王占国: 半导体将带我们进入量子世界

2009-02-02 11:14:25来源: 人民网 关键字:半导体  量子  王占国

      半导体广泛的应用于家电、通信、网络、工业制造、航空、航天和国防。2007年半导体市场的产值为2625亿美元,2008年为3017亿,由它而拉动产值高达1万亿以上的电子产品。半导体已经进入到我们生活的方方面面,在我们的各行各业,发挥着难以想象的作用。小到收音机,大到飞机、舰船,很多零部件都得使用半导体。王占国院士强调,如果没有半导体,我们将失去信息化和电气化的绝大多数成就。

      1月18日,首都科学讲堂邀请半导体材料及材料物理学家王占国院士,讲解了半导体的过去、现在和将来,赢得了广泛的好评,在互动提问环节中,现场观众踊跃提出问题,王占国院士一一解答。有位远道而来的浙江大学学生,他表示听了王院士的讲座后,对自己的在科研和学习上有巨大的指导作用。

      王占国院士介绍了我们早期使用的锗晶体半导体材料被淘汰的原因,再到目前广泛使用的硅材料的现状以及发展趋势,指出了硅材料的发展受功耗、光刻技术、制造成本等方面限制,从而引出了其他最新的一些半导体材料的研究,如GaAs、InP单晶材料、宽带隙半导体材料、低维半导体结构研究。

什么是半导体材料

廉价硅取代了比黄金还贵的锗

      物质存在的形式是多种多样的,如固体、液体、气体、等离子体等。通常把导电、传热性能差的固体材料,如陶瓷、琥珀、玻璃和塑料等称为绝缘体;将导电、导热良好的金属,如金、银、铜、铝等材料称为导体;将性质介于上述二者之间的材料称之为半导体。直到20世纪初,半导体的存在才被真正的认可。

      直到1955年,几乎所有的晶体管都是由锗晶体做的。但锗是一个稀有元素,当时全世界的年产量只有6公斤左右,提纯后的价格比黄金还要贵!

      硅是一个富有元素,在地壳中的分布很广,硅的带隙比锗大,适合于室温工作,加之导热好、机械强度高和天然的二氧化硅可作为绝缘体等,很快就取代了锗,成为晶体管和集成电路的基础材料。

      III-V族和II-VI族化合物半导体材料如GaAs、InP、GaN和ZnO等是直接带隙材料,具有很多优异性能,如工作温度高、抗辐照和发光效率高等,但晶体生长及质量较难控制。

      现在,硅单晶的年产量已达19250吨,8-12英寸的硅单晶已工业生产;18英寸的硅单晶已研制成功;27英寸硅单晶生长也在筹划中。

      目前8英寸硅片已广泛用于大规模集成电路生产,12英寸65纳米工艺也已投入工业生产, 预计2010年为45纳米,2013年为32纳米,2016年为22纳米,2022年为10纳米。

2008年我国8英寸硅单晶产量占世界20% IC级多晶硅全靠进口

      2007年我国多晶硅的年产量约700吨;2008年4110 吨,约占世界总产量的10%;硅单晶约3740 吨,约为世界总产量的20%,但多为8英寸以下单晶,IC级多晶硅全部依赖进口。预计2010年我国多晶硅需求将超过10000吨。

      我国目前已投产或即将投产的5-12英寸集成电路芯片生产线有38多条,其中12英寸生产线5条,产能约7万片/月;8英寸生产线11条,产能约30万片/月; 5英寸和6英寸生产线22条。以上生产线总的生产能力约占世界总产能的8%,主流技术0.18微米和 90纳米,最高水平为65纳米。

      预计到2010年,我国将新建65-130nm 技术的10-15条8 英寸和12英寸、月生产能力3万片的生产线,具有45nm 的研发能力。

      据预测10-22nm 将是硅集成电路线宽的“极限”尺寸,这时会遇到:

      1.物理限制:绝缘氧化物量子隧穿效应,沟道掺杂原子统计涨落,功耗等;

      2.技术限制:互连延迟,光刻技术等;

      3.经济限制:制造成本昂贵,难以承受。

      由于硅电子技术极限的存在,硅将最终无法满足人类对更大信息量的需求。除了正在探索解决的新途径如 DNA计算机、量子计算机、光计算机等之外,人们也把眼光放在新型半导体材料研发上。

关键字:半导体  量子  王占国

编辑:王程光 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2009/0202/article_1306.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:春劫惨遭情人劫之揭秘奇梦达破产内幕
下一篇:特许半导体裁员600人应对市场恶化局面

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利
推荐阅读
全部
半导体
量子
王占国

小广播

独家专题更多

东芝在线展会——芯科技智社会创未来
东芝在线展会——芯科技智社会创未来
2017东芝PCIM在线展会
2017东芝PCIM在线展会
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
汇总了TI汽车信息娱乐系统方案、优质音频解决方案、汽车娱乐系统和仪表盘参考设计相关的文档、视频等资源
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2017 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved