時間：2023-11-28 14:51:22
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇半導體的制造方法，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
Abhi TalWalkar：
Abhi Talwalkar是LSI公司的總裁兼首席執行官。Talwalkar加入LSI公司之前是英特爾副總裁兼數字企業事業部的聯合總經理，該集團涵蓋了英特爾的商用客戶、服務器、存儲和通信業務。之前，他還擔任過Intel副總裁兼企業平臺事業部總經理。在1993年加入Intel之前，Talwalkar在Sequent計算機公司（現為IBM一部分）、Bipolar集成技術公司和Lattice半導體公司擔任過高級工程師和市場管理職務。
小小的半導體不僅蘊含著巨大商機，還將在各個領域改變并改善人們的生活。全球半導體行業在2008年將繼續發力“上揚”，引爆全球產業大商機。
2007年是貝爾實驗室發明晶體管60周年。晶體管與半導體芯片使我們的工作和生活方式發生了巨大變化，而當前半導體產業本身也正在發生著巨變。該行業的市場領域已經或正在形成以幾家公司為核心的陣營，而其它領域也迫切需要整合成一種更高一致性、更可持續發展的結構，并要求我們從全新的角度來思考它是如何為客戶創造價值的。半導體公司應加速做好長遠規劃，放眼于芯片之外更長遠的發展。
半導體產業的巨變對消費者和硅谷都有著巨大影響。對消費者來說，半導體產業整合不僅可加快創新步伐，而且還能顯著加速產品（或技術）的上市進程。對于圣何塞地區的硅谷而言，半導體產業整合將推進新的技術革命，并帶動硅谷產業的不斷創新。
當前半導體產業市值高達2500億美元，從業公司約450家。但其產業結構不一，缺乏競爭，有的市場領域甚至尚未開發，從而形成了一種“溫室環境”。最早推動半導體產業發展的是美國政府，現在則是由消費者需求推動其發展。隨著推動因素的變化和競爭的日益加劇，半導體產業的周期波折特性已有所遏制。但是，這種穩定性的代價則是使該產業的年銷售增長率從歷史最高紀錄的15%～20%降至目前的7%～10%。
與此同時，在摩爾定律的推動下，該產業的集成度不斷提高，市場的進入門檻也不斷提升。有人估算，初創半導體公司的前期投入已從10～15年前的1,000萬美元增長到了目前的5,000 萬美元。要想讓這樣大規模的投資實現5倍乃至10倍的收益，半導體公司要開創的市場規模怎么也要達到10億美元。目前，這樣大規模市值的市場早就擠滿了各種規模的競爭公司。
此外，新技術工藝不斷加速發展。目前的設計周期為18個月。新的芯片制造廠的造價為30億美元，在此情況下，能承擔自身制造芯片成本的半導體公司越來越少。而且，在今后 15 年間，隨著半導體技術接近“紅磚墻”（互補對稱金屬氧化物半導體技術的極限），制造成本必將上升。
針對上述問題，半導體公司如何應對？首先，半導體公司應該力爭領先以免慘遭淘汰，應致力于自身能保持領先地位的市場領域；其次，半導體公司應通過合并與收購等方式擴大規模，大型設備制造商越來越關心小型半導體公司的產能與資歷；再次，半導體公司應放眼芯片之外，沿產業價值鏈上溯而行，推出固件、系統設計乃至部分系統軟件。
從很大程度上說，這種從芯片到系統再到軟件的商業模式是最難實現的，也是半導體公司必須采取的轉型措施。半導體公司通常與產品的最終用戶隔著兩個甚至三個層面的市場，因此難以預見最終用戶的需求。不過，各級設備制造商加強聯系，將軟件與集成問題捆綁起來，采取系統性的方法來加強合作，這樣半導體公司就能貼近最終用戶，并為設備制造商提供他們所需的創新型產品，并進一步加強彼此間的合作。
放眼芯片之外，還要求以新的方式方法處理與其它半導體公司之間的關系。在全新的環境下，競爭對手、客戶以及供應商之間的界限往往是模糊的。成功的半導體公司有時必須與其它公司在某個市場領域加強合作，同時又在其它市場領域上與其展開競爭。
但不可否認，中國將是半導體產業中重要的一環。
雖然，2006年下半年到2007年里，全球半導體行業“出現了一些疲軟現象”。但如果從歷史經驗判斷，2008年的全球半導體市場仍將出現良性增長趨勢。這意味著2008年半導體行業將恢復元氣，并出現加速增長。
公司設立網站的初期，一定要準確定位網站的需求，明白網站為誰服務？決定購買的最終需求方是誰？網站必須針對合適的客戶進行設計和推廣，只有確定真正的用戶，網站才會贏得成功。
美國國家半導體公司是一家為全世界提供半導體器件和芯片的全球性公司。1994年國家半導體公司建立了公司網站，網站一開始就進行了周密的市場調查，結果發現那些在購買鏈最底層的客戶——那些為設計產品選擇組件，并對這些組件進行技術評估的工程師才是影響購買的最關鍵因素，而不是通常認為的定購元器件的采購官員。網站準確的市場定位獲得了極大的成功，在國家半導體公司網站運行不到兩年的時間內，就吸引了全世界約150萬用半導體器件設計產品的設計工程師的三分之一——超過50萬的設計工程師上網獲取他們感興趣的芯片的最新消息。
在國家半導體公司網站運行的頭兩年內，每個月上網訪問的人數有50萬。這些客戶中有40℅將網站網址作為“書簽”。國家半導體公司的網站獲得了巨大的成功，提升了在全球市場的占有率。以下將介紹其成功的因素、網站功能和應該注意的問題。
二、商業目標
國家半導體公司的商業目標是建立一個世界性的網站，這個網站可以極大的便利公司客戶查詢信息，進行定購和直接購買。以下是國家半導體公司的主要商業目標：
快速處理客戶的查詢需求，使客戶可以得到最新的產品信息
進行網上預定和購買
緩解電話中心的壓力，降低公司運營成本
建立一個快速反應系統，及時了解客戶的需求，改進服務和產品
縮短產品評估周期，及時更改設計方案
滿足最終用戶、銷售商、零售商的不同需求
擴大市場份額，開拓全球市場
國家半導體公司希望通過建立公司網站的形式，達到以上的目的，成為全球市場占有率最高的半導體元器件供應商。
三、成功因素
1、精確的市場定位
國家半導體公司在決定建立網站之初做了精密的市場調查，最后分析得知影響產品銷售的最關鍵因素是是那些利用國家半導體公司的芯片設計產品的設計工程師，而不是以前一直認為的定購元器件的采購官員。認識到這一點后，國家半導體公司將其網站初期的針對對象定義為通過網站查詢元器件信息的設計工程師。 通常元器件需求的流程是：工程師們在設計新產品或改進原有產品時，需要查找他們需要的所有零件，所以他們查找制造商所提供的零件目錄和數據表，與制造商人交談，并索要樣品。一旦一個零件變成產品設計中的一部分，那么代表制造組織利益的購買部門就開始進行實際的購買了。 國家半導體公司從基本的市場調查研究起步，尋找客戶的價值取向，得知客戶與公司打交道的方式。公司每隔三個月就檢測一次客戶對其網站的反應，并與客戶對其他競爭者網站的反應進行比較，從而使國家半導體公司在與競爭者的競爭過程中占據了主導地位。
2、不斷提高網站利用效率
國家半導體公司在跟蹤客戶的網上行動方面做得非常出色。通過查看客戶路徑紀錄，網站的開發者設計出一種讓客戶用最少的步驟輕松進入系統，找出客戶想要的東西，獲得它們，然后退出的整個過程。
由于客戶都是工作繁忙的工程師，在上網查詢時都想盡快的減少查詢時間，提高效率。為滿足客戶的這種需求，國家半導體公司提出了產品文件夾的方式。公司為每一件產品都設立了單獨的文件夾，在產品文件夾中，客戶可以找到與此產品相關的所有信息，包括數據表、價格信息、軟件仿真、詳細的技術說明、可獲得性（即什么時候有此產品，以及產品的數量）和定購樣品的方法。
通過嚴密監控客戶的網上活動的方法，國家半導體公司的網絡小組在不斷地節約客戶的時間。在1995年春網站剛剛建立的時候，客戶在退出之前一般都要“碰上”七至八頁網頁。兩年以后，客戶在進入網站和退出網站之間，平均只需瀏覽2.5個網頁。他們進入主頁，查詢，進行交易（例如，定購樣品、下載數據表、或給產品管理員發電子郵件），然后退出。
3、精確的查詢方法。
為滿足客戶的快速反應需求，國家半導體公司提供了四種不同的查詢方法。分別是：參數查詢、引擎文本查詢、圖表查詢和在線目錄查詢。客戶從而獲得了方便快速的查詢方式，節約了客戶的時間。
4、有效利用電子郵件
國家半導體公司對客戶的來信十分認真。每封來自客戶的電子郵件都送入公司數據庫，通過自動過濾和自動傳送方式，這些電子郵件被送到最合適的人如公司的產品管理者、市場管理者和技術人員進行處理，并進行跟蹤直到完成郵件的最終處理，而不是簡單地把所有郵件都送入公司的公眾技術支持部。 通過這種方式，國家半導體公司確保了從客戶的交互式活動中可以得到最大的價值。
5、分析實時客戶信息
美國半導體公司分析每日網上的客戶數據，編寫成產品目錄，并與真正的產品目錄和訂購數據結合起來，然后每天都向公司里所有的人播送客戶的定購數據。通過這種方法，公司可以知道什么產品流行，什么產品有問題，然后用來改善公司的產品管理系統和客戶數據庫。
6、以客戶為中心
國家半導體公司利用網上獲得的信息對公司的決策進行修正，客戶的反饋信息被整理成容易掌握的圖表，并把這些圖表散發給執行者和產品生產線管理者。通過這些措施，決策者能夠監控其產品的發展趨勢。通過觀察有多少客戶訪問信息、下載樣品以及進行定購，國家半導體公司擁有了一個“預警系統”，使得公司能夠快速改變營銷策略。
7、與銷售商聯手獲得客戶信息
在1997年9月，國家半導體公司網站新增了一項功能：讓渠道合伙人注冊客戶詳細信息的功能。這個名叫TEAM的渠道銷售隊伍自動化系統，包括了讓銷售商輸入客戶賬戶詳細信息的注冊形式、客戶感興趣的服務，以及客戶計劃的運行費用。作為給國家半導體公司提供這些信息的回報，國家半導體公司保證給這些銷售商回扣和剩余利潤鼓勵金。銷售商得到了好處，國家半導體公司也更準確地知道應該制造什么產品而獲利。
四、商業功能描述
1、方便的查詢功能
功能：設立多種查詢工具，國家半導體公司設計了四種不同的方法使工程師們能夠查找他們需要的信息。
（1）、參數查詢引擎。
在一個表格里填上工程師關心的參數。然后得出查詢結果。這種參數查詢在一兩秒鐘內就能在國家半導體公司大約22000種產品的數據庫中查出符合查詢標準的器件。
（2）、文本查詢。
讓客戶輸入關鍵詞或短語，例如“與數字變流器類似”，然后返回一系列符合要求的網站上的文檔——數據表，價格信息，或軟件仿真。
（3）、圖表查詢。
（4）、目錄查詢
客戶也可以選擇用國家半導體公司的在線目錄進行查詢，挑選自己感興趣的分類查看所有符合查詢標準的芯片。
評述：四種查詢工具擴大了客戶的選擇范圍，節省了客戶的時間，方便客戶快速查到自己想要的產品信息。
2、快速獲得信息和事務功能
功能：建立產品文件夾，公司為每一件產品都設立了文件夾。在產品文件夾中，客戶可以找到與此產品相關的所有信息，包括數據表、價格信息、軟件仿真、詳細的技術說明、可獲得性（即什么時候有此產品，以及產品的數量）和定購樣品的方法。
因為公司的客戶都是任務繁忙的工程師，他們到公司的網站上來，只是想找到他們想要的東西，然后就退出。而并不是休閑的購物。國家半導體公司用嚴密監控客戶網上活動的方法，不斷修正網站以節約客戶的時間。
評述：通過建立產品文件夾的方式，減少了客戶點擊無用頁面的次數，節約了客戶的時間。
3、實時定購和購買功能
功能：增添了“購買資源”網站功能，滿足購買人、買主等公司不同客戶的需求。
國家半導體公司針對購買人，買主和元件工程師的不同需要，在1998年5月專門建立了的、“購買資源”網站。這個網站包括了與DigiKey、Farnell、Newark和Pioneer（一些國家半導體公司的目錄支持者和發行人）公司網站有交互式連接的網站，為客戶提供了實時訂購和購買功能。
