Современное состояние китайской микроэлектроники
В 2020 г. завершается реализация первого этапа плана «Сделано в Китае-2025», принятого в 2015-м. Китайская микроэлектроника достигла значительных успехов: корпорация SMIC приступила к отгрузкам 14-нм интегральных схем, реализованных по технологии FinFET, и разрабатывает 7-нм процесс; YMTC вышла на рынок с 64-слойными 3D-NAND и разрабатывает 128-слойные приборы; CXMT выпустила первое семейство 19-нм ДОЗУ. Продолжается освоение перспективных полупроводниковых материалов, таких как GaN и SiC, а также новейших методов корпусирования. При этом США все активнее пытаются затормозить развитие микроэлектроники КНР, вводя санкции против китайских фирм, ограничивая их доступ к современным технологиям, оборудованию и интеллектуальной собственности.
На фоне обострения торгово-тарифного и технологического конфликта с США и поддерживающими их странами КНР продолжает прилагать усилия по развитию своей полупроводниковой промышленности.
При этом маловероятно, что в ближайшем будущем в Китае будут созданы собственные EUV-системы. Относительно скромны и успехи местных кремниевых заводов – по крайней мере пока.
Ситуация выглядит так, что в обозримой перспективе китайские производители не смогут обогнать ведущих транснациональных изготовителей ИС – однако КНР активно развивает собственную микроэлектронику. Главная причина – импортное происхождение значительной части потребляемых ИС, что создает существенное отрицательное сальдо торгового баланса по данной позиции. Китай уже построил у себя значительную производственную базу микроэлектроники, но она еще недостаточно велика, чтобы преодолеть зависимость от импорта и добиться самообеспечения, поэтому власти страны инвестируют в развитие отрасли миллиарды долларов. Некоторые из достижений в этой сфере приведены в табл. 1.
ТАБЛИЦА 1
ДОСТИЖЕНИЯ КНР В ОБЛАСТИ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
|
Компания или область деятельности |
|
|
Shanghai Manufacturing International Corp. |
Начаты отгрузки ИС, изготовленных по 14-нм FinFET-процессу. В стадии НИОКР находится 7-нм FinFET-процесс |
|
Yangtze Memory Technology, YMTC (Ухань, провинция Хубэй) |
Приступила к продажам 64-уровневых 3D-схем флэш-памяти NAND-типа. Ведутся НИОКР по 128-уровневым приборам |
|
ChangXin Memory Technology, CXMT (Хэфей, провинция Анхой) |
Запущено серийное производство первого семейства 19-нм ДОЗУ |
|
Поставщики и заказчики полупроводниковых материалов |
Расширено применение сложных полупроводников, включая GaN и SiC, и НИОКР в этой области |
|
Поставщики аутсорсинговых услуг по сборке и тестированию полупроводниковых приборов (OSAT) |
Активизированы разработки перспективных методик корпусирования и типов корпусов |
, SMIC (Шанхай, провинция Хэбэй)
После обострения сначала торгово-тарифных, а затем и технологических противоречий с США и их союзниками китайские власти активизировали свои усилия.
В данный момент КНР и США фактически ведут многоплановую торговую вой-ну. Например, было существенно затруднено получение американских ИС и ПО для китайских фирм, в первую очередь Huawei, а недавно голландская компания ASML столкнулась с запретом продавать свои установки EUV-литографии корпорации SMIC. Белый дом пытается оправдать свои действия недобросовестными торговыми практиками КНР и недостаточной защитой американской интеллектуальной собственности. В свою очередь, Поднебесная рассматривает эти действия как попытку сдержать ее развитие, что только подталкивает страну к ускоренным шагам в указанном направлении.
Желание Китая обладать обширной и устойчивой производственной базой микроэлектроники обусловлено не только экономическими соображениями, но и соображениями национальной безопасности. Однако, несмотря на достигнутые успехи и значительные инвестиции, страна по-прежнему отстает от конкурентов. Проблемы развития китайской микроэлектроники заключаются не только в недостаточных объемах внутреннего производства, но и во все возрастающих потребностях в высококвалифицированных кадрах, разработках интеллектуальной собственности, дальнейшем сокращении разрыва с конкурентами в области перспективных технологических процессов, совершенствовании и расширении внутреннего производства технологического оборудования, развитии индустрии инструментальных средств САПР.
Стратегия КНР в области микроэлектроники
Микроэлектронная промышленность в КНР бурно развивается уже несколько десятилетий. В 1980-х гг. в стране существовало всего несколько государственных заводов-изготовителей ИС, обладавших устаревшими технологиями. Поэтому в свое время было выдвинуто несколько инициатив по модернизации производственной базы микроэлектроники. С помощью зарубежных концернов в 1980-х и 1990-х гг. Китай запустил еще несколько предприятий по производству ИС. Тем не менее отставание от стран Запада сохранялось – в частности, из-за того, что в отношении Китая был введен строгий экспортный контроль и поставщикам оборудования запрещалось поставлять туда самые современные инструментальные средства.
В 2000 г. в КНР было построено два современных кремниевых завода – Grace и SMIC. К тому времени контроль экспорта ослаб – поставщикам оборудования требовались только лицензии на поставку их инструментальных средств в эту страну.
Чтобы получить доступ к рынку, транснацио-нальные производители ИС с конца 2000-х гг. стали строить в Китае заводы по обработке пластин. Корпорации Intel, Samsung и SK Hynix построили заводы по производству схем памяти, а TSMC и UMC – кремниевые заводы.
По данным аналитической корпорации IC Insights (Скоттсдейл, шт. Аризона, США), в 2014 г. на китайском рынке было продано ИС на общую сумму в 77 млрд долл. Однако бóльшая их часть была импортирована. Из общего объема продаж на внутреннее производство пришлось только 15,1%. Стремясь преодолеть импортозависимость, Госсовет КНР в 2014 г. утвердил «Рекомендации по развитию национальной микроэлектронной промышленности» (). В рамках этого документа на ускорение работ в области FinFET, схем памяти и перспективных методик корпусирования было выделено более 19 млрд долл.
Анализируя доступную статистику, IC Insights указывает, что в 2019 г. потребление ИС в КНР увеличилось до 125 млрд долл., но на внутреннее производство пришлось только 15,7% продаж (см. рисунок). Соответственно, достижение поставленной цели в 2025 г. маловероятно.
Источник: IC Insights
Объем рынка ИС и доля ИС местного производства в КНР
Китайская микроэлектроника сталкивается и с другими проблемами, в частности с нехваткой высококвалифицированных кадров.
Этот дефицит обусловлен, в том числе, сооружением более чем десятка полупроводниковых заводов. Уже нанято несколько тысяч, если не десятков тысяч, опытных специалистов из Тайваня, Южной Кореи, Японии и даже США. Всем им предоставлены привлекательные компенсационные пакеты.
С другой стороны, КНР быстро – уже в начале 2020 г. – оправилась от пандемии COVID-19. В первом полугодии спрос на ИС и полупровод-никовое оборудование в Китае и других странах был высоким. Предприятия по обработке 200-мм пластин продолжают работать на полную мощность в интересах широкого спектра конечных применений. В течение всего 2019 г. такая же ситуация наблюдалась с мощностями по обработке 300-мм пластин. Помимо этого, устойчивость на протяжении всего периода пандемии демонстрирует сектор услуг корпусирования и тестирования.
Также остается устойчивым спрос на изделия микроэлектроники. Он подпитывается как импульсом, сформированным реализацией программы «Сделано в Китае-2025», так и недавним паническим наращиванием изготовителями конечных электронных систем своих товарно-материальных запасов.
На фоне обострения американо-китайских противоречий были закуплены впрок значительные объемы ИС и полупроводниковых приборов. Тем не менее уровень неопределенности дальнейшего спроса в Китае растет – по мере того, как растет страх перед глобальной экономической рецессией.
Торговая война, начавшаяся в 2018 г., обостряется. В 2019 г. в список «санкционных организаций» США добавили корпорацию Huawei и ее fabless-подразделение, фирму HiSilicon. Основание – «угроза интересам национальной безопасности Америки». Отныне для ведения дел с Huawei американские компании должны получать лицензию правительства США. Многим подобным поставщикам было отказано в лицензии, что отрицательно сказалось на их финансовых результатах.
В начале 2020 г. США расширили понятие «конечный военный пользователь» в Китае – чтобы максимально усложнить получение любой американской технологии китайскими военными, – а в мае усилили попытки ограничить возможности Huawei получать ИС от зарубежных поставщиков.
Зарубежные заводы по обработке пластин должны прекратить поставки ИС корпорации Huawei в следующих случаях:
поставщик для производства ИС использует американское оборудование или ПО;
производимая ИС спроектирована специалистами Huawei;
производитель ИС знает, что производимые им ИС предназначены для Huawei.
Изложенное означает, что иностранные производители ИС, использующие американское оборудование, должны перед продажей ИС Huawei получить американскую лицензию. В то же время новые требования распространяются только на ИС, фактически спроектированные фирмой HiSilicon, а не на все ИС, произведенные зарубежными компаниями, осуществляющими сделки с Huawei. Правила нечеткие и могут измениться в одночасье – однако из них, например, следует, что теперь фирма TSMC может в любой момент отказаться от выполнения новых заказов Huawei.
Кремниевые заводы и усилия в области EUV-литографии
Еще до начала торговой войны в КНР была в самом разгаре реализация плана масштабного расширения производственных мощностей.
В 2017–2018 гг. в стадии сооружения и оснащения находились, по данным SEMI, 18 заводов по обработке пластин. К настоящему времени они пущены в строй, идет сооружение еще трех заводов. Два из них – это линии кремниевых заводов (одна по обработке пластин диаметром 200 мм, вторая – под 300-мм пластины), третий завод предназначен для производства схем памяти (300-мм пластины). В перспективных планах сооружение еще семи заводов по обработке пластин.
Значительная часть производственных мощностей Китая представлена кремниевыми заводами, как местными, так и зарубежными (табл. 2). Китайские кремниевые заводы, такие как ASMC, CS Micro и Huahong Group, выпускают ИС по зрелым процессам. Стартап HSMC ведет НИОКР в области 14-нм и 7-нм технологий. Вплоть до 2019 г. самым передовым процессом SMIC была 28-нм планарная технология. Впервые ее представила тайваньская корпорация TSMC еще 10 лет назад. Сегодня TSMC наращивает производство ИС по 5-нм технологии и ведет НИОКР в области 3-нм процессов.
ТАБЛИЦА 2
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ МОЩНОСТИ ИНОСТРАННЫХ КРЕМНИЕВЫХ ЗАВОДОВ В КНР
|
Фирма |
Предприятие |
|
TSMC |
Шанхай, обработка 200-мм пластин |
|
Нанкин, производство ИС по 16-нм FinFET-процессу (300-мм пластины) |
|
|
UMC |
Сучжоу, обработка 200-мм пластин |
|
Сямынь, обработка 300-мм пластин, выпуск 40-нм и 28-нм ИС |
SMIC, самая передовая микроэлектронная корпорация КНР, в рейтинге кремниевых заводов занимает пятое место в мире, уступая TSMC, Samsung (foundry-отделение), GlobalFoundries и UMC, и активно осваивает новейшие процессы.
В 2015 г. корпорация создала в Китае совместное с Huawei, Межуниверситетским центром микроэлектроники IMEC (Левен, Бельгия) и корпорацией Qualcomm предприятие по разработке 14-нм FinFET-процесса, необходимого для дальнейшего масштабирования. На уровне 20-нм топологий традиционные планарные транзисторы достигают физических пределов своих возможностей – именно это стало причиной перехода корпорации Intel на 22-нм FinFET-процессы в 2011 г. (FinFET обладают бóльшим быстродействием и меньшей потребляемой мощностью, чем планарные транзисторы, хотя при этом сложнее и дороже в производстве). Позднее GlobalFoundries, Samsung, TSMC и UMC перешли на FinFET на 16/14-нм технологическом уровне (22-нм процесс Intel примерно эквивалентен 16/14-нм процессам этих кремниевых заводов).
В 2019 г. SMIC представила первые ИС, реализованные по 14-нм FinFET-технологии. Они предназначены для средств связи и автомобильной электроники, включая младшие модели прикладных процессоров, процессоров канала прямой (безмодуляционной) передачи, ИС для потребительской электроники.
Однако современные смартфоны используют 7-нм прикладные процессоры (правда, большинство других ИC в них, таких как формирователи сигналов изображения и радиосхемы, реализованы по более зрелым технологиям). Один миллиард транзисторов в 7-нм ИС стоит от 2,67 до 2,68 долл. В случае 14-нм процесса это уже 3,88 долл. Таким образом, 14-нм прикладные процессоры неконкурентоспособны по цене в сравнении с 7-нм приборами, по крайней мере для массово выпускаемых смартфонов и смартфонов старших моделей. Но они подходят для младших моделей 4G- и 5G-смартфонов, а также для инфраструктурных применений и 5G-сетей (с соответствующими процессорными и системными архитектурами).
В настоящее время при финансовой поддержке правительства КНР SMIC ведет разработку 12-нм FinFET-процесса, получившего название N+1. Это масштабированная версия 14-нм процесса. Предполагается, что в конце 2020 г. разработка будет представлена в качестве 7-нм процесса. Аналитики корпорации Gartner (Стамфорд, шт. Коннектикут, США) отмечают, что процесс SMIC N+1 эквивалентен 8-нм процессу Samsung и заметно превосходит 10-нм процесс TSMC.
Однако в складывающейся ситуации SMIC может в очередной раз пропустить рыночное окно. Появление его серийных 8/7-нм ИС может состояться в тот момент (2021 г.), когда производители смартфонов начнут переходить на 5-нм прикладные процессоры.
Но это не единственная проблема. Корпорация SMIC способна производить 8/7-нм ИС на имеющемся у нее оборудовании, но современное оборудование оптической литографии не способно формировать меньшие топологии – необходимы EUV-установки. Теперь, поскольку в 2019 г. США, в соответствии с Вассенаарским соглашением, запретили компании ASML (монопольный производитель EUV-степперов) продавать свое оборудование SMIC, китайцы могут оказаться заперты на уровне 8/7-нм топологий. Впрочем, у SMIC есть несколько лет для маневра – пока 14-нм ИС занимают в продажах этого кремниевого завода чуть более 1%.
Нетрудно предположить, что в какой-то момент КНР захочет освоить топологии менее 7 нм, – поэтому сейчас страна ведет собственные НИОКР в области EUV-литографии.
Подсистемы EUV-степпера разрабатываются в нескольких НИИ. Например, Шанхайский институт оптики и точной механики Китайской академии наук в 2019 г. описал разработку EUV-установки с киловаттным лазером, а в 2020 г. исследователи Института микроэлектроники Китайской академии наук опубликовали статью «Определение характеристик многослойных структур, созданных EUV-литографией, при помощи согласованного по циклам машинного обучения» (). Аналитики VLSI Research (Сан-Хосе, шт. Калифорния, США) отмечают, что разработка EUV-технологии – длительный, сложный и дорогой процесс. Сумеет ли Китай создать свой собственный вариант – сказать трудно. Кроме того, китайцы публикуют по этой тематике в основном теоретические статьи, и что делается реально – неизвестно.
Безусловно, то, что из-за технологического отставания стране приходится закупать наиболее современные ИС у иностранных поставщиков, – головная боль китайского правительства. С другой стороны, то, что значительная часть китайских фирм производит ИС по зрелым процессам, вовсе не проблема: изготовление большей части ИС для Интернета вещей и автомобильной электроники не требует применения технологических процессов с минимальными топологическими нормами.
Успехи в области схем памяти и ИС других типов
В области схем памяти, а конкретно ДОЗУ и флэш-памяти NAND-типа, КНР имеет крупное отрицательное сальдо торгового баланса. Большая часть этих схем, используемых как основная память систем (ДОЗУ) и для хранения данных (NAND-флэш) импортируется. В самом Китае эти схемы производят по большей части филиалы зарубежных корпораций Intel, Samsung и SK Hynix – как для внутреннего, так и для мирового рынков.
В целях уменьшения импортозависимости КНР развивает национальную индустрию схем памяти. В 2016 г. была создана фирма YMTC, ориентированная на производство 3D-схем флэш-памяти NAND-типа, а фирма CXMT в настоящее время наращивает выпуск первых китайских ДОЗУ. Рынки ДОЗУ и флэш-памяти отличаются высоким уровнем конкуренции – особенно рынок флэш-схем NAND-типа. 3D-NAND-флэш – преемники 2D-схем: этажированные ИС, в которых горизонтальные слои ячеек памяти объединяются тонкими вертикальными каналами.
Основной характеристикой 3D-NAND является число слоев – чем их больше, тем больше плотность одноразрядных элементов в системе. При этом увеличение числа слоев приводит к обострению производственных проблем, основные из которых – накапливание напряженности в тонких пленках по мере увеличения числа слоев (что может привести к деформации пластины или сформированного рисунка), с одной стороны, и усложнение совмещения элементов – с другой.
YMTC, по видимости, преодолела некоторые из этих проблем. В 2019 г. она представила свою первую 64-слойную 3D-флэш-память NAND-типа. Налицо некоторое отставание от зарубежных конкурентов, массово выпускающих 92/96-слойные приборы и наращивающих отгрузки 112/128-слойных 3D-NAND-флэш, – однако и YMTC приступила к поставкам избранным пользователям 128-слойных опытных образцов для тестирования. Вероятно, появление на рынке YMTC с ее 3D-NAND-флэш приведет к изменениям в расстановке сил производителей – по крайней мере в КНР. Сейчас китайские производители приступили к использованию продукции YMTC в своих USB-картах и твердотельных накопителях (SSD).
Если эта тенденция окрепнет, то позиции YMTC усилятся не только на китайском, но и на мировом рынке.
Правда, китайской индустрии схем памяти еще предстоит пройти долгий путь перед тем, как она сможет на равных конкурировать с ведущими мировыми поставщиками ИС ЗУ. По оценкам IC Insights, на это, а также на достижение китайской промышленностью возможности обеспечения внутреннего спроса на схемы памяти, потребуется не менее 10 лет. То же самое касается и аналоговых приборов, логических ИС, цифро-аналоговых компонентов и радиосхем.
