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1.雙嵌入式銅互連工藝
隨著芯片集成度的不斷提高，銅已經(jīng)取代鋁成為超大規(guī)模集成電路制造中的主流互連技術。作為鋁的替代物，銅導線可以降低互連阻抗，降低功耗和成本，提高芯片的集成度、器件密度和時鐘頻率。
由于對銅的刻蝕非常困難，因此銅互連采用雙嵌入式工藝，又稱雙大馬士革工藝(Dual Damascene)，如圖1所示，1)首先沉積一層薄的氮化硅(Si3N4)作為擴散阻擋層和刻蝕終止層，2)接著在上面沉積一定厚度的氧化硅(SiO2)，3)然后光刻出微通孔(Via)，4)對通孔進行部分刻蝕，5)之后再光刻出溝槽(Trench)，6)繼續(xù)刻蝕出完整的通孔和溝槽，7)接著是濺射(PVD)擴散阻擋層(TaN/Ta)和銅種籽層(Seed Layer)。Ta的作用是增強與Cu的黏附性，種籽層是作為電鍍時的導電層，8)之后就是銅互連線的電鍍工藝，9)最后是退火和化學機械拋光(CMP)，對銅鍍層進行平坦化處理和清洗。
圖1 銅互連雙嵌入式工藝示意圖
電鍍是完成銅互連線的主要工藝。集成電路銅電鍍工藝通常采用硫酸鹽體系的電鍍液，鍍液由硫酸銅、硫酸和水組成，呈淡藍色。當電源加在銅(陽極)和硅片(陰極)之間時，溶液中產(chǎn)生電流并形成電場。陽極的銅發(fā)生反應轉(zhuǎn)化成銅離子和電子，同時陰極也發(fā)生反應，陰極附近的銅離子與電子結(jié)合形成鍍在硅片表面的銅，銅離子在外加電場的作用下，由陽極向陰極定向移動并補充陰極附近的濃度損耗，如圖2所示。電鍍的主要目的是在硅片上沉積一層致密、無孔洞、無縫隙和其它缺陷、分布均勻的銅。
圖2 集成電路電鍍銅工藝示意圖
2. 電鍍銅工藝中有機添加劑的作用
由于銅電鍍要求在厚度均勻的整個硅片鍍層以及電流密度不均勻的微小局部區(qū)域(超填充區(qū))能夠同時傳輸差異很大的電流密度，再加上集成電路特征尺寸不斷縮小，和溝槽深寬比增大，溝槽的填充效果和鍍層質(zhì)量很大程度上取決于電鍍液的化學性能，有機添加劑是改善電鍍液性能非常關鍵的因素，填充性能與添加劑的成份和濃度密切相關，關于添加劑的研究一直是電鍍銅工藝的重點之一[1，2]。目前集成電路銅電鍍的添加劑供應商有Enthone、Rohm&Haas等公司，其中Enthone公司的ViaForm系列添加劑目前應用較廣泛。ViaForm系列包括三種有機添加劑:加速劑(Accelerator)、抑制劑(Suppressor)和平坦劑(Leverler)。當晶片被浸入電鍍槽中時，添加劑立刻吸附在銅種籽層表面，如圖3所示。溝槽內(nèi)首先進行的是均勻性填充，填充反應動力學受抑制劑控制。接著，當加速劑達到臨界濃度時，電鍍開始從均勻性填充轉(zhuǎn)變成由底部向上的填充。加速劑吸附在銅表面，降低電鍍反應的電化學反應勢，促進快速沉積反應。當溝槽填充過程完成后，表面吸附的平坦劑開始發(fā)揮作用，抑制銅的繼續(xù)沉積，以減小表面的粗糙度。
加速劑通常是含有硫或及其官能團的有機物，例如聚二硫二丙烷磺酸鈉(SPS)，或3-巰基丙烷磺酸(MPSA)。加速劑分子量較小，一般吸附在銅表面和溝槽底部，降低電鍍反應的電化學電位和陰極極化，從而使該部位沉積速率加快，實現(xiàn)溝槽的超填充。
抑制劑包括聚乙二醇(PEG)、聚丙烯二醇和聚乙二醇的共聚物，一般是長鏈聚合物。抑制劑的平均相對分子質(zhì)量一般大于1000，有效性與相對分子質(zhì)量有關，擴散系數(shù)低，溶解度較小，抑制劑的含量通常遠大于加速劑和平坦劑。抑制劑一般大量吸附在溝槽的開口處，抑制這部分的銅沉積，防止出現(xiàn)空洞。在和氯離子的共同作用下，抑制劑通過擴散-淀積在陰極表面上形成一層連續(xù)抑制電流的單層膜，通過阻礙銅離子擴散來抑制銅的繼續(xù)沉積。氯離子的存在，可以增強銅表面抑制劑的吸附作用，這樣抑制劑在界面處的濃度就不依賴于它們的質(zhì)量傳輸速率和向表面擴散的速率。氯離子在電鍍液中的含量雖然只有幾十ppm，但對銅的超填充過程非常重要。如果氯濃度過低，會使抑制劑的作用減弱;若氯濃度過高，則會與加速劑在吸附上過度競爭。
平坦劑中一般含有氮原子，通常是含氮的高分子聚合物，粘度較大，因此會依賴質(zhì)量運輸，這樣在深而窄的孔內(nèi)與加速劑、抑制劑的吸附競爭中沒有優(yōu)勢，但在平坦和突出的表面，質(zhì)量傳輸更有效。溝槽填充完成后，加速劑并不停止工作，繼續(xù)促進銅的沉積，但吸附了平坦劑的地方電流會受到明顯抑制，可以抑制銅過度的沉積。平坦劑通過在較密的細線條上方抑制銅的過度沉積從而獲得較好的平坦化效果，保證了較小尺寸的圖形不會被提前填滿，有效地降低了鍍層表面起伏。
在銅電鍍過程中，對填充過程產(chǎn)生影響的主要是加速劑、抑制劑和氯離子，填充過程完成后對鍍層表面粗糙度產(chǎn)生影響的主要是平坦劑。銅電鍍是有機添加劑共同作用的結(jié)果，它們之間彼此競爭又相互關聯(lián)。為實現(xiàn)無空洞和無缺陷電鍍，除了改進添加劑的單個性能外，還需要確定幾種添加劑同時存在時各添加劑濃度的恰當值，使三者之間互相平衡，才能達到良好的綜合性能，得到低電阻率、結(jié)構(gòu)致密和表面粗糙度小的銅鍍層。
盡管使用有機添加劑可實現(xiàn)深亞微米尺寸的銅電鍍，但往往會有微量的添加劑被包埋在銅鍍層中。對于鍍層來說，這些雜質(zhì)可能會提高電阻系數(shù)，并且使銅在退火時不太容易形成大金屬顆粒。
圖3 電鍍銅表面添加劑作用示意圖
A= Accelerator S= Suppressor
L= Leveler Cl= Chloride Ion
電鍍過程中添加劑不斷地被消耗，為了保證鍍層的品質(zhì)，需要隨時監(jiān)控添加劑的濃度。目前主要使用閉環(huán)的循環(huán)伏安剝離法(Cylic Voltammetric Stripping，CVS)來監(jiān)測電鍍液的有機添加劑含量。CVS測量儀器的主要供應商是美國ECI公司。CVS盡管硬件成本低，但它很難反映出幾種添加劑組分濃度同時改變的準確情況，高效液相色譜(High Performance Liquid Chromatography，HPLC)分析技術有望能替代CVS。
3.脈沖電鍍和化學鍍
在銅互連中的應用
在目前的集成電路制造中，芯片的布線和互連幾乎全部是采用直流電鍍的方法獲得銅鍍層。但直流電鍍只有電流/電壓一個可變參數(shù)，而脈沖電鍍則有電流/電壓、脈寬、脈間三個主要可變參數(shù)，而且還可以改變脈沖信號的波形。相比之下，脈沖電鍍對電鍍過程有更強的控制能力。最近幾年，關于脈沖電鍍在集成電路銅互連線中的應用研究越來越受到重視[3，4]。
脈沖電鍍銅所依據(jù)的電化學原理是利用脈沖張馳增加陰極的活化極化，降低陰極的濃差極化，從而改善鍍層的物理化學性能。在直流電鍍中，由于金屬離子趨近陰極不斷被沉積，因而不可避免地造成濃差極化。而脈沖電鍍在電流導通時，接近陰極的金屬離子被充分地沉積;當電流關斷時，陰極周圍的放電離子又重新恢復到初始濃度。這樣陰極表面擴散層內(nèi)的金屬離子濃度就得到了及時補充，擴散層周期間隙式形成，從而減薄了擴散層的實際厚度。而且關斷時間的存在不僅對陰極附近濃度恢復有好處，還會產(chǎn)生一些對沉積層有利的重結(jié)晶、吸脫附等現(xiàn)象。脈沖電鍍的主要優(yōu)點有:降低濃差極化，提高了陰極電流密度和電鍍效率，減少氫脆和鍍層孔隙;提高鍍層純度，改善鍍層物理性能，獲得致密的低電阻率金屬沉積層。
除了電鍍以外，還有一種無需外加電源的沉積方式，這就是化學鍍?；瘜W鍍不同于電鍍，它是利用氧化還原反應使金屬離子被還原沉積在基板表面，其主要特點是不需要種籽層，能夠在非導體表面沉積，具有設備簡單、成本較低等優(yōu)點。化學鍍目前在集成電路銅互連技術中的應用主要有:沉積CoWP等擴散阻擋層和沉積銅種籽層。最近幾年關于化學鍍銅用于集成電路銅互連線以及溝槽填充的研究亦成為一大熱點，有研究報道通過化學鍍同樣可以得到性能優(yōu)良的銅鍍層[5，6]。但是化學鍍銅通常采用甲醛做為還原劑，存在環(huán)境污染的問題。
4.銅互連工藝發(fā)展趨勢
使用原子層沉積(ALD ，Atomic Layer Deposition)技術沉積阻擋層和銅的無種籽層電鍍是目前銅互連技術的研究熱點[7]。
在當前的銅互連工藝中，擴散阻擋層和銅種籽層都是通過PVD工藝制作。但是當芯片的特征尺寸變?yōu)?5nm或者更小時，擴散阻擋層和銅種籽層的等比例縮小將面臨嚴重困難。首先，種子層必須足夠薄，這樣才可以避免在高縱寬比結(jié)構(gòu)上沉積銅時出現(xiàn)頂部外懸結(jié)構(gòu)，防止產(chǎn)生空洞;但是它又不能太薄。其次，擴散層如果減薄到一定厚度，將失去對銅擴散的有效阻擋能力。還有，相對于銅導線，阻擋層橫截面積占整個導線橫截面積的比例變得越來越大。但實際上只有銅才是真正的導體。例如，在65nm工藝時，銅導線的寬度和高度分別為90nm和150nm，兩側(cè)則分別為10nm。這意味著橫截面為13，500 nm2的導線中實際上只有8，400 nm2用于導電，效率僅為62.2%[7]。
目前最有可能解決以上問題的方法是ALD和無種籽電鍍。使用ALD技術能夠在高深寬比結(jié)構(gòu)薄膜沉積時具有100%臺階覆蓋率，對沉積薄膜成份和厚度具有出色的控制能力，能獲得純度很高質(zhì)量很好的薄膜。而且，有研究表明:與PVD阻擋層相比，ALD阻擋層可以降低導線電阻[7]。因此ALD技術很有望會取代PVD技術用于沉積阻擋層。不過ALD目前的缺點是硬件成本高，沉積速度慢，生產(chǎn)效率低。
