半導體的制造方法范文
時間：2023-11-02 18:02:27
導語：如何才能寫好一篇半導體的制造方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
Abstract: In semiconductor manufacturing industry, the products are various, and the process is complex, so it has a higher demand of the utilization of equipment. For other manufacturing industry, production planning optimization is also more complex. This article discusses the heuristic algorithm often used in the semiconductor industry and the optimization method based on linear programming.
Key words: semiconductor manufacturing；production planning；packaging and testing of semiconductor；linear programming
中圖分類號：TN3文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）18-0046-01
0引言
在半導體企業的實際業務中，生產能力計劃問題的常用解決方法一是靠從業者經驗的積累，以一定的直觀基礎而構造的啟發式算法；二是采用多次試驗，比結果優劣定決策；三是建立數學模型，利用數學規劃法等求解最優策略。目前在半導體工業中，生產能力規劃也主要有三種方式：一是利用電子表格（例如MS excel）來實現 [1]，在制定生產計劃時一般以月為單位，而設備生產能力一般是以天為單位來考慮的，故所需的設備數量等于當月加工任務除以設備月生產能力。一般采用此方法時，會根據不同的優先級來依次制定相應產品的生產計劃。其二，一般用離散事件仿真法多次重復試驗來進行生產能力規劃，從而求得一個可使企業的關鍵績效指標（KPI）較優的結果。上述兩種方法均需多次運行調整反復試驗，而且所得的解不能保證是最優解，甚至仍可能遠離最優解。第三種方法是綜合考慮多方面的因素利用線性規劃法以建立約束條件和目標函數對生產進行優化，相關的研究文獻可以參考[2][3][4]。因為能夠采用專業的優化解算器如ILOG CPLEX[5]在短暫時間取得模型的最優解，在半導體生產能力規劃中，線性規劃普遍地應用在各個領域，尤其是針對較大規模的問題，它的優點越能被凸顯出來。
1優化計劃模型
生產能力規劃模型經歷了從單時間段到多時間段，從單目標到多目標發展歷程。從單時間段到多時間段的轉變是只需增加時間段下標和相應的約束關系即可，而使用不同的權重系數的多目標規劃也可以解決多目標的協調問題。由于目前對于半導體生產規劃問題大多集中于前道工序即晶圓廠的生產規劃，對于封裝測試生產線涉及很少，本文將簡單以在存儲器封裝測試領域應用線性規劃為例說明。如前所述，半導體生產規劃的實質上是如何安排產品的混合生產的問題。由于每種產品很可能都有多重可供選擇的加工路線，對于設備也存在Re-entry的訪問，因此半導體生產系統優化的核心問題也就在于選擇最適合的加工路線上以求得生產量及生產周期等指標的最優解。啟發式方法是根據經驗來優先使用相對好的加工路線資源，而在半導體制造中，兩個主要的參照標準就是產品的優先級priority以及加工設備的柔韌性。在沒有充足的可用資源的情況下，首先要確保priority相對高的產品的生產，但是針對于加工路線的選擇，就要首先采用具有較高柔韌性的設備。線性規劃是按照所需達到的限制條件，抽象并簡化生產系統，建立有關的數學模型，進而取得達到約束條件的最優策略。
2舉例
試以某封測企業的簡單示例來說明線性規劃法的簡單應用。該工廠測試生產線有三種TESTER設備M1，M2和M3，各設備的數量分別為3臺，3臺，2臺。目前生產兩種產品Prod.A和產品Prod.B，其市場銷售平均價格分別為￥45和￥35，其中Prod.A只能在設備M1與M2上生產，月別產能分別為110k和80k，而Prod.B在三種設備上都可以生產，月別產能分別為130k，85k和90k。產品Prod.A與Prod.B的最小生產量分別為300k與250k，最大需求量分別為500K和400K，企業的實際需求是如何安排生產計劃能使企業的收益最大。從上面的例子可以看出，各產品存在多種備選加工設備，即有多重加工路線的問題，優化計劃也就是選擇最好的加工路線。企業實際一般采用Excel電子表格的形式，建立生產計劃與效益的聯動模型，由于Prod.A售價較高且只能在二種設備生產，以經驗判斷需要優先安排，以此為基礎不斷調整，求得一個近似最優解。具體的解法一般使用VBA或人工調整試算，本文不再贅述。
如果使用線性規劃的方法，建立數學模型，則該問題可以簡要表述如下：
目標函數（Objective）：
上式中，參數及變量說明如下：
參數部分：
①Price.A與Price.B為A、B兩者產品的售價。②QL及QH為兩種產品的生產量上下限。③K為每種產品在每種設備的生產能力。④M為設備保有臺數限制。變量為X，及每種產品在每種設備的生產計劃安排量；下標i=a，b 代表兩種產品，下標j=1，2，3代表3種設備。求解則可以利用ILOG公司的Cplex軟件，由于此示例規模較小，本文使用在Excel環境的Cplex Solver求解，求解示例及結果如表1所示。
3小結
對于多品種混合生產，制造過程極其復雜的半導體制造業來說，線性規劃在生產計劃中的優化作用已經越來越明顯，這方面的研究文獻也越來越多，也給企業帶來了巨大的經濟收益。
參考文獻：
[1]刑文訓，謝金星.現代優化計算方法.北京：清華大學出版社，2003.
[2]Leachman R C，Carmon T F.On capacity modeling for production planning with alternative machine types[J].IIETrans.，1992，24：62~72.
[3]Bermon S，Hood S J. Capacity optimization planning system（CAPS）[J]. Interfaces，1999，29：31~50.