Китай демонстрирует прогресс и в области перспективных полупроводниковых материалов – в стране появились несколько собственных поставщиков GaN и SiC. GaN используется в основном для производства мощных полупроводниковых приборов и радиочастотных ИС, а сфера применения SiC ограничена мощными полупроводниковыми приборами.
Специалисты исследовательской группы Yole Développement (Лион, Франция) отмечают, что китайский рынок открывает возможности для мировой индустрии силовой электроники, прежде всего в секторах автомобильных и потребительских систем.
SiC-приборы уже начали применяться в электромобилях и гибридных электромобилях ведущих китайских производителей, таких как BYD (модель Han EV). Китайские изготовители смартфонов, такие как Xiaomi, Huawei, Oppo и Vivo, используют GaN-приборы в устройствах быстрой зарядки смартфонов.
Благодаря устойчивому спросу со стороны расположенных в Китае производителей электронных систем местные поставщики ИС безусловно хорошо позиционируются с точки зрения конкурентоспособности по затратам и качеству – важный фактор, учитывая контекст обострения американо-китайских противоречий. Это, в свою очередь, подпитывает развитие экосистемы. После появления на рынке силовой электроники материалов с широкой запрещенной зоной Китай активизировал освоение инновационных технологий и начал развивать собственную цепочку приращения стоимости. В китайскую экосистему мощных SiC-приборов вовлекаются разнообразные игроки на уровне пластин, эпитаксиальных пластин, приборов – например, такие фирмы, как Tankeblue и SICC (пластины), Epiworld и TYSiC (эпитаксиальные пластины), Sanan IC (услуги кремниевого завода).
На рынке мощных GaN-приборов начиная с 2019 г. наблюдается появление конкурентоспособных поставщиков, таких как Innoscience, а также системных интеграторов в области устройств быстрой зарядки.
Индустрия корпусирования
КНР имеет большие планы в области корпусирования. Крупнейший местный поставщик аутсорсинговых услуг по сборке и тестированию полупроводниковых приборов (OSAT) – корпорация JCET, есть еще несколько фирм этого профиля. Используемые китайским OSAT технологии корпусирования мало отличаются от зарубежных аналогов и способны поддерживать работу почти со всеми типами популярных корпусов. Правда, в области гетерогенной 2,5D- и 3D-интеграции китайские OSAT пока отстают от лидеров – корпораций TSMC, Intel и Samsung, но здесь китайскими фирмами при поддержке властей реализуются обширные программы НИОКР. Отраслевые специалисты отмечают, что технологии 2,5D- и 3D-корпусирования могут стать первой областью, в которой КНР ликвидирует технологический отрыв от западных стран.
Это позволит сократить, а в перспективе и закрыть зазор по другим полупроводниковым технологиям.
Сегодня при создании перспективных конструкций, как правило, разрабатываются специализированные ИС (ASIC) с масштабированием кристаллов. При этом подходе на каждом технологическом уровне осуществляется масштабирование различных функций в определенные блоки, интегрируемые в монолитный кристалл, но на каждом новом технологическом уровне со все меньшими топологиями стоимость работ возрастает многократно. Проектировщики ищут новые подходы. Один из способов разработки сложных конструкций системного уровня – сборка сложных кристаллов в перспективных модулях. Ввиду того, что действие т. н. закона Мура, предполагающего удвоение числа транзисторов на кристалле каждые 1,5–2 года без увеличения удельной стоимости функций для конечного потребителя, замедляется, единственной возможностью КНР догнать конкурентов в сфере микроэлектроники представляется гетерогенная интеграция в сочетании с перспективными методиками корпусирования [1, 2].
1. LaPedus Mark. China Speeds Up Advanced Chip Development. Semiconductor Engineering, June 22, 2020: https://semiengineering.com/china-speeds-up-advanced- chip-development/
2. https://www.esmchina.com/news/6734.html
Современное состояние плазменной и вакуумной электроники : Механика и Техника
| optimden |
| ||
21/02/19 |
| ||
| |||
После активного поиска ответа на вопрос, где сейчас применяются вакуумная и плазменная электроника, так и не смог получить ясное представление о перспективах данной области (прежде всего в плане трудоустройства). Плазма сейчас, я так понимаю, используется в установках магнетронного распыления, плазменной сварке и резке, газоразрядных лазерах. По первым трём областям востребованы в основном операторы установок, вакансий, связанных с разработкой самих МРС и плазмотронов я не нашёл. Имеет ли смысл углубляться в данную область или она не особо перспективна?| photon |
| |||
23/12/05 |
| |||
| ||||
07.2019, 16:01 | Snegovik |
| ||
30/04/19 |
| ||
| |||
07.2019, 02:08 | optimden |
| ||
21/02/19 |
| ||
| |||
07.2019, 02:27 | Показать сообщения за: Все сообщения1 день7 дней2 недели1 месяц3 месяца6 месяцев1 год Поле сортировки АвторВремя размещенияЗаголовокпо возрастаниюпо убыванию |
| Страница 1 из 1 | [ Сообщений: 4 ] |
Модераторы: photon, profrotter, Парджеттер, Супермодераторы
Руководство по современным электронным устройствам
Выбранный тип: Твердый переплет
Количество:
Печать по запросу
64,50 $
Иоахим Н.
