集成电路技术十年发展

重要领域。新世纪以来，我国的集成电路科技与产业在国务院国文件和各级地方政府的持续支持下，获得了长足进步，取得了一系列重要成果：的产业链格局。集成电路产业中占有重要地位主音视频标准AVS芯片、华为网络通品化和产业化的重大进展，并获得国家科技进步奖励。度，2003年国务院科教领导小组批准实施国家科技重大专项——集成电路与软批准建设国家集成电路人才培养基地。集成电路设计业是包括中国在内的全球整个集成电路产业中最分。集成电路设计企业在新兴产品的开发上扮演着关键作用。在用芯片、3G通信芯片、数字电视芯片、第二代居民身份证芯片等领人瞩目的成果。CPU被誉为电子信息产品的心脏，是集成电路产品得了一系列重要突破，部分产品达到国际领先领域的科技水平和支撑电子信息产业发展的能力。在超级计算机用高性能CPU领域，我国实现了从无到有的重大历史跨越。经过十余年不懈努力，掌握了高性能CPU体系架构设计的核心技术，突破了微结构设计、Cache设计、核间通信、总线设计、存储器接口设计、低功耗设计、可靠性及安全性设计等关键技术，达到了国际领先水平。制自主设计、全流程可控生产”的技术路线，积极承担国家重大科研攻关项目，不断提升科研创新能力、突破高性能CPU研制关体系，具备了从架构研究、逻辑设计到物理实现全过程的自主研发能力。理器为RISC结构，采用0.13微米CMOS代工工艺，集成近5700万只晶体管，峰值运算速度达到每秒50亿次浮点运算。具有高性能、高可靠、高频率等特点，国纪录，获当年集成电路领域唯一一个“Aa”级评价。心关键技术上有重大创新和突破，整体技术居国内领先、达到国际先进水平。频率突破1.5GHz的高端通用多核运行功耗在50W以内，能效比提升近一倍等方面已达到了国际主流处理器的同等水平。内迄今为止唯一一台全部采用国产处理器实现速度超过千万亿次的高性能超级大信息系统自主可控发展具有重大意义。控机等产品中，部分产品已在国家核心部门和重点项目中进行了重要示范应用。团（CEC）等大型国有企业开展深度合作，取得了阶段性进展。在桌面计算机/服务器CPU领域，中科龙芯和月研发成功国内第一款64位通用CPU“龙芯2号”（“龙芯2B”在此基础上，“龙芯2E”处理器使用90nm工艺，最高主频达到1GHz，实测性能与中低档PentiumIV相当，标志着我国在自主CPU设计技术上达到了当时国际先进水平。“十一五”期间，自主CPU技术水平进一步提高，并进行了从实验室样品到面向市场的产品的有益尝试。以“龙芯”CPU为例，一方次浮点运算，片上包含4.25亿只晶体管。另一方面，中科龙芯在科技部的安排和部署下，与欧洲的意法半导体公司合作，在“十五”期成果上，通过质量、成本和成熟度等的优化设计，研在江苏省常熟市建立了“龙芯”产业化基地进行“龙芯”系列成了基于“龙芯”CPU的桌面整机产品中试。2010年初，在科学院和北京市企业转型，实现了“龙芯”CPU的企业化运做。“十一五”后期，桌面CPU和服务器步应用，如“十一五”末研发完成的“龙芯3C”采用32nm工艺设计，片内集成8二五”开始，“核高基”科技重大专项从产业链的的发展，联合包括操作系统、办公软件、数据库、中间介、ODM/OEM、整机、系统集成等企业，基于自主CPU构造完整的产业链，形成了良好的发展势头。的应用。软硬件协同发展、整机与应用带动芯片和软件发展已经成为广泛共识。级。在嵌入式CPU领域，浙江大学、苏州国芯和杭当。上述嵌入式CPU均在国际主流先进集成电路代工线（台积电、中芯国际等）技进步二等奖。