了非常高的要求。 其次是芯片的可测性， 它包括可隔离性、 可控性和可 观察性 着芯片复杂度和集成度越来越高， 。随 对芯 片的可测性提出了更高要求。许多试验指出， 电路规 模每增加 个数量级， 测试生成时间将增大 个数量 级侧 。同时， 也要防止测试成本的指数增长。 面对芯片复杂度和集成度越来越高的趋势， 较好 的 解决方案是在设计时即采用 ， 这在一定程度上 降低了测试的复杂度， 对保证芯片流片成功、

30、提高量 产良 降低测试成本都起着重要作用。 刃 的方法 率、 之一是采用结构测试， 而非功能测试， 可以缩短测试 开发时间， 节省测试费用。 其次， 采用内置自 测试， 即 解决方案。 全球主要的 光刻设备供应商 、 和 均已推出 浸人式光刻设备， 计 划把浸人式技术应用到 光刻中， 年 如 公司推出 ） 的 浸人式光刻机 。 当 新一代 然， 光刻技术， 如极紫外光刻（ 、 子束 ） 电 投影光刻、 离子束投影光刻及 射线光刻等， 也有可 能在 及以后的技术节点中得到实际应用。 ！ 封装业积极应对无铅化要求 由 兀 于 封装所用的主要焊料一一锡铅焊料（ 一 合 对环境和 金） 人体的 很大，

31、 前 封装业必须 危害 目 转向无铅化封装方案。 无铅化封装主要通过采用无铅 焊料来实现， 比较成熟的无铅焊料是以锡为主体的金 天 津 工 程 师 范 学 院 学 报 年 月 产厂商， 英飞凌、 如 、 飞思卡尔（ ） 、 、 对芯片或 核进行测试， 也可缩短测试开发时间， 降 瑞萨、 三星与索尼都在积极研发中。 相变存储器是基 低测试费用。第三， 采用基于故障的测试， 即测试可 于记忆材料在电流脉冲作用下发生快速可逆相变， 具 能发生故障的部分， 不测试不太可能发生故障的部 有非挥发性、 低功耗、 抗辐照等优点。纳米存储器主 要是指纳米技术制造的浮栅存储器， 具有快速读写和 分， 在制造过程

32、中， 在可能引起失效的地方设置一些 非挥发的特点。 分子存储器则是基于单分子作为基本 测试电路， 可保证较高的测试覆盖率， 还能节省时间 和费用。 由于可复用 核在 设计中应用愈加广泛， 存储单元的存储器。 出现了不同厂商核的多时钟问题， 使得并行测试这 新型逻辑器件主要有共振隧道二极管 （ 、 ） 单电子晶体管 （ ）快速单通量量子逻辑器件、 、 量 些核非常复杂。 因此， 需要建立各个厂商都能接受 子单元自 动控制器件、 纳米管器件、 分子器件等。在 的核接人标准和可测性设计标准， 这也能大大简化 测试程序， 节约测试费用。 未来各种 新型器件中， 纳米科技被大量运用， 除了 因芯片集成度

33、提高而出现的测试愈来愈分散化 在存储器和逻辑器件中作为晶体管的主要材料， 某些 也是一个重要特点。 测试将体现在每一个环节之 形态的碳纳米管 （ ） 可在晶体管中取代硅来控制 中， 尤其是对于复杂的芯片， 从设计、 制造至封装， 测 电子流， 并且 也有可能取代铜作为金属互连材 试机器将与芯片本身更加接近， 从而测试过程将变得 料。 公司预测， 年， 到 芯片的晶体管结构将 更加快捷和方便。 由 或硅纳米导线构成。 据一份研究报告称，到 全球采用纳米科技的 产品销售额将达到 年， 一些新型器件逐渐崭露头角 亿美元， 年将增加到 亿美元， 年将 达到 亿美元。 随着特征尺寸的缩小， 主流器件的

34、作为 越来越显现出局限性。 研发人员开始积极寻找新 结束语 的替代产品， 以便在更小的技术节点中超越体硅 技术。 当代微电子技术和产业的飞速进步， 对传统的 中 提出的 非传统 器件中， 有超薄体 设计、 工艺、 封装和测试等方面带来许多机遇和挑战。 、 能带工程晶体管、 垂直晶体管、 双栅晶体管、 可测性设计、 可制造性设计和 核复用成为 设计 等。 其中， 超薄体 是一种全耗尽 ， 可以 的重要发展方向。随着 特征尺寸缩小到纳米量级， 提供 节点 所需的极薄沟道尺寸（ ） 出现一些新的物理和电学现象， ， 促使 在制造工艺 把测试电路设计在芯片或核中， 通过内置测试电路 具有 较高的 值斜

35、率 （ 附 和 亚阂 （ 助） 保证阂 值 电压 （ 的可控性。 科） 能带工程晶体管是将体硅上的 应变硅用作沟道迁移率提高层， 以获得更高的驱动电 流， 并且和体硅 兼容。 垂直晶 体管、 和平面双栅晶体管都是双栅或围栅晶 体管结构， 这三 种器件都能提供较高的驱动电流， 后两者还具有较高 的亚阂值斜率和改善的短沟道效应。 近年来， 有望被实际应用的新兴存储器件， 主要有 磁存储器 （ ）相变存储器 （ ）纳米存储 、 、 技 材 进行重 革。 设计和 艺的 术和 料上 大变 工 革新， 又使得 封装和测试技术呈现出一些新的 特点。所 有这些， 提升了微电子产品的性价比， 拓展了市场， 推 动了微电子技术和产业的蓬勃发展。 参考文献： ， 一 一 曾 宏， 漩， 昊 曾 阂 深亚微米下系统芯