Бургарц
ISBN: 978-1-118-34726-3 апрель 2013 Wiley-IEEE Press 328 страниц
Электронная книга
Всего от 52 долларов США
Печать
Всего от 64,50 долларов США
О-бук
Электронная книга 
com are delivered on the VitalSource platform. To download and read them, users must install the VitalSource Bookshelf Software.</li><li>E-books have DRM protection on them, which means only the person who purchases and downloads the e-book can access it.</li><li>E-books are non-returnable and non-refundable.</li><li>To learn more about our e-books, please refer to our <a href="https://www.wiley.com/wiley-ebooks" target="_blank">FAQ</a>.</li></ul>» data-original-title=»» title=»»/>
$52,00
Твердый переплет
64,50 $
O-Book 
</p>» data-original-title=»» title=»»/>
Загрузить рекламный проспект
Загрузить рекламный проспект
Загрузить флаер продукта для загрузки PDF в новой вкладке. Это фиктивное описание. Загрузить флаер продукта — загрузить PDF в новой вкладке. Это фиктивное описание. Загрузить флаер продукта — загрузить PDF в новой вкладке. Это фиктивное описание. Загрузить флаер продукта — загрузить PDF в новой вкладке. Это фиктивное описание.
Описание
Лауреат премии PROSE Award 2013 в области техники и технологий
Краткий, высококачественный и сравнительный обзор современных электронных устройств, технологий производства и приложений
Путеводитель по новейшим технологиям Electron Устройства приурочены к 60-летию комитета по электронным устройствам IRE и 35-летию Общества электронных устройств IEEE, поскольку они определяют современное состояние электронных устройств, а также будущие направления во всей области.
- Охватывает полный спектр типов электронных устройств, таких как фотогальванические устройства, производство полупроводников, технологии и схемы СБИС, подпадающие под действие IEEE Electron and Devices Society
- Внесено всемирно уважаемыми членами сообщества электронных устройств
- Своевременный настольный справочник с полным — интегрированный цвет и уникальная компоновка с боковыми панелями для выделения ключевых терминов
- Обсуждает исторические события и размышляет о будущих тенденциях, чтобы дать более полное представление о затронутых темах
Ценный ресурс Менеджеры по исследованиям и разработкам; инженеры полупроводниковой промышленности; ученые-прикладники; схемотехники; магистранты в области силовой электроники; и члены Общества электронных устройств IEEE.
Об авторе
Под редакцией
проф. д-ра Йоахима Н.
Бургхарца
Институт микроэлектроники Штутгарт, Германия
Разрешения
Запросить разрешение на повторное использование контента с этого сайта
Соглашение
ПРЕДИСЛОВИЕ XI
ПРЕДИСЛОВИЕ XIII
ВОПРОСОВ XVII
БОЛЬШЕЛОДЫ XIX
ВВЕДЕНИЕ: Историческая срока XXI
Часть I Основные электронные устройства
10003 . Katsuyoshi Washio
1.1 Мотивация 3
1.2 Pn-переход и его применение в электронике 5
1.3 Транзистор с биполярным переходом и его применение в электронике 10
1,4 Оптимизация биполярных транзисторов 15
1,5 гетеропереход кремния-гетероэнии.
2.2 Основные сведения о МОП-транзисторах 21
2.3 Эволюция МОП-транзисторов 27
2.
4 Заключительные замечания 31
Справочные материалы 31
3 Устройства памяти 37 Jin 9 Kinam 90064
3.1 Introduction 37
3.2 Volatile Memories 39
3.3 Non-Volatile Memories 41
3.4 Future Perspectives of MOS Memories 43
3.5 Closing Remarks 45
References 46
4 Passive Components 49
Joachim N. Burghartz and Colin C. McAndrew
4.1 Дискретные и интегрированные пассивные компоненты 49
4.2 Применение в аналоговых ИС и DRAM 52
4.3 Планарная спиральная катушка индуктивности – пример из практики 54
4.4 Паразитика в интегрированных схемах 57
Список литературы 57
5 Новые устройства 59
Supryo Bandyopadhyay, Marc Cahay и Avik W. Ghosh
5.1 Переключение на основе новой зарядки для кремния и развития электроники и молекулярной электроники Grpahene 63
5.3 Заключительные замечания 66
Ссылки 67
ЧАСТЬ II АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА УСТРОЙСТВ И ИС
6 Электронные материалы 71
Джеймс С.
