集成电路新发展

A. 有没有将集成电路发展的书 或者最早期的集成电路 别人是怎么考虑的

信息技术、生物技术、新能源技术、新材料技术等交叉融合正在引发新一轮科技革命和产业变革，将给世界范围内的制造业带来深刻影响。这一变革与中国加快转变经济发展方式、建设制造强国形成历史性交汇，对中国制造业的发展带来了极大的挑战和机遇。集成电路是制造产业，尤其是信息技术安全的基础。前瞻产业研究院《中国集成电路行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》指出：我国集成电路产业起步晚，存在诸如集成电路设计、制造企业持续创新能力薄弱，核心技术缺失仍然大量依赖进口，与国际先进水平有显着差异。从国家安全角度来看，只有实现了底层集成电路的国产化，我国的信息安全才能得以有效保证。因此在国务院印发《中国制造2025》中将集成电路放在发展新一代信息技术产业的首位。随着中国半导体产业的发展黄金时期的到来，重点企业规模保持快速增长。在电子行业的众多新兴子行业中，集成电路、北斗产业、传感器、智能家居、LED等有望在本轮升级转型中脱颖而出。从之前的千亿扶持计划，到近期的中国制造2025，中国半导体产业面临着前所未有的发展机遇，只有抓住这个时间窗口才能重新定义全球市场格局。集成电路技术和产业对中国制造的重要意义集成电路是工业的“粮食”，其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一，是实现中国制造的重要技术和产业支撑。国际金融危机后，发达国家加紧经济结构战略性调整，集成电路产业的战略性、基础性、先导性地位进一步凸显，美国更将其视为未来20年从根本上改造制造业的四大技术领域之首。发展集成电路产业既是信息技术产业乃至工业转型升级的内部动力，也是市场激烈竞争的外部压力。中国信息技术产业规模多年位居世界第一，2014年产业规模达到14万亿元，生产了16.3亿部手机、3.5亿台计算机、1.4亿台彩电，占全球产量的比重均超过50%，但主要以整机制造为主。由于以集成电路和软件为核心的价值链核心环节缺失，电子信息制造业平均利润率仅为4.9%，低于工业平均水平1个百分点。目前中国集成电路产业还十分弱小，远不能支撑国民经济和社会发展以及国家信息安全、国防安全建设。2014年中国集成电路进口2176亿美元，多年来与石油一起位列最大宗进口商品。加快发展集成电路产业，对加快工业转型升级，实现“中国制造2025”的战略目标，具有重要的战略意义。当前中国集成电路产业发展现状经过改革开放以来30多年的发展，特别是2000年《国务院关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》发布以来，中国集成电路市场和产业规模都实现了快速增长。市场规模方面，2014年中国集成电路市场规模首次突破万亿级大关，达到10393亿元，同比增长13.4%，约占全球市场份额的50%。产业规模方面，2014年中国集成电路产业销售额为3015.4亿元，2001-2014年年均增长率达到23.8%。技术实力显着增强。系统级芯片设计能力与国际先进水平的差距逐步缩小。建成了7条12英寸生产线，本土企业量产工艺最高水平达40纳米，28纳米工艺实现试生产。集成电路封装技术接近国际先进水平。部分关键装备和材料实现从无到有，被国内外生产线采用，离子注入机、刻蚀机、溅射靶材等进入8英寸或12英寸生产线。涌现出一批具备国际竞争力的骨干企业。2014年海思半导体已进入全球设计企业前十名的门槛，数据显示，我国设计企业在2014年全球前五十设计企业中占据了9个席位。中芯国际为全球第五大芯片制造企业，连续三年保持盈利。长电科技位列全球第六大封装测试企业，在完成对星科金朋的并购后，有望进入全球前三名。制约产业发展的问题和瓶颈仍然突出主要表现在：一是产业创新要素积累不足。领军人才匮乏，企业技术和管理团队不稳定;企业小散弱，500多家集成电路设计企业收入仅约是美国高通公司的60-70%，全行业研发投入不足英特尔一家公司。产业核心专利少，知识产权布局结构问题突出。二是内需市场优势发挥不足。芯片设计与快速变化的市场需求结合不紧密，难以进入整机领域中高端市场。跨国公司间构建垂直一体化的产业生态体系，国内企业只能采取被动跟随策略。三是“芯片-软件-整机-系统-信息服务”产业链协同格局尚未形成。芯片设计企业的高端产品大部分在境外制造，没有与国内集成电路制造企业形成协作发展模式。制造企业量产技术落后国际主流两代，关键装备、材料基本依赖进口。中国集成电路产业发展面临的机遇与挑战当前，全球集成电路产业已进入深度调整变革期，既带来挑战的同时，也为实现赶超提供了难得机遇。从外部挑战看，国际领先集成电路企业加快先进技术和工艺研发，推进产业链整合重组，强化核心环节控制力。不少领域已形成2-3家企业垄断局面。从发展机遇看，市场格局加快调整，移动智能终端爆发式增长，成为拉动集成电路产业发展的新动力。产业格局面临重塑，云计算、物联网、大数据等新业态引发的产业变革刚刚兴起，以集成电路和软件为基础的产业规则、发展路径、国际格局尚未最终形成。集成电路技术演进呈现新趋势，制造工艺不断逼近物理极限，新结构、新材料、新器件孕育重大突破。此外，随着信息消费市场持续升级，4G网络等信息基础设施加快建设，中国作为全球最大、增长最快的集成电路市场继续保持旺盛活力，预计2015年市场规模将达1.2万亿元，这些都为中国集成电路产业实现“弯道超车”提供了有利条件。

B. 什么促进了集成电路的发展

当还没有集成电路时，在19世纪末，电路理论已经伴随着电磁学发展完专善了，但它不属能被做得很小。所以现在问题就明朗了，量子力学自20世纪诞生以来便迅速发展，它使得人们了解物质在微观尺度下的性质，这才有可能把复杂的电路结构在一片小小的硅片上实现出来，这说的只是集成电路的制造，至于设计，比如现在的超大规模集成电路，EDA工具软件功不可没。

C. 简述近几年来集成电路制造工艺有哪些新的技术与进展

单片集成电路工艺
利用研磨、抛光、氧化、扩散、光刻、外延生长、蒸发等一整套平面工艺技术，在一小块硅单晶片上同时制造晶体管、二极管、电阻和电容等元件，并且采用一定的隔离技术使各元件在电性能上互相隔离。然后在硅片表面蒸发铝层并用光刻技术刻蚀成互连图形，使元件按需要互连成完整电路，制成半导体单片集成电路。随着单片集成电路从小、中规模发展到大规模、超大规模集成电路，平面工艺技术也随之得到发展。例如，扩散掺杂改用离子注入掺杂工艺；紫外光常规光刻发展到一整套微细加工技术，如采用电子束曝光制版、等离子刻蚀、反应离子铣等；外延生长又采用超高真空分子束外延技术；采用化学汽相淀积工艺制造多晶硅、二氧化硅和表面钝化薄膜；互连细线除采用铝或金以外，还采用了化学汽相淀积重掺杂多晶硅薄膜和贵金属硅化物薄膜，以及多层互连结构等工艺。

薄膜集成电路工艺
整个电路的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及其间的互连线,全部用厚度在1微米以下的金属、半导体、金属氧化物、多种金属混合相、合金或绝缘介质薄膜，并通过真空蒸发工艺、溅射工艺和电镀等工艺重叠构成。用这种工艺制成的集成电路称薄膜集成电路。
薄膜集成电路中的晶体管采用薄膜工艺制作, 它的材料结构有两种形式：①薄膜场效应硫化镉和硒化镉晶体管，还可采用碲、铟、砷、氧化镍等材料制作晶体管；②薄膜热电子放大器。薄膜晶体管的可靠性差，无法与硅平面工艺制作的晶体管相比，因而完全由薄膜构成的电路尚无普遍的实用价值。
实际应用的薄膜集成电路均采用混合工艺，也就是用薄膜技术在玻璃、微晶玻璃、镀釉或抛光氧化铝陶瓷基片上制备无源元件和电路元件间的互连线，再将集成电路、晶体管、二极管等有源器件的芯片和不便用薄膜工艺制作的功率电阻、大电容值的电容器、电感等元件用热压焊接、超声焊接、梁式引线或凸点倒装焊接等方式组装成一块完整电路。