評述：解決了公司不同需求方的需要。
4、電子信件跟蹤系統
功能：
（1）、自動精確傳送電子郵件
國家半導體公司設計了能自動傳送客戶電子郵件的控制系統。當客戶發出電子郵件后，郵件被送到數據庫中，根據郵件的主題信息自動送給公司內合適的部門進行處理。郵件保證在48小時內給出答復。
(2)、自動跟蹤系統
客戶的一封電子郵件進入公司之后，所有的處理信息被自動跟蹤并記錄下來。如果收到郵件的人不能處理郵件內的事務或不能給客戶滿意的答復，這封郵件就會自動傳送到能對它進行有效答復的職員那里。
國家半導體公司用8000職員來接受和回答客戶提出的問題，而不是僅用少數人來處理這件事。這種自動化的工作流程確保了每個人只需回答自己能負責的那部分問題。而且由于所有的問題和回答都被跟蹤并存在數據庫中，這樣國家半導體公司就能保證客戶問題能被很好地答復。
評述：電子郵件自動傳送和跟蹤系統保證了客戶的電子郵件會被快速和準確的得到答復，提高了公司的效率，減少了客戶的抱怨。
5、信息反饋系統
功能：分析客戶上網信息，提供決策支持
國家半導體公司制作了一套軟件，分析每日網上每件產品的查詢次數，下載的數據表數量，以及要求的樣品數量，同時與公司的實際產品銷售建立關聯，給公司提供一個什么產品流行，什么產品不流行的“預警系統”。同時從客戶電子郵件中得到競爭者產品和促銷信息并迅速傳送到合適的產品管理者和行銷經理手中。
評述：通過分析客戶的網上信息，得到客戶對產品的評價和競爭對手信息，為公司配置資源和改進服務提供了有利的信息。
6、個性化服務
功能：建立大客戶個性化網站，并與實時定購系統連接。
國家半導體公司為公司的大客戶設立個性化網站，并把個性化網站與實時定購狀態系統連接。客戶可以利用這些網站來審查諸如公司合同價格和領先時間的公眾信息與所有權信息，也可得到最新的初步產品說明書這樣的有價值的信息，瀏覽與業務相關的白皮書和申請備忘錄，以及共享客戶工程產品發展狀況。
評述：通過建立個性化網站，滿足了大客戶的不同需要，客戶可以通過網站得到自己需要的信息，減少客戶的查詢時間，增加了客戶的滿意度。
五、技術風險與解決方案
在網站成立之初，國家半導體公司遇到了很多問題，這些問題主要來自技術方面，下面讓我們看看國家半導體公司是如何解決這些問題的。
1、建立統一的信息中心
在國家半導體公司網站成立之初，網站與所有非網絡的，基于主機的數據表相連，這在上網人數增多時就產生了問題。于是，國家半導體公司把所有信息都匯集到一臺運行上頁網絡瀏覽服務器軟件的Sun牌服務器上，用跟蹤服務器提供備份。并且能與提供因特網服務的網站快速連接。
2、用Java語言編寫參數查詢引擎
當國家半導體公司確定參數查詢引擎為網絡所必須的時候，公司與一個名叫Cadis的小公司合作，向其提供“改革資金”，開發基于Java的參數查詢引擎。1996年3月，這個引擎開發完成并投入擁有幾千個產品信息的數據庫中使用。這個查詢引擎是世界上第一個商業Java應用軟件。
3、把國家因特網和Lotus Notes相連接
國家半導體公司的銷售隊伍自動化系統是由叫做Ovor Quota的國際MFJ系統改編成的，是基于Lotus Notes的應用軟件。它包含了國家半導體公司所有的客戶數據庫，并跟蹤公司內各部門與客戶簽訂的所有合同。Notes（現在叫Domino）是國家半導體公司通過其他公司從網上發送電子郵件的自動化工作流程系統的基礎，公司所有推出的產品都用Notes的工作流程和數據庫來管理。從這些系統中，渠道銷售商和制造業推銷員能夠判斷一件沒有推出的新產品的前景和可獲得性，并且給出有價值的反饋信息。
4、以焦點報道方式為整個公司播送信息
國家半導體公司也把Lotus Notes當作一種媒介，通過這種媒介從網上收集與產品相關的信息，把這些材料和從制造業申請中得到的信息結合起來，然后產生通過焦點報道播放出去的圖表。公司里的所有職員在他們的個人電腦上都有焦點報道播放器，而且他們能調整顯示器來顯示他們感興趣的產品或產品目錄。
5、為網站發行和網站個人化籌備信息
在運行產品網站兩年半后，國家半導體公司發現對不同產品銷售商發行、設計、編輯和發送信息的籌備控制需要一種更好的方法。為了解決這個組織上和文件上的管理問題，Gibson選擇了Vignette的敘事服務器（Story-Sever）。這種文件管理平臺允許國家半導體公司的大賬戶傳送個人化網頁。國家半導體公司自己開發的網站建立者（Sitecreator）軟件工具允許銷售隊伍通過一個簡單的瀏覽器接口創建、編輯和維護網頁，并且在全世界范圍內都能做到這一點。這種具有友好用戶界面的工具使用戶不需要任何有關HTML腳本、文件結構和連接管理方面的知識。
六、意見與建議
到此為止，對國家半導體公司網站的運行方式進行挑剔似乎很難，但任何初始的事物都有需要改進的地方。下面是國家半導體公司在將來需要改進的地方。
1、增加更多的軟件仿真。
雖然目前從國家半導體公司的網站也可以下載軟件仿真，但它們中很多只能在專利系統中運行，而且并不是所有的客戶都能進入這些系統。網站應該提供許多關于國家半導體公司產品的，基于Java的軟件模型和仿真，這樣工程師們就能輸入他們自己的參數并顯示結果。
2、營造社團
當國家半導體公司的客戶訪問其網站，找到所需要的東西，然后離開后，也同樣會去別的公司網站上做同樣的事情。客戶中很多人都面臨同樣的設計問題，然后拿出可能對其他設計者有用的解決辦法。國家半導體公司應該鼓勵客戶辯論和緩和技術分歧，以產生更多的網上對話，便于公司改進服務。
3、完善“設計——獲得——制造”循環過程。
今天，國家半導體公司固定了其設計循環過程。但是在工程師選擇檢測一件產品的時間和訂購時間之間存在時間間隔，這樣就在客戶組織——從管理組織到制造組織到購買組織——和國家半導體公司的銷售渠道內就產生了缺陷。大多數國家半導體公司的設備通過銷售商銷售。雖然國家半導體公司在從它的銷售渠道中選取信息方面采取了令人矚目的有效措施，但現在國家半導體公司應該跟蹤最終客戶從選擇設備到獲得設備到進行制造的整個商業過程，了解客戶遇到的困難，解決公司存在的問題。
七、結束語——國家半導體公司獲得的巨大成功
國家半導體公司的網站獲得了極大的成功， 通過最近兩年半國家半導體公司對設計工程師做的的五項獨立的調查結果表明，在設計工程師上網查詢產品信息和產品技術的網站之中，國家半導體公司的網站排名第一。每月都有多達50萬的工程師上網訪問公司網站。有40℅的客戶將網站網址作為“書簽”，從而說明了網站的重要性。
國家半導體公司通過設立網站極大的方便了顧客，同時降低了公司的運營成本。如果通過公司的電話中心處理多達50萬人的問題，可想而知是做不到的，也耗費極大的成本。
國家半導體公司網站的成功之處還表現在公司的大客戶把自己的網站納入他們的企業內部互聯網
據美國物理學家組織網報道，美國科學家開發出一種新技術，首次成功地將化合物半導體納米線整合在硅晶圓上，攻克了用這種半導體制造太陽能電池會遇到的晶格錯位這一關鍵挑戰。他們表示，這些細小的納米線有望帶來優質高效且廉價的太陽能電池和其他電子設備。相關研究發表在《納米快報》雜志上。
Ⅲ―Ⅴ族化合物半導體是指元素周期表中的Ⅲ族與Ⅴ族元素結合生成的化合物半導體，主要包括鎵化砷、磷化銦和氮化鎵等，其電子移動率遠大于硅的電子移動率，因而在高速數字集成電路上的應用比硅半導體優越，有望用于研制將光變成電或相反的設備，例如高端太陽能電池或激光器等。然而，它們無法與太陽能電池最常見的基座硅無縫整合在一起，因此，限制了它們的應用。
每種晶體材料都有特定的原子間距――品格常數(點陣常數)，Ⅲ―Ⅴ族半導體在制造太陽能電池的過程中遭遇的最大挑戰一直是，這種半導體沒有同硅一樣的晶格常數，它們無法整齊地疊層堆積在一起。該研究的領導者、伊利諾伊大學電子和計算機工程教授李秀玲(音譯)解釋道，當晶體點陣排列不整齊時，材料之間會出現錯位。此前，科學家們一般將Ⅲ―Ⅴ族半導體沉積在一個覆蓋有一層薄膜的硅晶圓上方，但晶格失配會產生壓力從而導致瑕疵，降低所得到設備的性能。
而在最新研究中，科學家們摒棄了薄膜，讓一個細小的、排列緊湊的Ⅲ―Ⅴ族化合物半導體組成的納米線陣列垂直在硅晶圓上生長。科學家們發現了讓不同銦、砷、鎵組成的Ⅲ―Ⅴ族半導體生長所需要的不同環境。該方法的優勢在于，他們可以使用普通的生長技術而不需要特殊的方法讓納米線在硅晶圓上生長，也不需要使用金屬催化劑。
――Mary
微電子所“超高頻、大功率模塊與系統基礎問題研究”通過中期評估
日前，在中科院微電子所973項目“超高頻、大功率化合物半導體器件與集成技術基礎研究”通過中期評估。課題主要開展毫米波大功率數字收發模塊的研究，推動系統多學科良性運作，驗證超高頻、大功率系統模型的準確性，實現超高頻數字收發模塊的體系構建。在新型化合物半導體功率放大器研究中，課題應用了最新的E／F類功放結合缺陷地結構(DGS)的設計思想，實現了大功率微波功放模塊的微型化設計和毫米波系統收發模塊的設計，接收機頻率35GHz，增益60dB，噪聲系數2.8dB；功放頻率35GHz，增益45dB，輸出功率≥31w，工作電流≤8.2A。課題組還重點開展了泛探多綜合任務系統研究，運用高速數據采集和信號處理技術實現泛探多綜合任務系統一體化的可重構，可擴充平臺建設。
――Mary
關鍵詞：半導體;半導體設備;涂膠顯影機;晶圓傳送方法;產能計算 文獻標識碼：A
中圖分類號：TN305 文章編號：1009-2374（2016）04-0071-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.04.036
1 概述
半導體設備涂膠顯影機是一種將不同工藝制程的機臺整合在一起，作為一個整體的制程裝備。該設備由載片系統、傳送系統和制程系統三部分構成。典型的半導體集束型裝備Track機是半導體前道工序設備中黃光區設備之一，其主要功能是光刻膠在晶圓表面的涂敷和顯影。隨著半導體裝備光刻機新技術的發展，光刻機產能也在快速提高，特別是ASML公司的TWINSCAN技術以及未來基于傳統TWINSCAN平臺的雙重曝光等新興技術的成熟，更進一步提高了光刻機的產能，而涂膠顯影設備作為與之協作的連線設備，為了匹配高產能力，半導體生產線也對機器人晶圓傳送方法提出了更為嚴苛的要求。
2 晶圓傳送發展歷程
晶圓傳送方法和集束型裝備的布局有很大關系，根據其布局的不同，分為以下兩類：
2.1 早期軌道式布局
式中：TPi為單元工藝加工時間;TR為單元間傳送時間;Ti為空閑系數。
2.2 改良軌道式布局
早期軌道式裝備的產能主要受加工單元布局制約，單元加工時間遠大于晶圓傳送時間，因此產能瓶頸是單元加工時間，為了平衡單元加工時間，提高主單元的利用率，產生了二代軌道式設備，如圖2所示：
產能計算公式：
（2）
式中：TPi為單元工藝加工時間;TR為單元間傳送時間;C為一次工作的晶圓數;TPmF為第一片獨占設備時間;TPmL為最后一片獨占設備時間。
3 復雜型集束設備TRACK的傳片結構設計
改良軌道式布局的主單元利用率增加，單個軌道輸出產能基本固定，當生產線產能要求很高時，軌道數需要成倍增加，由于是平面設備，空間利用率極低、軌道加工第一片上片和最后一片獨占設備時間不能忽略、傳送系統效率低下、空閑時間過高等問題突出，因此現在主流設備都采用復雜式布局設備。
復雜型集束設備TRACK，采用立體式設計，傳片系統由2個自由度增加到4～5個自由度，可傳送單元增加，提高了加工單元的利用率。同時載片系統采用2～4個上片工位，可不間斷上片，消除了第一片上片時間帶來的產能降低。傳片結構如圖3所示：
產能計算公式：
（3）
式中：TPi為單元工藝加工時間;TR為單元間傳送時間;Tk為調度算法調整系數。
復雜式設備的立體布局，不僅制程單元向堆疊式發展，同時傳送系統也由簡單線性傳送變成了復雜路徑擇優選擇，由于載片系統增加到了4個，每個加工任務（Job）的工藝加工制程順序由用戶配置成加工流程配方（Cluster Recipe），因此傳送系統的傳送路徑選擇也必須兼顧多個載片系統同時工作的情況，使得傳片的調度必須由專用算法來實現，即傳送調度算法。
4 傳片調度算法
傳片系統調度算法最初產生的目的就是要提高設備使用效率（Uptime，在線時間），提高設備的產能，防止設備發呆情況的發生。
傳片調度算法根據不同的機械手（Robot）和緩沖單元（Buffer）確定傳送路徑，通過循環遍歷程序來檢查傳送路徑上的空位，依次進行晶圓配方工藝流程和最佳的傳送路徑的選擇和確定。這種調度算法采用的是實時判斷條件、事件/消息驅動的模式，因此又稱為實時調度算法。調度流程如圖4所示：
其中：“晶圓流片分析”開始分析晶圓工藝配方流程;“最優選擇”選擇最佳傳送路徑。“最優選擇”即調度算法核心部分。在實時調度算法的基礎上，為了滿足不同批次工作并行，能得到較好的產能等苛刻情況，增加了單元傳送優先級設定、傳送時間自優化，機械手取送優先級設定、機械手預移動等方法來提高產能，降低裝備應用成本。
5 未來展望
未來的設備研發還在向著更高更多的應用方向發展，對于晶圓產能提高的期望成為客戶和工藝共同的目標，進一步地壓縮調度算法占用的時間成本，提高調度算法的優化比率，已經是迫切的需求。未來的晶圓傳送調度算法，將向著傳送時間日志化、顯示化、傳送路徑預生成、傳送路徑用戶自整定的趨勢發展。
5.1 傳送時間日志化、顯示化
晶圓傳送調度算法在一個調度周期內的傳送時間記錄成日志文件，并且將這種日志通過可視的圖形方式顯示給用戶，讓用戶對特定某次的調度算法有一個直觀的認識，這就是調度算法中傳送時間的日志化顯示化。如圖5所示：
圖示為具有兩個robot、兩個工藝單元的集束裝備上片過程的傳送時間日志文件的圖形顯示。
5.2 路徑預生成
多個傳送時間日志文件集合成數據庫，在一個調度周期開始前預先根據這些數據庫的記錄生成傳送路徑，這種調度周期預生成，預固定的方式，將調度算法由全運算方式更改為查表方式和運算方式的結合，可以節約運算時間，直接提供可借鑒的優化路徑選擇。結合傳送時間日志顯示化，能夠讓用戶在生產前就直觀地了解到設備中晶圓的傳送情況，并且根據數據庫記載和當前的情況的對比，可以預測設備的健康狀況，確定設備的維護周期和生命周期。另外，由于傳送時間日志文件可以應用在同型號的同類設備上，因此這種文件形成的數據庫將為設備增添高附加值，提高品牌價值。
5.3 傳送路徑用戶自整定
半導體工藝是半導體行業的核心技術之一，半導體裝備制造商的客戶都有其獨有工藝設計。這些工藝上帶來的特定要求將會給傳片系統帶來不同程度的影響。鑒于這種特定要求是用戶核心技術，不但不能推廣使用，而且還要求裝備制造商為其客戶保密，因此允許客戶對傳送路徑的適度修改是比較好的解決辦法之一，這樣的好處是避免了調度算法因為設計盲區造成裝備的某些加工單元較低的利用率，提高了半導體裝備對半導體工藝的適應性。由于這種調整完全由客戶自主完成，也有利于其核心技術的保護。
關鍵詞：半導體器件物理；教學改革；探索與實踐
中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）04-0222-03
一、引言
隨著全球信息化進程的加快，微電子產業得到了迅速的發展，作為向社會輸送技能型人才的高職院校，培養微電子專業學生具備一定理論基礎和較強的實踐創新能力顯得尤為重要。《半導體器件物理》是高職院校微電子專業的一門重要的專業基礎課，主要講授的是半導體特性、PN結原理以及雙極型晶體管和MOS型晶體管的結構、工作原理、電學特性等內容，該課程教學的目的是讓學生掌握微電子學專業所用的基本器件知識，為學習集成電路工藝和設計打下理論基礎。
二、目前課程面臨的問題
1.學生的知識基礎的不足。要系統而深入地學習《半導體器件物理》課程，一般要求具備量子力學、固體物理及統計物理等前導課程的基礎知識。高職院校的學生，雖然是高中起點，但其中有很多文科畢業生，物理、數學基礎較差，缺乏現代物理學方面的基本概念和相關理論知識，面對《半導體器件物理》課程的學習，知識上難以順利銜接。
2.缺乏適合高職學生的教材。高職院校的微電子專業通常起步較晚，目前適合高職教育的《半導體器件物理》教材很少，比較成熟的幾乎全部都是本科教材，其基礎知識起點較高、數學推導繁雜，內容覆蓋太廣，不能適應高職學生的需求[1]。
3.教學模式的限制。《半導體器件物理》這門課理論性很強，通常把它定位于純理論課程，在教學模式上通常以板書為手段，以講授為主。其實，這門課是一門理論性和實踐性并重的專業基礎課，要求學生在掌握知識的同時學會科學的思維方法、具備開放的研究能力。但是傳統的教學模式對這些能力的培養是一個束縛。
4.教學資源的匱乏。在教學過程中為提高教學效率、增強學生興趣，強調充分應用現代教育技術和手段。但本課程缺乏直觀生動、富有動態變化，切實反映物理過程的輔助用PPT，另外，網絡資源很少，學生無法通過現代信息技術手段來實現自主學習。
三、課程教學改革探索與實踐
1.編寫適合高職學生的教材。基于高職學生的特點和培養高技能應用型人才的目標，在教學內容的選擇上應以必須、夠用為度，突出基礎性、實踐性。例如在半導體材料特性這一部分，我們注意和高中物理的銜接，刪去K空間、布里淵區等過于艱深內容，增加了原子物理的基本概念，順利引出能帶論。在講雙極和MOS器件時，我們將半導體器件版圖的內容滲透到教學內容中，讓學生形成基本概念，有利于和《半導體集成電路》、《集成電路版圖設計》等課程的銜接；同時引入半導體器件工藝流程，為學習《半導體制造工藝》打下基礎，課程的實踐性也得以體現。另外，教學過程中的數學推導盡可能簡潔或者略去，注重通過圖例闡述物理過程，避免學生的畏難情緒。
本課程的內容按照知識內在的邏輯關系，可以分為三個模塊。集成電路的設計與制造是圍繞著半導體材料特性展開的，是微電子專業課程的基礎；PN結原理是雙極型晶體管的基礎、半導體表面特性是MOS型晶體管的基礎；我們把這三塊內容確定為基礎模塊。常規的半導體器件不是雙極性型的就是MOS型的，集成電路的基本單元也就是這兩種類型的晶體管，這是后續課程學習的關鍵，也是崗位職業能力的基礎。我們把這兩塊內容定為核心模塊。功率器件、太陽能電池、LED屬于新興的產品，對他們的結構原理的介紹也是有必要的，歸為拓展模塊。教學過程中要夯實基礎（模塊），突出核心（模塊），介紹拓展（模塊）。以期打好后續課程的基礎，全面培養學生的職業能力。基于上述教學內容選擇及組織形式，在多年教學實踐的基礎上，我們編寫了一本文字淺顯易懂、圖例直觀明了、論述明白流暢、數學表達簡潔、理論聯系實際、內容夠用即可的校本教材。通過試用學生反映較好，為教學工作帶來極大的便利。目前，教材《半導體器件物理》[2]已由機械工業出版社正式出版。
2.推進理實一體化教學改革。以前，教師通常將這門課當成一門理論課來上，以教師講課為主，實行的是填鴨式的灌輸教育，大部分學生對這種教學模式不感興趣。筆者以為，《半導體器件物理》這門課是理論性和實踐性并重的一門課程。在教學改革中我們將半導體實驗嵌入其中，作為理實一體化項目。把原來的驗證性實驗改變為探究性實驗，讓學生通過實驗現象自行分析研究，發現規律、得出的結論，從而提高學習積極性，增強感性認識，最終達到切實掌握知識的目標。
以PN結的正向特性——肖克萊方程為例，肖克萊方程的引入是個難點，完整的推導至少需要一個課時，作為高職院的學生來說，能聽懂的是少數。現在我們講完正向導通的物理過程之后，運用半導體管特性圖示儀測量出PN的正向特性曲線（如圖2），然后直接引入肖克萊方程：
I=I■exp■-1
我們根據實測曲線給出理想曲線（如圖3）并進行對照，通過對比發現差異，然后介紹閾值電壓及其產生機理。這樣既避開了煩瑣的數學推導，又使得閾值電壓的概念能夠牢固的掌握。
目前課程運用的理實一體化項目有14個，如表1所示，占約占總課時的30%。
3.采用多元化教學方法。為了幫助克服學生學習“半導體器件物理”課程理論性較強和抽象難懂的困難，我們在實際的教學過程中，多采用啟發式和討論式教學，將理論學習和實踐練有機結合起來，增強學生創新思維和參與意識。在課堂教學中，采用啟發式教學，注重師生互動，改變以往的灌輸教育，使學生真正參與進來，加強他們學習的主動性，提高教學效率。采用討論式教學可以使學生在學習中由被動變為主動。在課堂上教師提出一些問題，讓學生自己查閱相關文獻尋找解決的辦法。然后就該問題組織學生展開討論。例如MOS管柵電極兩邊出現電場峰值，會降低擊穿電壓，應當怎么改善？在討論過程中教師總結和點評時，要指出為什么對，為什么錯[3]。在教學過程中，課程組設計完成一套多媒體課件，注重反映重要的概念與公式以突出基本概念和基本計算，展示器件等圖例，既方便說明問題，又可以減少板書時間，將更多的時間留給學生交流討論。PPT中還表現了物理現象的變化過程，將抽象理論知識動起來，大大激發了學生的學習熱情，加深了學生對理論知識的深刻理解。
4.將版圖設計軟件引入教學。Cadence virtuoso是一款功能強大的版圖設計軟件，運用cadence配套的specture仿真工具，也可以對半導體器件進行仿真分析，在這方面cadence軟件也有不俗的表現。下面采用該軟件對mos特性曲線在不同器件參數下進行量化分析。
圖1是標準NMOS器件的特性曲線仿真結果，寬長比為1μm∶1μm；改變其寬長比為1μm∶10μm，特性曲線仿真結果如圖2。通過對比讓學生理解半導體器件結構參數的改變將造成電學特性的變化，掌握如何合理選擇參數的方法。在教學過程中利用版圖設計軟件來進行仿真，增強了學生的感性認識，有助于學生的對理論知識的理解。同時讓學生初步接觸專業軟件，為后續的《集成電路版圖設計技術》等課程打下基礎。
5.建立課程網站。目前，課程已建立了網站，將課程信息、教學內容、多媒體課件、課外習題及答案等材料上網。課程網站的設立共享了教學內容，指導學生學習方法，方便學生自主學習。
四、總結與展望
在《半導體器件物理》課程改革的探索實踐過程中，我們使用課程組編寫的適合高職學生的教材，推進理實一體化的教學模式，在教學過程中恰當的運用啟發、討論等教學方法、制作直觀、動態的PPT輔助教學，收到了良好的教學效果，學生在學習過程中的畏難情緒明顯減少，主動性得到了顯著提升，和往屆相比，學習成績獲得一定的提高，后續課程的老師反映學生對基本概念的掌握更為扎實，教學改革獲得了初步成效。
目前已建立了《半導體器件物理》課程網站，但是缺乏互動。下一步的設想是：利用學校的Kingosoft高校網絡教學平臺，創建了《半導體器件物理》教學網站，開展網絡化教學。要設立多媒體課件、課程錄像、網絡資源、交流論壇、課程信息、課外習題、習題解答等欄目，積極拓展學生的學習空間，加強學生之間、教生之間的交流，以期方便不同理論基礎的學生進行學習，提高學生的自主學習能力，進一步調動了學習的主觀能動性。
參考文獻：
[1]陳國英.《半導體器件物理基礎》課程教學的思考[J].常州：常州信息職業技術學院學報，2007，（6）.
[2]徐振邦.半導體器件物理[M].北京：機械工業出版社，2013.
[3]李琦，趙秋明，段吉海.“半導體器件物理”的教學探討[J].南京：電子電氣教學學報，2011，（2）.