此外，過渡金屬-釕可以實現(xiàn)銅的無種籽電鍍，在釕上電鍍銅和普通的銅電鍍工藝兼容。釕的電阻率(~7 μΩ-cm)，熔點(~2300℃)，即使900℃下也不與銅發(fā)生互熔。釕是貴金屬，不容易被氧化，但即使被氧化了，生成的氧化釕也是導體。由于釕對銅有一定的阻擋作用，在一定程度上起到阻擋層的作用，因此釕不僅有可能取代擴散阻擋層常用的Ta/TaN兩步工藝，而且還可能同時取代電鍍種籽層，至少也可以達到減薄阻擋層厚度的目的。況且，使用ALD技術沉積的釕薄膜具有更高的質(zhì)量和更低的電阻率。但無種籽層電鍍同時也為銅電鍍工藝帶來新的挑戰(zhàn)，釕和銅在結(jié)構(gòu)上的差異，使得釕上電鍍銅與銅電鍍并不等同，在界面生長，沉積模式上還有許多待研究的問題。
5.結(jié)語
銅互連是目前超大規(guī)模集成電路中的主流互連技術，而電鍍銅是銅互連中的關鍵工藝之一。有機添加劑是銅電鍍工藝中的關鍵因素，各種有機添加劑相互協(xié)同作用但又彼此競爭，恰當?shù)奶砑觿舛饶鼙ＷC良好的電鍍性能。在45nm或更小特征尺寸技術代下，為得到低電阻率、無孔洞和缺陷的致密銅鍍層，ALD和無種籽電鍍被認為是目前最有可能的解決辦法。此外，研究開發(fā)性能更高的有機添加劑也是途徑之一，而使用新的電鍍方式(比如脈沖電鍍)也可能提高銅鍍層的質(zhì)量。
參考文獻
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集成電路產(chǎn)業(yè)是典型的知識密集型、技術密集型、資本密集和人才密集型的高科技產(chǎn)業(yè),它不僅要求有很強的經(jīng)濟實力,還要求具有很深的文化底蘊。集成電路產(chǎn)業(yè)由集成電路設計、掩模、集成電路制造、封裝、測試、支撐等環(huán)節(jié)組成。隨著集成電路技術的提升、市場規(guī)模的擴大以及資金投入的大幅提高,專業(yè)化分工的優(yōu)點日益體現(xiàn)出來,集成電路產(chǎn)業(yè)從最初的一體化IDM,逐漸發(fā)展成既有IDM,又有無集成電路制造線的集成電路設計(Fabless)、集成電路代工制造(Foundry)、封裝測試、設備與材料支撐等專業(yè)公司。
國家始終把集成電路作為信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心。2000年國家18號文件(《鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》)出臺后,為我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的政策環(huán)境。2005年國家制定的《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要 (2006-2020年)》安排了16個國家重大專項,其中兩個涉及到集成電路行業(yè),一個是“核心電子器件、高端通用集成電路及基礎軟件產(chǎn)品”,另外一個則是“集成電路成套工藝、重大設備與配套材料”,分列第一、二位。2008年國家出臺的《電子信息產(chǎn)業(yè)調(diào)整與振興規(guī)劃》明確提出:加大鼓勵集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策實施力度,立足自主創(chuàng)新,突破關鍵技術,要加大投入,集中力量實施集成電路升級,著重建立自主可控的集成電路產(chǎn)業(yè)體系。
無錫是中國集成電路產(chǎn)業(yè)重鎮(zhèn),曾作為國家南方微電子工業(yè)基地,先后承擔國家“六五”、“七五”和“九0八”工程。經(jīng)過近20年的不斷發(fā)展,無錫不僅積累了雄厚的集成電路產(chǎn)業(yè)基礎,而且培育和引進了一批骨干企業(yè),有力地推動了我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2000年,無錫成為國家科技部批準的7個國家集成電路設計產(chǎn)業(yè)化基地之一。2008年,無錫成為繼上海之后第二個由國家發(fā)改委認定的國家微電子高新技術產(chǎn)業(yè)基地,進一步確立了無錫在中國集成電路產(chǎn)業(yè)中的優(yōu)勢地位,2009年8月7日,溫總理訪問無錫并確立無錫為中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心城市,微電子工業(yè)作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎電子支撐,又引來了新一輪的發(fā)展機遇。
發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)是實現(xiàn)無錫新區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、支撐經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、引領經(jīng)濟騰飛、提升創(chuàng)新型城市地位、提高城市綜合實力和競爭力的關鍵。無錫新區(qū)應當抓住從世界金融危機中回暖和建設“感知中國中心”的發(fā)展機遇,以優(yōu)先發(fā)展集成電路設計業(yè)、重視和引進晶圓制造業(yè)、優(yōu)化發(fā)展封測配套業(yè)、積極扶持支撐業(yè)為方向,加大對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的引導和扶持,加快新區(qū)超大規(guī)模集成電路產(chǎn)業(yè)園的建設,加強高端人才的集聚和培育,實現(xiàn)無錫市委市政府提出的“把無錫打造成為中國真正的集成電路集聚區(qū)、世界集成電路的高地、打造‘中國IC設計第一區(qū)’和‘東方硅谷’品牌的愿景”,實現(xiàn)新區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。
2新區(qū)超大規(guī)模集成電路園
(2010年-2012年)行動計劃
2.1 指導思想
全面貫徹落實科學發(fā)展觀,堅持走新型工業(yè)化道路,緊跟信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的世界潮流,以積極扶持、引導現(xiàn)有存量企業(yè)為基礎,以引進和孵化為手段,以重點項目為抓手,大力集聚高科技人才,加大政府推進力度,提高市場化運行程度,強攻設計業(yè),壯大制造業(yè),構(gòu)建集成電路設計、制造、封裝測試、系統(tǒng)應用、產(chǎn)業(yè)支撐于一體的完整IC產(chǎn)業(yè)鏈,建成“東方硅谷”。
2.2 發(fā)展目標
從2010年到2012年,無錫新區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)年均引進企業(yè)數(shù)15家以上,期內(nèi)累計新增規(guī)范IC企業(yè)40家,期末產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)總數(shù)120家以上,產(chǎn)業(yè)規(guī)模年均增長25%以上,2012年目標400億元,到2015年,全區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到800億元,占全國比重達20%以上。年均引進和培養(yǎng)中、高級IC人才600名,期內(nèi)累計新增2000名,期末專業(yè)技術高端人才存量達3000名。
2.3 主要任務
2.3.1 重點發(fā)展領域
按照“優(yōu)先發(fā)展集成電路設計業(yè),重點引進晶圓制造業(yè),優(yōu)化提升封裝測試業(yè),積極扶植支撐業(yè)”的基本思路,繼續(xù)完善和落實產(chǎn)業(yè)政策,加強公共服務,提升自主創(chuàng)新能力,推進相關資源整合重組,促進產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)發(fā)展,形成無錫市集成電路產(chǎn)業(yè)最集中區(qū)域。
2.3.2 產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間布局
集成電路產(chǎn)業(yè)是無錫新區(qū)區(qū)域優(yōu)勢產(chǎn)業(yè),產(chǎn)業(yè)規(guī)模占據(jù)全市70%以上,按照“區(qū)域集中、產(chǎn)業(yè)集聚、發(fā)展集約”的原則,高標準規(guī)劃和建設新區(qū)超大規(guī)模集成電路產(chǎn)業(yè)園,引導有實力的企業(yè)進入產(chǎn)業(yè)園區(qū),由園區(qū)的骨干企業(yè)作龍頭,帶動和盤活區(qū)域產(chǎn)業(yè),增強園區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)間的互動配合,不斷補充、豐富、完善和加強產(chǎn)業(yè)鏈建設,形成具有競爭實力的產(chǎn)業(yè)集群,成為無錫新區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主體工程。
無錫新區(qū)超大規(guī)模集成電路產(chǎn)業(yè)園位于無錫新區(qū),距離無錫碩放機場15公里,距無錫新區(qū)管委會約3公里。
