缺陷密度的減少

隨著特征圖形尺寸的減小，在制造工藝中減少缺陷密度和缺陷尺寸就變成了一個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)。這一點(diǎn)很容易想象：在尺寸為100um的晶體管上有一個(gè)1um的灰塵可能不是問題，但是對(duì)于一個(gè)1um的晶體管來講，1um的灰塵會(huì)使得元件產(chǎn)生致命的缺陷。

換成大家比較熟悉的話來說：美女臉上0.5mm*0.5mm的一顆痣如果長(zhǎng)對(duì)了地方，并不會(huì)導(dǎo)致美女顏值的下降，反而會(huì)被冠以“美人痣”，但是5cm*5cm的一顆痣就很有問題了，直接會(huì)將美女的顏值“打回原形”！

所以說，為了芯片的“顏值”，污染控制措施已經(jīng)成為成功的微芯片制造廠的一個(gè)必備條件。

內(nèi)部連線水平的提高

元件密度的增加帶來了連線問題。這就好比是日益擁擠的北京城區(qū)，人口越來越多，道路越來越擁擠，怎樣來設(shè)計(jì)道路呢？集成電路也同樣面臨相同的問題。

元件密度的增加和緊密封裝減少了連線所需的空間。工程師們的解決方案是：在元件形成的表面使用多層絕緣層和導(dǎo)電層相互疊加的多層連線，類似于“立體式道路”。

平坦化是在基片的有源晶體管和其他組件中形成的（一般使用的是硅）。在2011年，Intel宣布了具有有源晶體管的柵極堆疊在晶圓上的一個(gè)三維器件。該器件被稱為三柵晶體管。通過增加?xùn)艠O的表面積，該器件的性能得以增強(qiáng)。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)的發(fā)展藍(lán)圖

主要的集成電路參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)，不可分割的。摩爾定律預(yù)言了未來元件的密度，由此引發(fā)了集成度水平（元件密度）、芯片尺寸、缺陷密度（尺寸）和所要求的內(nèi)部連線數(shù)量水平的計(jì)算。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)和伙伴已將這些列為未來國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖（International Technology Roadmap of Semiconductors），覆蓋這些和其他關(guān)鍵器件以及生產(chǎn)參數(shù)。除了預(yù)測(cè)的元器件、工藝和晶圓參數(shù)，它確定需要支持先進(jìn)的元器件相伴的材料和設(shè)備未來的性能標(biāo)準(zhǔn)。

這里有必要仔細(xì)介紹一下《國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖》。

該藍(lán)圖是由歐洲、日本、韓國(guó)、***、美國(guó)五個(gè)主要的芯片制造地區(qū)發(fā)起的，一種優(yōu)先選擇研究方向和制定研發(fā)計(jì)劃的方式。其目的是為了確保集成電路（IC）和使用IC的產(chǎn)品在成本效益基礎(chǔ)上的性能改進(jìn)，從而持續(xù)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的健康和成功。英文名為 International Technology Roadmap for Semiconductors，簡(jiǎn)稱ITRS。

發(fā)起的組織有：

European Semiconductor Industry Association （ESIA，歐洲半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)）、the Japan Electronics and Information Technology Industries Association （JEITA，日本電子與信息技術(shù)工業(yè)協(xié)會(huì)）、the Korean Semiconductor Industry Association （KSIA，韓國(guó)半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)）、the Taiwan Semiconductor Industry Association （TSIA,***半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)）、the United States Semiconductor Industry Association（SIA，美國(guó)半導(dǎo)體工業(yè)聯(lián)盟），這幾個(gè)組織基本是各半導(dǎo)體大國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)極具影響力的組織，由此可見該技術(shù)路線圖的含金量之足！

ITRS每年會(huì)組織會(huì)議對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展方向進(jìn)行討論，通過全球芯片制造商、設(shè)備供應(yīng)商、研究團(tuán)體和consortia的協(xié)作努力，ITRS團(tuán)隊(duì)識(shí)別關(guān)鍵的挑戰(zhàn)，鼓勵(lì)創(chuàng)新解決方案，并歡迎來自半導(dǎo)體團(tuán)體的分享。而最為重要的則是每年在會(huì)后發(fā)布的ROADMAP（線路圖），ITRS在業(yè)內(nèi)發(fā)布的ROADMAP具有半導(dǎo)體行業(yè)最高權(quán)威性。

在現(xiàn)階段EUV(極紫外)技術(shù)雖然進(jìn)展坎坷商業(yè)化困難重重，但是這項(xiàng)技術(shù)前景仍然看好。但是目前最為實(shí)際的情況是193nm光刻技術(shù)借助于沉浸式技術(shù)，已經(jīng)能夠延續(xù)到11nm工藝，這為今后幾年的半導(dǎo)體器件蝕刻提供了穩(wěn)定的技術(shù)支撐。

總的來說國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖對(duì)整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展起著預(yù)見作用，也有著很大的指導(dǎo)作用。如cpu的發(fā)展、手機(jī)的發(fā)展離不開按著其路線圖發(fā)展。

芯片成本

工藝和產(chǎn)品的提高固然是好事，起碼對(duì)于廣大消費(fèi)者而言，更好的產(chǎn)品體驗(yàn)是一件讓人開心的事情。但是對(duì)于廠商而言，不得不面對(duì)芯片成本的提升，這是經(jīng)濟(jì)學(xué)中永不改變的命題。

對(duì)于任何成熟的產(chǎn)品而言，這種減少都有代表性。價(jià)格開始時(shí)高，這一開始由各種引起：工藝不成熟、技術(shù)成本高、制造效率低下等。但隨著技術(shù)的成熟和制造效率的提高，價(jià)格會(huì)下降并最終達(dá)到穩(wěn)定。雖然芯片的性能提高了，但價(jià)格卻在持續(xù)下降（門檻效應(yīng)），影響芯片成本的因素我們之后會(huì)繼續(xù)探討。

成本降低和性能提高這兩個(gè)因素推動(dòng)了固態(tài)電子在產(chǎn)品中的使用。我們可以簡(jiǎn)單的回顧一下歷史：到20世紀(jì)90年代時(shí)，一輛汽車所有的計(jì)算能力已經(jīng)超過了第一臺(tái)月球太空探測(cè)器，個(gè)人計(jì)算機(jī)更是如此。今天，中等價(jià)位的臺(tái)式機(jī)便有了IBM在1970年制造的大型機(jī)的計(jì)算能力。

在20世紀(jì)90年代中期，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的歷史是持續(xù)發(fā)展和在世界占主導(dǎo)的新興產(chǎn)業(yè)。在這10年里，半導(dǎo)體行業(yè)以其“千里黑馬”的姿態(tài)，超越了傳統(tǒng)龍頭產(chǎn)業(yè)-汽車產(chǎn)業(yè)，成為全國(guó)領(lǐng)先的增值產(chǎn)業(yè)。