Штурм, Кен Рим, Джеймс С. Харрис и Чунг-Чих Уа
6.1 Введение 71
6.2 Технология кремния 71
6.3 Составные полупрозрачные полупроводнические. Дисплеи 79
6.5 Заключительные замечания 82
Ссылки 83
7 Компактное моделирование 85
Колин К. МакЭндрю и Лоуренс В. Нагель
7.2 Биполярное транзисторное компактное моделирование 87
7,3 МОС Транзисторное компактное моделирование 89
7,4 Компактное моделирование пассивных компонентов 92
7,5. , Кристоф Юнгеманн, Юрген Лоренц, Пьерпаоло Палестри, Энрико Санджорджи и Лука Сельми
8.1 Введение 97
8.2 Модель дрейфа-диффузии 98
8,3 Микроскопические транспортные модели 100
8.4 Модели квантового транспорта 101
8.5 Моделирование процессов и оборудования 102
Список литературы 105
9 Надежность электронных устройств, взаимодействия и цирки 107
Anthony S.
9.1 Введение и общие сведения 107
9.2 Вопросы надежности устройств 109
9.3 Проблемы надежности на уровне схемы 114
9.4 Microscopic Approaches to Assuring Reliability of ICs 117
References 117
10 Semiconductor Manufacturing 121
Rajendra Singh, Luigi Colombo, Klaus Schuegraf, Robert Doering and Alain Diebold
10.1 Introduction 121
10.2 Substrates 122
10.3 Литография и травление 122
10.4 Начальная обработка 124
10.5 Внутренняя обработка 125
10.6 Управление процессом 128
10.7 Сборка и тест 129
10.8. .0002 11,5 Ультра-низкое напряжение транзисторы 144
11,6 Взаимосвязь 144
11,7 Дизайн памяти 148
11,8 Системная интеграция 150
Ссылки 152
12 Сексидные технологии и интегрированные циклы 157 9003 9003 12-й сигнальные технологии и интегрированные циклы 157 9000 40083 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9006 3 .
Hutchby
12.1 Введение 157
12.2 Технологии аналоговых/смешанных сигналов в масштабируемой КМОП 159
12.3 ИС преобразователя данных 161
12.4 Схемы смешанных сигналов 1 для64 маломощных дисплеев
12,5 Технологии и схемы датчиков изображений 166
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 168
13 Технологии памяти 171
Стивен Парке, Кристи А. Кэмпбелл и Чандра Муули
13.1 Semiconductor Memory Listery 171
13.2 13.2. 178
13.3 Новые технологии памяти 183
13.4 Заключительные замечания 185
Ссылки 186
14 Радиочастотные и микроволновые полупроводниковые технологии 189
Джованни Гионе, Фабрицио Бонани, Рюдигер Куэй и Эрих Каспер
14.1 III-V на основе GaAs и InP 189
14.2 Si и SiGe 194
) 197Каталожные номера 199
15 Силовые устройства и ИС 203
Ричард К. Уильямс, Мохамед Н. Дарвиш, Теодор Дж. Летавик и Микаэль Остлинг
0012 1000515,2 Устройства с двумя и мощными мощными устройствами 205
15,3 Устройства мощности MOSFET 206
15,4 Высоковольные и мощные ICS 209
15,5 Широкие мощные устройства. Стивен А. Рингел, Тимоти Дж. Андерсон, Мартин А. Грин, Раджендра Сингх и Роберт Дж. Уолтерс
16.1 Введение 213
16.2 Кремниевые фотогальваники 215
16.3 Поликристаллические тонкопленочные фотогальваники 21
16,4 III-V Compound Photovoltaics 219
16,5 Будущие концепции в Photovoltaics 220
Ссылки 222
. Солнечные элементы 225
17.2 Визуализация больших площадей 229
17.3 Плоскопанельные дисплеи 233
Каталожные номера 235
18 Микроэлектромеханические системы (МЭМС) 239
Даррин Дж. Янг и Хансеуп Ким
18,1 Введение 239
18.2 1960 -х — Первые микромарированные структуры, представляемые 239
18,3. 1970 -е годы — интегрированные датчики начались 240
18,4.
