目錄
總序 i
摘要 v
Abstract ix
第一章 緒論 1
第一節(jié) 微納電子學(xué)科的科學(xué)意義與戰(zhàn)略價(jià)值 1
一、科學(xué)發(fā)展的歷史軌跡 1
二、信息的市場(chǎng)需求與技術(shù)推動(dòng) 13
三、微納電子學(xué)科的戰(zhàn)略價(jià)值 31
第二節(jié) 微納電子學(xué)科的發(fā)展規(guī)律和特點(diǎn) 36
一、微納電子學(xué)科的發(fā)展 36
二、微納電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展 46
第三節(jié) 我國(guó)微納電子學(xué)科的發(fā)展 64
一、20世紀(jì)我國(guó)微納電子學(xué)科的發(fā)展 64
二、21世紀(jì)我國(guó)微納電子學(xué)科的發(fā)展 70
第四節(jié) 微納電子學(xué)科發(fā)展的障礙與“后摩爾時(shí)代”的來(lái)臨 72
一、微納電子學(xué)科發(fā)展的障礙 72
二、微納電子學(xué)科的發(fā)展方向 76
第五節(jié) 對(duì)我國(guó)“后摩爾時(shí)代”微納電子學(xué)科發(fā)展的建議 102
一、基礎(chǔ)研究工作要提前10年進(jìn)行戰(zhàn)略部署 102
二、以提高器件性能/功耗比為切入點(diǎn) 102
三、注重軟硬件協(xié)同發(fā)展 105
四、R&D要保障高強(qiáng)度的持續(xù)投入 107
五、制定并實(shí)施有利于微納電子學(xué)科發(fā)展的政策 108
六、人才培養(yǎng) 109
本章參考文獻(xiàn) 110
第二章 器件 113
第一節(jié) 概述 113
第二節(jié) 國(guó)內(nèi)外器件研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì) 116
一、摩爾定律延續(xù)背景下的器件研究現(xiàn)狀 116
二、存儲(chǔ)領(lǐng)域內(nèi)的器件小型化和新器件研究現(xiàn)狀 125
三、新材料器件和新機(jī)理器件 138
四、“后摩爾時(shí)代”器件發(fā)展趨勢(shì)的總結(jié) 151
第三節(jié) “后摩爾時(shí)代”器件研究面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇 152
第四節(jié) “后摩爾時(shí)代”器件研究的關(guān)鍵技術(shù) 154
第五節(jié) 器件研究發(fā)展的相關(guān)政策建議 156
本章參考文獻(xiàn) 158
第三章 材料 160
第一節(jié) 概述 160
一、基于新材料的硅基器件 161
二、化合物半導(dǎo)體器件與集成技術(shù) 162
三、基于新材料的硅基集成技術(shù) 163
四、基于CMOS工藝的硅基混合光電集成技術(shù) 164
第二節(jié) 基于新材料的器件及其集成技術(shù)研究的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 165
一、歷史梳理 167
二、規(guī)律總結(jié) 187
三、基于新材料的器件及其集成技術(shù)研究的發(fā)展趨勢(shì) 193
第三節(jié) “后摩爾時(shí)代”基于新材料的器件及其集成技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇 201
一、新材料體系的原子級(jí)調(diào)控與生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué) 201
二、大尺寸、大失配硅基化合物半導(dǎo)體材料生長(zhǎng) 202
三、超高頻、超強(qiáng)場(chǎng)、納米尺度下載流子輸運(yùn)機(jī)理與行為規(guī)律 203
四、基于新材料的集成技術(shù)中電、磁、熱傳輸機(jī)制與耦合機(jī)制 204
五、基于新材料的器件和電路可靠性機(jī)理 205
第四節(jié) 基于新材料的器件及其集成技術(shù)研究中的若干關(guān)鍵技術(shù) 206
一、大失配異質(zhì)外延中的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)與缺陷控制 207
二、大尺寸硅基GaN和SiC單晶的材料制備技術(shù) 208
三、化合物器件的界面控制 211
四、納米尺度下非平衡載流子輸運(yùn)機(jī)理與量子力學(xué)問(wèn)題 212
五、光電子與CMOS工藝兼容技術(shù) 212
六、硅基化合物器件和高壓、大功率器件的可靠性問(wèn)題 212
第五節(jié) 基于新材料的器件及其集成技術(shù)研究學(xué)科發(fā)展方向建議 213
一、技術(shù)現(xiàn)狀的反思及建議 214
二、產(chǎn)業(yè)層面的反思及建議 215
三、政策層面的反思及建議 216
四、人才培養(yǎng)層面的反思及建議 217
五、對(duì)外交流和合作層面的反思及建議 217
六、鼓勵(lì)創(chuàng)新 217
本章參考文獻(xiàn) 218
第四章 工藝 225
第一節(jié) 概述 225
第二節(jié) 集成電路新工藝的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 230
一、歷史梳理 230