厚膜集成电路工艺
用丝网印刷工艺将电阻、介质和导体涂料淀积在氧化铝、氧化铍陶瓷或碳化硅衬底上。淀积过程是使用一细目丝网，制作各种膜的图案。这种图案用照相方法制成，凡是不淀积涂料的地方，均用乳胶阻住网孔。氧化铝基片经过清洗后印刷导电涂料，制成内连接线、电阻终端焊接区、芯片粘附区、电容器的底电极和导体膜。制件经干燥后，在750～950℃间的温度焙烧成形，挥发掉胶合剂，烧结导体材料，随后用印刷和烧成工艺制出电阻、电容、跨接、绝缘体和色封层。有源器件用低共熔焊、再流焊、低熔点凸点倒装焊或梁式引线等工艺制作，然后装在烧好的基片上，焊上引线便制成厚膜电路。厚膜电路的膜层厚度一般为 7～40微米。用厚膜工艺制备多层布线的工艺比较方便，多层工艺相容性好，可以大大提高二次集成的组装密度。此外，等离子喷涂、火焰喷涂、印贴工艺等都是新的厚膜工艺技术。与薄膜集成电路相仿，厚膜集成电路由于厚膜晶体管尚不能实用，实际上也是采用混合工艺。

单片集成电路和薄膜与厚膜集成电路这三种工艺方式各有特点，可以互相补充。通用电路和标准电路的数量大，可采用单片集成电路。需要量少的或是非标准电路，一般选用混合工艺方式，也就是采用标准化的单片集成电路，加上有源和无源元件的混合集成电路。厚膜、薄膜集成电路在某些应用中是互相交叉的。厚膜工艺所用工艺设备比较简易，电路设计灵活，生产周期短，散热良好，所以在高压、大功率和无源元件公差要求不太苛刻的电路中使用较为广泛。另外，由于厚膜电路在工艺制造上容易实现多层布线，在超出单片集成电路能力所及的较复杂的应用方面，可将大规模集成电路芯片组装成超大规模集成电路，也可将单功能或多功能单片集成电路芯片组装成多功能的部件甚至小的整机。

单片集成电路除向更高集成度发展外，也正在向着大功率、线性、高频电路和模拟电路方面发展。不过,在微波集成电路、较大功率集成电路方面，薄膜、厚膜混合集成电路还具有优越性。在具体的选用上，往往将各类单片集成电路和厚膜、薄膜集成工艺结合在一起，特别如精密电阻网络和阻容网络基片粘贴于由厚膜电阻和导带组装成的基片上，装成一个复杂的完整的电路。必要时甚至可配接上个别超小型元件，组成部件或整机。

D. 请教集成电路未来发展方向。

我们国内大多公司已反向为主，强调要以经济为中心，这样不易有新的产品出现。发展趋势是集成度越来越高，功能越来越强。rf电路和数模混合电路比较流行。国外出现3d的mos产品，有空可以到集成电路专业网站上看看

E. 近20年集成电路产业发展

据前瞻产业研究院《2016-2021年中国集成电路行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》分析，2014年，我国重点集成电路企业主要生产线平均产能利用率超过90%，订单饱满，全年销售状况稳定。据国家统计局统计，全年共生产集成电路1015.5亿块，同比增长12.4%，增幅高于上年7.1个百分点；集成电路行业实现销售产值2915亿元，同比增长8.7%，增幅高于上年0.1个百分点。

根据海关统计数据，2014年，我国集成电路产业实现出口609亿美元，同比下滑30.6%；从全年走势看，出口降幅逐步缩小，呈逐步回升态势。实现进口2176亿美元，同比下滑5.9%。贸易逆差1567亿美元，同比增长9%，增速比上年提高5.5个百分点。
2014年，我国集成电路产业完成内销产值1011亿元，同比增长9.9%，高于全行业增速1.2个百分点，内销比例达到34.7%，比上年提高0.4个百分点。从全年走势看，内销产值增速呈下降态势，全年增速低于上半年5.9个百分点。
前瞻产业研究院观点：我国集成电路产业不断取得新的突破和进展，但与世界先进集成电路企业的差距仍是必须正视的现实。与国际龙头企业相比，我国芯片制造业在先进工艺方面的距离至少差1-2代，IC设计业刚刚起步、且产品单一，本土封装企业的封测技术与国际大厂还存在一定差距。更为关键的是，产业链各个环节相互割裂，不能形成上下游协调配合的产业结构，与国内整机产业也没能形成良性互动，2014年集成电路产业内销产值比例仅为34.7%，高端芯片严重依赖进口。国际巨头近年来为确保技术领先优势，研发投入不断攀升，据统计2013年英特尔、高通、台积电、德仪及海力士五大半导体企业的研发成本达到15.9%，接近过去5年的最高值，而我国本土企业如中芯国际，虽然近几年研发投入增长很快，但占销售收入比例仍不到10%，投入额与台积电比相差一个量级。集成电路产业发展的经验表明，投资和研发不足可能使本土企业在严峻的竞争形势中与国际企业的差距进一步拉大。

F. 如何促进集成电路产业更好发展

为推进《国家集成电路产业推进纲要》落地，我国将针对集成电路先进工艺和智能传感器创新能力不足等问题，出台一系列政策“组合拳”，加速多个重点关键产品和技术的攻关，以此促进我国集成电路产业的快速健康发展，并缩小我国集成电路产业和世界先进水平的差距。

随着我国信息化发展进程加速，以及“互联网+”、“智能制造”战略的稳步推进，各界对集成电路产品和技术的需求也与日俱增。一方面，我国对集成电路产业发展高度重视，从2014年开始，先后出台《国家集成电路产业发展推进纲要》等一系列产业政策，同时国家制造强国建设战略咨询委员会还将集成电路产业列入重点发展产业名单；另一方面，我国集成电路产业和世界先进水平尚有差距，除了每年需要花巨额资金进口各类集成电路产品和技术外，集成电路产业的短板还极大制约了信息基础、高端装备制造等产业的发展。来源：经济参考报

G. 集成电路未来在医药领域有哪些新的应用前景

随着社会的发展和科学技术的不断进步，人们对医疗健康、生活质量、疾病护理等方面提出了越来越高的要求。同时，依托于高新领域电子技术的各种治疗和监护手段越来越先进，也使得医疗产品突破了以往观念的约束和限制，在信息化、微型化、实用化等方面得到了长足发展。本文从医疗健康领域的需求分析人手，从集成电路技术的角度对医疗健康领域的应用的关键技术（现状和前景）做了大致的分析探讨。

H. 集成电路发展方向

我国大陆集成电路产业的虽起步较晚，但经过近20年的飞速发展，我国集成电路产业从无到有，从弱到强，已经在全球集成电路市场占据举足轻重的地位。根据中国半导体行业协会统计数据，2010-2019年中国集成电路产业销售额整体呈增长趋势，从2010年的1440.15亿元增加至2019年的7562.3亿元，这主要受物联网、智能汽车高新能源汽车、智能终端制造、新一代移动通信等下游市场需求驱动。
2020年，中国集成电路产业继续保持2位数增长，2020年1-9月，中国集成电路产业销售额为5905.8亿元，同比增长16.9%。其中，设计业同比增长24.1%，销售额2634.2亿元，仍是三业增速最快的产业，占总体行业的比重为44.60%；制造业同比增长18.2%，销售额为1560.6亿元，占比为26.42%；封装测试业同比增长6.5%，销售额1711亿元，占比为28.97%。