閃閃發光的座位號碼
你碰到過這樣的事嗎？在電影院里，電影已經開映了，突然，一道耀眼的手電光芒在你旁邊搖晃，妨礙著你。可是有什么辦法呢？領票員必須幫助遲到的觀眾找到座位。看完電影你回到了家里，屋子里是這樣的黑，于是你不得不小心翼翼地移動著腳步，去摸索門的把手和電燈開關。這時候也許你會想：如果電影院座位上的號碼、門的把手、電燈的開關，會在暗中閃閃發光，這該有多么方便啊！
事實上，這種有趣的會在黑暗中閃閃發光的物貿，在蘇聯已經生產出來了，這就是所謂發光的塑料。
塑料發光，并不是由塑料本身引起的，奧秘在于摻在塑料中的固體發光物質。固體發光對于我們并不是生疏的，在夜光表的表面上，大家就和它見過面了。在制造透明塑料的時候，摻入適量這一類發光物質的細粉，制成的塑料就會閃閃發光了。
用發光塑料來制造電影院座位的號碼、門的把手、電燈的開關、廁所的字牌、路標、門牌、電話機、鐘表的指針和字盤等等，在晚上就可以給我們帶來很大的方便，即使在黑晤的環境中，它也可以使我們一下子找到我們所要去的地方或要找的東西。
不過發光塑料更主要的用途，是制造多種控制設備和儀表上的指針、標線和字盤。
在各種機器的控制室里和車輛、飛機的調度室里，如果儀表的底盤、字標、刻度線、指針等采用了發光塑料，那末晚上也可以將儀表指示的情況，看得一目了然了。有趣的是，發光塑料的發光強度和發光年限，可以隨心所欲的調節，這只要改變發光塑料中所含的發光物質的數量和種類就行了。
可以抬著走的房屋
一條色彩鮮艷的救生小艇，在畫家手里也許要三、五分鐘才能畫成，然而在員的制造這種小艇的車間里，這件工作卻只要兩分鐘就做好了。你也許會說“造船哪能比畫船快！”那么讓我告訴你，制造這種小艇所用的材料和方法吧！這種救生小艇的原料，既不是木材，也不是橡皮，而是一些砂狀的顆粒——可發性聚苯乙烯樹脂，（泡沫塑料）這種砂狀的東西被倒進金屬做的小艇模子里加熱，冷卻以后，打開模子，一只救生小艇就做好了。
說來也真叫人難以相信，一條可以供二十人使用的救生小艇，只有二十五公斤重，一般人都可以將它舉起。更有趣的是，這種救生小艇是永遠不會沉沒的，不論是浪頭襲來使艇全部充滿了水，或者艇底，有了破洞，小艇都依然能浮在水面。就是在水中一連泡浸兩年，它的浮力也不會發生變化。用這種材料，也可以做成較大的不沉的船。當然，那時就不能用模子一下做成，而得用事先做好的一塊塊“零件”，拼湊成一個船身才行了。
這種聚苯乙烯泡沫塑料的奧秘就在于塑料中加入了一種“發泡劑”，當加熱塑制時，發泡劑就發生許多小氣泡，于是塑料就象蛋糕一樣，變成非常松軟了。大量氣泡使泡沫塑料的身材輕到驚人的程度，它要比水輕五十倍左右，因而具有驚人的浮力。即使船身充滿水再加上乘客的重量，它的平均比重仍比水小得多，這就是它不會下沉的秘訣。
泡沫塑料的軟硬，可以按照需要而改變。比如有一類軟泡沫塑料，甚至連泡沫橡膠也要自嘆不如。在一立方米這種泡沫塑料上，平均地加上四十噸壓力，這時它的體積被壓成了原有的三分之一，但壓力一除去，它又恢復到原有體積的97％左右，而且它不象橡膠那樣，會因為“年齡”的增長而發生變脆和龜裂等“老化”現象。另一類硬泡沫塑料，卻生得非常結突和堅硬，很象木材，可以耐受相當強度的壓力。泡沫塑料具有高超的絕熱、隔音、電絕緣性、不透水性等本領，因而有相當一部分泡沫塑料，是作為高級絕熱、隔音材料，用于冷藏庫、冷藏車、廣播電臺、電話局、劇院等的建筑中。充滿泡沫塑料的三層膠合板或金屬薄板，還是飛機和船舶制造中輕便和堅固的結構材料。強大的浮力和不透水性，使泡沫塑料成為制造救生艇、救生圈的良好材料，在漁業上則用以作
浮子。富有彈性的軟泡沫塑料，還是最理想的制造彈性座墊的材料，有時也用于精密儀器的包裝。
用硬泡沫塑料來制造家俱，既輕便又耐用。有趣的是，它還是臨時房屋的絕妙材料。從屋面、墻，一直到門窗、地板，都可以用它裝配而成，一間這樣的小屋，總共不過幾十公斤重，對于那些因為工作而需要“步步為營”的人，搬家時甚至不必將房屋拆除，只要兩個人就可以將房屋抬走了。
奇妙的磁鐵
磁鐵大家都見過。然而近年來出現了一種奇妙的磁鐵，這種“磁鐵”的外貌和普通磁鐵截然不同，和常見的塑料到十分相象。可是如果用它試試吸吸釘子，它到又是道地的磁鐵。原來這是一種磁性塑料，是由蘇聯試制成功的一種特種塑料。
塑料怎么會有磁性呢？秘訣在于，這種塑料中混有金屬粉末（軟磁鐵或鋇鐵氧體）。將這種塑料（如聚氯乙烯塑料）放在強烈的磁場內一“鍛煉”，塑料中的跌粉就會變成一個個小磁極，這樣，整個塑料也就變成一塊“磁鐵”了。
除了磁性以外，磁性塑料仍保留有塑料的各種特性，比如它能任意塑制成各種形狀，也可以經竄、銑、刨等加工過程，而不失去磁性。最使人感興趣的是，普通磁鐵如果要做成復雜的，稀奇古怪的形狀時，在那些“轉彎抹角”的地方，往往是很難磁化的，而磁性塑料卻能在任何一點上或任何復雜的外形上磁化。而且它的磁性還能保持得比普通磁鐵長一倍的時間。
用磁性塑料來代替普通的磁鐵，由于它加工方便和輕巧，因而能使產品變得更輕巧玲瓏。
半導體塑料
關鍵詞半導體材料量子線量子點材料光子晶體
1半導體材料的戰略地位
上世紀中葉，單晶硅和半導體晶體管的發明及其硅集成電路的研制成功，導致了電子工業革命；上世紀70年代初石英光導纖維材料和GaAs激光器的發明，促進了光纖通信技術迅速發展并逐步形成了高新技術產業，使人類進入了信息時代。超晶格概念的提出及其半導體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設計思想，使半導體器件的設計與制造從“雜質工程”發展到“能帶工程”。納米科學技術的發展和應用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經濟格局和軍事對抗的形式，徹底改變人們的生活方式。
2幾種主要半導體材料的發展現狀與趨勢
2.1硅材料
從提高硅集成電路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）單晶的直徑和減小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si發展的總趨勢。目前直徑為8英寸（200mm）的Si單晶已實現大規模工業生產，基于直徑為12英寸（300mm）硅片的集成電路（IC‘s）技術正處在由實驗室向工業生產轉變中。目前300mm，0.18μm工藝的硅ULSI生產線已經投入生產，300mm，0.13μm工藝生產線也將在2003年完成評估。18英寸重達414公斤的硅單晶和18英寸的硅園片已在實驗室研制成功，直徑27英寸硅單晶研制也正在積極籌劃中。
從進一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制適合于硅深亞微米乃至納米工藝所需的大直徑硅外延片會成為硅材料發展的主流。另外，SOI材料，包括智能剝離（Smartcut）和SIMOX材料等也發展很快。目前，直徑8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在開發中。
理論分析指出30nm左右將是硅MOS集成電路線寬的“極限”尺寸。這不僅是指量子尺寸效應對現有器件特性影響所帶來的物理限制和光刻技術的限制問題，更重要的是將受硅、SiO2自身性質的限制。盡管人們正在積極尋找高K介電絕緣材料（如用Si3N4等來替代SiO2），低K介電互連材料，用Cu代替Al引線以及采用系統集成芯片技術等來提高ULSI的集成度、運算速度和功能，但硅將最終難以滿足人類不斷的對更大信息量需求。為此，人們除尋求基于全新原理的量子計算和DNA生物計算等之外，還把目光放在以GaAs、InP為基的化合物半導體材料，特別是二維超晶格、量子阱，一維量子線與零維量子點材料和可與硅平面工藝兼容GeSi合金材料等，這也是目前半導體材料研發的重點。
2.2GaAs和InP單晶材料
GaAs和InP與硅不同，它們都是直接帶隙材料，具有電子飽和漂移速度高，耐高溫，抗輻照等特點；在超高速、超高頻、低功耗、低噪音器件和電路，特別在光電子器件和光電集成方面占有獨特的優勢。
目前，世界GaAs單晶的總年產量已超過200噸，其中以低位錯密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生長的2－3英寸的導電GaAs襯底材料為主；近年來，為滿足高速移動通信的迫切需求，大直徑（4，6和8英寸）的SI－GaAs發展很快。美國莫托羅拉公司正在籌建6英寸的SI－GaAs集成電路生產線。InP具有比GaAs更優越的高頻性能，發展的速度更快，但研制直徑3英寸以上大直徑的InP單晶的關鍵技術尚未完全突破，價格居高不下。
GaAs和InP單晶的發展趨勢是：
（1）。增大晶體直徑，目前4英寸的SI－GaAs已用于生產，預計本世紀初的頭幾年直徑為6英寸的SI－GaAs也將投入工業應用。
（2）。提高材料的電學和光學微區均勻性。
（3）。降低單晶的缺陷密度，特別是位錯。
（4）。GaAs和InP單晶的VGF生長技術發展很快，很有可能成為主流技術。
2.3半導體超晶格、量子阱材料
半導體超薄層微結構材料是基于先進生長技術（MBE，MOCVD）的新一代人工構造材料。它以全新的概念改變著光電子和微電子器件的設計思想，出現了“電學和光學特性可剪裁”為特征的新范疇，是新一代固態量子器件的基礎材料。
（1）Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料。
GaAIAs／GaAs，GaInAs／GaAs，AIGaInP／GaAs；GalnAs／InP，AlInAs／InP，InGaAsP／InP等GaAs、InP基晶格匹配和應變補償材料體系已發展得相當成熟，已成功地用來制造超高速，超高頻微電子器件和單片集成電路。高電子遷移率晶體管（HEMT），贗配高電子遷移率晶體管（P－HEMT）器件最好水平已達fmax=600GHz，輸出功率58mW，功率增益6.4db；雙異質結雙極晶體管（HBT）的最高頻率fmax也已高達500GHz，HEMT邏輯電路研制也發展很快。基于上述材料體系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探測器，紅、黃、橙光發光二極管和紅光激光器以及大功率半導體量子阱激光器已商品化；表面光發射器件和光雙穩器件等也已達到或接近達到實用化水平。目前，研制高質量的1.5μm分布反饋（DFB）激光器和電吸收（EA）調制器單片集成InP基多量子阱材料和超高速驅動電路所需的低維結構材料是解決光纖通信瓶頸問題的關鍵，在實驗室西門子公司已完成了80×40Gbps傳輸40km的實驗。另外，用于制造準連續兆瓦級大功率激光陣列的高質量量子阱材料也受到人們的重視。
雖然常規量子阱結構端面發射激光器是目前光電子領域占統治地位的有源器件，但由于其有源區極薄（～0.01μm）端面光電災變損傷，大電流電熱燒毀和光束質量差一直是此類激光器的性能改善和功率提高的難題。采用多有源區量子級聯耦合是解決此難題的有效途徑之一。我國早在1999年，就研制成功980nmInGaAs帶間量子級聯激光器，輸出功率達5W以上；2000年初，法國湯姆遜公司又報道了單個激光器準連續輸出功率超過10瓦好結果。最近，我國的科研工作者又提出并開展了多有源區縱向光耦合垂直腔面發射激光器研究，這是一種具有高增益、極低閾值、高功率和高光束質量的新型激光器，在未來光通信、光互聯與光電信息處理方面有著良好的應用前景。
為克服PN結半導體激光器的能隙對激光器波長范圍的限制，1994年美國貝爾實驗室發明了基于量子阱內子帶躍遷和阱間共振隧穿的量子級聯激光器，突破了半導體能隙對波長的限制。自從1994年InGaAs／InAIAs／InP量子級聯激光器（QCLs）發明以來，Bell實驗室等的科學家，在過去的7年多的時間里，QCLs在向大功率、高溫和單膜工作等研究方面取得了顯著的進展。2001年瑞士Neuchatel大學的科學家采用雙聲子共振和三量子阱有源區結構使波長為9.1μm的QCLs的工作溫度高達312K，連續輸出功率3mW.量子級聯激光器的工作波長已覆蓋近紅外到遠紅外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光譜、超高靈敏氣體傳感器、高速調制器和無線光學連接等方面顯示出重要的應用前景。中科院上海微系統和信息技術研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子級聯激光器；中科院半導體研究所于2000年又研制成功3.7μm室溫準連續應變補償量子級聯激光器，使我國成為能研制這類高質量激光器材料為數不多的幾個國家之一。
目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作為超薄層微結構材料發展的主流方向，正從直徑3英寸向4英寸過渡；生產型的MBE和M0CVD設備已研制成功并投入使用，每臺年生產能力可高達3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英國卡迪夫的MOCVD中心，法國的PicogigaMBE基地，美國的QED公司，Motorola公司，日本的富士通，NTT，索尼等都有這種外延材料出售。生產型MBE和MOCVD設備的成熟與應用，必然促進襯底材料設備和材料評價技術的發展。
（2）硅基應變異質結構材料。
硅基光、電器件集成一直是人們所追求的目標。但由于硅是間接帶隙，如何提高硅基材料發光效率就成為一個亟待解決的問題。雖經多年研究，但進展緩慢。人們目前正致力于探索硅基納米材料（納米Si／SiO2），硅基SiGeC體系的Si1－yCy/Si1－xGex低維結構，Ge／Si量子點和量子點超晶格材料，Si／SiC量子點材料，GaN／BP／Si以及GaN／Si材料。最近，在GaN／Si上成功地研制出LED發光器件和有關納米硅的受激放大現象的報道，使人們看到了一線希望。