领域,具有可扩展指令、可配置硬件资源、可重新综合、易于集成等平台和集成开发环境，形成了从高端到低端多款微控制器芯片，类、通讯类的多种应用。码密度指令集；32位地址与数据通路；单发）；支持3种低功耗模式；支持硬件调试模块；支面向中高端嵌入式应用，具有高性能、低功耗和高代码密度等特征。CKCK610ESM-F等多种配置型号。CK600和CK500在指令和工作环境上全兼容。CK600的微体系结构包括：RISC体系架构；16比特指令，3（BHT非阻塞指令发射和数据Cache访问机制；数据Cache写回和写通动态可配置；乱序随机执行和硬件保留栈；返回地址预测，4入口硬件返回地址栈；）；（32/64/128）；可扩展的协处理器接口；CPU性能：1.82DMIPS/MHz。CK500与CK600系列嵌入式CPU形成了完整的开发工具链和软硬件环境，开发套件、CKCore编译、链接和调试工具链及开发板、硬件仿真器等。CK系列CPU软件开发套件涵盖了从启动代码和软件仿真器；代码示例项目。根据国家新一代信息技术产业和信息化对高水平嵌入式CPU的应用需求，面向产业化应用国产自主创新指令体系CPU的研发。杭州运算指令与单精度、双精度浮点指令，CK800系度和降低功耗。采用先进的10级流水线技术与乱序猜测执行框架，具有高主频、高单位性能、高代码密度、高功耗效率等优点。CK810可应用于新一代移动通信代高清数字电视机顶盒、汽车电子等高性能嵌入式应用领域。CK810CK803是一款高性能、低功耗嵌入式CPU核，可应用于低功耗、高性能、携式应用。CK803采取取指、解码、执行回写指令预取缓存器，消除32位指令非对齐顺解码阶段的逻辑与地址计算的优化，实现存储/载入指令的全流水运理乘法、乘累加与乘累减DSP运算。低成本微控制器、无线传感网络等嵌入式应用。CK802处理的产生和内存的访问，最快支持在一个时钟周期内完成存可配置的内存管理单元支持超级用户自定义内存空间的访问权限，权限划分为：（CP0）和内存。CK802同时设计有针对信息安全应用的可配置模块。可喜的是浙江大学和杭州中天协同创新研发了自主创新的嵌入式CPU指令体系，嵌入式CPU支撑新一代信息技术产业发展写下历史性的一笔。取得技术创新和产品研发的突破，成功研制了我国自主端专用芯片，标志着我国移动通信终端SoC迈进明显提升。“十五”中期，国家“十五”863计划超大规模集成电路重大专项首次部署了自主SoC的研发和攻关课题，由大唐电信牵头，联发展条件，针对移动通信终端研制适合我国国情的通信So在当年的北京微电子国际研讨会上正式发布。带I/Q通道的高速AD/DA，能够提供每秒5亿条指令（500MIPS）的运算能力，复杂通信终端的核心处理芯片。一统天下的格局，填补了国内在这一领域的空白。美国先后荣获北京市科学技术奖三等奖，“中国铝业杯”首届中央企业青年创新奖等。数字家电在内的多个领域。其中，北京信威通信有限公司的“大灵通动了数十亿元的SCDMA终端产业发展，取得了重大的经济效益。端基带芯片和参考设计方案研究开发项目。并于业务中的多模处理策略等关键技术。在充分研究T成的周期缩短了3/4以上。TD-HSPA/TD-SCDMA多模手机通信芯片本的优势。40nm工艺作为一种国际先进的集成电路生产工艺，展讯相关设计生产经验的情况下，努力攻关，成功实现了一次性流片成式发展。SC8800G在40nm工艺流片成功，无线通信网”国家科技重大专项TDD-LTE基带芯片项目提供了的宝贵经验积累，品化基础。CDMA2000的竞争中获得了优势，有力地促进了我国TD-SCDMA产业的发展。样化发展。现在已有数十款采用SC8800G数十亿元的新增产值。提供了有力的技术支撑。