篇2
A=Martin Anstice
云計算、物聯網、人工智能，不斷冒出的新技術讓我們想象著一個不可預知的未來，而我們手中的移動終端也在往更輕薄、更低能耗以及更高性能的方向發展，但是要實現這一切都基于芯片的演進。讓芯片變得更薄更輕、性能更強而能耗更低，要從芯片制造工藝本身來改進，現有的改進方法有芯片制造過程的縮減以及芯片架構的調整。不過無論哪種方式都對制造芯片的設備提出了更高的要求。在泛林集團（Lam Research）總裁兼首席執行官Martin Anstice看來，摩爾定律需要延續甚至突破，半導體行業才能持續發展。
C：全球半導體領域的技術發展呈現出怎樣的趨勢？
A：技術的發展基于整個半導體行業以及電子工業的發展，而半導體行業的發展又遵循于“摩爾定律”。要將“摩爾定律”延續下去，需要整個行業不斷創新，以挖掘更多技術上的可能性。比如，現在業界比較關注的多重圖形技術，就是把芯片的設計圖曝光到晶圓上，然后我們再根據這個設計圖來刻蝕晶圓。但由于現在器件越來越小，越來越精密，制造工藝都是在納米級別下完成的，很多時候僅通過一次曝光很難達到需要的精度，必須通過多次曝光和刻蝕才能實現。此外，如今人們對電子產品性能的要求越來越高，這就意味著對半導體器件的性能提出更高的要求。如何在現有尺寸的器件上集成更多的功能，已成為我們必須解決的問題。目前，行業通過將器件的構架由二維向三維轉變解決了這個難題，比如3D NAND技術，就是沿垂直方向來堆疊存儲單元，從而有效提升器件的整體性能。其他的還有鰭式場效應晶體管（FinFET）技術、先進封裝技術等。總而言之，未來的發展趨勢主要聚焦于如何通過創新技術實現芯片尺寸的進一步縮減，這也將對半導體設備制造商帶來很大的挑戰。
C：設備制造商所在的行業面臨什么挑戰？
A：如今，隨著物聯網、云計算、互聯網+等概念的應用和深入，以及電子產品與移動終端的普及和更新迭代速度的加快，市場對半導體產品的需求大大增加，同時也要求上游半導體器件設備制造商對市場的反應速度更快，經營方式更加靈活，業務體系更加全面。這是挑戰之一。其次，消費者也希望手中的電子產品和移動終端變得更加輕薄、能耗更低，性能更高，但價格卻更加優惠。這就要求這些設備中的半導體器件的尺寸進一步縮減，性能進一步提升。這樣勢必對半導體器件的制造工藝和設備制造商的創新能力提出更高的要求，尤其是在諸多技術已經進入拐點，行業迫切需要突破的時候。這是挑戰之二。第三個挑戰是如何培養，吸納和留住尖端的技術人才。
C：你們怎么看待中國在半導體教育以及人才儲備方面的狀況？
A：總體來說半導體領域的人才還是比較短缺的。不僅中國如此，美國也是一樣，甚至美國比中國還要嚴重。中國的半導體產業相對美國來說還比較新，但這里卻擁有大量的發展機遇和潛力，比如這里既有諸如14納米、16納米以及3D NAND等行業最先進的技術，也有諸如物聯網的很多成熟的技術。泛林和中國很多的高等院校合作，從教育體系入手，加快該領域人才的培養。
篇3
這項新的EMWS技術是UTAMCIC(集成電路磁禍合UHF標簽天線)項目的研發成果。項目負責人是來自意法半導體的Alberto Pagani、Giov&nni Girlando、Alessandro Finocchiaro和來自卡塔尼亞大學的Giuseppe P&lmis&no教授。該項目曾榮獲2010年法國巴黎智能卡及身份識別技術工業展制造與測試類“芝麻獎”。
晶圓電磁檢測(EMWS)是晶圓電檢測(EWS)的演化技術，是晶圓進行最終封裝測試前的最后一道制造工序。在這個制造工序中，加工的晶圓上含有同樣的集成電路組成的陣列，這些電路被稱為裸片。與自動測試設備(ATE)相連的探測卡從每個裸片上方經過，顯微探針與裸片上的測試盤依次接觸，ATE測試裸片功能是否正常，在裸片封裝前，這個過程可以去除任何有缺陷的裸片。
EMWS是一項較新的晶圓檢測技術研發成果。在這種方法中，每穎裸片均內置一個微型天線，ATE設備通過電磁波為裸片供電并與其通信，這種方法可減少裸片上的測試盤數量，從而能夠大幅縮減裸片尺寸。
測量大功率產品仍然需要探針供電，但是意法半導體的新方法(1)可實現對低功率電路進行完全非接觸式測試。
篇4
隨著2005年的結束，中國第10個五年規劃(2000―2005年)也進入尾聲，取而代之的十一五規劃于10月正式出爐，并在3月的中國人大會議中列入討論，關于半導體產業的優惠政策也已列入國務院2006年立法計劃，未來中國半導體產業將如何發展，將值得大家仔細去觀察分析。
回顧中國半導體產業發展歷程
中國半導體產業起步甚早，早在50年代末期的二五計劃時期(1958―1962年)中國政府就開始關注半導體技術。并首次將半導體技術納入中國必須發展的新興技術之一，但是由于當時的政策核心以發展航空工業及核工業為主，半導體產業只是點綴性質，因此沒有實際的進展。在渡過了二五、三五及五五幾個階段后．中國政府開始正視半導體產業的重要性，并決定全力扶持．加快中國IC產業發展的腳步，因此自1981年開始中國半導體產業的發展歷程可分為以下幾個階段。
(一)80年代(1981―1990年，六五及七五計劃)
在此階段中國政府開始正視半導體產業的發展，并在七五計劃中提出IC產業的發展概念，為了落實七五計劃，1986年中國國務院第122次常務會議決定對，C路等4種電子產品實行4項優惠措施．分別為：(1)以IC銷售額10％為限額，提列資金用于技術與產品開發；(2)重大技術改造項目，經批準進口的設備、儀器、零件．免征進口關稅；(3)企業免征產品增值稅和減半征收企業所得稅；(4)每年中國電子發展基金給予財政支持，用于支持集成電路等電子產品的開發和生產。
除實行4項優惠措施外，中國政府還開放自國外引進半導體設備外，并帶進半導體先進技術、軟件乃至外資及其管理方法．并陸續出現了華晶4英寸廠、上海先進、上海貝嶺等半導體企業，正式啟動了中國半導體產業。
(二)八五，九五計劃(1991―2000年)的“908”“909”專項工程
在經過六五及七五計劃的發展后，中國半導體產業陸續出現上海先進、上海貝嶺等企業，在80年代末期中國政府再根據1989年計委會公布的“半導體發展戰略”進行規劃．訂定出“908”專項工程。