I. 集成电路封装的发展趋势

在较长一段时期内，集成电路封装几乎没有多大变化，6～64根引线的扁平和双列式封装，基本上可以满足所有集成电路的需要。对于较高功率的集成电路，则普遍采用金属圆形和菱形封装。但是随着集成电路的迅速发展，多于64，甚至多达几百条引线的集成电路愈来愈多。如日本40亿次运算速度的巨型计算机用一块ECL．复合电路，就采用了462条引线的PGA。过去的封装形式不仅引线数已逐渐不能满足需要，而且也因结构上的局限而往往影响器件的电性能。同时，整机制造也正在努力增加印制线路板的组装密度、减小整机尺寸来提高整机性能，这也迫使集成电路去研制新的封装结构，新的封装材料来适应这一新的形势。因此，集成电路封装的发展趋势大体有以下几个方面：
1．表面安装式封装将成为集成电路封装主流 集成电路的表面安装结构是适应整机系统的需要而发展起来的，主要是因为电子设备的小型化和轻量化，要求组装整机的电子元器件外形结构成为片式，使其能平贴在预先印有焊料膏的印制线路板焊盘上，通过再流焊工艺将其焊接牢固。这种作法不仅能够缩小电子设备的体积，减轻重量，而且这些元器件的引线很短，可以提高组装速度和产品性能，并使组装能够柔性自动化。
表面安装式封装一般指片式载体封装、小外形双列封装和四面引出扁平封装等形式，这类封装的出现，无疑是集成电路封装技术的一大进步。
2．集成电路封装将具有更多引线、更小体积和更高封装密度
随着超大规模和特大规模集成电路的问世，集成电路芯片变得越来越大，其面积可达7mm×7mm，封装引出端可在数百个以上，并要求高速度、超高频、低功耗、抗辐照，这就要求封装必须具有低应力、高纯度、高导热和小的引线电阻、分布电容和寄生电感，以适应更多引线、更小体积和更高封装密度的要求。
要想缩小封装体积，增加引线数量．唯一的办法就是缩小封装的引线间距。一个40线的双列式封装要比68线的H式载体封装的表面积大20%，其主要区别就是引线目距由2.54mm改变自1.27mm或1.00cmm。不难想像，如果引线间距进而改变为0.80mm，O.65mm甚至0 50mm，则封装的表面积还会太大地缩小。但是为了缩小引线间距，这势必带来了一系列新的目题，如印线精密制造就必须用光致腐蚀的蚀刻工艺来代替机械模具的冲制加工，并必须解决引线间距缩小所引起的引线间绝缘电阻的降低和分步电容的增大等各个方面研究课题。
集成电路芯片面积增大，通常其相应封装面积也在加大，这就对热耗散问题提出了新的挑战。这个问题是一个综台性的，它不仅与芯片功率、封装材料、封装结构的表面积和最高结温有关，还与环境温度和冷玲方式等有关，这就必须在材料的选择、结构的设计和冷却的手段等方面作出新的努力。
3.塑料封装仍然是集成自路的主要封装形式
塑料模塑封装具有成本低、工艺简单和便于自动化生产等优点，虽然在军用集成电路标准中明文规定，封装结构整体不得使用任何有机聚合物材料，但是在集成电路总量中，仍有85%以上采用塑料封装。
塑料封装与其他封装相比，其缺点主要是它属于非气密或半气密封装，所以抗潮湿性能差，易受离子污染；同时热稳定性也不好，对电磁波不能屏蔽等，因而对于高可靠的集成电路不宜选用这种封装形式。但是近几年来，塑料封装的模塑材料、引线框架和生产工艺已经不断完善和改进，可靠性也已大大提高，相信在这个基础上，所占封装比例还会继续增大。
4.直接粘结式封装将取得更大发展
集成电路的封装经过插入式、表面安装式的变革以后，一种新的封装结构—直接粘结式已经经过研制、试用达到了具有商品化的价值，并且取得了更大的发展，据国际上预测，直接粘结式封装在集成电路中所占比重将从1990年的8%上升至2000年的22%，这一迅速上升的势头，说明了直接粘结式封装的优点和潜力。
所谓直接粘结式封装就是将集成电路芯片直接粘结在印制线路板或覆有金属引线的塑料薄膜的条带上，通过倒装压焊等组装工艺，然后用有机树脂点滴形加以覆盖。当前比较典型的封装结构有芯片板式封装（COB）、载带自动焊接封装（TAB）和倒装芯片封转（FLIPCHIP）等树种，而其中COB封装和TAB封装已经大量使用于音乐、语音、钟表程控和照相机快门等直接电路。
直接粘结式封装其所以能够迅速发展，最重要的因素是它能适用于多引线、小间距、低成本的大规模自动化或半自动化生产，并且简化了封装结构和组装工艺。例如COB封装不再使用过去的封装所必需的金属外引线；TAB封装采用倒装压焊而不再使用组装工艺必须的内引线键合。这样，一方面减少了键合的工作量，另一方面因减少引线的压焊点数而提高了集成电路的可靠性。
在中国COB封装已经大量生产，而TAB封装尚处于开发阶段，相信在今后的集成电路中，这类封装会占据一定的地位和取得更大的发展。
5. 功率集成电路封装小型化已成为可能
功率集成电路的封装结构，受封装材料的导热性能影响，造成封装体积较大而与其他集成电路不相匹配，已成为人们关注的问题之一，而关键所在是如何采用新的封装材料。
功率集成电路所用的封装材料，不仅要求其导热性能好，而且也要求线膨胀系数低，并具备良好的电气性能和机械性能。随着科学的进步，一些新的材料已经开始应用到集成电路方面来，如导热性能接近氧化铍（BeO）线膨胀系数接近硅（Si）的新陶瓷材料—氮化铝（AlN），将成为功率集成电路封装结构的主体材料，从而大大地缩小了体积和改善了电路的性能，相信将来还会有更多的新材料参与到这一领域中来，使功率集成电路能进一步缩小体积。
另外，采用氟利昂小型制冷系统对功率集成电路进行强制冷却，以降低其表面环境温度来解决封装的功耗，已在一些大型计算机中得到实现。这样在改变封装结构的外形设计、使用新的封装材料的同时，再改善外部冷却条件，那么集成电路的热性能就可取得更大的改善。