– Влияние МЭМС на различные области 244
18.6 2000-е – Разнообразие сложных систем на базе МЭМС 247
18.7 Перспективы будущего 248
Ссылки 248
19 Применение вакуумных устройств 251
Дэвид К. Абэ, Барух Левуш, Картер М. Армстронг, Томас Грант и Уильям Л. Меннингер
19.1 Введение 251
19.2 Deving Wave Devices 252
19.3.
19.4 Inductive Output Tubes 258
19.5 Crossed-Field Devices 259
19.6 Gyro-Devices 260
References 262
20 Optoelectronic Devices 265
Leda Lunardi, Sudha Mokkapati and Chennupati Jagadish
20,1 Введение 265
20,2 Эмиссия света в полупроводниках 266
20,3 Фотографии 268
20,4 Интегрированные оптоэлектроники 269
20,5 Оптические межконъедины 271
0.6. Era 275
Wilfried Haensch
21.1 Введение 275
21.2 Устройства для 8-нм узла из обычных материалов 277
21.
3 Новые материалы и устройства для канала 282
21.4 Заключительные замечания 287
Ссылки 287
Алфавитный указатель 291
Ряд
IEEE Press
Интересный взгляд на то, как может работать современная электроника будущего
Исследователь REIXS проф. Владимир Хиньков. Кредит: Канадский источник света(Phys.org) — Используя синхротрон Canadian Light Source (CLS), ученые разработали новую передовую технику, позволяющую им визуализировать внутреннюю работу электроники.
Это исследование открывает двери для широкого диапазона возможностей передовой наноэлектроники и устройств. Это может оказаться необходимым для разработки новых датчиков для обнаружения света, магнитных полей и химических веществ, которые могут быть полезны для медицинского анализа и лечения. Новые возможности сбора солнечной энергии теперь могут быть на шаг ближе.
«Мы работали над этим проектом несколько лет, но результат стоит всех усилий!» — сказал ведущий исследователь профессор Владимир Хинков из Физического института и Рентген-центра Вюрцбургского университета в Германии.
Компьютеры, телефоны и все электронные устройства, которыми мы пользуемся сегодня, состоят из слоев обычных полупроводниковых пленок нанометровой толщины. Новый класс электронных материалов — так называемые оксиды переходных металлов — обещает новые захватывающие приложения. Там, где соприкасаются слои этого нового класса электронных материалов, часто происходит уникальное и беспрецедентное явление: например, поверхность раздела между двумя изоляторами может стать сверхпроводящей, или между двумя немагнитными слоями может образоваться сильный магнитный порядок.
Совершенно новый класс электронных устройств может быть разработан, если ученые смогут понять характеристики этих явлений. Однако до недавнего времени свойства этих пленок из новых материалов оставались загадкой.
Это в основном связано с тем, что существующие методы измерения либо слишком грубы, чтобы выявить детали на атомном уровне, либо потому, что они разрушают пленку при попытке ее анализа, препятствуя их способности объяснить, что происходит; до нынешнего момента.
Международная группа исследователей, включающая представителей Университета Британской Колумбии, Института исследований твердого тела им. Макса Планка, Вюрцбургского университета, IFW Института Лейбница, Университета Макмастера, Калифорнийского университета и CLS, разработала новую методику. на основе резонансной отражательной способности рентгеновских лучей, которая позволяет им рассматривать эти пленки на атомном уровне: рентгеновские лучи с длиной волны в несколько нанометров отражаются от различных границ раздела в структуре и впоследствии перекрываются, почти как в голографии с использованием видимого света. . Полученные данные затем обеспечивают изображение структуры с разрешением по глубине.
Этот новый неразрушающий метод позволил ученым впервые увидеть строительные блоки этих новых электронных материалов вблизи.
Визуализация интерфейсов в слоях этих материалов позволит ученым наконец понять, что заставляет их работать и, следовательно, как их использовать для значительно улучшенных устройств.
«Усилия такого масштаба возможны только при участии коллег из разных областей исследований», — сказал профессор Хинков. «Кроме того, требуемый свет должен быть интенсивным и высококачественным, что может быть создано только в синхротроне, таком как канадский источник света».
Профессор Хинков, который в основном занимается фундаментальными физическими вопросами, сказал, что он ясно видит следующие шаги в их исследованиях. «Мы будем исследовать структуры с интересными магнитными и электронными свойствами, и в ближайшем будущем коллеги, занимающиеся электронными приложениями, смогут использовать наши результаты для разработки компонентов с индивидуальными физическими и технологическими свойствами».
Интеллектуальные, инновационные и высокочувствительные технологии могут стать реальностью благодаря этому инновационному исследованию.