TD产业的繁荣，也使得产业链上下游在研向良性循环，从而进一步提升了TD产业的竞争力。最重要的产品支撑。2002年国家“十五”863计划设立超大规模集符合国家标准的高清晰度电视和数字音视频集成电路的开发。在该专项“高清晰计开发和产业化产品开发的基础和能力。统验证模型、AVS符合性测试规范及符合性测试码流。编码和调制》（简称DTMB标准）和GB/T20090.2-2006《信息技术先进音视频编码第2部分：视频》（简称AVS标准）。2007年运营，该系统是国内第一个采用地面国标和AVS信源标准开始运营的地面运营网络，支持车载、便携、机顶盒等多种类型终端的移动接收和固定接收。同年，“AVS视频编码标准关键支撑技术”荣获信息产业部重大技术发明奖、“中国标准创新贡献奖”一等奖。2009年数字电视SoC芯片列入国家《ITUTechnicalPaperHSTP-MCTBMediacodingtoolboxforIPTV:Audioandvideoco电信联盟通过中国DTMB标准为国际电联的第四个地面数字电视标准。正式实施。我国地面数字电视传输采用GB20600-起，所有地面数字电视终端产品必须支持DTMB解调和AVS解码。技术产业化推广应用的最佳业绩。相关产品荣获明奖、2009年度国家科学技术进步二等奖、2010年度电子信息科学技术一等奖。级以上的城市的全覆盖，并同时在20多个国家和上能够提供DTMB国标地面解调芯片的主要供应商包括：高拓讯达、上海高清、家，美、欧、日、韩共10家其中杭州国芯科技成电路有限公司均已实现了大规模产业化，并已形成系列产品。AVS已经在浙大规模应用，全球范围内采用AVS标准播出的数字电视频道数已经超过600套。动态随机存储器（DRAM）与中央处理器（战略意义。但是，DRAM产业对制造技术要求高，设计复杂，生产线投资巨大，知识产权壁垒高，我国企业在过去20多年中虽然不断努力，但终因各种条件的限制，未能有所突破。2008年，山东华芯半导体计，晶圆、颗粒及模组测试等相关的专利、Knowhow等知识产权和开发工具，以及上万件专利的使用权，扫清了自主发展D了优秀的人才资源、技术资源和设备资源等，具础条件。2009年，“核高基”重大专项抓住机遇产品。经过2年多的努力，山东华芯半导体公司推出了DDR2产品，经过测试DRAM产品零的突破。更为可贵的是，山东华芯在引进消化吸收奇要的DRAM研发企业。山东华芯的DDR2产品采用掩埋字线（BWL）技术，使用65nm工艺制造，符合掩埋字线技术和理论上的特点：相对于传统的深沟槽（Stack）技术，山东华芯半导体所采用的掩埋字线（BWL著的优点：即更少的关键工艺和更小的字线位线耦合电容。山东华芯的DDR2产品主要面向计算机、服务器等主部分应用情况。和承载电信业务的智能卡（SmartCard并在电信、身份证年国家科技进步二等奖。统，SIM卡成为不可或缺的关键产品。遗憾的是，当时我国每年发卡芯片的研发提供了强有力的技术保障。等单位联合攻关，勇于创新、善于创新，在全球率先采用闪烁存储器（F（EEPROM并突破了芯片设计、可靠性、安全防护等一系列关键技术，一举动了IC卡向智能卡的战略转变。“基于闪存和世界知识产权组织的专利金奖。华虹NEC致力于自主工艺的研发，在嵌入式闪存制造方面形的工艺和技术，为基于闪存的SIM卡研发和大批量生产打下了牢固的基础。在系列化产品，强有力地支撑了国产智能卡芯片的发展。华虹NEC已经成为世界上最有影响力、最有优势的智能卡芯片制造商。在基于闪存的智能卡集成电路的攻关过程中，清华大学、大唐微电子和华虹NEC三家单位密切配合、共同努力，先后攻克了闪存型智能卡集成电路一系列重大技术突破和产业化成绩。包括：无法保证代码的安全；第三，由于EEPROM的结决，实现了闪存型智能卡的实用化和产业化；COS和数据的后期写入，防止了COS代码和数据的前期泄露，但是对闪存的可硬件的可靠性保障设计、COS的闪存操作控制、软硬件容错控制等门设计，开发了高可靠的制造工艺，保证了C达到和超过了传统IC卡的芯片；等技术，保证了动态更新的安全性；现了可执行代码的安全写入和执行切换；5.闪存型智能卡业务动态管理技术。通过在硬件和软件两个方面的协同设计，使得存储空间的动态分配和管理成为可能。在软件方面，承研单位发明了基于更新等以往无法实现的功能。运营商或用户可以对卡内增值业务进行在线变更，有效提高了用户黏性和数据业务的运营收益。基持了电信运营商在SIM卡上开发全球领先我国电信业在该领域领先全球、引领国际同行的新业务发展；稳定、可靠的工艺平台，工艺水平也从早期的0.7.闪存型智能卡IP核库。IP核是SoC的重要组成部分，本项目实施过程中，依托自主的嵌入式闪存工艺，形成了系列化的闪存I大规模生产的检验；生了巨大的经济和社会效益。到2011年，存的智能卡技术为全球智能卡的发展也做出了积极的贡献。企业的垄断，填补了空白，其技术的先进性带动了全球智能卡芯片的战略转型，也推动了我国智能卡企业的群体突破，具有重大的战略意义。非接触式集成电路卡技术具备综合优点，适于居民身份证的应用；2001年1月，民身份证有关问题的批复》，至此，我国新一代居民身份证(以下简称：二代证)应用任务。位开展了多项专题技术攻关：重点研究第二代居民身份证专用芯片抗静电放电技术、芯片失效机理分析等关键技术；取得了触卡条带优化技术、非接触模块抗压测量技术、芯片参数测试分析技术与装置、EEPROM寿命预测技术、失效分析技术、芯片失效统计分析方法和评测方法等20项关键技术与方法成果，并产品设计与优化。近6年的事实证明，在产业的共同努力下，已发行近12测试等产业的发展起到了重要的技术推动作用。该科技进步一等奖。成电路制造关键技术领域也获得了喜人的突破。段性创新成果；与此同时，成立不久的中芯国际自主（Cu）制程工艺，这为后来在纳米级集成电路大生产工艺开展研究大专项课题-《0.09微米CMOS集成电路大生产工艺与可制造性》，北京大学、具有研究基础和研发优势的单位合作，组成了产学研联合的研90nm-65nmCMOS大生产关键技术方面开展多方位硅化物自对准浅结技术、微细加工工艺中的特征破。高性能、低成本的90nmCMOS逻辑集成术指标及可靠性顺利通过了客户的考核和认证，所制造产品的成品90%以上，已于2005年底开始量产和承担对外加工服务。2.在适于90-65nm技术的器件模国际在大生产中采用，另一部分被应用到相关技术的开发和应用中。件、电路工作模式等对器件失效模式的影响，发现了接近于实际工艺的CMOS器件和电路重要失效模90nm-65nm技术的可靠性模型和评测平台，在中芯国应用。4.在90nm技术的可制造性检查验证优化设计技术方面：基于大生产工艺，芯片的可制造性进行检查验证和校正处理。术、工艺、材料等方面的集成创新，成功地开发了GeSi源漏结构诱导的PMOS应力硅新技术，采用沉积加刻蚀多次重复等方法，开发了满足65nm技术需求的微细加工技术、低K介质材料的CVD淀积技术。金属栅技术、新型器件结构和相关工艺的研究，提出了高K/金属栅与CMOS器SONOS和氧化物阻变存储器等多种新型逻辑和存储器件结构及其制备方法，其为了进一步推动我国集成电路制造产业的发展，提升我国集成电路制造装备、工艺及材料技术的自主创新能力，在《国家中长期科学和技术发展纲要（2006-项（简称“02”专项），在02专项中，已经布局了65纳米、45纳米、32－28纳制造方面一定会取得更新、更大的成就。