“908”專項工程算是中國第一項，c發展工程，也是中國第一次有明確的IC產業政策及發展目標，目標是建立一條6英寸生產線．重點扶持中國現有的五大，C制造企業一上海先進、首網日電、上海貝嶺、中國華晶及紹興華越．并積極引進外來資金與技術來改善中國本土晶圓廠的生產實力，其中華晶即是自朗訊引進的0．9 μm6英寸晶圓生產線。根據中國政府的規劃，是期望透過“908”專項工程來改善中國IC產業結構，由過去的IDM模式，向垂直專業分工模式轉變。
雖然中國政府在八五計劃中推出“908”專項工程，并建立了一條6英寸生產線及五大匯制造企業，但中國IC產業的發展依舊嚴重落后于國外；有鑒于此，1995年11月中國原電子部向國務院提交了《關于九五期間加快中國集成電路產業發展的報告》，并在中央政府的支持下，1996年3月業界俗稱的“909”工程正式成立。
“909”工程總投資40億人民幣(1996年國務院決定由中央財政再增加撥款1億美元)，由國務院和上海市財政按6：4出資撥款；除延續過去對IC產業發展的支持外，更以建設大規模集成電路芯片生產線的主要發展標的．主要是規劃從事代工的8英寸晶圓廠，及與此8英寸廠配套的IC設計公司與晶圓材料生產線。
在“909”工程中．首先于1996年由上海華虹微電子，與日本NEC公司合資成立上海華虹NEC．并陸續成立一系列基于此的產業鏈上下游公司，包括上海虹日國際、上海華虹國際、北京華虹集成電路設計公司等。而華虹NEC也克服了華晶?年漫長建廠的悲劇．于1997年7月31日開工動土，1999年2月完工并開始投產，2000年營收達30.15億元人民幣，并順利獲利5．16億元人民幣，雖然來年就出現13.84億元的虧損，但以當時九五計劃來看，華虹NEC仍是成功的發展項目。
(三)十五計劃(2001―2005年)
雖然中國過去的經濟成長速度驚人，但在被稱為“工業之米”的半導體發展上，卻顯得十分落后，除在晶圓廠方面多半是5英寸及6英寸廠為主外，其國內所產制的芯片僅能供應國內所需的7．5％，顯示中國半導體技術與國際水準的落差相當的大；為此中國政府針對半導體產業，在十五計劃做了更詳盡的規劃。
在十五計劃期間，中國半導體產業的發展方針是從IC設計業切入，并以，C制造業作為發展重點，繼而帶動封測。支持產業的發展；在產業布局方面，則期望完成長江三角洲、京津環渤海地區及珠江三角洲三大重點發展區域，并支持西部地區發展封裝產業；至于重點扶持產品則選擇量大面廣的產品，其中首要發展的IC卡、通信IC、數字影音視頻IC等。
另外中國政府亦頒布了“18號文件”，從稅收．投融資、進出口、人才等方面提供優惠措施，成為中國第一個關于發展IC產業的綜合性文件；并給予租稅的優惠(在附加價值稅17％中．IC設計給予14％的減免．其它IC廠商則減免11％)外，也提供半導體廠商相當良好的環境，以吸引國際大廠進駐。
在中國政府大力的推廣下，中國大陸地區IC產業在十五期間出現了，無論在設計及制造方面，都有較過去5.6倍甚至10倍以上的成長，在晶圓代工方面更創造出中芯國際。華虹NEC、和艦等世界級廠商，并成為僅次于臺灣地區的全球第二大晶圓代工市場；而中國也在2005年順利超越美國及日本．成為全球第一大的區域性半導體市場。針對如此重要的十五計劃，在下一段將針對其發展策略、目標。方向及成效做更詳盡的說明。
“十五計劃”的具體成效
十五計劃算是中國半導體產業發展以來推動的最成功的一項計劃，在計劃結束的2005年，中國已躍升為全球最大區域性半導體市場，整體市場規模為4．534．8億元人民幣，較2004年成長28．4％，優于全球半導體市場的6．8％成長率，其中，C市場規模達3，803．7億元人民幣，較2004年成長30．8％，占整體半導體市場比重在83．9％以上。
在產量的表現上，2005年中國IC產量為265．78億塊，成長25．68％，銷售額超過800億元人民幣，完全達成十五計劃的發展目標。至于在IC產值方面，2005年中國，c產值達到702．1億元人民幣，成長28．8％，自2001―2005年的5 年間，中國IC產量及產值年均成長都超過30％；不過值得注意的是，雖然中國已成為全球最大的區域性半導體市場，但大部份仰賴的是進口，比重超過80％，中國本土IC產量及營收仍舊偏低。
而在中國IC產業結構方面，IC設計業扮演的角色快速提升，占IC總產值比重也逐年增加，2002年時比重僅有8％，至2004年已提升至14.9％．2005年更達到17．7％：IC制造業則受到全球Foundry市場低迷及芯片代工價格持續下滑的沖擊．加上2005年新產能擴張的貢獻度大幅減弱，影響中國本土IC制造業廠商的表現，成長率自2004年的190％大幅下滑至僅成長28，5％，為232．9億元人民幣，不過在市場比重方面，則順利突破3成至33．2％。
至于過去執掌中國本土IC市場牛耳的IC封測產業，2005年依舊維持穩定的成長表現，營收為344．9億元人民幣，較2004年成長22．1％．但其占中國本土IC市場比重僅49 1％，首次跌破5成。
IC設計
中國IC設計業近三年來的產值表現非常驚人，受惠于中國本土IC設計業者在產品創新上取得了重大進展，如重郵信科成功開發出中國第一顆0．13微米制程的TD-SCDMA芯片“通信一號”、凱明推出采90納米制程的第二代TD-SCDMA／GSM雙模芯片“火星”，加上新崛起業者如珠海炬力、中星微電子順利至美國IPO上市，帶動2005年中國IC設計產業營收首次突破百億元大關，達到124．3億元人民幣，較2004年成長52．5％，更自自2002年的21.6億元人民幣．成長6倍以上，2002年至2005年的年均成長率更高達79．2％，其占整體市場比重也成長至17．7％。
中國政府于2000年―2002年間陸續成立了7個國家級設計產業基地，分別為上海、北京、無錫，杭州、深圳、西安及成都，近年來在中央及地方政府的大力推廣下，已逐步形成幾個主要的產業聚落，其中主要集中在以上海為中心的長三角地區。及北京為中心的京津環渤海灣地區，前者囊括了中國近5成的，C設計業者，后者則擁有近120家IC設計業者，除了這兩個區域外．深圳則是中國最大的，C設計城市，已連續幾年在產值上遙遙領先其它地區。
目前中國IC設計企業數約479家，較2004年的421家又增加了50幾家，而50人以下的中小企業仍占大部份，比重超過6成，其中員工人數在20人以下的企業數有171家．比重約35．7％，而員工人數超過百人的企業家數則不到50家．比重僅9．4％，顯示出中國IC設計企業的規模仍小。在設計能力上中國IC設計業者也大幅提升，目前已有超過5成的業者平均設計能力在0．18μm(含)以下．其中大部份業者的平均設計能力已達到0．18μm，比重約41．2％，其次則為0．25μm級，比重約21．4％；值得注意的是，具備0．13μm及以下設計能力業者比重已突破1成．約為10．5％，較2004年的6％大幅成長。
至于廠商排名方面，2005年中國前十大IC設計業者排名有了與過去不同的變化，最受人矚目的是海歸派企業的崛起，其中在2003年及2004年位居排行榜前兩大的大唐微電子及杭州士蘭微電子．2005年排名跌落到第四及五名，取而代之的是珠海炬力集成電路及北京中星微電子，這兩家業者在2004年崛起，當年度營收成長率分別為900％及162％，2005年更以12．57億元人民幣及7．68億元人民幣榮登中國前兩大IC設計業者寶座，出乎各界的意外。
重要的是，2005年中國IC設計中營收超過億元人民幣的企業家數已超過20家．為九五計劃結束時的5倍之多，其中新龍頭老大一珠海炬力，其2005年營收更突破10億元大關，來到12．57億元人民幣．成為中國第一家營收突破億美元關卡的企業；而珠海炬力及中星微電子于2005年11月相繼赴美IPO上市，也為中國lC設計產業發展奠定了新的里程碑。
IC制造
自2002年以來，隨著中芯國際、宏力半導體、和艦科技、上海先進等數個8英寸晶圓生產線的陸續建成投產，中國lC制造業快速的擴大，特別是在2004年．在全球IC市場產能吃緊的情況下，中國務晶圓生產線的產能利用率始終處于90％以上的高水平，代工價格也隨之攀升。在這些因素的帶動下，2004年中國IC制造產值成長率高達190％，為歷年之最。
進入2005年，受到全球Foundry市場低迷的影響，中國IC制造企業產值成長率大幅回落，部份企業甚至出現負成長；與此同時，2000年以來的新建項目在2004年均已建成投產，2005年產能擴張對晶圓制造業規模成長的貢獻度大大降低；2005年中國IC制造業產值成長率雖僅28．5％，但卻順利突破200億元關卡，達到232．89億元人民幣。
在晶圓廠及制程技術的發展上，至2005年底中國共有15座4英寸廠、8座5英寸廠、17座6英寸廠、15座8英寸廠及2座12英寸廠．其中8英寸廠以中芯國際為主，其它如華虹NEC、上海先進、宏力半導體、和艦科技都各自擁有8英寸廠；至于12英寸廠則是中芯國際于北京投資的Fab4及Fab5，其中Fab4已于2004年投片，至2005年底月產能已達2．7萬片，制程技術也達到0．11μm。
值得注意的是，2004年中國大陸晶圓代工產業營收達19．25億美元規模，較2003年成長155．6％，占全球比重由2003年的6．57％、大幅躍升到11．53％．成為僅次于臺灣地區120．22億美元的第二大晶圓代工市場；2005年營收再提升至24億美元，占全球比重也提升至13％。更重要的是，中芯國際成功擠下新加坡的特許半導體，以市占率7％躍居全球晶圓代工排名第三位，而中國晶圓代工廠商在全球20大中也共有5家企業入榜。
IC封測
與IC設計及IC制造業的高速發展相比，中國IC封測產業在近幾年一直呈現穩定成長的態勢，2005年新建項目建成投產的帶動下成長率微幅上漲，2005年產值超過300億元，達344．91億元人民幣，較2004年成長22．1％。
目前中國IC封裝企業結構呈現明顯的內外資差別，前10大企業中僅江蘇長電一家本土企業入榜．不過年封裝能力過億塊的企業已有9家，其中江蘇長電年封裝能力已達到20億塊以上；在技術方面，主要仍以低階的DIP、QFP、SOP等傳統封裝形為主，不過江蘇長電已開始朝CSP等級邁進。
分析中國半導體快速成長的原因產業優惠政策的支持
中國政府自1990年代的“908”及“909工程”開始，就將IC訂定為國家發展的重點產業，不惜投入龐大的資金進行支持；到了十五時期，更是大力的發展匯產業，包括“18號文件”頒布就給予IC企業相當大的政策及稅賦優惠。
國內市場需求持續成長
近年來NB、數字相機、PC、LCD顯示器等信息產品廠房陸續大規模的向中國轉移，中國已成為全球最大的信息產品生產基地，根據商務部數據，2005年中國計算機類產品出口額首次突破千億大關，達1，048．4億美元，占全國外貿出口總額比重也自十五計劃之初2001年的7．9％提高到13．7％，預期未來中國信息產品的產量仍將大幅成長，加上消費電子及通信產品市場的持續擴大，可望帶動中國國內IC產品需求持續成長。
產品設計能力大幅提升
過去中國半導體產業給人的印象普遍是技術實力的不足，此一情況在近年已有所改善。自2005年以來中國IC設計在產品創新上就取得了多項進展，包括重郵信科開發出中國第一顆0．13μm制程技術的TD-SCDMA手機核心芯片一一“通信一號”；凱明信息則推出采用90μm技術的第二代TD-SCDMA／GSM／GPRS雙模及多媒體應用芯片――“火星”；青島海信開發出中國第一款具自主知識產權的數字音視頻芯片――“信芯”；中科技計算所開發出中國第一款AVS芯片――“鳳芯1&2號”等，這些都顯示出中國在3G通信、數字音頻芯片等產品的設計能力已大幅提升。
國際半導體大廠到華投資熱潮不斷
隨著近年來中國市場的陸續開放，其低廉勞力成本、地方政府優惠及龐大后盾市場等誘因吸引著國際大廠前往投資，并于當地設立研發中心、晶圓廠或封裝廠房等，其中尤以封裝測試廠為甚。以近兩年的投資為例．AMD就投資1億美元于蘇州設立微處理器封裝測試廠，并于2005年順利投產；Intel于2003年宣布的成都封裝廠一期工程也于2005年12月落成啟用．將主要負責其自家產品P4 CPU的覆晶封測，第二期投資備忘錄也已在2005年3月簽訂，預計于2007年投產，合計投資額4．5億美元；至于早在深圳布局的STMicro，2006年2月亦宣布投入5億美元．在深圳龍崗寶龍工業區興建新的IC封測廠．有別于之前合資的深圳賽意法微電子．此為STMicro完全獨資，計劃年內動工，建成后年產量70億塊。
除了IC封測領域外，在IC制造方面也受到國際大廠的厚愛，其中由韓國Hynix與STMicro合作的無錫8英寸晶圓廠項目，已于2005年9月順利獲得中國工商銀行7．5億美元銀行聯貸．預計2006年第一季試產，第二季開始量產，初期月產能1．8萬片，產品以DRAM為主：另外美國0C制造商AERO科技也在2006年2月與中國合肥高新區簽訂協議，將在合肥投資10億美元分三期建設6英寸及8英寸晶圓生產線，月產能分別為4萬片。
產學合作及人才培養成效浮現
由于半導體產業是知識密集型的高技術產業，相對的對于高水平技術人才的需求非常大，之前中國半導體產業普遍面臨人才匱乏的問題，僅能從其它或臺資企業挖角，不過近年來此情況已有所改變。2003年中國國務院科技領導小組推行了“國家集成電路人才培養基地計劃”，并批準9所大學為首批人才培養基地，2004年8月再批準6所高校的加入，國家集成電路人才培養基地初步形成， 目標是在6―8年內培養出4萬名IC設計人才及1萬名相關制造技術人才，目前此效益已慢慢浮現。
十一五規劃的半導體政策及發展目標
隨著18號文件的取消及十的。有關半導體優惠政策已列入國務院2006年立法計劃，并將在人大會議中討論，其中扶持本土大企業、提高自主研發創新實力為首要目標，另外并將投資3．000億元人民幣在，C設計及制造產業上，持續重點發展設計及制造(晶圓代工)產業，其中，c設計將重點發展5家30～50億元級企業及10家10～30億元級廠商，制造方面則全力布建10座8英寸晶圓廠及5座12英寸晶圓廠。
另外在租稅優惠方面也將有所著墨，除地方政府外，未來重點方向將放在所得稅的優惠上，將原來的兩免三減半提高為五免五減半(五年免稅五年收一半稅)或十年全免，雖然短期內其效應并無法顯現，但卻有利于國內外資本投入中國半導體產業。
另外就在中。美雙方因18號文件中增值稅問題簽署諒解備忘錄，由中國財政部、國家發改委及信息產業部共同制訂的《集成電路產業研究與開發專項資金管理暫定辦法》正式出爐，其中成立了一近30億元人民幣的研發基金．并決定自4月23日開始實施，此基金的相關內容如下：
成立宗旨：提高中國半導體研發能力及產業化水平。以加快技術創新及產品開發實力，并促進產學研合作。培養及獎勵半導體產業的優秀人才。
申報條件：根據此一基金的規定。只要在中國境內注冊，具有獨立法人資格。經主管單位認定的半導體企業，并有符合申報指南要求的研發活動方案，具備所申報研發活動的能力、內部管理及財務制度健全皆可提出申請。
基金發放方式；將以無償資助方式發放，其資助金額不超過該研發活動成本的50％。
值得注意的是，此半導體研發基金并不局限于半導體專用儀器。設備費及材料費上，只要是能提高研發能力的半導體相關方案，即便是人才的培養、引進及獎勵等人事費也在補助范圍之內。至于企業是否合格的認定工作將于發改委及信息產業部共同分擔：其中發改委負責IC制造及封測業，信息產業部則負責IC設計企業，至于財政部則對發放基金的總量進行控制。
結語：十一五期間中國IC市場年復合成長率在2成以上
篇5
未來成長性超越其它終端應用
隨著半導體技術的進展，數據運算與處理效率日益提高，讓各車廠得以推出更智慧化、更先進的車輛，符合車主對安全性、舒適性、便捷性的追求，以及降低社會大眾對能源消耗和環保的疑慮，種種因素帶動車用電子控制系統或者是車載電子設備的需求，全球第三大車用電子廠商SIEMENS VDO預測到2010年電子將占新車制造成本的35%，如圖1。
當電子產品占新車制造成本的比例越來越高的同時，車用半導體的市場也隨之擴大。將Gartner Dataquest的數據(如表1)攤開來看，車用半導體的市場規模將從2004年的157.64億美金，成長到2010年的284.92億美金的規模。
若再將各應用領域于2010年的市場規模及2004－2010年的年復合成長率勾勒出如圖2的X-Y散布圖，再以車用半導體為中心點，更可以清晰看出，車用半導體在未來幾年內，年復合成長幅度最高，達10.4%，遠遠高于次高成長率的無線通信(7.5%)。且到2010年，市場規模更將僅次于信息(1,058.15億美金)、無線通信(634.69億美金)、消費性(521.39億美金)。這些數據顯示出，車用半導體的潛在市場規模以及高成長性，的確不容忽視。
圖二
更進一步，將車用半導體市場與扣除掉車用半導體市場(避免統計學上的自我相關系數, autocorrelation)的整體半導體市場成長趨勢相比較，如圖3所示，兩者之間的相關系數(correlation coefficient)僅有0.59 (+1表示完全正相關；-1表示完全負相關；若相關系數值接近零，則表示無關連性)。而且當全球半導體產業隨著總體經濟景氣的起舞時（因淡、旺季而呈現出劇烈的波動幅度），車用半導體卻可因汽車產品為耐用品(Durable Goods)的特性，以及持續不斷新興的車用電子產品出現，因而具有特殊的利潤增長點，得以穩定成長。
圖三
就各半導體器件部份，根據Gartner Dataquest的統計數據，以Micro的市場規模最大，2004年達到52.01億美金，主要是因為這是不管車載電子設備或是車用電子控制系統中，都需要的核心元器件，單價自然也相對來的高。平均來說，一般汽車至少都需要20顆MCU/MPU以上，豪華轎車如BMW已超過100顆，顯示出汽車電子化已是必然的趨勢。另外，作為汽車的觸覺系統，能夠迅速測量溫度、壓力、位置、轉速、加速度和震動等變化并傳遞至微控制器/微處理器的傳感器，則是因為數量急劇增加，是2004年中市場規模擴張速度最快的器件。目前，一輛普通轎車大約安裝近百個傳感器，豪華轎車上的傳感器更多達200個。隨著車用電子的進一步發展，車體越來越人性化的同時，毫無疑問地布滿車身里外的傳感器將逐漸增多，以滿足駕乘者的舒適與安全要求。
圖四
車用半導體廠商特性
面對快速成長的車用半導體，國際大廠無不用盡心力搶奪一杯羹。表3依據Gartner Dataquest的統計資料，以營收列出全球前20大半導體廠商，其中只有從摩托羅拉(Motorola)獨立出來的Freescale，在2004年占全球市場超過一成，達11%，大部分廠商的市占率都低于5%。輔以產業經濟學中計算產業集中度的赫佛因德指數(Herfindahl index,HHI)，加總主要廠商銷售市占率的平方，無論是以前20大廠商或是以前5大計算，所得出來的HHI指數都相當低，顯示出市場集中度相當低。