二、規(guī)律總結(jié) 243
三、集成電路新工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 246
第三節(jié) “后摩爾時(shí)代”集成電路新工藝基礎(chǔ)研究面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇 260
第四節(jié) 集成電路新工藝基礎(chǔ)研究中的若干關(guān)鍵技術(shù) 266
一、計(jì)算光刻技術(shù) 267
二、定向自組裝技術(shù) 269
三、EUV光刻技術(shù) 269
四、納米壓印技術(shù) 270
五、束曝光技術(shù) 271
六、新型溝道材料 273
七、存儲(chǔ)工藝技術(shù) 274
八、新型互連工藝 286
九、新型封裝技術(shù) 288
十、大生產(chǎn)相關(guān)技術(shù) 304
第五節(jié) 集成電路新工藝學(xué)科發(fā)展方向建議 305
本章參考文獻(xiàn) 311
第五章 設(shè)計(jì) 325
第一節(jié) 概述 325
一、集成電路設(shè)計(jì)方法學(xué)的基本概念與范疇 325
二、EDA 在集成電路設(shè)計(jì)中的作用 327
三、集成電路設(shè)計(jì)流程及EDA工具的組成 328
第二節(jié) 國(guó)內(nèi)外集成電路設(shè)計(jì)方法學(xué)與EDA工具發(fā)展?fàn)顩r 333
一、國(guó)外發(fā)展歷史、現(xiàn)狀 333
二、國(guó)內(nèi)發(fā)展歷史、現(xiàn)狀 334
三、發(fā)展過(guò)程 335
四、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 337
五、“后摩爾時(shí)代”集成電路設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇 338
第三節(jié) “后摩爾時(shí)代”集成電路設(shè)計(jì)需要突破的關(guān)鍵技術(shù) 372
一、面向新型器件的設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)流程 372
二、應(yīng)對(duì)工藝漂移與擾動(dòng)的設(shè)計(jì)方法和EDA技術(shù) 374
三、支持DFM/DFY的EDA技術(shù) 374
四、3D互連/3D封裝設(shè)計(jì)方法與EDA技術(shù) 374
五、復(fù)雜集成電路的設(shè)計(jì)驗(yàn)證方法與EDA技術(shù) 380
六、極低功耗集成電路設(shè)計(jì)方法與EDA技術(shù) 380
七、海量集成電路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理技術(shù) 383
八、協(xié)同化設(shè)計(jì)驗(yàn)證技術(shù) 384
第四節(jié) 學(xué)科發(fā)展方向建議 387
一、系統(tǒng)級(jí)自動(dòng)化設(shè)計(jì)理論與技術(shù)研究 388
二、DFM/DFY/DFR相關(guān)理論與數(shù)學(xué)分析方法研究 388
三、超低功耗集成電路設(shè)計(jì)方法研究 389
四、可重構(gòu)計(jì)算架構(gòu)研究 389
本章參考文獻(xiàn) 391
第六章 微機(jī)電系統(tǒng) 392
第一節(jié) 概述 392
第二節(jié) 集成微系統(tǒng)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 394
一、歷史梳理 394
二、規(guī)律總結(jié) 396
三、集成微系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 397
四、我國(guó)在該領(lǐng)域具有的優(yōu)勢(shì)及產(chǎn)業(yè)已有的突破 400
第三節(jié) “后摩爾時(shí)代”集成微系統(tǒng)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇 401
一、集成微系統(tǒng)技術(shù)在“后摩爾時(shí)代”的主要挑戰(zhàn)和機(jī)遇 401
二、國(guó)內(nèi)外差距分析 406
第四節(jié) 集成微系統(tǒng)技術(shù)中的若干關(guān)鍵技術(shù) 411
一、復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的制造方法 412
二、集成微系統(tǒng)可控性制造技術(shù) 417
三、微系統(tǒng)的集成方法 420
四、模型與模擬 424
五、集成微系統(tǒng)封裝技術(shù) 425
六、器件及應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù) 428
第五節(jié) 集成微系統(tǒng)技術(shù)學(xué)科重點(diǎn)發(fā)展方向建議 429
一、復(fù)雜集成微系統(tǒng)加工新方法研究 430
二、微納復(fù)合器件和系統(tǒng)研究 431
三、網(wǎng)絡(luò)化集成微系統(tǒng)研究 432
四、生物微系統(tǒng)研究 432
本章參考文獻(xiàn) 433
關(guān)鍵詞索引 436