超大規(guī)模集成電路產(chǎn)業(yè)園區(qū)總規(guī)劃面積3平方公里,規(guī)劃區(qū)域北起泰山路、西至錫仕路,東臨312國道和滬寧高速公路,南至新二路。園區(qū)規(guī)劃主體功能區(qū)包括制造業(yè)區(qū)設計孵化區(qū)、設計產(chǎn)業(yè)化總部經(jīng)濟區(qū)、設計產(chǎn)業(yè)化配套服務區(qū)等,占地共700畝,規(guī)劃基礎配套區(qū)包括建設園內(nèi)干道網(wǎng)和開放式對外交通網(wǎng)絡,同步配套與發(fā)展IC設計產(chǎn)業(yè)相關聯(lián)的寬帶網(wǎng)絡中心、國際衛(wèi)星中心、國際培訓中心等,按照園內(nèi)企業(yè)人群特點,規(guī)劃高端生活商務區(qū)。
園區(qū)目前已有國內(nèi)最大工藝最先進的集成電路制造企業(yè)海力士恒億半導體,南側(cè)有KEC等集成電路和元器件制造、封測企業(yè)。園區(qū)的目標是建成集科研教育區(qū)、企業(yè)技術產(chǎn)品貿(mào)易區(qū)、企業(yè)孵化區(qū)、規(guī)模企業(yè)獨立研發(fā)區(qū)和生活服務區(qū)于一體的高標準、國際化的集成電路專業(yè)科技園區(qū),作為承接以IC設計業(yè)為主體、封測、制造、系統(tǒng)方案及支撐業(yè)為配套的企業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的主要載體。支持跨國企業(yè)全球研發(fā)中心、技術支持中心、產(chǎn)品系統(tǒng)方案及應用、上下游企業(yè)交流互動、規(guī)模企業(yè)獨立研發(fā)配套設施、物流、倉儲、產(chǎn)品營銷網(wǎng)點、國際企業(yè)代表處等的建設,組建“類IDM”的一站式解決方案平臺。
2.3.3 主要發(fā)展方向與任務
(1)集成電路設計業(yè)
集成電路設計是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的龍頭,是整個產(chǎn)業(yè)鏈中最具引領和帶動作用的環(huán)節(jié),處于集成電路價值鏈的頂端。國家對IC產(chǎn)業(yè)、特別是IC設計業(yè)發(fā)展的政策扶持為集成電路發(fā)展IC設計產(chǎn)業(yè)提供了良好的宏觀政策環(huán)境。“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產(chǎn)品”與“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝”列在16個重大專項的第一、二位,說明政府對集成電路產(chǎn)業(yè)的高度重視。這兩個重大專項實施方案的通過,為IC設計企業(yè)提升研發(fā)創(chuàng)新能力、突破核心技術提供了發(fā)展機遇。新區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要密切結(jié)合已有產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢,順應產(chǎn)業(yè)發(fā)展潮流,進一步促進集成電路產(chǎn)業(yè)的技術水平和整體規(guī)模,實現(xiàn)集成電路設計產(chǎn)業(yè)新一輪超常規(guī)的發(fā)展。
1)、結(jié)合現(xiàn)有優(yōu)勢,做大做強以消費類為主的模擬芯片產(chǎn)業(yè)。
無錫集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步早,基礎好,實力強。目前,無錫新區(qū)積聚了60余家集成電路設計企業(yè),包括國有企業(yè)、研究機構(gòu)、民營企業(yè)以及近幾年引進的海歸人士創(chuàng)業(yè)企業(yè)。代表性企業(yè)包括有:華潤矽科、友達、力芯、芯朋、美新、海威、無錫中星微、硅動力、紫芯、圓芯、愛芯科、博創(chuàng)、華芯美等公司。產(chǎn)品以消費類電子為主,包括:DC/DC、ADC/DAC、LED驅(qū)動、射頻芯片、智能電網(wǎng)芯片等,形成了以模擬電路為主的產(chǎn)品門類集聚,模擬IC產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn),成為無錫地區(qū)IC設計領域的特色和優(yōu)勢,推動以模擬電路產(chǎn)品開發(fā)為基礎的現(xiàn)有企業(yè)實現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展,是新區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)做大做強的堅實基礎。
2)結(jié)合高端調(diào)整戰(zhàn)略,持續(xù)引進、培育系統(tǒng)設計企業(yè)。
無錫“530”計劃吸引眾多海外高端集成電路人才到無錫創(chuàng)業(yè),已經(jīng)成為無錫城市的一張“名片”,并在全球范圍內(nèi)造就了關注高科技、發(fā)展高科技的影響力。以海歸人員為代表的創(chuàng)業(yè)企業(yè)相繼研發(fā)成功通信、MEMS、多媒體SOC等一批高端產(chǎn)品,為無錫高端集成電路設計的戰(zhàn)略調(diào)整,提供了堅實的人才基礎和技術基礎。隨著海峽兩岸關系的平緩與改善,中國臺灣正在考慮放寬集成電路設計企業(yè)到大陸投資政策,新區(qū)要緊緊抓住這一機遇,加大對中國臺灣集成電路設計企業(yè)的引進力度。新區(qū)擁有相對完善的基礎配套設施、宜居的人文環(huán)境、濃厚的產(chǎn)業(yè)氛圍、完備的公共技術平臺和服務體系,將成高端集成電路人才創(chuàng)業(yè)的首選。
3)結(jié)合電子器件國產(chǎn)化戰(zhàn)略,發(fā)展大功率、高電壓半導體功率器件。
高效節(jié)能已經(jīng)成為未來電子產(chǎn)品發(fā)展的一個重要方向,電源能耗標準已經(jīng)在全球逐步實施,將來,很多國家將分別實施綠色電源標準,世界各國已對家電與消費電子產(chǎn)品的待機功耗與效率開始實施越來越嚴格的省電要求,高效節(jié)能保護環(huán)境已成為當今共識。提高效率與減小待機功耗已成為消費電子與家電產(chǎn)品電源的兩個非常關鍵的指標。中國目前已經(jīng)開始針對某些產(chǎn)品提出能效要求,此外,歐美發(fā)達國家對某些電子產(chǎn)品有直接的能效要求,如果中國想要出口,就必須滿足其能效要求,這些提高能效的要求將會為功率器件市場提供更大的市場動力。功率器件包括功率IC 和功率分立器件,功率分立器件則主要包括功率MOSFET、大功率晶體管和IGBT 等半導體器件,功率器件幾乎用于所有的電子制造業(yè),除了保證設備的正常運行以外,功率器件還能起到有效的節(jié)能作用。由于制造工藝等因素的限制,形成相對較高的技術門檻,同時,新區(qū)企業(yè)擁有的深厚的模擬電路技術功底以及工藝開發(fā)制造能力,作為一種產(chǎn)業(yè)化周期相對較短的項目,現(xiàn)在越來越清晰的看到,模擬和功率器件是新區(qū)集成電路設計業(yè)的重點發(fā)展方向。
4)結(jié)合傳感網(wǎng)示范基地建設,發(fā)展射頻電子、無線通信、衛(wèi)星電子、汽車電子、娛樂電子及未來數(shù)字家居電子產(chǎn)業(yè)。
“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后,世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。專家預測10年內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)就可能大規(guī)模普及,應用物聯(lián)網(wǎng)技術的高科技市場將達到上萬億元的規(guī)模,遍及智能交通、環(huán)境保護、公共安全、工業(yè)監(jiān)測、物流、醫(yī)療等各個領域。目前,物聯(lián)網(wǎng)對于全世界而言都剛起步,各個國家都基本處于同一起跑線。溫總理訪問無錫并確立無錫為未來中國傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心城市,將成為難得的戰(zhàn)略機遇,新區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)應該緊緊圍繞物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史機遇,大力發(fā)展射頻電子、MEMS傳感技術、數(shù)字家居等,為傳感網(wǎng)示范基地建設和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,提供有效的基礎電子支撐。
(2)集成電路制造業(yè)
重大項目,特別是高端芯片生產(chǎn)線項目建設是擴大產(chǎn)業(yè)規(guī)模、形成產(chǎn)業(yè)集群、帶動就業(yè)、帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要手段。是新區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)壯大規(guī)模的主要支撐,新區(qū)要確保集成電路制造業(yè)在全國的領先地位,必須扶持和推進現(xiàn)有重點項目,積極引進高端技術和特色配套工藝生產(chǎn)線。
1)積極推進現(xiàn)有大型晶園制造業(yè)項目