另一方面，GeSi／Si應變層超晶格材料，因其在新一代移動通信上的重要應用前景，而成為目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiMODFET和MOSFET的最高截止頻率已達200GHz，HBT最高振蕩頻率為160GHz，噪音在10GHz下為0.9db，其性能可與GaAs器件相媲美。
盡管GaAs／Si和InP／Si是實現光電子集成理想的材料體系，但由于晶格失配和熱膨脹系數等不同造成的高密度失配位錯而導致器件性能退化和失效，防礙著它的使用化。最近，Motolora等公司宣稱，他們在12英寸的硅襯底上，用鈦酸鍶作協變層（柔性層），成功的生長了器件級的GaAs外延薄膜，取得了突破性的進展。
2.4一維量子線、零維量子點半導體微結構材料
基于量子尺寸效應、量子干涉效應，量子隧穿效應和庫侖阻效應以及非線性光學效應等的低維半導體材料是一種人工構造（通過能帶工程實施）的新型半導體材料，是新一代微電子、光電子器件和電路的基礎。它的發展與應用，極有可能觸發新的技術革命。
目前低維半導體材料生長與制備主要集中在幾個比較成熟的材料體系上，如GaAlAs／GaAs，In（Ga）As／GaAs，InGaAs／InAlAs／GaAs，InGaAs／InP，In（Ga）As／InAlAs／InP，InGaAsP／InAlAs／InP以及GeSi／Si等，并在納米微電子和光電子研制方面取得了重大進展。俄羅斯約飛技術物理所MBE小組，柏林的俄德聯合研制小組和中科院半導體所半導體材料科學重點實驗室的MBE小組等研制成功的In（Ga）As／GaAs高功率量子點激光器，工作波長lμm左右，單管室溫連續輸出功率高達3.6～4W.特別應當指出的是我國上述的MBE小組，2001年通過在高功率量子點激光器的有源區材料結構中引入應力緩解層，抑制了缺陷和位錯的產生，提高了量子點激光器的工作壽命，室溫下連續輸出功率為1W時工作壽命超過5000小時，這是大功率激光器的一個關鍵參數，至今未見國外報道。
在單電子晶體管和單電子存貯器及其電路的研制方面也獲得了重大進展，1994年日本NTT就研制成功溝道長度為30nm納米單電子晶體管，并在150K觀察到柵控源－漏電流振蕩；1997年美國又報道了可在室溫工作的單電子開關器件，1998年Yauo等人采用0.25微米工藝技術實現了128Mb的單電子存貯器原型樣機的制造，這是在單電子器件在高密度存貯電路的應用方面邁出的關鍵一步。目前，基于量子點的自適應網絡計算機，單光子源和應用于量子計算的量子比特的構建等方面的研究也正在進行中。
與半導體超晶格和量子點結構的生長制備相比，高度有序的半導體量子線的制備技術難度較大。中科院半導體所半導體材料科學重點實驗室的MBE小組，在繼利用MBE技術和SK生長模式，成功地制備了高空間有序的InAs／InAI（Ga）As／InP的量子線和量子線超晶格結構的基礎上，對InAs／InAlAs量子線超晶格的空間自對準（垂直或斜對準）的物理起因和生長控制進行了研究，取得了較大進展。
王中林教授領導的喬治亞理工大學的材料科學與工程系和化學與生物化學系的研究小組，基于無催化劑、控制生長條件的氧化物粉末的熱蒸發技術，成功地合成了諸如ZnO、SnO2、In2O3和Ga2O3等一系列半導體氧化物納米帶，它們與具有圓柱對稱截面的中空納米管或納米線不同，這些原生的納米帶呈現出高純、結構均勻和單晶體，幾乎無缺陷和位錯；納米線呈矩形截面，典型的寬度為20－300nm，寬厚比為5－10，長度可達數毫米。這種半導體氧化物納米帶是一個理想的材料體系，可以用來研究載流子維度受限的輸運現象和基于它的功能器件制造。香港城市大學李述湯教授和瑞典隆德大學固體物理系納米中心的LarsSamuelson教授領導的小組，分別在SiO2／Si和InAs／InP半導體量子線超晶格結構的生長制各方面也取得了重要進展。
低維半導體結構制備的方法很多，主要有：微結構材料生長和精細加工工藝相結合的方法，應變自組裝量子線、量子點材料生長技術，圖形化襯底和不同取向晶面選擇生長技術，單原子操縱和加工技術，納米結構的輻照制備技術，及其在沸石的籠子中、納米碳管和溶液中等通過物理或化學方法制備量子點和量子線的技術等。目前發展的主要趨勢是尋找原子級無損傷加工方法和納米結構的應變自組裝可控生長技術，以求獲得大小、形狀均勻、密度可控的無缺陷納米結構。
2.5寬帶隙半導體材料
寬帶隙半導體材主要指的是金剛石，III族氮化物，碳化硅，立方氮化硼以及氧化物（ZnO等）及固溶體等，特別是SiC、GaN和金剛石薄膜等材料，因具有高熱導率、高電子飽和漂移速度和大臨界擊穿電壓等特點，成為研制高頻大功率、耐高溫、抗輻照半導體微電子器件和電路的理想材料；在通信、汽車、航空、航天、石油開采以及國防等方面有著廣泛的應用前景。另外，III族氮化物也是很好的光電子材料，在藍、綠光發光二極管（LED）和紫、藍、綠光激光器（LD）以及紫外探測器等應用方面也顯示了廣泛的應用前景。隨著1993年GaN材料的P型摻雜突破，GaN基材料成為藍綠光發光材料的研究熱點。目前，GaN基藍綠光發光二極管己商品化，GaN基LD也有商品出售，最大輸出功率為0.5W.在微電子器件研制方面，GaN基FET的最高工作頻率（fmax）已達140GHz，fT=67GHz，跨導為260ms／mm；HEMT器件也相繼問世，發展很快。此外，256×256GaN基紫外光電焦平面陣列探測器也已研制成功。特別值得提出的是，日本Sumitomo電子工業有限公司2000年宣稱，他們采用熱力學方法已研制成功2英寸GaN單晶材料，這將有力的推動藍光激光器和GaN基電子器件的發展。另外，近年來具有反常帶隙彎曲的窄禁帶InAsN，InGaAsN，GaNP和GaNAsP材料的研制也受到了重視，這是因為它們在長波長光通信用高T0光源和太陽能電池等方面顯示了重要應用前景。
以Cree公司為代表的體SiC單晶的研制已取得突破性進展，2英寸的4H和6HSiC單晶與外延片，以及3英寸的4HSiC單晶己有商品出售；以SiC為GaN基材料襯低的藍綠光LED業已上市，并參于與以藍寶石為襯低的GaN基發光器件的竟爭。其他SiC相關高溫器件的研制也取得了長足的進步。目前存在的主要問題是材料中的缺陷密度高，且價格昂貴。
II－VI族蘭綠光材料研制在徘徊了近30年后，于1990年美國3M公司成功地解決了II－VI族的P型摻雜難點而得到迅速發展。1991年3M公司利用MBE技術率先宣布了電注入（Zn，Cd）Se／ZnSe蘭光激光器在77K（495nm）脈沖輸出功率100mW的消息，開始了II－VI族蘭綠光半導體激光（材料）器件研制的。經過多年的努力，目前ZnSe基II－VI族蘭綠光激光器的壽命雖已超過1000小時，但離使用差距尚大，加之GaN基材料的迅速發展和應用，使II－VI族蘭綠光材料研制步伐有所變緩。提高有源區材料的完整性，特別是要降低由非化學配比導致的點缺陷密度和進一步降低失配位錯和解決歐姆接觸等問題，仍是該材料體系走向實用化前必須要解決的問題。
寬帶隙半導體異質結構材料往往也是典型的大失配異質結構材料，所謂大失配異質結構材料是指晶格常數、熱膨脹系數或晶體的對稱性等物理參數有較大差異的材料體系，如GaN／藍寶石（Sapphire），SiC／Si和GaN／Si等。大晶格失配引發界面處大量位錯和缺陷的產生，極大地影響著微結構材料的光電性能及其器件應用。如何避免和消除這一負面影響，是目前材料制備中的一個迫切要解決的關鍵科學問題。這個問題的解泱，必將大大地拓寬材料的可選擇余地，開辟新的應用領域。
目前，除SiC單晶襯低材料，GaN基藍光LED材料和器件已有商品出售外，大多數高溫半導體材料仍處在實驗室研制階段，不少影響這類材料發展的關鍵問題，如GaN襯底，ZnO單晶簿膜制備，P型摻雜和歐姆電極接觸，單晶金剛石薄膜生長與N型摻雜，II－VI族材料的退化機理等仍是制約這些材料實用化的關鍵問題，國內外雖已做了大量的研究，至今尚未取得重大突破。
3光子晶體
光子晶體是一種人工微結構材料，介電常數周期的被調制在與工作波長相比擬的尺度，來自結構單元的散射波的多重干涉形成一個光子帶隙，與半導體材料的電子能隙相似，并可用類似于固態晶體中的能帶論來描述三維周期介電結構中光波的傳播，相應光子晶體光帶隙（禁帶）能量的光波模式在其中的傳播是被禁止的。如果光子晶體的周期性被破壞，那么在禁帶中也會引入所謂的“施主”和“受主”模，光子態密度隨光子晶體維度降低而量子化。如三維受限的“受主”摻雜的光子晶體有希望制成非常高Q值的單模微腔，從而為研制高質量微腔激光器開辟新的途徑。光子晶體的制備方法主要有：聚焦離子束（FIB）結合脈沖激光蒸發方法，即先用脈沖激光蒸發制備如Ag/MnO多層膜，再用FIB注入隔離形成一維或二維平面陣列光子晶體；基于功能粒子（磁性納米顆粒Fe2O3，發光納米顆粒CdS和介電納米顆粒TiO2）和共軛高分子的自組裝方法，可形成適用于可光范圍的三維納米顆粒光子晶體；二維多空硅也可制作成一個理想的3－5μm和1.5μm光子帶隙材料等。目前，二維光子晶體制造已取得很大進展，但三維光子晶體的研究，仍是一個具有挑戰性的課題。最近，Campbell等人提出了全息光柵光刻的方法來制造三維光子晶體，取得了進展。
4量子比特構建與材料
隨著微電子技術的發展，計算機芯片集成度不斷增高，器件尺寸越來越小（nm尺度）并最終將受到器件工作原理和工藝技術限制，而無法滿足人類對更大信息量的需求。為此，發展基于全新原理和結構的功能強大的計算機是21世紀人類面臨的巨大挑戰之一。1994年Shor基于量子態疊加性提出的量子并行算法并證明可輕而易舉地破譯目前廣泛使用的公開密鑰Rivest，Shamir和Adlman（RSA）體系，引起了人們的廣泛重視。
所謂量子計算機是應用量子力學原理進行計的裝置，理論上講它比傳統計算機有更快的運算速度，更大信息傳遞量和更高信息安全保障，有可能超越目前計算機理想極限。實現量子比特構造和量子計算機的設想方案很多，其中最引人注目的是Kane最近提出的一個實現大規模量子計算的方案。其核心是利用硅納米電子器件中磷施主核自旋進行信息編碼，通過外加電場控制核自旋間相互作用實現其邏輯運算，自旋測量是由自旋極化電子電流來完成，計算機要工作在mK的低溫下。
這種量子計算機的最終實現依賴于與硅平面工藝兼容的硅納米電子技術的發展。除此之外，為了避免雜質對磷核自旋的干擾，必需使用高純（無雜質）和不存在核自旋不等于零的硅同位素（29Si）的硅單晶；減小SiO2絕緣層的無序漲落以及如何在硅里摻入規則的磷原子陣列等是實現量子計算的關鍵。量子態在傳輸，處理和存儲過程中可能因環境的耦合（干擾），而從量子疊加態演化成經典的混合態，即所謂失去相干，特別是在大規模計算中能否始終保持量子態間的相干是量子計算機走向實用化前所必需克服的難題。
5發展我國半導體材料的幾點建議
鑒于我國目前的工業基礎，國力和半導體材料的發展水平，提出以下發展建議供參考。
5.1硅單晶和外延材料硅材料作為微電子技術的主導地位
至少到本世紀中葉都不會改變，至今國內各大集成電路制造廠家所需的硅片基本上是依賴進口。目前國內雖已可拉制8英寸的硅單晶和小批量生產6英寸的硅外延片，然而都未形成穩定的批量生產能力，更談不上規模生產。建議國家集中人力和財力，首先開展8英寸硅單晶實用化和6英寸硅外延片研究開發，在“十五”的后期，爭取做到8英寸集成電路生產線用硅單晶材料的國產化，并有6～8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右，我國應有8～12英寸硅單晶、片材和8英寸硅外延片的規模生產能力；更大直徑的硅單晶、片材和外延片也應及時布點研制。另外，硅多晶材料生產基地及其相配套的高純石英、氣體和化學試劑等也必需同時給以重視，只有這樣，才能逐步改觀我國微電子技術的落后局面，進入世界發達國家之林。
5.2GaAs及其有關化合物半導體單晶材料發展建議
GaAs、InP等單晶材料同國外的差距主要表現在拉晶和晶片加工設備落后，沒有形成生產能力。相信在國家各部委的統一組織、領導下，并爭取企業介入，建立我國自己的研究、開發和生產聯合體，取各家之長，分工協作，到2010年趕上世界先進水平是可能的。要達到上述目的，到“十五”末應形成以4英寸單晶為主2－3噸／年的SI－GaAs和3－5噸／年摻雜GaAs、InP單晶和開盒就用晶片的生產能力，以滿足我國不斷發展的微電子和光電子工業的需術。到2010年，應當實現4英寸GaAs生產線的國產化，并具有滿足6英寸線的供片能力。
5.3發展超晶格、量子阱和一維、零維半導體微結構材料的建議
（1）超晶格、量子阱材料從目前我國國力和我們已有的基礎出發，應以三基色（超高亮度紅、綠和藍光）材料和光通信材料為主攻方向，并兼顧新一代微電子器件和電路的需求，加強MBE和MOCVD兩個基地的建設，引進必要的適合批量生產的工業型MBE和MOCVD設備并著重致力于GaAlAs／GaAs，InGaAlP／InGaP，GaN基藍綠光材料，InGaAs／InP和InGaAsP／InP等材料體系的實用化研究是當務之急，爭取在“十五”末，能滿足國內2、3和4英寸GaAs生產線所需要的異質結材料。到2010年，每年能具備至少100萬平方英寸MBE和MOCVD微電子和光電子微結構材料的生產能力。達到本世紀初的國際水平。
寬帶隙高溫半導體材料如SiC，GaN基微電子材料和單晶金剛石薄膜以及ZnO等材料也應擇優布點，分別做好研究與開發工作。