表二
不同于一般消費性電子產業，市場集中度低意味著廠商之間競爭激烈，車用半導體之所以會有低市場集中度，主要是因為其屬于利基型產業，且各廠商都各自擁有獨特的研發能力與產品，以及因地緣關系而發展出穩定的客戶關系等因素。
圖五
IT半導體大廠盤旋在門外
相較于3C產業的龐大市場規模，甚至從此而延伸出來的數字家庭的應用，一直以來都是半導體廠商專注的領域。而且由于車用電子半導體技術門坎在于數字與模擬科技整合的技術，加上車用電子要求10－15年的壽命、溫度介于－40℃～125℃、最高抗震與晃動度與百萬分之一(1PPM)的零件故障率，因此從表3的2004年全球半導體廠商排名與表2比較可以發現，以傳統數字技術見長的IT半導體廠商，如Intel、Samsung、Micro與AMD等，較少涉足車用電子領域。
需與車廠緊密配合
異于汽車產業的中衛體系，汽車制造商只與第一層廠商(Tier 1 Suppliers)接觸，較少深入到第二層廠商(Tier 2 Suppliers)，但是因為半導體器件，尤其是微控制器/微處理器和傳感器，牽涉到車用電子系統的開發，歐、美、日各大主要車廠會要求半導體廠商就近支持。而且，在彼此信任的基礎下，半導體廠商需告知車廠和系統廠商關于其未來的制程能力和產品規劃，以便車廠能夠更順利設計下一代車款。Freescale早在Motorola時代就與GM集團建立長久的策略關系；Infineon在2004年中，將執行長的職位指派給曾經從事過汽車業的主管，并在其底特律辦公室增聘45名員工就近支持當地汽車半導體業務；Robert Bosch自Mercedes-Benz創建時便開始合作，是一從傳統的汽車元器件制造商跨足車用電子領域的典范例子。
圖六
崛起的中國是未來的市場重心
也因為半導體廠商與車廠之間密不可分的關系，間接帶領車用半導體產業的群聚效應，全球主要的車用半導體廠商幾乎是分布于歐、美、日三大區域。這三個區域長久以來也對車用半導體有強勁需求，尤其是歐洲，根據IC-Insight的數據顯示(如圖8)，在2004年就占了38.1%的市場，到2010年還有37.0%。歐洲之所以對車用半導體需求特別高，主要原因是歐洲各車廠皆相繼投入智能車輛的研發，提高操控性、安全性與舒適性，來維持消費者對品牌的認同度。
表三
北美地區的新車消費比率占全球的比率在未來幾年并不會有太大的改變，但是車用半導體的市場占有率卻下滑，主因是北美3大車廠的獲利能力受到亞洲車廠的威脅，不得不采取全球采購的策略，將一些成熟的車用電子產品外包至成本較低的地區。
隨著以中國為首的新興國家開始主導全球汽車消費市場，間接牽動全球車用半導體的版圖。預估2008年全球其它地區(Rest of World, ROW)的車用半導體市場將超越美國與日本，成為全球第二大市場，僅次于歐洲地區。值得注意的是，這些新興國家并不像歐系車廠之間進行的技術競賽，所激起需求，而是因為汽車銷售量大所產生。
圖七
在供應端方面，正準備將車用電子打造成第五大“明星”產業的臺灣地區，部分IC設計公司(如：威盛、盛群、安茂、義隆、普誠等)，皆對車用微處理器展開布局。威盛與工研院共同開發Telematics平臺；盛群切入儀表板和方向燈等微控制器，2004年貢獻營收約1億新臺幣；安茂從模擬IC著手，陸續獲得VOLVO、奧迪、通用及紳寶等歐美系車商儀表板訂單；義隆在車用微控制器上耕耘，應用在汽車雙向防盜系統的芯片已量產出貨；普誠則是往車用影音發展。還有主板廠商華碩于2004年年初成立團隊，計劃IC設計切入車用電子領域。
圖八
晶圓代工龍頭臺積電為臺灣地區首家通過ISO/TS16949:2002驗證的半導體企業；DRAM業者如鈺創和力晶等也看好內存在汽車產品如MP3和DVD等應用；封測業者如日月光也積極朝向車用電子IC領域布局，顯見臺灣地區半導體產業上、中、下游已展開車用電子總動員，建立完整的供應鏈。
結 語
如今電子系統在汽車領域獲到了越來越廣泛的應用，市場潛力值得期待的同時，身為車用電子器件的供應商面臨更多新的挑戰。除了要以高可靠性、高品質的產品來克服汽車本身嚴苛的使用環境外，如何整合各半導體元器件，突破有限車體空間的限制，也是一個關鍵的技術議題。而且，在計算機或通信產業，標準化的軟硬件和接口已是常態，但是在汽車產業中，各汽車制造商為了建立競爭優勢及市場區隔，需要半導體廠商提供客制化的應用功能，因此也拉長開發時間。廠商若沒有兼顧成本效益及技術性的實質解決方案，恐怕很難配合。
全球汽車主要消費地區長期以來都是集中在歐、美、日三個區域，也因為車廠與其協力廠商密不可分的親密關系，間接促成當地半導體廠商壟斷市場的局面。不過，隨著中國大陸、印度等新興市場興起，雖然世界主要汽車集團皆已完成布局與卡位，但各國政府對元器件國產化的限制以及成本考量下，車用半導體廠商的勢力范圍將有可能重新洗牌。所以，與其花更多的時間、精力、金錢遠征對車用半導體需求最大的歐洲市場，與具有豐沛資源和堅固合作關系的國際大廠相抗衡，倒不如思考要如何把握新興市場，積極投入開發具區域市場特色的產品。
另外，因為北美三大車廠遭遇到困境，紛紛祭出降價手段來挽回流失的市占率，迫使其合作廠商外包元器件給具成本競爭力的廠商。所以較低端的周邊IC的商機已慢慢浮現。
Cirrus Logic模數轉換器CS5343/44為消費和汽車應用提供高品質音效
創新IC可極大簡化產品設計并縮小產品體積
Cirrus Logic公司為進一步擴大其模擬和混合信號音頻轉換器集成電路產品線，新近推出了兩款面向各種消費和汽車音頻產品，諸如機頂盒、數字電視、DVD刻錄機、音頻/視頻接收機、車內娛樂及服務系統和樂器等應用的立體聲模數轉換器（ADC）。
CS5343和CS5344這兩款新型10引腳模數轉換器可為原始設備制造商提供業內尺寸最小（小于15平方毫米）的優質音響立體聲音頻ADC。
篇6
關鍵詞：集成電路工藝原理；教學內容；教學方法