制造業(yè)投資規(guī)模大,技術門檻高,整體帶動性強,處于產(chǎn)業(yè)鏈的中游位置,是完善產(chǎn)業(yè)鏈的關鍵。新區(qū)集成電路制造業(yè)以我國的最大的晶圓制造企業(yè)無錫海力士-恒億半導體為核心,推動12英寸生產(chǎn)線產(chǎn)能擴張,鼓勵企業(yè)不斷通過技術改造,提升技術水平,支持企業(yè)周邊專業(yè)配套,完善其產(chǎn)業(yè)鏈。鼓勵KEC等向集成器件制造(IDM)模式的企業(yè)發(fā)展,促進設計業(yè)、制造業(yè)的協(xié)調(diào)互動發(fā)展。積極推進落實中國電子科技集團公司第58所的8英寸工藝線建設,進一步重點引進晶圓制造業(yè),確保集成電路制造業(yè)在國內(nèi)的領先地位。
2)重視引進高端技術與特色工藝生產(chǎn)線
國際IC大廠紛紛剝離芯片制造線,甩掉運轉(zhuǎn)晶圓制造線所帶來的巨大成本壓力,向更專注于IC設計的方向發(fā)展。特別是受國際金融危機引發(fā)的經(jīng)濟危機影響以來,這一趨勢更為明顯,紛紛向海外轉(zhuǎn)移晶圓制造線,產(chǎn)業(yè)園將緊緊抓住機遇,加大招商引資力度。在重點發(fā)展12英寸、90納米及以下技術生產(chǎn)線,兼顧8英寸芯片生產(chǎn)線的建設的同時,重視引進基于MEMS工藝、射頻電路加工的特色工藝生產(chǎn)線,協(xié)助開發(fā)模擬、數(shù)?；旌?、SOI、GeSi等特色工藝產(chǎn)品,實現(xiàn)多層次、全方位的晶圓制造能力。
(3)集成電路輔助產(chǎn)業(yè)
1)優(yōu)化提升封裝測試業(yè)
無錫新區(qū)IC封裝測試業(yè)以對外開放服務的經(jīng)營模式為主,海力士封裝項目、華潤安盛、英飛凌、東芝半導體、強茂科技等封測企業(yè)增強了無錫新區(qū)封測環(huán)節(jié)的整體實力。近年來封測企業(yè)通過強化技術創(chuàng)新,在芯片級封裝、層疊封裝和微型化封裝等方面取得突破,縮短了與國際先進水平的差距,成為國內(nèi)集成電路封裝測試的重要板塊。
隨著3G手機、數(shù)字電視、信息家電和通訊領域、交通領域、醫(yī)療保健領域的迅速發(fā)展,集成電路市場對高端集成電路產(chǎn)品的需求量不斷增加,對QFP(LQFP、TQFP)和QFN等高腳數(shù)產(chǎn)品及FBP、MCM(MCP)、BGA、CSP、3D、SIP等中高檔封裝產(chǎn)品需求已呈較大的增長態(tài)勢。無錫新區(qū)將根據(jù)IC產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化對高端封測的需求趨勢,積極調(diào)整產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),重點發(fā)展系統(tǒng)級封裝(SIP)、芯片倒裝焊(Flipchip)、球柵陣列封裝(BGA)、芯片級封裝(CSP)、多芯片組件(MCM)等先進封裝測試技術水平和能力,提升產(chǎn)品技術檔次,促進封測產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化。
2)積極扶持支撐業(yè)
支撐與配套產(chǎn)業(yè)主要集中在小尺寸單晶硅棒、引線框架、塑封材料、工夾具、特種氣體、超純試劑等。我國在集成電路支撐業(yè)方面基礎還相當薄弱。新區(qū)將根據(jù)企業(yè)需求,積極引進相關配套支撐企業(yè),實現(xiàn)12英寸硅拋光片和8~12英寸硅外延片、鍺硅外延片、SOI材料、寬禁帶化合物半導體材料、光刻膠、化學試劑、特種氣體、引線框架等關鍵材料的配套。以部分關鍵設備、材料為突破口,重視基礎技術研究,加快產(chǎn)業(yè)化進程,提高支撐配套能力,形成上下游配套完善的集成電路產(chǎn)業(yè)鏈。
3保障措施
國家持續(xù)執(zhí)行宏觀調(diào)控政策、集成電路產(chǎn)業(yè)升溫回暖以及國內(nèi)IC需求市場持續(xù)擴大、國際IC產(chǎn)業(yè)持續(xù)轉(zhuǎn)移和周期性發(fā)展是無錫新區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展未來面臨的主要外部環(huán)境,要全面實現(xiàn)“規(guī)劃”目標,就必須在落實保障措施上很下功夫。2010-2012年,新區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)將重點圍繞載體保障、人才保障、政策保障,興起新一輪環(huán)境建設和招商引智,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和產(chǎn)業(yè)總量新的擴張,為實現(xiàn)中國“IC設計第一區(qū)”打下堅實的基礎。
3.1 快速啟動超大規(guī)模集成電路產(chǎn)業(yè)園載體建設
按照相關部門的部署和要求,各部門協(xié)調(diào)分工負責,前后聯(lián)動,高起點規(guī)劃,高標準建設。盡快確定園區(qū)規(guī)劃、建設規(guī)劃、資金籌措計劃等。2010年首先啟動10萬平方米集成電路研發(fā)區(qū)載體建設,2011年,進一步加大開發(fā)力度,基本形成園區(qū)形象。
3.2 強力推進核“芯”戰(zhàn)略專業(yè)招商引智工程
以國家集成電路設計園現(xiàn)有專業(yè)招商隊伍為基礎,進一步補充和完善具備語言、專業(yè)技術、國際商務、投融資顧問、科技管理等全方位能力的專門化招商隊伍;區(qū)域重點突破硅谷、中國臺灣、北京、上海、深圳等地專業(yè)產(chǎn)業(yè)招商,聚焦集成電路設計業(yè)、集成電路先進制造業(yè)、集成電路支撐(配套)業(yè)三個板塊,引導以消費類為主導的芯片向高端系統(tǒng)級芯片轉(zhuǎn)變,以創(chuàng)建中國“集成電路產(chǎn)業(yè)第一園區(qū)”的氣魄,調(diào)動各方資源,強力推進產(chǎn)業(yè)招商工作。
3.3 與時俱進,不斷更新和升級公共技術服務平臺
進一步仔細研究現(xiàn)有企業(yè)對公共服務需求情況,在無錫IC基地原有EDA設計服務平臺、FPGA創(chuàng)新驗證平臺、測試及可靠性檢測服務平臺、IP信息服務平臺以及相關科技信息中介服務平臺的基礎上,拓展系統(tǒng)芯片設計支撐服務能力,搭建適用于系統(tǒng)應用解決方案開發(fā)的系統(tǒng)設計、PCB制作、IP模塊驗證、系統(tǒng)驗證服務平臺。為重點培育和發(fā)展的六大新興產(chǎn)業(yè)之一的“物聯(lián)網(wǎng)”產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供必要的有效的服務延伸。支持以專用芯片設計為主向系統(tǒng)級芯片和系統(tǒng)方案開發(fā)方向延伸,完善、調(diào)整和優(yōu)化整體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。支持集成電路芯片設計與MEMS傳感器的集成技術,使傳感器更加堅固耐用、壽命長、成本更加合理,最終使傳感器件實現(xiàn)智能化。
3.4 內(nèi)培外引,建設專業(yè)人才第一高地
加大人才引進力度。針對無錫新區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展實際需求,豐富中高級人才信息積累,每年高級人才信息積累達到500名以上。大力推進高校集成電路人才引導網(wǎng)絡建設,與東南大學、西安電子科技大學、成都電子科技大學等國內(nèi)相關院校開展合作,每年引進相關專業(yè)應屆畢業(yè)生500人以上,其中研究生100人以上。及時研究了解國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)達地區(qū)IC人才結(jié)構(gòu)、人才流動情況,實現(xiàn)信息共享,每年引進IC中高級人才200人以上。積極開展各類國際人才招聘活動,拓寬留學歸國人員引進渠道,力爭引進國際IC專家、留學歸國人員100人以上。到2012年,無錫新區(qū)IC設計高級專業(yè)技術人才總數(shù)達到3000人。
建立健全教育培訓體系。以東南大學的集成電路學院在無錫新區(qū)建立的高層次人才培養(yǎng)基地為重點,到2012年碩士及以上學歷培養(yǎng)能力每年達到500人。支持江南大學、東南大學無錫分校擴大本科教育規(guī)模,加強無錫科技職業(yè)學院集成電路相關學科的辦學實力,建立區(qū)內(nèi)實踐、實習基地,保障行業(yè)對各類專業(yè)技術人才的需求。與國際著名教育機構(gòu)聯(lián)合建立高層次的商學院和公共管理學院,面向企業(yè)中高層管理人員,加強商務人才和公共管理人才的培養(yǎng)。
3.5 加強制度創(chuàng)新,突出政策導向
近幾年,新區(qū)管委會多次調(diào)整完善對IC設計創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的扶持力度(從科技18條到55條),對IC設計產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起了很大的作用,根據(jù)世界IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展新態(tài)勢、新動向,結(jié)合新區(qū)IC產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展計劃,在2009年新區(qū)科技55條及其它成功踐行政策策略基礎上,建議增加如下舉措:
1、在投融資方面,成立新區(qū)以IC設計為主的專業(yè)投資公司,參考硅谷等地成熟理念和方法,通過引進和培養(yǎng)打造一支專業(yè)團隊,管理新區(qū)已投資的IC設計公司,成立每年不少于5000萬元的重組基金,在國家IC設計基地等配合下,通過資本手段,移接硅谷、新竹、筑波等世界最前沿IC設計產(chǎn)業(yè)化項目,推進新區(qū)IC設計公司改造升級,進軍中國乃至世界前列。
2、政策扶持范圍方面,從IC設計擴大到IC全產(chǎn)業(yè)鏈(掩模、制造、封裝、測試等),包括設備或材料、配件供應商的辦事處或技術服務中心等。
3、在提升產(chǎn)業(yè)鏈相關度方面,對IC設計企業(yè)在新區(qū)內(nèi)配套企業(yè)加工(掩模、制造、封裝、測試)的,其繳納的增值稅新區(qū)留成部分進行補貼。
未來世界通訊工具很多，例如光腦。大家都知到光的速度是最快的，利用光電子制作的電腦速度就可想而知了。
光腦比電腦的速度更快，體積小巧玲瓏?？梢噪S身攜帶，使用的是微小光電子大規(guī)模集成電路。電腦的心臟叫CPU，中文意思是“中央處理單元”。目前，一個電腦的CPU由一億個晶體管集成，而光腦的CPU相當于一億個電腦CPU大規(guī)模集成。
人類在進步，電子世界在發(fā)展，從電子管到晶體管，從晶體管到集成電路，再到大規(guī)模集成電路，甚至到光電子大規(guī)模集成電路。人類的智慧從簡單到復雜，到更復雜。人類在不斷的探索、開發(fā)和利用微觀世界。
集成電路在不斷的發(fā)展過程中，其所具備的信息處理能力越來越高，然而集成電路板的功耗也在不斷增大，這就使得電子設備設計者在性能和功耗的選擇過程中往往只能進行折中選擇，這些都制約了電子元件的納米化發(fā)展，制約了集成電路的超大規(guī)模發(fā)展。這種憤怒格式的超低功耗技術只是通過對技術的制約來實現(xiàn)低功耗，因此超低功耗技術成為了一種制約集成電路發(fā)展的技術難題。
一、現(xiàn)有的集成電路的超低功耗可測性技術
在集成電路的發(fā)展進程中，超低功耗集成電路的實現(xiàn)是一項綜合工程，需要在材料、電路構(gòu)造及系統(tǒng)的功耗之間進行選擇?？蓽y性技術所測試出的數(shù)據(jù)影響制約著集成電路的發(fā)展。但隨著集成電路在不斷發(fā)展過程中趨于形成超大規(guī)模集成電路結(jié)構(gòu)，這就導致在現(xiàn)有的測試技術中，超大規(guī)模的集成電路板容易過熱而導致電路板損壞。現(xiàn)有的超低功耗可測性技術并不能滿足對現(xiàn)有芯片的測試，并不能有效地通過對日益復雜的集成電路進行測試，因此在對超低功耗集成電路技術進行研究的同時，還要把握現(xiàn)有的集成電路的超低功耗的可測性技術不斷革新，以擺脫現(xiàn)有測試技術對集成電路板發(fā)展的制約。
二、超低功耗集成電路研究發(fā)展方向
2.1 現(xiàn)有的超低功耗集成電路技術
在實際的操作過程，超低功耗集成電路是一項難以實現(xiàn)的綜合性較強的工程，需要考慮到集成電路的材料耗能與散熱，還要考慮到系統(tǒng)之間的耗能，卻是往往在性能和功耗之間進行折中的選擇?，F(xiàn)有的超低功耗集成電路大多是基于CMOS硅基芯片技術，為了實現(xiàn)集成電路的耗能減少，CMOS技術是通過在在整體系統(tǒng)的實現(xiàn)設計，對結(jié)構(gòu)分布進行優(yōu)化設計、通過對程序管理減少不必要的功耗，通過簡化合理地電路結(jié)構(gòu)對CMOS器材、結(jié)構(gòu)空間、工藝技術間進行立體的綜合優(yōu)化折中。在實際的應用工程中，通過多核技術等結(jié)構(gòu)的應用，達到降低電路集成的耗能，但是睡著電子原件的不斷更新?lián)Q代，使得現(xiàn)有的技術并不能達到性價比最優(yōu)的創(chuàng)收。
2.2 高新技術在超低功耗集成電路中的應用
隨著電子元件的不斷向納米尺度發(fā)展，集成電路板的性能得到了質(zhì)的飛躍，但是集成電路芯片的耗能也變得日益夸張，因此在集成電路板的底層的邏輯存儲器件及相關專利技術、芯片內(nèi)部的局域之間的相互聯(lián)通和芯片間整體聯(lián)匯。通過有效的超低功耗的設計方法學理論，進行合理的熱分布模型模擬預測，計算所收集的數(shù)據(jù)信息，這種操作流程成為超低耗解決方案中的不可或缺的部分。
大規(guī)模集成電路和液晶只要沒有機械損傷一般很少出故障。故維修重點都在元件的檢側(cè)。（圖略）液晶發(fā)花、碎裂或集成電路漏電擊穿就沒法修復了。若印刷板腐蝕過重或制作工藝不良，日久會出現(xiàn)斷線，上述各種故障都可能出現(xiàn)，沒有列在表中。具體維修時還有幾點技術要掌握。
如何拆開機盒對初學者來說這一步并不輕松，常常不知從何下手。魯莽行事?lián)p壞外殼，會使整機報廢。首先卸下后蓋的所有螺絲，有的機子電池倉和銘牌里面都可能有螺絲，不要硬撬。然后，用指甲沿面板和后蓋的縫用力往外扳。感覺很緊扳不開時，可用一把寬頭螺絲刀，用透明膠帶把刀口包住(以免撬傷盒邊)塞入縫中撬。并不斷移動地方，尋找薄弱點。這類塑料盒邊一般都有倒扣(有的機子無后蓋螺絲，完全靠倒扣緊固（圖略）。拆印刷線路板也有竅門。有些用自攻螺絲的，塑料螺紋被損壞，印刷板也會上不緊。這時可往螺紋孔中擠點環(huán)氧樹醋膠，在將干未千時把螺絲旋入，干透后再擰緊。有的直接靠機殼本身的塑料柱燙壓，可用干凈電烙鐵把燙開的塑料往中心趕，直到露出印刷板安裝孔，重新安排時再把塑料燙開即可。
檢修導電橡膠擦洗干凈的導電橡膠，用萬用表高阻檔測量，輕輕觸及橡膠表面約有幾十千歐電阻，用力壓下電阻變小即屬正常.若用力壓下才有幾百千歐電阻則已磨損，最好及時換掉。完全不通導電橡膠已不能用，必須更新?？捎秒p面膠把香煙金屬紙貼在原橡膠導電層處應急。
1.引言
微電子技術是隨著集成電路，尤其是大規(guī)模集成電路發(fā)展起來的一門新技術。微電子產(chǎn)業(yè)包括系統(tǒng)電路設計，器件物理，工藝技術，材料制備，自動測試及封裝等一系列專門的技術的產(chǎn)業(yè)。微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅速，它已經(jīng)滲透到了國民經(jīng)濟的各個領域，特別是以集成電路為關鍵技術的電子戰(zhàn)和信息戰(zhàn)都要依托于微電子產(chǎn)業(yè)。
微電子技術是微電子產(chǎn)業(yè)的核心，是在電子電路和系統(tǒng)的超小型化和微型化的過程中逐漸形成和發(fā)展起來的。微電子技術也是信息技術的基礎和心臟，是當今發(fā)展最快的技術之一。近年來，微電子技術已經(jīng)開始向相關行業(yè)滲透，形成新的研究領域。
2.微電子技術概述
2.1 認識微電子
微電子技術的發(fā)展水平已經(jīng)成為衡量一個國家科技進步和綜合國力的重要標志之一。因此，學習微電子，認識微電子，使用微電子，發(fā)展微電子，是信息社會發(fā)展過程中，當代大學生所渴求的一個重要課程。
生活在當代的人們，沒有不使用微電子技術產(chǎn)品的，如人們每天隨身攜帶的手機；工作中使用的筆記本電腦，乘坐公交、地鐵的IC卡，孩子玩的智能電子玩具，在電視上欣賞從衛(wèi)星上發(fā)來的電視節(jié)目等等，這些產(chǎn)品與設備中都有基本的微電子電路。微電子的本領很大，但你要看到它如何工作卻相當難，例如有一個像我們頭腦中起記憶作用的小硅片―它的名字叫存儲器，是電腦的記憶部分，上面有許許多多小單元，它與神經(jīng)細胞類似，這種小單元工作一次所消耗的能源只有神經(jīng)元的六十分之一，再例如你手中的電話，將你的話音從空中發(fā)射出去并將對方說的話送回來告訴你，就是靠一種叫“射頻微電子電路”或叫“微波單片集成電路”進行工作的。它們會將你要表達的信息發(fā)送給對方，甚至是通過通信衛(wèi)星發(fā)送到地球上的任何地方。其傳遞的速度達到300000KM/S，即以光速進行傳送，可實現(xiàn)雙方及時通信。
“微電子”不是“微型的電子”，其完整的名字應該是“微型電子電路”，微電子技術則是微型電子電路技術。微電子技術對我們社會發(fā)展起著重要作用，是使我們的社會高速信息化，并將迅速地把人類帶入高度社會化的社會?！靶畔⒔?jīng)濟”和“信息社會”是伴隨著微電子技術發(fā)展所必然產(chǎn)生的。
2.2 微電子技術的基礎材料――取之不盡的硅
位于元素周期表第14位的硅是微電子技術的基礎材料，硅的優(yōu)點是工作溫度高，可達200攝氏度；二是能在高溫下氧化生成二氧化硅薄膜，這種氧化硅薄膜可以用作為雜質(zhì)擴散的掩護膜，從而能使擴散、光刻等工藝結(jié)合起來制成各種結(jié)構(gòu)的電路，而氧化硅層又是一種很好的絕緣體，在集成電路制造中它可以作為電路互聯(lián)的載體。此外，氧化硅膜還是一種很好的保護膜，它能防止器件工作時受周圍環(huán)境影響而導致性能退化。第三個優(yōu)點是受主和施主雜質(zhì)有幾乎相同的擴散系數(shù)。這就為硅器件和電路工藝的制作提供了更大的自由度。硅材料的這些優(yōu)越性能促成了平面工藝的發(fā)展，簡化了工藝程序，降低了制造成本，改善了可靠性，并大大提高了集成度，使超大規(guī)模集成電路得到了迅猛的發(fā)展。
2.3 集成電路的發(fā)展過程
20世紀晶體管的發(fā)明是整個微電子發(fā)展史上一個劃時代的突破。從而使得電子學家們開始考慮晶體管的組合與集成問題，制成了固體電路塊―集成電路。從此，集成電路迅速從小規(guī)模發(fā)展到大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，如圖1所示。
圖1 集成電路發(fā)展示意圖