（2）一維和零維半導體材料的發展設想。基于低維半導體微結構材料的固態納米量子器件，目前雖然仍處在預研階段，但極其重要，極有可能觸發微電子、光電子技術新的革命。低維量子器件的制造依賴于低維結構材料生長和納米加工技術的進步，而納米結構材料的質量又很大程度上取決于生長和制備技術的水平。因而，集中人力、物力建設我國自己的納米科學與技術研究發展中心就成為了成敗的關鍵。具體目標是，“十五”末，在半導體量子線、量子點材料制備，量子器件研制和系統集成等若干個重要研究方向接近當時的國際先進水平；2010年在有實用化前景的量子點激光器，量子共振隧穿器件和單電子器件及其集成等研發方面，達到國際先進水平，并在國際該領域占有一席之地。可以預料，它的實施必將極大地增強我國的經濟和國防實力。
Best Buy Co.首席執行官Brad Anderson表示，為了用儲存容量更大的新型光盤取代DVD技術，現已引發了兩種主要格式之爭，隨之而來的市場競爭對兩大陣營內的公司以及用戶都將非常不利。“行業內沒有一種標準格式，這給行業自身帶來的損害是不可估量的。” Brad說，“兩種無法兼容的格式對消費者來說無疑是一個惡夢。”
藍光、HD-DVD與普通的DVD光盤在存儲容量上的區別是巨大的。盡管這兩種新的格式都有不少優點，但是支持它們的公司卻無法對統一的格式標準達成一致，雙方都擺出一副讓消費者決定孰輸孰贏的態勢，就像上個世紀八十年代VHS和Betamax之間的錄影機之爭一樣。
2005年，贏家與輸家
2005年，對于IT行業而言，無盡的紛爭和變數充斥其間，是好是壞，我們都不能枉下定論。PC World讓業界專家評選出了本年度的贏家和輸家。
Google是其中的一個贏家，在2005年，無論你需要一個巨大的免費郵件賬戶、博客、衛星地圖還是檢索圖書，Google都可以提供強大的支持，它提供了一個幾乎無所不能的海量數據庫。但Google同時也是一個輸家，作為擁有強大計算能力、智力資源和雄厚資金的企業，它的發展開始受到阻礙，例如，它被美國出版人聯盟，并被黑客當作工具。Google似乎在自己涉足的每一個領域都充滿了野心，并希望成為壟斷巨頭――這曾經被稱為“微軟綜合癥”，并讓很多人感到威脅。
芯片行業跨入后硅時代？
在日前的國際半導體路線圖報告中，預測芯片行業將會跨入“后硅時代”，這份報告是由歐洲、日本、韓國、中國臺灣省以及美國的半導體行業協會共同參與編寫而成的，被視作為半導體行業的風向標。
這幾年，半導體行業不斷找到將傳統晶體管變得更小的方法，這樣就可以在一個芯片上放入更多晶體管，從而增加處理能力和容量。目前，最小的晶體管只是一把分子束，研究人員正在用除硅之外的其它材質（包括有機分子和碳納米管）做實驗，試圖找到更合適的替代物。專家預測，芯片行業過渡到新納米技術的時間大約在2015年，那時芯片制造商將會竭盡全力縮小計算機、通訊以及消費者電子行業的處理器、存儲設備線纜的尺寸。
ISMI稱：芯片產業能源浪費嚴重
在玻璃上制造出柔性太陽能電池
傳統的太陽能電池仍主打晶硅技術。幾年前，硅太陽能電池板的成本為4美元/瓦。該研究領域的“帶頭大哥”之一、澳大利亞新南威爾士大學的馬丁·格林教授曾經宣稱，硅太陽能電池板的成本永遠不可能低于1美元/瓦。但現在，他表示：“成本已下降到約50美分/瓦了，而且還有可能降至36美分/瓦。”
美國能源部設置的目標是，到2020年低于1美分/瓦，這一目標不僅僅指太陽能電池板的成本，而是就整個太陽能電池板安裝系統而言。格林認為太陽能產業有可能提前完成這一目標。屆時，太陽能的直接成本有望降至6美分/千瓦時，比新的天然氣發電廠的供能成本還低。太陽能的總成本則因包括彌補太陽光的間歇性特征而制造的設施的成本，當然會更高，但精確地高多少取決于電網中有多少太陽能等因素。
硅太陽能產業的各個機構一直在想方設法削減成本并提高太陽能電池板的能量產出。上世紀90年代，格林的實驗室制造出了一款轉化率創紀錄的太陽能電池，其記錄一直堅挺地保持至今。為了獲得這一轉化記錄，格林不得不使用昂貴的石印技術來制造精細的電線以收集太陽能電池提供的電流。但技術的穩步發展使科學家們現在能用屏幕印刷術制造出精細的電線。最近的研究表明，屏幕印刷術能制造出寬度僅為30微米的電線，與格林電線的寬度差不多，但成本要低很多。
格林表示，這一技術和其他技術聯合，有望使人們能更便宜且更方便地在生產線上復制他的高效率太陽能電池。已有公司研發出了制造太陽能電池前端金屬觸點的技術，不過，后端電子觸點的設計更困難，但他希望能有公司想出辦法。
無獨有偶，美國國家可再生能源實驗室（NREL）已在一種新類型的玻璃（由康寧公司制造的超薄高度彎曲玻璃）上制造出了一款柔性太陽能電池。他們制造出的這款薄膜碲化鎘太陽能電池是目前唯一一款可以在大規模生產上與傳統硅太陽能電池相抗衡的太陽能電池。現在，這樣的太陽能電池只能成批制造（硅太陽能電池也是如此），但能在一塊可彎曲的玻璃上將其制造出來提供了一種可能性，那就是，可以持續不斷地采用卷對卷的方式將其制造出來（就像打印報紙一樣），因而可以通過增加產量來減少成本。
“雙面嬌娃”讓太陽光無處可逃
格林以前的學生兼同事趙建華（音譯），也是中國太陽能電池板制造企業中電光伏（China Sunergy）的聯合創辦人。趙建華上周宣布，他正在為一種前后兩面都能吸收太陽光的“雙面太陽能”電池建造一條試驗性的生產線。這種太陽能電池的基本理念是，在白天的大部分時段，落在地面上一排排太陽能電池板之間的太陽光被反射到太陽能電池板背面，這些光有望被吸收利用，從而增加能量產出。這項研究尤其適用于沙漠地帶，因為此處太陽光的反光能力非常強。單面太陽能電池板可產生340瓦的電力；而雙面太陽能電池板則有望高達400瓦。趙建華希望這些太陽能電池板在一年內能將產出的能量提高20%。
這樣的太陽能電池板可能會像籬笆一樣被垂直安裝，這樣，太陽能電池板的一面在早上吸收太陽光；另一面則在下午吸收太陽光，這就使得彈丸之地上都可以安裝這種太陽能電池板，例如，可以將它們作為高速公路的噪聲障。而且，這種布局策略的優勢有望在塵沙彌漫的地方得以彰顯。中東的很多地方似乎是這種太陽能電池板的理想歸宿，因為，盡管這些地方的日照特別強烈，但頻繁爆發的沙塵暴會讓能源產出縮水。垂直安裝的太陽能電池板不會給灰塵提供“安身立命之所”，因此有望讓整個太陽能系統變得更經濟可行。
半導體“伴侶”或讓硅太陽能電池的效率翻倍
今日電子：請您談談對2008年全球電源管理市場的看法?2008年的中國電源管理市場又是怎樣的情況?
凌力爾特公司電源產品部產品市場總監TonyArmstrong：就半導體和電子產品而言，不管在哪里，2008年都將因兩極分化而留在人們的記憶中。回顧2008年，看看哪些事情做對了、哪些事情沒有按計劃進行、哪些是我們無法控制的，這是很有用的。
就凌力爾特公司而言，我們在2005年就預測，對消費電子產品的需求不可能繼續快速增長。當時，我們不知道這個泡沫何時破滅，但是2008年后期問題確實發生了。目前的經濟動蕩是全球性事件，沒有哪一個市場或大陸可以幸免。在這種環境中，人們在支出方面出現了巨大變化，消費市場正在經歷巨變。而凌力爾特公司已經逐步減輕了對消費電子產品的依賴，在這一市場的銷售收入僅占我們總體銷售收入很小的一部分。
也是在幾年前，我們預測，汽車中的電子產品會穩步增加，混合型和全電動汽車進一步促進了這種增長。不過，我們沒有預料到引起消費信貸枯竭的金融危機，這導致新車銷售萎縮。展望未來，汽車中的電子產品將繼續大幅增加，而且隨著時間推移，全球汽車市場將反彈。
安森美半導體公司汽車及電源產品部高級副總裁兼總經理Andy Williams：2008年電源管理市場保持著強勁的勢頭，直至下半年因全球經濟受金融危機大幅影響而有變化。
很明顯，自2008年9月終端消費需求開始下降之后，電源管理市場就開始減緩。然而，我們看到，在這之前，筆記本電腦、手機和液晶電視的增長勢頭都很好。在2008年上半年，這些產品的需求非常穩定，產品型號的更新換代也非常明顯。對這些墻式插座供電或充電的產品來說，人們對更高能效的需求很大程度上推動了電源管理器件的發展。在去年上半年，隨著石油、天然氣及其他能源價格的飆升，能源變成了更加珍貴的日用品，這使得高能效電源管理與日重要。
美信公司便攜式消費產品事業部總監Tony Lai：我主要負責手持消費電子產品，包括了普通手機和智能手機，這個市場在2008年第四季度之前都是健康增長的。針對此市場，我們在2008年主推不以犧牲可靠性和性能為代價的高集成度、小體積解決方案。眾所周知，智能手機非常消耗電池電量。為此，芯片組提供商通過增加動態電壓管理功能來降低CPU核心電壓。而手持設備制造商則將電源軌分割成不同的功能區以便能增強靈活性和節能性。這些，都需要高性能電源管理解決方案的支持。
智能手機曾是北美和歐洲手機制造商手中的珍寶。但幾個智能手機制造商在2008年嘗試轉型，他們不再做OEM，有的開始自有品牌建設，技術積累較多的則轉型為ODM。他們過去只青睞分立式LDO、DC／DC和LED驅動器。但是在2008年末，他們開始轉向使用電源管理芯片。
今日電子：半導體行業在2009年的整體市場前景不甚樂觀，請問貴公司對2009年的電源管理市場有何看法?會采取什么策略?
Tony Armstrong：無論目前的市場情況看起來多么無望，半導體市場仍將繼續存在，這一市場未來將繼續增長。這個觀念必須成為公司在這種具有挑戰性的時期管理業務的指導原則。近期，公司需要對市場現實做出反應，調整產出和支出以適應目前的銷售預測。
在這種時期，我們的客戶也許降低產出，但是將繼續投資新產品和新產品開發。創新將給半導體市場帶來增長，尤其是模擬半導體市場。就推出新產品、成為產品最先上市的公司并擁有以新興增長市場為目標的產品而言，現在是最佳時機。
凌力爾特公司感興趣的關鍵增長市場包括：
汽車――目前，所有汽車制造商都在經歷銷售下滑并正在采取行動降低產出和支出。但是也有很多汽車公司有積極的開發計劃，他們將大幅增加新車中的電子產品。他們預測，在未來幾年，汽車電子產品將增長2～3倍。這意味著，電子產品銷售將繼續增長，而不受每年銷售的汽車數量的影響。
因此，我們將保持當前的發展方向不變，繼續向汽車領域提供新產品和銷售工程支持。此外，世界上每一個主要汽車制造商現在都在研究混合型汽車，這類汽車中將增加更多電子產品。我們已經推出并正在開發面向這一市場的產品。
綠色增長市場――任何以節能或能量獲取與保存為目標的產品都將有增長機會，而且不受當前市場情況的影響。能量成本和對環境的關注以及需要延長移動設備的電池壽命已引起對多種應用電源優化的關注。我們的高效率能量轉換產品使客戶能夠更高效率地轉換電能、消耗更低的功率并延長電池壽命。
通信基礎設施――無線系統的激增在用于無線和網絡基礎設施的產品方面繼續為凌力爾特公司帶來極大的市場機會。我們的高速數據轉換器和高頻產品為下一代蜂窩基站而設計，熱插拔和以太網供電產品在網絡系統中繼續得到大量采用。
工業市場――廣闊的工業市場繼續提供一個可靠的業務核心。盡管這個市場預期不會像其他一些增長市場增長得那么快，但是工業市場有點更加不受市場波動的影響。
憑借創新性產品和專注的戰略，我預期，凌力爾特公司的增長速度將繼續高于模擬半導體市場的整體增長速度。業界分析師現在預計，半導體行業增長將放緩。但是最新數字仍然提供了樂觀的理由。WFTS的目前市場增長數字顯示，估計2008年達到376億美元的模擬IC市場到2011年將增長到407億美元。
最后，我認為，凌力爾特公司的客戶戰略、市場和地域多樣化也將成為防止受目前市場狀況影響的方法，并為未來的銷售收入增長提供了一個渠道。
Andy Williams：我們確實同意2009將是難以預測的一年，對于半導體市場而言，即便是最樂觀的預測，也是在頗低水平。積極地看，電源管理產品幾乎適用于電子產業的所有領域，所以，好消息是我們不會看到電源管理市場依賴于任何單一市場的成功或是下滑。因此，就像分散投資一樣，我們可能看到電源管理市場會有更好的投資回報。
我們認為，總體的消費需求在2009年將持續謹慎和缺乏生氣。世界各地的消費者及產業將會恰如所需地消費。我們不預期酌情式或“想要式”消費的需求會增加。然而，我們看到越來越明顯的趨勢，那就是消費者會購買更高能效的終端產品。能源使用已成為終端產品成本結構中更重要的考量，因此，最高能效產品會持續受到重視及拓展，例如 手機、筆記本電腦、上網本(Netbook)等便攜產品將繼續注重電池壽命。
在汽車市場，我們將不斷看到混合動力及電動汽車在2009年會極加速的發展。盡管能源成本下降，但我們認為這個趨勢將是短期性的。未來幾年隨著壘球經濟的復蘇，能源成本將繼續提升。這種更長期的趨勢將為汽車制造商提供機遇，讓他們領先于需求曲線，更著重設計及生產能效更高的汽車。無污染(或降低污染的)汽車也將是更長期的趨勢。這些趨勢將不斷推動研發更長使用時間的電池，并增加汽車中的電子成分。隨著汽車變得更輕更高效，汽車中的電子成分將激增。
安森美半導體在高能效帶動的電源管理領域擁有極佳的優勢地位。我們不斷開發注重節電及節能的產品，以用于計算、消費、汽車和照明等市場。我們的策略是在自己的重點市場，持續與該等領域中世界最多產的客戶合作，推出采用我們半導體元器件的最創新解決方案。
憑借推出領先的技術，同時審慎地管理我們的業務，我們期望可把全球經濟對我們業務的影響減至最低，并擴大我們的市場份額。
Tony Lai：確實，整個市場在下滑。但是Maxim公司依然在技術，產品性能和產能上保持領先。Maxim公司會繼續提供滿足高端和低端手機電源管理需求的高集成度、高性能產品。通過產品的差異化，Maxim公司會幫助關鍵手機制造商贏得市場份額。
今日電子：LED在最近幾年取得了非常大的成功，您認為LED驅動器技術在2009年會有突破嗎?貴公司在這方面有什么打算?