作者簡介：湯乃云（1976-），女，江蘇鹽城人，上海電力學院電子科學與技術系，副教授。（上海?200090）
基金項目：本文系上海自然科學基金（B10ZR1412400）、上海市科技創新行動計劃地方院校能力建設項目（10110502200）資助的研究成果。
中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）29-0046-01
微電子產業的快速發展急需大量的高質量集成電路人才。優秀的集成電路設計工程師需要具備一定工藝基礎，集成電路工藝設計和操作人員更需要熟悉工藝原理及技術，以便獲得性能優越、良率高的集成電路芯片。因此“集成電路工藝原理”是微電子專業、電子科學與技術專業和其他相關專業一門重要的專業課程，其主要內容是介紹VLSI制造的主要工藝方法與原理，培養學生掌握半導體關鍵工藝方法及其原理，熟悉集成電路芯片制作的工藝流程，并具有一定工藝設計及分析、解決工藝問題的能力。課程的實踐性、技術性很強，需要大量的實踐課程作為補充。但是超大規模集成電路的制造設備價格昂貴，環境條件要求苛刻，運轉與維護費用很大，國內僅有幾所大學擁有供科研、教學用的集成電路工藝線或工藝試驗線，很多高校開設的實驗課程僅為最基本的半導體平面工藝實驗，僅可以實現氧化、擴散、光刻和淀積等單步工藝，而部分學校僅能開設工藝原理理論課程。所以，如何在理論教學的模式下，理論聯系實踐、提高教學質量，通過課程建設和教學改革，改善集成電路工藝原理課程的教學效果是必要的。如何利用多種可能的方法開展工藝實驗的教學、加強對本專業學生科學實驗能力和實際工作能力以及專業素質的培養、提高微電子工藝課程的教學質量，是教師所面臨的緊迫問題。
一、循序漸進，有增有減，科學安排教學內容
1.選擇優秀教材
集成電路的復雜性一直以指數增長的速度不斷增加，同時國內的集成電路工藝技術與發達國家和地區差距較大，故首先考慮選用引進的優秀國外教材。本課程首選教材是國外電子與通信教材系列中美國James D.Plummer著的《硅超大規模集成電路工藝技術—理論、實踐與模型》中文翻譯本。這本教材的內容豐富、全面介紹了集成電路制造過程中的各工藝步驟；同時技術先進，該書包含了集成電路工藝中一些前沿技術，如用于亞0.125μm工藝的最新技術、淺槽隔離以及雙大馬士革等工藝。另外，該書與其他硅集成電路工藝技術的教科書相比，具有顯著的兩個優點：其一是在書中第一章就介紹了一個完整的工藝過程。在教學過程中，一開始就對整個芯片的全部制造過程進行全面的介紹，有且與學生正確建立有關后續章節中將要討論的各個不同的特定工藝步驟之間的相互聯系；其二是貫穿全書的從實際工藝中提取的“活性”成分及工藝設計模擬實例。這些模擬實例有助于清楚地顯示如氧化層的生長過程、摻雜劑的濃度分布情況或薄膜淀積的厚度等工藝參數隨著時間推進的發展變化，有助于學生真正認識和理解各種不同工藝步驟之間極其復雜的相互作用和影響。同時通過對這些模擬工具的學習和使用，有助于理論聯系實際，提高實踐教學效果。因而本教材是一本全面、先進和可讀性強的專業書籍。
2.科學安排教學內容
如前所述，本課程的目的是使學生掌握半導體芯片制造的工藝和基本原理，并具有一定的工藝設計和分析能力。本課程僅32學時，而教材分11章，共602頁，所以課堂授課內容需要精心選擇。一方面，選擇性地使用教材內容。對非關鍵工藝，如第1章的半導體器件，如PN二極管、雙極型晶體管等知識已經在前續基礎課程“半導體物理2”和“半導體器件3”中詳細介紹，所以在課堂上不進行講授。另一方面，合理安排教材內容的講授次序。教材在講授晶片清洗后即進入光刻內容，考慮工藝流程的順序進行教學更有利于學生理解，沒有按照教條的章節順序，教學內容改變為按照清洗、氧化、擴散、離子注入、光刻、薄膜淀積、刻蝕、后端工藝、工藝集成等順序進行。
另一方面，關注集成電路工藝的最新進展，及時將目前先進、主流的工藝技術融入課程教學中，如在課堂教學中介紹INTEL公司即將投產的采用了22nm工藝的代號為“Ivy Bridge”的處理器等。同時，積極邀請企業工程師或專家開展專題報告，將課程教學和行業工藝技術緊密結合，提高學生的積極性及主動性，提高教學效果。
3.引導自主學習
半導體產業正飛速發展，需要隨時跟蹤集成電路制造工藝的發展動態、技術前沿以及遇到的挑戰，給學生布置若干集成電路工藝發展前沿與技術動態相關的專題，讓學生自行查閱、整理資料，每一專題選派同學在課堂上給大家講解。例如，在第一章講解集成電路工藝發展歷史時，要求同學前往國際半導體產業規劃網站，閱讀最新年份的國際半導體技術發展路線圖，完成如最小特征指標、工作電壓等相關技術指數的整理并作圖說明發展趨勢等。這樣一方面激發了學生的求知欲，另一方面培養學生自我學習提高專業知識的能力。
二、豐富教學手段，進行多樣化、形象化教學
篇7
芯片封測肯定是有技術含量的。芯片即集成電路，集成電路（英語：integratedcircuit，縮寫作IC），或稱微電路（microcircuit）、微芯片（microchip）、晶片/芯片（chip）在電子學中是一種把電路（主要包括半導體設備，也包括被動組件等）小型化的方式，并時常制造在半導體晶圓表面上。
晶體管發明并大量生產之后，各式固態半導體組件如二極管、晶體管等大量使用，取代了真空管在電路中的功能與角色。到了20世紀中后期半導體制造技術進步，使得集成電路成為可能。相對于手工組裝電路使用個別的分立電子組件，集成電路可以把很大數量的微晶體管集成到一個小芯片，是一個巨大的進步。
集成電路的規模生產能力，可靠性，電路設計的模塊化方法確保了快速采用標準化集成電路代替了設計使用離散晶體管。集成電路對于離散晶體管有兩個主要優勢：成本和性能。成本低是由于芯片把所有的組件通過照相平版技術，作為一個單位印刷，而不是在一個時間只制作一個晶體管。性能高是由于組件快速開關，消耗更低能量，因為組件很小且彼此靠近。
（來源：文章屋網 ）
篇8
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。
篇9
[關鍵詞] 主生產計劃 路徑 整數規劃 半導體制造
一、引言