集成電路的分類方法很多，按領域可分為：通用集成電路和專用集成電路；按電路功能可分為：數(shù)字集成電路、模擬集成電路和數(shù)?；旌霞呻娐罚话雌骷Y(jié)構(gòu)可分為：MOS集成電路、雙極型集成電路和BiIMOS集成電路；按集成電路集成度可分為：小規(guī)模集成電路SSI、中規(guī)模集成電路MSI、大規(guī)模集成電路LSI、超導規(guī)模集成電路VLSI、特大規(guī)模集成電路ULSI和巨大規(guī)模集成電路CSI。
隨著微電子技術的發(fā)展，出現(xiàn)了集成電路（IC），集成電路是微電子學的研究對象，其正在向著高集成度、低功耗、高性能、高可靠性的方向發(fā)展。
2.4 走進人們生活的微電子
IC卡，是現(xiàn)代微電子技術的結(jié)晶，是硬件與軟件技術的高度結(jié)合。存儲IC卡也稱記憶IC卡，它包括有存儲器等微電路芯片而具有數(shù)據(jù)記憶存儲功能。在智能IC卡中必須包括微處理器，它實際上具有微電腦功能，不但具有暫時或永久存儲、讀取、處理數(shù)據(jù)的能力，而且還具備其他邏輯處理能力，還具有一定的對外界環(huán)境響應、識別和判斷處理能力。
IC卡在人們工作生活中無處不在，廣泛應用于金融、商貿(mào)、保健、安全、通信及管理等多種方面，例如：移動電話卡，付費電視卡，公交卡，地鐵卡，電子錢包，識別卡，健康卡，門禁控制卡以及購物卡等等。IC卡幾乎可以替代所有類型的支付工具。
隨著IC技術的成熟，IC卡的芯片已由最初的存儲卡發(fā)展到邏輯加密卡裝有微控制器的各種智能卡。它們的存儲量也愈來愈大，運算功能越來越強，保密性也愈來愈高。在一張卡上賦予身份識別，資料（如電話號碼、主要數(shù)據(jù)、密碼等）存儲，現(xiàn)金支付等功能已非難事，“手持一卡走遍天下”將會成為現(xiàn)實。
3.微電子技術發(fā)展的新領域
微電子技術是電子科學與技術的二級學科。電子信息科學與技術是當代最活躍，滲透力最強的高新技術。由于集成電路對各個產(chǎn)業(yè)的強烈滲透，使得微電子出現(xiàn)了一些新領域。
3.1 微機電系統(tǒng)
MEMS（Micro-Electro-Mechanical systems）微機電系統(tǒng)主要由微傳感器、微執(zhí)行器、信號處理電路和控制電路、通信接口和電源等部件組成，主要包括微型傳感器、執(zhí)行器和相應的處理電路三部分，它融合多種微細加工技術，并將微電子技術和精密機械加工技術、微電子與機械融為一體的系統(tǒng)。是在現(xiàn)代信息技術的最新成果的基礎上發(fā)展起來的高科技前沿學科。
當前，常用的制作MEMS器件的技術主要由三種：一種是以日本為代表的利用傳統(tǒng)機械加工手段，即利用大機械制造小機械，再利用小機械制造微機械的方法，可以用于加工一些在特殊場合應用的微機械裝置，如微型機器人，微型手術臺等。第二種是以美國為代表的利用化學腐蝕或集成電路工藝技術對硅材料進行加工，形成硅基MEMS器件，它與傳統(tǒng)IC工藝兼容，可以實現(xiàn)微機械和微電子的系統(tǒng)集成，而且適合于批量生產(chǎn)，已成為目前MEMS的主流技術，第三種是以德國為代表的LIGA（即光刻，電鑄如塑造）技術，它是利用X射線光刻技術，通過電鑄成型和塑造形成深層微結(jié)構(gòu)的方法，人們已利用該技術開發(fā)和制造出了微齒輪、微馬達、微加速度計、微射流計等。
MEMS的應用領域十分廣泛，在信息技術，航空航天，科學儀器和醫(yī)療方面將起到分別采用機械和電子技術所不能實現(xiàn)的作用。
3.2 生物芯片
生物芯片（Bio chip）將微電子技術與生物科學相結(jié)合的產(chǎn)物，它以生物科學基礎，利用生物體、生物組織或細胞功能，在固體芯片表面構(gòu)建微分析單元，以實現(xiàn)對化合物、蛋白質(zhì)、核酸、細胞及其他生物組分的正確、快速的檢測。目前已有DNA基因檢測芯片問世。如Santford和Affymetrize公司制作的DNA芯片包含有600余種DNA基本片段。其制作方法是在玻璃片上刻蝕出非常小的溝槽，然后在溝槽中覆蓋一層DNA纖維，不同的DNA纖維圖案分別表示不同的DNA基本片段。采用施加電場等措施可使一些特殊物質(zhì)反映出某些基因的特性從而達到檢測基因的目的。以DNA芯片為代表的生物工程芯片將微電子與生物技術緊密結(jié)合，采用微電子加工技術，在指甲大小的硅片上制作包含多達20萬種DNA基本片段的芯片。DNA芯片可在極短的時間內(nèi)檢測或發(fā)現(xiàn)遺傳基因的變化，對遺傳學研究、疾病診斷、疾病治療和預防、轉(zhuǎn)基因工程等具有極其重要的作用。生物工程芯片是21世紀微電子領域的一個熱點并且具有廣闊的應用前景。
3.3 納米電子技術
在半導體領域中，利用超晶格量子阱材料的特性研制出了新一代電子器件，如：高電子遷移晶體管（HEMT），異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（HBT），低閾值電流量子激光器等。
在半導體超薄層中，主要的量子效應有尺寸效應、隧道效應和干涉效應。這三種效應，已在研制新器件時得到不同程度的應用。
（1）在FET中，采用異質(zhì)結(jié)構(gòu)，利用電子的量子限定效應，可使施主雜質(zhì)與電子空間分離，從而消除了雜質(zhì)散射，獲得高電子遷移率，這種晶體管，在低場下有高跨度，工作頻率，進入毫米波，有極好的噪聲特性。
（2）利用諧振隧道效應制成諧振隧道二極管和晶體管。用于邏輯集成電路，不僅可以減小所需晶體管數(shù)目，還有利于實現(xiàn)低功耗和高速化。
（3）制成新型光探測器。在量子阱內(nèi)，電子可形成多個能級，利用能級間躍遷，可制成紅外線探測器。
利用量子線、量子點結(jié)構(gòu)作激光器的有源區(qū)，比量子阱激光器更加優(yōu)越。在量子遂道中，當電子通過隧道結(jié)時，隧道勢壘兩側(cè)的電位差發(fā)生變化，如果勢壘的靜電能量的變化比熱能還大，那么就能對下一個電子隧道結(jié)起阻礙作用。基于這一原理，可制作放大器件，振蕩器件或存儲器件。
量子微結(jié)構(gòu)大體分為微細加工和晶體生長兩大類。
4.微電子技術的主要研究方向
目前微電子技術正朝著三個方向發(fā)展。第一，繼續(xù)增大晶圓尺寸并縮小特征尺寸。第二，集成電路向系統(tǒng)芯片（system on chip，SOC）方向發(fā)展。第三，微電子技術與其他領域相結(jié)合將產(chǎn)生新產(chǎn)業(yè)和新學科，如微機電系統(tǒng)和生物芯片。隨著微電子學與其他學科的交叉日趨深入，相關的新現(xiàn)象，新材料，新器件的探索日益增加，光子集成如光電子集成技術也不斷發(fā)展，這些研究的不斷深入，彼此間的交叉融合，將是未來的研究方向。
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第一代（1946～1957年）是電子計算機，它的基本電子元件是電子管，內(nèi)存儲器采用水銀延遲線，外存儲器主要采用磁鼓、紙帶、卡片、磁帶等。由于當時電子技術的限制，運算速度只是每秒幾千次～幾萬次基本運算，內(nèi)存容量僅幾千個字。
第二代（1958～1970年）是晶體管計算機。1948年，美國貝爾實驗室發(fā)明了晶體管，10年后晶體管取代了計算機中的電子管，誕生了晶體管計算機。晶體管計算機的基本電子元件是晶體管，內(nèi)存儲器大量使用磁性材料制成的磁芯存儲器。
第三代（1963～1970年）是集成電路計算機。隨著半導體技術的發(fā)展，1958年夏，美國德克薩斯公司制成了第一個半導體集成電路。集成電路是在幾平方毫米的基片，集中了幾十個或上百個電子元件組成的邏輯電路。第三代集成電路計算機的基本電子元件是小規(guī)模集成電路和中規(guī)模集成電路，磁芯存儲器進一步發(fā)展，并開始采用性能更好的半導體存儲器，運算速度提高到每秒幾十萬次基本運算。
第四代（1971年～日前）是大規(guī)模集成電路計算機。隨著集成了上千甚至上萬個電子元件的大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，電子計算機發(fā)展進入了第四代。第四代計算機的基本元件是大規(guī)模集成電路，甚至超大規(guī)模集成電路，集成度很高的半導體存儲器替代了磁芯存儲器，運算速度可達每秒幾百萬次，甚至上億次基本運算。
2計算機應用技術在信息管理中的特點和優(yōu)勢
計算機應用技術的顯著特點就是具有便利性和快捷性，把計算機技術與信息管理進行整合可以有效提升工作效率和工作質(zhì)量，信息管理的工作具有復雜性和繁瑣性，借助機計算機的幫助可以讓工作有序而穩(wěn)定的開展，避免信息的管理工作出現(xiàn)混亂?？偟膩碚f，計算機的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在兩個方面，一方面計算機技術的應用使信息管理者的工作更加有序和方便；另一方面，信息管理工作中應用計算機技術可以讓信息管理方面的工作質(zhì)量得到提高，提高信息的服務質(zhì)量。目前很多行業(yè)中計算應用技術與信息管理都進行了整合，有關資料顯示，計算機應用技術的科學應用對各項工作都產(chǎn)生了重要影響，并得到了社會的認可。例如，在高校圖書館中使用計算機技術，圖書管理員可以通過計算機很方便地對圖書資源進行管理，學生和教師也可以很方便地通俗計算機來查閱大量的資料。
3提高計算機應用技術與信息管理整合質(zhì)量的措施
3.1充分提升信息管理意識