Tony Armstrong：就LED應用而言，2008年對很多模擬IC供應商的主流業務來說是關鍵的一年。在這一年中，LED本身滿足了一些關鍵性能標準的要求，這將導致對LED驅動器集成電路需求的極大增長，LED驅動器集成電路是在各種最終應用中為LED供電所必需的器件。
通過研究幾種將促進LED驅動器IC從目前的萌芽階段進入加速增長階段的因素，可以發現，LED將迅速成為一種主流照明源。汽車照明、LED光輸出、LED成本因素和它們作為白熾燈替代物的潛在用途是這些主要驅動因素中的4種。以下將更詳細地說明這4種因素。
汽車前燈――奧迪是第一個在汽車中使用LED前燈的汽車制造商。其組裝中含有兩個低光束前燈(作為主要功能)，是由兩個LED陣列組成，每個都有4個有源組件。就高光束前燈而言，一個由4個LED組成的陣列位于鄰近低光束陣列的地方。在1A電流時，每個LED陣列都實現了600Lm的光通量。這種組裝作為選項提供給2008車型中的R8豪華跑車。不過，大眾、雷克薩斯和凱迪拉克在2009車型中都已提供了這種LED前燈。
LED光輸出――大功率LED的光輸出已經達到了100Lm／W這個具有里程碑意義的關鍵數字，而有些制造商稱自己已經達到120Lm／W。這意味著，就能量轉換效率而言，LED現在已經超過了CFL(80Lm／W)。人們進一步預測，到2012年，LED將達到150Lm／W輸出。此外，考慮到目前對“綠色”的關注，LED不像CFL那樣含有任何有害材料。
這具有重要意義，因為美國能源部已經宣布，照明消耗22％的美國發電量。廣泛使用LED照明可以將這種消耗降低一半。我們可以這樣正確理解這一點：到2027年，LED照明能減少的年度能量使用量相當于5億桶石油，同時還伴隨著二氧化碳排放量的降低。
LED成本因素――LED照明的成本已經非常迅速地下降了。Polybrite(一家采用LED技術的照明產品領先制造商)指出：在過去的12個月里，個別白光二極管的價格已經從8美元降至1.50美元。該公司進一步預測，到2009年的某個時間，取代白熾燈的LED燈價格將達到消費者可以接受的水平。
LED可以取代白熾燈――Cree(一家北美芯片制造商，其芯片用在很多不同中至大功率的LED中)聲稱已經設計出了一種發光芯片，能使LED燈產生可與美國家庭廣泛使用的75W白熾燈相比較的光。為了能輸出這么強的光，這種LED芯片需要4A電流。
安森美半導體Catalyst產品部市場營銷副總裁Scott Brown：LED得以再走向成功，是因為它們能夠以極少的電能消耗輸出最強的光，所以LED是當前市場上最高效的照明元件。我們預期LED在標志、背光、通用及汽車照明等領域繼續擴展其應用空間。隨著應用范圍及實際使用的擴張，成本一般會隨著經濟規模性而下降。一旦成本下降，應用會持續擴展。這對所有創新元器件及產品而言，都是激動人心的增長周期。LED將可能應用于幾乎所有基于照明的應用。相應地，安森美半導體將繼續支持LED電源管理應用，生產多樣化的元件驅動LED及調光。我們的產品也將著重于LED的終端使用及應用，使我們能夠開發結合現有及未來產品的解決方案。
我們預計流明每瓦數不斷提升的LED技術在2009年將繼續向前推進。安森美半導體的策略是擴充已有的LED驅動器產品陣容(包括電荷泵型及電感型驅動器)，使我們能夠滿足寬廣市場范圍的客戶需求，從小型顯示屏和便攜設備到大型顯示屏背光，以及通用、照明、汽車照明和標志等，不一而足。
此外，3G手機毫無疑問會使得互連網接入業務不斷擴張，而這會驅使觸摸屏3G手機的更普及。這些較大的屏幕需要更多的LED電源來為它們背光，而當用于瀏覽互聯網或播放媒體文檔時，還需要保持較長時間段的背光。這意味著它們需要極高能效的LED背光。安森美半導體屢獲殊菜的四模(Quad-Mode)LED驅動器仍是當今市場上背光應用的最高效、最高性價比的電荷泵型驅動器。我們的策略之一就是以這極高效率的解決方案來配合3G市場的發展。
Tony Lai：Maxim公司有高性能的電荷泵和電感式升壓LED驅動器。我們認為，2009年便攜消費市場最明顯的趨勢就是：更大的顯示器(多背光電源導致高效率需求)，智能化顯示屏(需要多功能和智能特性)，更高的拍攝圖像質量(需要更大亮度的相機閃光燈)。
今日電子：對中國市場來說，2009年是3G通信元年，有關這方面的電源管理產品需求也會加大。請談談貴公司在這方面的策略。 Tony Armstrong：在很多3G基站中，空間和冷卻設備很有限。因此，就任何POL轉換器而言，既緊湊、高效又具有低靜態電流以滿足新的“綠色”標準要求是極端重要的。此外，很多微處理器和數字信號處理器都需要一個內核電源和一個I／O電源，這些電源在啟動時必須排序。設計師必須考慮在加電和斷電操作時，內核和I／O電壓源的相對電壓和時序，以滿足制造商的性能規格 要求。
此外，功率密度給電源設計師帶來了新的重大挑戰。一般情況下，要求這些設計師實現高于90％的轉換效率，以限制電源中的功耗量和溫度上升。因此，一個設計的熱性能尤其重要。另外，這些電源必須具有卓越的輸出紋波和瞬態響應，同時限制所需的外部電容量，以減小電源設計的總體尺寸。
自20世紀90年代中期開始，凌力爾特公司一直在生產既具有高效率轉換又具有低靜態電流的電源管理IC。凌力爾特公司在很多電源管理IC中納入了突發模式(Burst ModeTM)技術。這種技術最大限度地降低了該類IC在備用模式時自身所需的電流。在很多情況下，這種備用靜態電流低至10～20μA。
就數字電源作為傳統模擬電源解決方案的替代方案而言，普遍接受的數字電源含意是，使用分時PWM控制環路來實現電源轉換和調節。數字PWM解決方案幾乎總是帶來額外的功能、復雜性和成本問題。因為數字方法尚未展現與今天先進的模擬電源系統不相上下的性能，因此我們相信，在短期內數字電源不會成為一個影響通信電源市場的重大因素。
Andy Williams：3G再一次為全球消費者帶來他們所需要增加的功能。隨著更多功能的增添，更多的元器件功能和模塊也隨之增加。相應地，電能消耗也在增加，因此對電池電量的需求更高。因此，安森美半導體的策略是以最少的耗電量提供取悅消費者功能的元器件，以盡可能高的能效來轉換及管理電池電能。安森美半導體產品的電流消耗將越來越低，我們的元器件將更加高效地把電池電能轉換為更先進通信和處理芯片可用的電壓電平。
此外，我們還有極廣的基礎設備產品系列，用于諸如3G等全球性網絡。安森美半導體制造多元化的工業及通信元器件，它們不僅處理基礎設施所要求的電能，并且其處理方式不會干擾通信設備本身的敏感信號。因此，安森美半導體已經在基礎設施及終端設備市場穩占席位，使我們成為重量級的供應商，能很好地服務于3G在全球的繁衍。
Tony Lai：高效率的PA電源管理會延長手機電池壽命。美信公司能提供高性能PA DC／DC，其專為高端智能手機制造商設計。
今日電子：除了上文談到的LED驅動，3G通信外，電源管理廠商在09年還能找到哪些新的市場切入點?
Tony Armstrong：2009年一個潛在的“熱點”(如果可以這么說的話)是無線連接性。似乎無論哪里的人都要通過電子郵件或Web不間斷地開展業務活動，通過短信或話音通信與朋友和家人保持聯系。結果，對實現這種“連接性”的產品將有很大需求，這類產品通常具有話音和數據傳送功能，它們或者通過3G、GSM或CDMA等電信標準、或者用WiMax和藍牙技術傳送話音和數據。支持這類設備所必需的芯片組需要電源管理集成電路，以確保正確工作。不用說，這對凌力爾特這類模擬集成電路供應商將非常有益。
Andy Williams：當然是上網本(Netbook)和汽車。上網本能夠快速發展，是因為它們足以讓大多數用戶接入互連網及進行業務。汽車市場在總體上將繼續奮斗，但那些生產出及售出的汽車將具有更高能效，不僅體現在更高的行駛里程，也會體現在混合動力及電動汽車的裝置中。這個趨勢將驅使越來越多的半導體及元器件加進汽車應用。汽車將變身為連通的載體，除了具備受市場需求推動的更多的能源管理和安全系統：還會有它們自己的3G連接能力、無線局域網(WLAN)和衛星系統。而替代型燃料也將需要汽車采用新的安全及能源管理系統，安森美半導體的元器件可用于構建這些系統。
Tony Lai：用電源管理芯片給手持應用中不同的處理器供電，是今年的一個非常有前景的應用。
今日電子：節能，環保的概念在今日顯得尤為重要，請問貴公司會采取哪些措施來繼續達成這一目標。
Tony Armstrong：去年，由于媒體的大量報道，“綠色環境保護”概念得以普及。結果，很多電源管理產品供應商在提高功率效率方面取得了很大進步。人們普遍認為，大多數工業化國家認識到需要節約能量。這是因為，隨著這些國家人口的增加，他們需要更多的能量來為有加熱／冷卻系統、照明和家電的新家居供電。不僅建立新的發電設施耗費大量金錢，電能產生后要向用戶供電的過程成本也很高。據觀察，與建立新的發電設施相比，將大多數家電的電流能耗降低15％～20％是更經濟的做法。
由于建立新的發電設施成本很高，因此很多國家已經采用了所謂的“綠色政策”，以此鼓勵制造商在最終產品中納入節能技術。
就用于節能DC／DC轉換器的電源管理集成電路而言，必須具有兩個主要特點。首先，必須有非常高的轉換效率。其次，在備用和停機模式時必須有低靜態電流。
在未來3年中，中國半導體市場將繼續以倍于整個半導體產業發展的速度高速增長，據有關資料顯示，中國的半導體產業將占全球半導體市場20%的份額，約1,750億美元。龐大的市場潛力吸引眾多半導體廠商，使得國際大廠紛紛制定緊急方案，把中國納入他們全球戰略的一部分，以充分利用中國市場的巨大商機。
然而，從某個角度而言，這也是一種“競爭威脅”，因為中國市場正逐漸步入成熟期，且各路好手紛紛搶進的結果，勢必將與其它領先的半導體廠商短兵相接，展開激烈競爭。如此白熱化的競爭壓力，致使只有掌握領先技術、獨門技藝或科學管理方法，能贏得客戶、不斷鉆研業務、并保持利潤率的公司，才有可能絕處逢生！
可編程、低功耗，有利于消費電子發展
據國際半導體設備暨材料協會(SEMI)預測，繼2005年下滑11.3%之后，2006年半導體資本設備的銷售額將成長18%，達到388億美元。因此，我們認為2007年上半年將呈現良好的形式，下半年也會高于去年同期，但是應該不會出現兩位數的增幅。
隨著2008年北京奧運會的臨近，必將帶動數字高清和平板電視的大發展。而數字消費電子產業已是當前發展的熱點。最新、最時尚的電子產品在中國市場總是大受歡迎。據我們所知，中國2005年多媒體播放器市場發展速度就增長就達到了310%，市場規模達到了10億人民幣，我們日前看到一個權威機構樂觀的預測2008年中國多媒體播放器的市場規模更將達到100億人民幣之巨。從個人角度而言，非常看好多媒體播放器在中國的發展趨勢。
QuickLogic基于專利ViaLink可編程互聯技術，專注于低功耗技術領域，以低功耗FPGA產品為各種以電池供電的設備提供新選擇。自QuickLogic推出低功耗的Eclipse II FPGA產品以來，用戶的應用效果促使我們進一步開發出新的FPGA產品PolarPro。這是一種新的邏輯單元結構，可滿足功耗敏感的應用需求，為電池供電的手持設備設計人員提供了更先進的FPGA選擇。遵循QuickLogic的一貫承諾，PolarPro在提高性能的同時，繼續為工程師提供可顯著降低產品成本和功耗的FPGA產品。
該平臺架構開創性地使用了全新的邏輯單元結構、嵌入式多用途片載存儲器、內建FIFO控制邏輯以及先進的時鐘管理控制單元，具有集成簡便、邏輯映射迅速高效、性價比高等特點，非常適用于超低功耗電路設計，支持便攜應用所必須的節能策略，同時保持了傳統FPGA器件靈活配置和開發迅速的優勢。
產品與服務，恒久的生存法則
中國作為亞太地區最重要的半導體市場，像我們這樣的跨國公司在這里可以找到難得的市場機遇。目前已經有多家跨國半導體公司將亞太總部遷往中國，或是在中國新設立了區域總部。我們也在不斷增強對中國市場的重視程度，我們已經打算在中國建立研發中心，這樣可以更好地融入到中國信息產業的發展當中，并分享其發展所帶來的效益。