2.中芯国际在其12英寸大生产工艺线完成了90nm和65nm低功耗逻辑电工服务，代工服务的产品涵盖了用于移动电子产品DSP芯片、数字电视芯片、代高端产品。实的基础。100nm高密度等离子体刻蚀机、中科信的大倾和退火高温炉管、有研硅股的12英寸大直和PRAM存储技术等，这为我国在参与未争中占得先机和有利地位，奠定了基础。用。高性能集成电路设计中心、中星微、展讯等企业已在采用或拟能力的提高，为新一代45nm-28nm技术开电路技术和产业的发展将具有重要的里程碑作用和影响。依据国际半导体技术蓝图），就需要各类特色工艺的支持。从“十五”开始，在国家“863”计划和国家科技重大专项支持了多器件击穿电压、导通电阻和安全工作区等相互制约关系的技术瓶颈，开展研究、集成向SOI基功率集成、基于硅外延片的功率集成和基于体硅的功率集成发展，多年的研究，取得了一系列重要的核心技术突破。（1）提出了以局部介质增厚技术提高电感性能厚度的限制和风险。该方法步骤简单，完全兼容感的品质因数及谐振频率；（2）提出了超厚铝的高精度刻蚀新方法。利用铝对氧化硅的高用“氧化硅/光刻胶”双层掩模掩蔽反应离子刻蚀铝，突破了常规干法度限制，实现了厚达6μm的铝，显著减小了电感的串联电阻和提高了品质因数；（3）采用上述自主开发的局部介质增厚技术和超厚示意图和芯片照片。（4）研制了缓变沟道掺杂的射频SOINMOS于LDMOS器件，适用于0.25μm以上的NMOS器件；国内领先水平；（6）针对薄栅氧LDMOS难于制作自对准硅化物氮化硅”双层复合侧墙基础上的自对准硅化物新技术，成功地用于制作薄栅氧、μmSOICMOS工艺线上实现了两种0.25μm的SOI射频集成电路，包含了功率频集成电路剖视图。2.嵌入式Flash存储器制造工艺（1）清华大学和中芯国际（上海）集成电路制造有限可靠性好、适宜更小线宽工艺兼容等优点；顶盒和各种消费类电子产品等产品领域有广阔的应用前景；芯片图；3.高压集成电路制造工艺方面：（1）提出了多种可集成的创新型功率MOS器件结构，包括具有缓冲层、压、导通电阻、安全工作区等关键技术指标获得突破性提升；适用于多种功率MOS集成电路的量产；（3）首次提出了一种带有缓冲级的新型低功耗高低压转换电路，使功率集（4）提出了多种功率MOS集成电路可靠性和成工艺中复用光刻板套准误差影响的技术和功等；（5）在国际上首次提出SOI（Silicon增强理论；场优化”技术相对应，称之为“体内场优化”技术；（7）基于背栅场控效应，降低SOI横向高压横向高压器件的击穿电压；技术，解决薄层SOI高压器件穿通击穿难题；（8）发明了系列高压半导体器件新结构和功率集成电路产品。近十年来，我国集成电路封装产业始终保持着1109.13亿元增长29.8%，在集成电路设计、芯的实施加快了集成电路封装产业的技术创新步伐，为其发展增添了活力。地区的资本在大规模进入，总体分布情况变化不大，数量有少量增加。中本土企业或内资控股企业23家，其余均高端产品；而内资封装测试企业的产品已由分布情况。术的进一步融合与发展，先进封装产品的市场需求将稳步增长。力。阵列四边无引脚封测、高密度BUMP、双层线路WLCSP，多芯片封装（MCP）国电子报等联合举办的“第五届（2010年度）中国半导体创新产品和活动中，长电科技、通富微电等单位的四项技术成功入选。律（MoreMoore）、扩展摩尔定律（MorethenMoore