隨著時代的發(fā)展，信息管理也要打破傳統(tǒng)的模式，傳統(tǒng)的信息管理思想和管理意識也要得到改變。管理人員要充分意識到計算機技術應用到信息管理中的重要性，這也是實現(xiàn)計算機應用技術與信息管理相結(jié)合的關鍵。信息管理相關部門領導要重點關注信息管理和計算機技術方面的工作，深入理解信息管理和計算機技術融合的重要意義，強化自身對信息管理的認同和理解，根據(jù)實際情況在信息管理方面投入足夠的資金，讓計算機技術能夠有效應用于信息管理工作。同時也要加強信息管理人員的培訓與學習，提高信息管理團隊的意識。
3.2建立完善的信息管理體系
完善的信息管理體系是實現(xiàn)計算機應用技術和信息管理整合的基礎，完善的信息管理體系可以信息管理提供可靠的依據(jù)。計算機在信息管理中的應用需要計算機的技術的支持要求管理人員要掌握計算機技術，充分利用計算機來進行信息管理，熟悉計算機的應用才能保證信息管理系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行?？茖W化的信息管理系統(tǒng)包含網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫以及多媒體等部分，管理人員需要熟悉計算機的操作以及各種設備的使用，有效提高信息管理的效率。另外，信息管理者還需要檢查信息庫中的信息，及時發(fā)現(xiàn)缺失和不完整的信息，并進行補充；并把信息進行分類，為以后的信息查詢和檢索工作提供便利。因此，完善信息管理體系對計算機在信息管理中有著非常重要的意義，
3.3提升信息質(zhì)量
信息管理中應用了計算機技術以后，經(jīng)常會有信息重復的情況出現(xiàn)，不僅為管理工作帶來了困難，同時也為信息的查閱個檢索帶來了不便。因此，需要對信息進行管理和優(yōu)化，對信息庫中重復的信息進行有效的處理，精簡信息，及時去除重復的信息，保留有價值的信息，節(jié)省儲存空間，為信息的管理和用戶的查閱提供方便。在高校的信息管理方面，信息管理者想要使計算機技術全面應用到管理工作中，對于不同類型的信息，要制定預期相應的標準，管理人員要嚴格按照標準來處理信息。同時，信息管理者也要不斷學習計算機技術和管理方面的知識，提升使自身的綜合素質(zhì)，以便更好的適應信息管理工作需要。
3.4豐富庫存信息
如今社會發(fā)展迅速的情況下，各種信息的變化都很大，信息的更新速度也很快，保證信息更加的完整和具有時效性，要及時對信息進行更新和增加新的信息，豐富庫存信息。豐富的庫存信息能夠為用戶提供豐富的資源，給用戶更多的選擇，信息還要緊跟時代的發(fā)展，避免出現(xiàn)庫存缺乏足夠的信息，無法滿足用戶對信息的需求的情況出現(xiàn)。豐富信息庫存的方法有很多種，主要有歸檔、交換以及購買等?？梢赃M行收集的信息的內(nèi)容也很廣泛，廣泛的內(nèi)容可以使信息更加多元化。例如企業(yè)的信息管理方面，可以收集企業(yè)工作中的內(nèi)部信息資料，也可以收集企業(yè)外部與本企業(yè)或者行業(yè)相關的信息等。信息的收集形式也可以是多樣化的，如電子形式的資料以及紙質(zhì)資料等。信息管理者只有采取有效的方式，并合理選擇具有價值的資料才能得到豐富信息的目的，滿足用戶對信息的需求。計算機的使用為信息的收集提供了極大的便利，管理者要充分利用計算機來進行信息庫存的收集和整理工作。從各種渠道收集的信息中，不可避免的會存在虛假或者錯誤的信息，需要對大量的信息進行甄別，使用計算機可以快速、有效對信息進行處理，為工作人員節(jié)省大量的時間，同時確保了信息的真實可靠。
3、體積小，質(zhì)量輕，功耗低。由于微機中廣泛采用了大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，從而使微機的體積大大縮小。
2、第二代計算機的特征是使用晶體管或半導體作為開關邏輯部件，具有體積小、耗電少和壽命長等優(yōu)點，且運算速度有所提高；
所謂“集成電路EDA”是通過設計、建模、仿真等手段搭建集成電路框架，優(yōu)化集成電路性能的一門技術，也是一名優(yōu)秀的集成電路工程師除了掌握扎實的集成電路理論基礎外，所必須掌握的集成電路設計方法。只有熟練掌握集成電路EDA技術，具備豐富的集成電路EDA設計實踐經(jīng)歷，才能設計出性能優(yōu)越、良品率高的集成電路芯片。可以說，集成電路EDA是纖維物理學、微電子學等專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)課程。然而，目前集成電路EDA課程的教學效果并不理想，究其根本原因在于該課程存在內(nèi)容陳舊、知識點離散、概念抽象、目標不明確等不足。因此，通過課程建設和教學改革，在理論教學的模式下，理論聯(lián)系實踐、提高教學質(zhì)量，改善集成電路EDA課程的教學效果是必要的。
為了提高集成電路EDA課程的教學質(zhì)量，改善教學環(huán)境，為國家培養(yǎng)具備高質(zhì)量的超大規(guī)模集成電路EDA技術的人才，筆者從本校的實際情況出發(fā)，結(jié)合眾多兄弟院校的改革經(jīng)驗，針對教學過程中存在的問題，進行了課程建設目標與內(nèi)容的研究。
課程建設目標的改革
拓展學科領域，激發(fā)學生自主學習興趣 本校集成電路EDA課程開設于纖維物理學專業(yè)，但是其內(nèi)容包括物理、化學、電子等多個學科，教師可根據(jù)教學內(nèi)容，講述多個學科領域的專業(yè)知識，尤其是不同學科領域的創(chuàng)新和應用，引導學生走出本專業(yè)領域，拓展學生視野，提高科技創(chuàng)新意識。與學生經(jīng)常進行互動，啟發(fā)式和引導式地提出一些問題，讓學生課后通過資料的查找和收集，在下一次課堂中參與討論。激發(fā)學生思考問題和解決問題的興趣。這樣課內(nèi)聯(lián)系課外、師生全面互動、尊重自我評價的新型教學方法可以培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神，激勵自主學習，由被動式學習轉(zhuǎn)為主動式學習，拓寬學生的知識面。
完善平臺建設，培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力 在已有的實驗設備基礎上，打造軟件、硬件、網(wǎng)絡等多位一體的集成電路EDA平臺，完善集成電路EDA實驗。通過集成電路EDA平臺的實踐環(huán)節(jié)，既培養(yǎng)了學生的仿真設計能力，加深了對集成電路EDA知識的掌握，又使學生掌握了科學的分析問題和解決問題的方法。引導學生參加項目研發(fā)，鼓勵學生參與大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和挑戰(zhàn)杯活動，以本課程的考核方式激勵學生寫出創(chuàng)新性論文，通過軟件仿真、實驗建模等方式設計出自己的創(chuàng)新性產(chǎn)品，利用集成電路EDA平臺驗證自己的設計，然后以項目的形式聯(lián)系企業(yè)，將產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，將“產(chǎn)學研”一體化的理念進行實踐，培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力。
課程教學內(nèi)容的改革
精選原版教材 教材是教學的主要依據(jù)，教材選取的好壞直接影響著教學質(zhì)量。傳統(tǒng)集成電路EDA課程的教材都以中文教材為主，內(nèi)容陳舊，即使是外文翻譯版教材，也由于翻譯質(zhì)量及時間的原因，仍然無法跟得上集成電路的革新。因此，在教材選取時應當以一本英文原版教材為主，多本中文教材輔助。英文原版教材大多是國外資深集成電路EDA方面的專家以自己的實踐經(jīng)驗和教學體會為基礎，結(jié)合集成電路EDA的相關理論來進行編寫，既有豐富的理論知識，又包含了大量的設計實例，使學生更容易地掌握集成電路EDA技術。但是只選擇外文教材，由于語言的差異，學生對外文的理解和接受仍然存在一定的問題，為了幫助學生更好地學習，需要輔助中文教材，引導學生更好地理解外文教材的真諦。
更新教學內(nèi)容 著名的摩爾定律早在幾十年前就指出了當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18個月至24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。這條定律指引著集成電路產(chǎn)業(yè)飛速的發(fā)展，集成電路EDA課程是學生掌握集成電路設計的重點課程，因此必須緊跟時展，不斷更新教學內(nèi)容?，F(xiàn)有的集成電路EDA教材涉及集成電路新技術的內(nèi)容很少，大部分都以闡述基本原理為主，致使學生無法接觸到最新的內(nèi)容，影響學生在研究生面試、找工作等眾多環(huán)節(jié)的發(fā)揮。在走入工作崗位后，學生感覺工作內(nèi)容與學校所學的知識嚴重脫節(jié)，需要較長的時間補充新知識，來適應新工作。為了改善這種狀況，需要以紙質(zhì)教材為主，輔助電子PPT內(nèi)容來進行教學。紙質(zhì)教材主要提供理論知識，電子PPT緊跟集成電路的發(fā)展，隨時更新和補充教學內(nèi)容，及時將目前主流的EDA技術融入課程教學中。還可以進行校企結(jié)合，把企業(yè)的專家引進來，把學校的學生推薦到企業(yè)，將課程教學和企業(yè)實際相結(jié)合，才能激發(fā)學生的學習興趣和積極性，提高教學效果。
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[4]徐太龍，孟堅.集成電路設計EDA實驗課程的教學優(yōu)化[J].電子技術教育，2012（7）：87-89.
