后摩爾時代微納電子學

目錄
總序 i
摘要 v
Abstract ix
第一章 緒論 1
第一節(jié) 微納電子學科的科學意義與戰(zhàn)略價值 1
一、科學發(fā)展的歷史軌跡 1
二、信息的市場需求與技術(shù)推動 13
三、微納電子學科的戰(zhàn)略價值 31
第二節(jié) 微納電子學科的發(fā)展規(guī)律和特點 36
一、微納電子學科的發(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) 我國微納電子學科的發(fā)展 64
一、20世紀我國微納電子學科的發(fā)展 64
二、21世紀我國微納電子學科的發(fā)展 70
第四節(jié) 微納電子學科發(fā)展的障礙與“后摩爾時代”的來臨 72
一、微納電子學科發(fā)展的障礙 72
二、微納電子學科的發(fā)展方向 76
第五節(jié) 對我國“后摩爾時代”微納電子學科發(fā)展的建議 102
一、基礎研究工作要提前10年進行戰(zhàn)略部署 102
二、以提高器件性能/功耗比為切入點 102
三、注重軟硬件協(xié)同發(fā)展 105
四、R&D要保障高強度的持續(xù)投入 107
五、制定并實施有利于微納電子學科發(fā)展的政策 108
六、人才培養(yǎng) 109
本章參考文獻 110
第二章 器件 113
第一節(jié) 概述 113
第二節(jié) 國內(nèi)外器件研究進展和發(fā)展趨勢 116
一、摩爾定律延續(xù)背景下的器件研究現(xiàn)狀 116
二、存儲領域內(nèi)的器件小型化和新器件研究現(xiàn)狀 125
三、新材料器件和新機理器件 138
四、“后摩爾時代”器件發(fā)展趨勢的總結(jié) 151
第三節(jié) “后摩爾時代”器件研究面臨的挑戰(zhàn)與機遇 152
第四節(jié) “后摩爾時代”器件研究的關鍵技術(shù) 154
第五節(jié) 器件研究發(fā)展的相關政策建議 156
本章參考文獻 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)研究的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 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 193
第三節(jié) “后摩爾時代”基于新材料的器件及其集成技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與機遇 201
一、新材料體系的原子級調(diào)控與生長動力學 201
二、大尺寸、大失配硅基化合物半導體材料生長 202
三、超高頻、超強場、納米尺度下載流子輸運機理與行為規(guī)律 203
四、基于新材料的集成技術(shù)中電、磁、熱傳輸機制與耦合機制 204
五、基于新材料的器件和電路可靠性機理 205
第四節(jié) 基于新材料的器件及其集成技術(shù)研究中的若干關鍵技術(shù) 206
一、大失配異質(zhì)外延中的生長動力學與缺陷控制 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機理與量子力學問題 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題 212
第五節(jié) 基于新材料的器件及其集成技術(shù)研究學科發(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、對外交流和合作層面的反思及建議 217
六、鼓勵創(chuàng)新 217
本章參考文獻 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內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 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 246
第三節(jié) “后摩爾時代”集成電路新工藝基礎研究面臨的挑戰(zhàn)與機遇 260
第四節(jié) 集成電路新工藝基礎研究中的若干關鍵技術(shù) 266
一、計算光刻技術(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)相關技術(shù) 304
第五節(jié) 集成電路新工藝學科發(fā)展方向建議 305
本章參考文獻 311
第五章 設計 325
第一節(jié) 概述 325
一、集成電路設計方法學的基本概念與范疇 325
二、EDA 在集成電路設計中的作用 327
三、集成電路設計流程及EDA工具的組成 328
第二節(jié) 國內(nèi)外集成電路設計方法學與EDA工具發(fā)展狀況 333
一、國外發(fā)展歷史、現(xiàn)狀 333
二、國內(nèi)發(fā)展歷史、現(xiàn)狀 334
三、發(fā)展過程 335
四、未來發(fā)展趨勢 337
五、“后摩爾時代”集成電路設計面臨的挑戰(zhàn)和機遇 338
第三節(jié) “后摩爾時代”集成電路設計需要突破的關鍵技術(shù) 372
一、面向新型器件的設計方法與設計流程 372
二、應對工藝漂移與擾動的設計方法和EDA技術(shù) 374
三、支持DFM/DFY的EDA技術(shù) 374
四、3D互連/3D封裝設計方法與EDA技術(shù) 374
五、復雜集成電路的設計驗證方法與EDA技術(shù) 380
六、極低功耗集成電路設計方法與EDA技術(shù) 380
七、海量集成電路設計數(shù)據(jù)處理技術(shù) 383
八、協(xié)同化設計驗證技術(shù) 384
第四節(jié) 學科發(fā)展方向建議 387
一、系統(tǒng)級自動化設計理論與技術(shù)研究 388
二、DFM/DFY/DFR相關理論與數(shù)學分析方法研究 388
三、超低功耗集成電路設計方法研究 389
四、可重構(gòu)計算架構(gòu)研究 389
本章參考文獻 391
第六章 微機電系統(tǒng) 392
第一節(jié) 概述 392
第二節(jié) 集成微系統(tǒng)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 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 397
四、我國在該領域具有的優(yōu)勢及產(chǎn)業(yè)已有的突破 400
第三節(jié) “后摩爾時代”集成微系統(tǒng)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與機遇 401
一、集成微系統(tǒng)技術(shù)在“后摩爾時代”的主要挑戰(zhàn)和機遇 401
二、國內(nèi)外差距分析 406
第四節(jié) 集成微系統(tǒng)技術(shù)中的若干關鍵技術(shù) 411
一、復雜三維結(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、器件及應用關鍵技術(shù) 428
第五節(jié) 集成微系統(tǒng)技術(shù)學科重點發(fā)展方向建議 429
一、復雜集成微系統(tǒng)加工新方法研究 430
二、微納復合器件和系統(tǒng)研究 431
三、網(wǎng)絡化集成微系統(tǒng)研究 432
四、生物微系統(tǒng)研究 432
本章參考文獻 433
關鍵詞索引 436