深圳电子元器件展解析:半导体异质集成电路方向和突破路径

中国集成电路落后三大原因:一、EDA落后,现阶段研究算法的多,但很灵散,没有规划、集成,形成能力,大型软件工程能力较弱,经验较少,用户部愿意使用国产软件工具;二、装备落后,这主要是整体能力和市场环境等多方面因素影响;三、器件与电路落后,表现材料落后;工艺精细度和稳定性不足(www.wenman.net)。深圳电子元器件展专注于全面展示电子产品设计生产所需的各类电子元器件及物料产品,这篇文章深圳电子元器件展小编为大家分析半导体异质集成电路方向和突破路径。

现在,集成电路有钱也买不到,2020年5月,美国商务部宣布全面限制华为购买美国技术生产的半导体产品;2021年4月,美国议员建议对14nm以下所有中国IC元器件公司出口管制。

目前,IC元器件有两条主要发展路线:一是延续摩尔定律;二是绕道摩尔定律。大家很清楚摩尔定律,现在面临一些挑战,包括物理挑战,技术手段挑战和经济成本挑战,光算经济账都不得了。绕道摩尔定律有很多途径,途径之一就是异质集成电路。

半导体异质集成电路,就是将不同工艺节点的化合物半导体高性能器件或IC元器件、硅基低成本高集成器件成IC元器件(都含光电子器件或IC元器件),与无源元件或天线,通过异质键合成或外研生长等方式集成而实现的。毛院士指出,异质集成电路特色突出:一是可以融合不同半导体材料、工艺、结构和元器件或IC元器件的优点;二是采用系统设计理念;三是应用先进技术比如IP和小IC元器件,chiplet;具有2.5D或3D高密度结构。异质集成电路优点明显:实现强大的复杂功能、优异的综合性能,突破单一半导体工艺的性能;二是灵活性大、可靠性高、研发周期短;三是三维集成可以实现小型化、轻质化;对半导体设备要求相对比较低,不受EUV光刻机限制。

毫米波是从30个G到300个G的频段波段,带宽很宽,而且器件小型化,所以也是国际上半导体异质集成电路发展的重点方向。目前市场三大有三个特殊原因,对异质集成电路需求更加迫切:一是满足很多需求从5G、6G到航天导航到无人驾驶、智能装备到物联网都需要毫米波技术;二是毫米波系统包括数字电路、模拟电路、射频微波电路,所以对于异质集成更加迫切;三是毫米波异质所面临的挑战和问题更为严峻和复杂。因为频率高具有分布式参数,从“路”向场演变;模块之间的间距只有微秒量级、耦合紧密,造成设计工艺更加复杂。

研究半导体异质集成电路的科学意义显著。可以通过集成电路从目前单一同质工艺向多种异质工艺集成方向发展,从目前二维平面集成向三维立集成方向发展,从TOP-DOWN到BOTTOM-UP发展,可以实现高性能的复杂系统。它的价值是电子系统集成技术发展的新途径;其次是后摩尔时代集成电路发展新方向;我们国家半导体集成电路变道超车发展的新机遇。

美国希望通过异质集成电路能将电力系统提升性能提高10倍,使得探测能力和速度提高100倍,体积、重量和功耗下降到目前的1/100。

设计是射频产业链的源头,射频电子设计自动化(EDA)软件是射频电路设计的使能端,也是射频产业的重要基石。

未来5年研究目标直指核心技术,包括EDA技术与软件,包括模型反向构建与多性能多功能协同技术、软件可分析设计3层6种IC元器件异质集成电路,可以验证到325GHz。这些技术的突破将未来为移动通信、物联网、雷达探测等国家重大新基建和重要装备研制提供自主核心技术支撑。未来10年研究目标,包括把光电子和电子集成在一起,这个难度更大,我们也希望能够突破异质生长工艺,把软件完全商业化。

更多信息请关注深圳电子元器件及物料采购展览会, 2021年8月25-27日,深圳电子元器件及物料采购展览会即将在深圳会展中心(福田),想要了解更多品牌、产品以及行业发展趋势,欢迎到深圳电子元器件展参观了解。

来源:电子发烧友 • 作者:章鹰

公司名称:山东杰卓机械有限公司