在設備小型化、低功耗設計方面，低頻部分，盡量選擇標準化、低功耗、表貼封裝、溫度范圍廣的大規(guī)模集成電路，優(yōu)化和簡化各種電路設計和軟件設計，減小電流消耗；高頻部分，發(fā)信單元采用射頻調(diào)制集成電路由基帶信號直接變到射頻信號，收信單元采用鏡像抑制混頻器，直接變到中頻信號，射頻濾波器均采用MEMS濾波器。對于3GHz以下電路均使用射頻芯片，3GHz以上使用多芯片組裝技術。多芯片組裝(Multi-ChipModule,MCM)是將多個大規(guī)模集成電路LSI超大規(guī)模集成電路VLSI的裸芯片高密度地貼裝互連在多層布線的印刷電路板[3],多層陶瓷(厚膜)基板或薄膜多層布線的基板上(硅、陶瓷或金屬基)，然后再整體封裝起來構(gòu)成能完成多功能、高性能的電子部件、整機、子系統(tǒng)乃至系統(tǒng)所需功能的一種新型微電子組件。近年來，MCM受到各經(jīng)濟發(fā)達國家高度重視并千方百計加速發(fā)展，主要在于它有一系列優(yōu)點，既提高了密度，又縮短了芯片的互連間距，致使電路性能得以提高。與單芯片封裝相比，MCM具有更高的封裝密度，可更好地滿足電子系統(tǒng)小型化的需要。微機電系統(tǒng)（MEMS）技術是在半導體上制作微帶電路[4]，實現(xiàn)射頻開關、功分器、電容和電感等無源器件，插損小、頻帶寬。由于在同一平臺裝載多個信道模塊，其整體空間狹小，安裝設備復雜繁多，且頻段集中，相互間干擾非常嚴重，通信載體與升空通信平臺要進行一體化設計，包括安裝、供電、載重等，尤其要進行電磁兼容性設計[5]，使系統(tǒng)在工作時不產(chǎn)生超標的電磁干擾，避免對其它設備或系統(tǒng)造成干擾，也避免其它設備對本系統(tǒng)造成干擾，否則系統(tǒng)將無法工作。影響系統(tǒng)內(nèi)的電磁兼容性的主要因素是禍合。禍合方式有導線間的電感、電容、電場及磁場禍合，還有系統(tǒng)內(nèi)公共阻抗禍合及天線與天線之間的禍合。另外，本系統(tǒng)除了在平臺上安裝了交換模塊和轉(zhuǎn)發(fā)模塊外，還安裝了天線。當平臺表面是金屬材料時，表面受電磁波的照射時就會產(chǎn)生感應和二次輻射，從而改變天線的收發(fā)電磁特性，并進一步影響電子設備的各項性能指標，嚴重時可能會使其無法正常工作。通過采用多層電路板、射頻屏蔽、EMC電磁軟件仿真等技術，并且各個模塊之間的信號線和電源線通過母板連接，在有限的空間，合理設計，合理優(yōu)化天線的分布位置，降低和消除人為的和自然的電磁干擾，提高設備和系統(tǒng)的抗電磁干擾能力，保證設備和系統(tǒng)功能的正常工作。
采用基帶處理平臺，實現(xiàn)多種傳輸體制、多種速率的有效傳輸采用模擬器件進行調(diào)制解調(diào)器設計，幾乎不可能實現(xiàn)多速率和多制式的兼容，更不能根據(jù)用戶提供的波形進行現(xiàn)場配置。采用軟件化設計的調(diào)制解調(diào)器，將整個基帶處理部分通過全數(shù)字方法實現(xiàn)，能使收發(fā)濾波器幾乎理想匹配，提高系統(tǒng)性能。軟件化調(diào)制解調(diào)器適合多種信道限帶傳輸要求，具有高的雜散抑制比，成形濾波器滾降系數(shù)可任意設置，支持連續(xù)和突發(fā)等多種模式等優(yōu)點，具有通用化、綜合化、智能化等特點。多制式調(diào)制解調(diào)器為了兼容多速率和多制式，其基帶處理部分采用FPGA為硬件平臺，通過計算機編程仿真來實現(xiàn)完成其功能。對于調(diào)制器，由于要兼容多種速率，因此采用任意時鐘來產(chǎn)生FPGA的工作時鐘。對于解調(diào)器，中頻信號經(jīng)帶通濾波、放大處理，經(jīng)變頻后送入A/D，將模擬信號變換為數(shù)字信號送入FPGA，F(xiàn)PGA完成數(shù)字解調(diào)，為了兼容多種速率，整個解調(diào)采用同步采樣技術，利用DDS來完成時鐘提取[6]。其過程是利用定時誤差提取算法來提取定時誤差，經(jīng)數(shù)字濾波后，同DDS的頻率控制字一同相加，去調(diào)整DDS的相位字，DDS輸出的信號直接去控制A/D采樣時鐘，從而使A/D的采樣頻率同信息速率完全同步。目前FPGA的規(guī)模越來越大。在一塊FPGA上可以集成更多的功能，只需要增大FPGA的規(guī)模，而不會影響處理速度和其他的性能。相反將更多的功能集成到一個芯片中，可減小體積，減小功耗，電磁兼容性增強，使電路工作更加穩(wěn)定。功能的集成不是簡單的邏輯相加，它增加了各單元電路間接口的靈活性，進而使各單元的設計更加的靈活，甚至打破原有器件和電路的設計局限，以一個全新的方式、方法進行電路設計。FPGA編譯軟件功能的增強，使其程序設計越來越可以按照高級語言的方式進行；同時可以對程序進行調(diào)試、仿真，在程序編制階段就可以發(fā)現(xiàn)并解決其中的錯誤和不足；在FPGA使用中，可以設置觀察信號，隨時對其軟件的運行進行監(jiān)測；對于日后發(fā)現(xiàn)程序錯誤和缺陷，可以在軟件平臺上更改完成后，通過對FPGA程序存儲器更新實現(xiàn)對程序的升級和維護。至此，F(xiàn)PGA的應用已不再是對以前電路的數(shù)字化，而是具備了軟件的種種特征，成為軟件無線電的一種實現(xiàn)形式。
空中中繼通信系統(tǒng)是一種基于軟件無線電的多工作頻段，多信道共用的硬件平臺?？罩修D(zhuǎn)發(fā)設備布置機動靈活、操作快速簡便、開通迅速，并且能夠克服由距離、地形和人為妨礙造成的傳統(tǒng)地面視距局限，它成為解決當前復雜地形通信瓶頸問題的一種有效手段，在未來的通信中發(fā)揮重要作用。
作者：殷素杰 王迎棟 趙彥芬 單位：中國電子科技集團公司第五十四研究所