本文主要致力于解決半導體后道封裝測試廠的生產計劃問題。基于客戶確定的訂單及銷售預測的需求,我們來研究如何計算一個合適的數量的芯片在一個給定的周期內完成加工。工廠可以是自有工廠也可以考慮外發加工。訂單完成率及產能約束會加入到約束條件之中。計算結果可以用于決策每個工廠的投料的數量,品種及時間點。這個計算結果就是主生產計劃(MPS). 主生產計劃在一個較長的時間段內,通常是半年,根據產品系列整合總體的生產,銷售,及運作計劃并最終產生針對各個產品以周為單位的總體生產計劃。一個主生產計劃是下一層各工廠或代工廠的生產計劃及庫存控制的重要依據。本文中所提及的主生產計劃在一定程度上可以被稱為供應鏈計劃。
在諸多研究中,半導體行業的主生產計劃很少被提及。有些著作會研究晶圓廠的產能規劃問題。然而這種產能規劃的時間段通常是1至2年,大大長過主生產計劃。并且一般只是基于一個半導體晶圓廠針對不同產品系列展開的綜合分析。在有的著作中曾提及基于整數規劃來探討集團范圍內的生產策略及資源規劃。一個總體模式被用來產生基于產品系列層級的計算結果。這樣的模型和本文的模型有點類似在于它著重考慮了半導體制造中各前道晶圓廠及后道封裝測試廠間的網絡關系。也有基于一個前道晶圓廠的比較詳細的模型。其中一個線形規劃模型及相應的離散時件模擬被用于對不同產品投產比例的研究。基于對以往研究的探討,可以發現主生產計劃問題并不僅僅局限于半導體制造的供應鏈網絡。在其它不同類型的行業中也有關于主生產計劃方面的研究。本文主要就后道封裝測試的自有工廠及外包廠的主生產計劃建模并進行模擬計算。
在本文的第一段,我們會描述目前的問題。第二段,我們會建議一個整數規劃模型。在最后,一些下一步的研究方向會加以闡述。
二、問題的闡述及假設
在本小節中,我們會針對所研究的問題加以描述,在第2小節中一個數學模型將會引入以優化本文的問題。我們主要致力于確定在不同的時間段不同的工廠投產的芯片數量。半導體制造包括前道及后道生產線。前道生產主要在半導體晶圓廠,而后道生產主要在封裝測試廠。
本文只考慮封裝測試廠。通常,生產可以外包也可以在自有工廠生產。自有工廠的模型會比外包工廠的來得復雜。我們假設需求的時間單位是周。需求包括確定的訂單以及基于預測的產量。確定的訂單的投產優先級要高于基于預測的產量。我們考慮上一個時間周期未達成的確定訂單。基于預測的產量也被稱為追加的需求。只有當產能充足的時候,我們才考慮基于預測的產量。假設我們會為了以后的訂單儲存一定量的成品庫存。基于確定訂單的銷量不會超過客戶訂單的數量。基于預測的銷量小于基于預測的產量。產能約束對于主生產計劃問題很關鍵。在我們的模型中,我們假設每個產品的平均生產周期固定。給定的產品的完成時間.,我們能計算出它到達生產瓶頸的時間。我們在每個時間周期都會計算單位產品在生產瓶頸上消耗的時間。這個舉措可以將那些工藝流程中要重復進入某一生產瓶頸的情況得到計算。由于我們無從獲知代工廠的生產瓶頸,故而這種方法不適用于代工廠。因此對于代工廠,我們只是簡單的計算單位時間的出貨量。在這里我們規定代工廠的加工數量不能超過一個確定的界線。我們主要的工作是確定一定數量的芯片產品 p 能夠在某個工廠m 內在時間周期 t 的結束前完成。我們使用周作為一個時間周期的長度,主生產計劃包含6個月的時間跨度。
三、整數規劃模型
在本小節中,我們基于上文中的主生產計劃問題引入了一個整數規劃模型
1. 決策變量,參數及目標函數
首先,我們先設定一些重要的模型緯度。以下模型緯度被加以考慮:
在這里我們用公式kmax = CTmax -1 來定義變量 kmax, 假設,我們能將所有產品的最長生產周期縮小到一個時間周期。我們可以引入以下決策變量:
目標函數是由于追加的銷售預測而獲得的營業額 與成本之間的差值(制造, 庫存, 未完成的訂單 以及選擇不同生產工廠 的成本)。
2. 約束條件
以下一些條件約束被考慮到我們的主生產計劃模型。
首先,我們加入庫存平衡:
這個約束能夠確保只有在需要的情況下一批產品才會在一個以上的工廠生產。
將非負約束及布爾約束加入模型,我們得到:
篇10
種類繁多：經過幾十年的發展，模擬半導體早已成為參天大樹，枝葉繁茂，如何從種類繁多、五花八門的產品中選擇到適合需求的是一件十分繁瑣而復雜的事情；
到底功耗有多低：如今，每一家設計制造半導體芯片的廠家都在宣傳自己的IC是多么省電，多么節能，相比同類產品節能百分之多少，但對每一位客戶來說，一家之言顯然說服力不足，如果可以有一個統一的標準去衡量對比，那么很多問題就清晰明了多了;
不斷更新的功耗標準：在摩爾定律的推動下，半導體芯片的功耗不斷降低，但仍然很難滿足消費電子市場的對低功耗的渴求，幾年以前最省電的MP3播放也只是能間斷播放8小時，而現在已經可以連續播放20小時。換句話說，幾年前頂級低功耗芯片，現在可能只能作為入門級產品;
解決方案比單一IC更有吸引力：競爭激烈地市場已經不再給設計者提供細細品味每一顆芯片的時間，因此一個低功耗的解決方案往往能給設計者帶來更多信心。
美國國家半導體的PowerWise品牌并非新生事物，只是當今世界節能浪潮正在席卷世界各地，而同時市場的發展令人們對電子產品的期望日漸增高：視頻傳送與共享、移動電話寬帶傳輸以及無限的儲存量等等。所有新功能的實現都令現在的電源系統捉襟見肘。PowerWise開始顯得格外突出起來。
美國國家半導體的一系列高能源效率產品都采用PowerWise這個品牌名稱。除了多種性能/功率比極高的芯片產品，PowerWise系列產品還有多種不同的系統解決方案，其中包括專利技術、參考設計及精密的集成電路。這些芯片產品及解決方案的主要優點是可以大幅減少系統的耗電。美國國家半導體的PowerWise系列芯片包括多種不同產品：電源管理系統、放大器、接口芯片及數據轉換器等。
符合新制訂性能指標的PowerWise系列達到300多款
為了便于客戶在性能與功耗之間合理取舍，美國國家半導體已制定了一套PowerWise性能指標，協助系統設計工程師更方便的比較及選擇不同模擬元件及子系統的能源效率。美國國家半導體根據產品類型采用不同的簡易算式，并結合多種普遍采用的測量方法，然后通過測量及計算，確定24類產品系列的額定效率。以高速數據轉換器為例，這類產品的PowerWise性能指標將主要的動態性能與功耗一并計算在內。