J. 未来几年是否是我国集成电路发展的加速期

集成电路产业已成为当前国际竞争的焦点和衡量一个国家综合实力的重要标志。2010年，中国集成电路产量达到652.5亿块，销售额达到1424亿元。中国集成电路产业规模已经由2001年不足世界集成电路产业总规模的2%提高到2010年的近9%。中国成为过去10年世界集成电路产业发展最快的地区之一。前瞻产业研究院发布的2013-2017年中国集成电路封装行业市场前瞻与投资战略规划分析报告显示，在产业规模快速增长的同时，IC 设计、芯片制造和封装测试三业的格局也正不断优化。2010年，国内IC设计业同比增速达到34.8%，规模达到363.85亿元;芯片制造业增速也达到31.1%，规模达到447.12亿元;封装测试业增速相对稍缓，同比增幅为26.3%，规模为629.18亿元。
前瞻产业研究院集成电路封装行业研究小组表示，根据国家规划，到2015年国内集成电路产业规模将在2010年的基础上再翻一番，销售收入超过3000亿元，满足国内30%的市场需求。芯片设计能力大幅提升，开发出一批具有自主知识产权的核心芯片，而封装测试业进入国际主流领域。“十二五”期间，中国集成电路产业将步入一个新的黄金发展期。更对咨询可以去前瞻网查询。
希望我的答案是您所需要的，不明之处请追问，回答满意请采纳
谢谢