就營銷戰略而言，我們從兩個角度來看，一個是產品，另一個是服務。QuickLogic不僅僅為產品制造商提供芯片，而是在與提供最低功耗的可編程邏輯解決方案，讓制造商能夠在強大而穩定的平臺上研制出他們獨一無二的特色產品。QuickLogic力圖向這個產業貢獻自己力量的同時也滿足了自身的良好發展：為硬件廠商服務，使得廠商的芯片可以實現更多的功能；為軟件合作伙伴服務，使得他們的軟件可以創造更大的價值。因此，通過產品與服務雙管齊下，QuickLogic與廠商之間形成了雙贏的狀態，使進入整機廠商采購名單顯得十分順理成章。
QuickLogic公司目前在中國區的銷售主要通過分銷商處理。作為引領ESP產品發展趨勢的半導體供應商，QuickLogic現階段的中國市場仍處于培育階段，因而需要在不同領域各具優勢的分銷商為QuickLogic器件更快地開發市場，更有效地配合與分工，并建立起長遠的伙伴關系。在中國市場，QuickLogic與安富利(Avnet)、創興(Jetronic)和星亮電子(EIL)有長期的良好合作關系，也陸續引入了在不同應用上開發產品或參考方案的設計合作伙伴。相信未來QuickLogic仍將針對低功耗的市場發展并尋求與更多的戰略伙伴在低功耗的生態環境上開展合作。
半導體制程微細化趨勢
1965年Intel創始人Moore提出“隨著芯片電路復雜度提升，芯片數目必將增加，每一芯片成本將每年減少一半”的規律之后，半導體微細化制程技術日新月異，結構尺寸從微米推向深亞微米，進而邁入納米時代。半導體制程微細化趨勢也改變了產業的成本結構，10年前IC設計產業投入線路設計與掩膜制程的費用，僅占總體成本的13％，半導體生產制造成本約占87％。自2003年進入深亞微米制程后，IC線路設計及掩膜成本便大幅提升到62％。
當芯片結構體尺寸小于100納米時，光學光刻技術便面臨技術關鍵：硅晶制程光刻技術的線寬已小于曝光的波長長度，而光刻技術所能制作的線寬，是與光源的波長成正比。在朝向45納米制程的趨勢下，必須要能夠降低波長、增加數值孔徑(NA，NumericalAperture)、提高光刻，才能制作 微細化芯片。所以能否研發出能滿足微細化制程所需、且具市場競爭力的光刻曝光技術，對IDM、Foundry、以及Fabless半導體產業來說，非常重要。因此目前在晶圓制程技術上，各廠要面對的課題是：如何有效降低制程微細化電路之間的靜態功耗，特別是漏電流；以及RC時間延遲的問題；并防止介質機械強度下滑；同時，增加晶體密度、降低電路耗用面積、提升運作時鐘頻率，并且節省電能。
舉例來說，45納米芯片在邏輯開關時的切換效率，比起65納米遠高出30％；再者45納米芯片耗電量較低，在相同運作時鐘下，靜態功耗的漏電流能比過去減少5倍；動態功耗(亦即場效應管進行切換時)也比以往減少30％。此外，45納米場效應管密度是65納米制程的2倍。
不過在納米制程時代，每芯片量產成本(die cost)的增加，幾乎來自于昂貴的制造設備，制程也會更復雜。例如為了讓45納米制程技術更容易，與曝光相關的制造技術也必須同時升級，像曝光裝置的影像景深DOF(Depthof Focus)存在技術極限，所以也需要提高芯片全域的化學性機械研磨(CMP)的均一性。還有抗阻劑的薄膜化雖有利于提高芯片整體的膜厚均等化，但由于耐蝕刻性較差，所以必須使用3層抗阻劑或硬掩膜(hard mask)，因此微細化制程技術會更復雜。
65與45納米制程同時并進
因此各半導體廠在進入65納米以下制程時代時，可能就要花費多達300萬美元以上的IC設計成本來制造掩膜和試產(try out)，況且光刻技術的應用周期不斷縮短，對于微細化制程的技術評估也要提早因應，因此各大廠對于微細化制程也已開始激烈的攻防戰。例如UMC就預先針對32與22納米制程作技術評估，這結技術內容包含絕緣體硅(SOI)、應變硅(strained-Si)、高介電常數門極絕緣層(high-K gate dielectric)、金屬門極(metal gate)以及多門極場效應管(multi-gate FET)等。TSMC也提出浸潤式光刻技術，被視為未來具備繼續挑戰65及45納米、甚至32及22納米的實力。2006年9月IBM、Chartered、Infineon以及SamsungElectronics，聯合開發首款45納米制程芯片，預計在2007年底前完成驗證。Intel和Micron合資的IM Flash，也已宣布成功產出45納米制程NAND Flash芯片。10月Applied Materi-als也在研發中心完成45納米制程芯片試驗制程機臺。
Intel宣布的45納米制程量產時程則為2007年上半年，TSMC 45納米制程浸潤式光刻技術傾向在2007年Q3量產，UMC在65納米制程技術已開始量產，45納米制程技術也已添置新機種，主要新技術已開發完成，正進行整合驗證，預計在2007年Q3至Q4可進入量產。
提升浸潤式光刻曝光技術
在0.13微米及90納米制程階段，要在晶圓(Wafer)上光刻光刻(1ithography)出電路(circuit)，就要制作相關的掩膜(Mask)光刻技術。在這個階段，半導體光刻制程大多采用ArF激光光源(曝光波長為193納米)進行曝光顯影。一般而言，掩膜分辨率視不同技術時代及應用層(layer)，定有不同的掩膜等級(Maskgrade)，每種掩膜等級有其相對應的品質規格，其規范品質重要項目包括缺陷數(defects)、關鍵尺寸(CD，Critical Dimension)、或是在整片掩膜中的精準度(accuracy)及均勻度(uniformity)等等。
當進入納米制程后，由于半導體芯片電路更為精細、電路集積度愈高，所使用的光源波長需求也更為縮短，原本157納米光刻技術因無法克服二氟化鈣透鏡結構雙折射的問題，多數廠商傾向用浸潤式光刻技術(Immersion Li-thography)延伸至193納米曝光設備，達到大量節省研發及導入成本的目的，這也使得ITRS(International Technlogy Roadmap for Semi-conductors)，順應時勢決定采用浸潤式光刻技術，并使其成為65納米技術節點的主流光刻技術。
濕浸式技術是以流體介質的穿透度與折射率的光學特性為基礎，相關光刻技術便以水作為流體介質，應用在193納米波長曝光機基礎上，于光源與晶圓之間加入水，可使波長縮短到132納米，比起干式光刻技術(drylithography)，還可支持65、45、甚至到32納米制程。不過其間形成的微氣泡可能損及晶圓成像，如何預先去除純水(UPW)中的氣體，是預防氣泡生成的關鍵之一，再者水與光阻交互作用，會對不同光阻劑造成程度傷害，因此也必須改良相關技術。
雖然浸潤式ArF曝光技術可以沿用現有的ArF曝光設備，但微細化制程趨勢更嚴謹地要求解析度與DOF，因此在45納米之后，如何找到比純水還高折射率的液體材料來提高數值孔徑(NA)，便是無可回避的挑戰。
主要半導體大廠包括TSMC和UMC都已開始導入浸潤式光刻技術，UMC預計在2007年下半年投入45納米制程，采用浸潤式光刻技術。TI在2006年6月已初步研發出浸潤式光刻制造45納米制程芯片的技術，其內存細胞(memory cell)僅占0.24平方微米，較1月Intel率先推出首批導入45納米制程芯片內存細胞的0.346平方微米，還要縮小30％。另外， 9月Dupont宣布已開發出配合32納米制程所需之浸潤液的新式光刻技術。
先前Nikon于2005年7月各自宣布開發出NA值為1.30的濕浸式ArF曝光設備，已在2006年底使用。ASML在同月NA為1.35的濕浸式設備，被認為是使用純水的濕浸式曝光設備中的實際最高值，預計在2007年中期問世。
研發無法見光的光刻技術
未來會接續193納米ArF光刻技術，應該會是超紫外光(Extreme Ultraviolet；EUV)光刻技術，使光波長進入不可見光的極紫外線層次。由于半導體光刻制程往后需要采用高折射率材料來提高NA值，EUV光刻技術的光波長原本就只有13.5納米，光會在空氣中被吸收，所以只能在真空環境中才能透射；其所采用的掩膜透鏡，是屬于反射式的元件，因此足以應付納米微細制程所需。Intel預計在2009年，正式采用紫外線(EUV)光刻這項技術來進行32納米制程的量產作業。
不過目前EUV技術尚未成熟，未能接續193納米光刻技術，半導體大廠還是會一面沿用浸潤式光刻技術、一面尋找更為適合的濕浸式流體介質，以改善掩膜透鏡材料。像是其他新時代技術(Next General Lithography；NGL)包括納米轉印光刻技術(Imprint Lithography)，也開始被業界期待可達到制程10納米以下的結構境界，成本與市場潛力甚至可以取代EUV光刻技術。
發展可降低RC延遲的介電材料
為何要解決RC延遲因為到65及45納米微細化制程階段，半導體芯片電路的金屬線寬愈來愈微小，導線層數越來越多。且由于電氣與機械特性的關系，信號傳輸會因短路而產生延遲。邏輯芯片電路的信號傳輸，也因制程細微化使繞線距離縮短，繞線容量增加而導致繞線延遲。這些都必須以銅導線與低介電材料，取代先前的鋁合金，來解決電容電阻時間延遲(RC Time De-lay)問題，因此低介電材料的開發與應用也變得愈來愈緊迫。
在0.13微米之前的晶圓制程中，SiOF是廠商最多采用的介電質材料，其介電常數K(Keff)值介于3.7～2.8之間。自0.13微米已降微細制程時代開始，降低RC-Delay的需求開始浮現，半導體廠多以采取降低后段制程的金屬連接線電阻與金屬線間電容的方法，基本上以銅作為材料的低介電常數(cu/low-k)制程技術為主。在降低電阻方面，以銅來取代傳統鋁導線，爾后持續對銅導線制程中使用擴散絕緣層(diffusion barrier)，并對其厚度做最適化(op-timization)處理，絕緣層之材料均采高阻值之鉭(Ta)/氮化鉭(TaN)等。
因此降低金屬線間的電容值，必須應用低介電常數(LOW-k)材料，作為金屬導線間的絕緣層(Inter metal dielectrics)，一般Low-k材料的K值，涵蓋3.1、2.9、2.7，一路演進至目前的2.5。Low-k材料是90納米技術最重要的關鍵，90納米制程所使用Low-k材料的K值約在3.0～2.9之間，60納米以下的制程，才會采用2.5和2.4K值的材料，以有效降低金屬導線間的電容值。綜合來說，在微細化制程整合過程中，降低RC延遲技術提升的方向，多以針對會影響電阻的金屬連接線厚度、與影響電容值的金屬導線間絕緣層厚度為主。
Low-k制程趨勢：防止機械強度下滑
下一代Low-k材料的特性，不僅只因應45納米微細制程的需求，也要有效解決Low-k本身因電路DOF制程所產生的銅阻抗增加以及機械強度下滑的問題。制程從65納米朝向45納米時，低介電膜硬度會急速下降，因此經過薄膜化后的Low-k材質，能夠具備多小孔尺寸、且具高密度硬度的特性，就顯得相當重要。
目前應用Low-k材料的最大問題點，在于如何防止機械強度下滑。因為期望能夠降低Low-k材料的介電常數，與希望提高Low-k材料絕緣膜的機械強度，這兩者之間是相互矛盾的。未來問題的困難度不在于讓Low-k材料的K值達到2.0以下，而是如何讓超低K值材料的機械強度提高。除了低K值材料的特性直接影響半導體量產效率外，另外如何讓銅與低K值材料有效整合應用，不僅對65納米和45納米制程，從整個IC制程技術來看，也將充滿關鍵性的挑戰。
無止盡的追尋?
當半導體微細化制程從65納米邁向45納米、甚至芯片結構體尺寸將朝向32或是22納米之際，我們將會面臨什么未知的物理性質變化?為了追尋更微小體積、切割更多芯片的商業成本效益，我們的制程技術如何再進一步地去突破，會有什么樣的材料正等待著我們去發掘?這場由半導體微細制程技術專業研發人員默默進行的追逐戰，正在微觀物理世界中翻騰著。會有止盡的終點嗎?如果答案是肯定的話，那會是在哪里?終點的原因會是什么?如果答案是否定的話，那又是什么意義?無論答案如何，那都終將會撼動世界。或許這也是為什么，半導體微細化制程令人著迷的所在吧!(本文摘自臺灣《零組件》雜志)
