集成电路技术与产业的发展演变及启示

集成电路技术与产业的发展演变及启示

刘超

中国电子信息产业发展研究院 北京市 100846

摘要：本文研究的主要目的是为了明确在经济发展迅速，科学技术手段不断创新的当下，集成电路技术的重要性。并通过对集成电路技术的发展情况进行详细论述，有趣集成电路的产业链变化和未来发展的方向，帮助工作单位提升工作质量，保障工作效率，为其未来健康平稳发展奠定良好的基础。

关键词：集成电路技术；发展演变

信息技术产业成为世界各国竞争的主要领域，其中集成电路便是主要的科研内容，集成电路是现阶段大部分新兴科学技术发展的基础，有着不可代替的作用，但现如今我国还无法掌握其核心技术，现在最主要的目标便是对其工作体系进行全面优化，相关工作单位要明确其重要性，认真对待，以便于更好的服务社会，服务群众。

1. 集成电路的基础发展阶段

在19世纪后期，现代物理学科取得了重大成就，其中具有代表性的包括，1895年发现的X射线、1896年的放射线、1897年的电子、1888年的镭元素、1900年的量子理论等等^[1]。这些对物理学而言是跨时代性的理论，同样也是晶体管，集成电路等先进技术产品发展的基础，为电子信息技术奠定了坚实的基础。相对于集成电路而言，04年发明的电子管是其进入发展阶段的体现，应该实际应用过程中，针对其特点和缺陷，科学家不遗余力的对半导体进行多维研究，为晶体管的出现奠定了理论基础，也提供了参考性的意见。正是在这样的历史情况下，1947年贝尔实验室首次发现了晶体管的放大现象，紧接着肖克来提出了结型晶体管理论。并以此为基础，不断的发展，渐渐形成了集成电路设备，为人类科学技术发展带来了极大的助力。集成电路的发明，大幅推动了科技化进步的进程，相应美国的科研集团便制造出了第一块集成电芯片，这代表电子信息技术一个全新时代的到来。

二、快速发展阶段

集成电路技术的出现，使得科学技术进步获得了长足发展，并且在实际工作过程中不断进行应用和创新，对各个领域的技术进步也提供了极大的助力。其中最明显的便是集成电路对电子产品性能的提升，这种提成并不是牺牲成本而获得的，是在控制成本，甚至降低成本的前提下，大幅提升了电路的性能^[2]。其中实际的应用包括硅平面工艺，fet，MOS工艺等，这些技术手段为后续新型智能科学技术发展奠定了良好的基础，也为后续微米乃至纳米技术的提出奠定了基础。并且随着社会的不断进步，集成芯片的规模也不断增大，由原有的固定大小发展为后续的中型、大型、超大型、极大型等等。相对应的处理器也不断更新换代，拥有了更强的处理能力和质量保障。从集成电路的发展情况可以看出，现阶段的技术创新具备以下特点：首先是为后续产品奠定理论基础，其次是实现智能材料之间的有机互联，最后是规定科技发展方向，为后续优化工作指明道路，在实际发展过程中，具体表现在以下几类：

（一）硅

现阶段电子芯片和处理器的制作都离不开硅材料，硅的合理使用是集成电路发展的重要基础。其本身具有三种优势，首先硅材料在自然界当中数量丰富，仅次于氧气，可以说随处可见。其次，其本身具有耐高温，不易发生化学反应的特性，可以对电子元件起到良好的保护作用。最后是我国对于硅元素的研究相对深入，使用体系相对成熟，且大部分科研技术开展都具备完善的支撑技术，是为数不多的基本被掌握的元素。基于其本身的特异性，电子信息技术的发展离不开硅元素的应用，并且随着科学研究进展的不断推进，硅片的质量不断优化，尺寸不断升级。现如今已经可以完善应对日常工作，并且不断提升的硅片尺寸，也代表着集成电路的生产规模，无论在任何时期，硅元素都扮演着不可或缺的角色^[1]。

2. MOS晶体管

MOS晶体管的尺寸，随着科学技术的发展不断精简是集成电路技术中研究的主要方向之一，MOS晶体管在工作过程中，要求其横向和纵向的尺寸必须按照规格同步进行缩小，要确保和相对应的物理原理相符合，不可悖于自然规则。同时，现阶段还需要对MOS晶体管的结构和工艺进行不断创新和优化，以便于提升其生产质量。

2. 连接材料

各电子元件之间的连接，需要依靠导线，传统的导线是由铝作为原材料的，但在不断的使用过程中，人们发现铝金属容易出现电迁移的现象，这会影响工作安全性。因此，在不断的优化和实验过程中，人们发现了铜元素的优秀性能，合理的使用铜线代替了铝线，大幅提升了安全性。

三、集成电路的产业链变化

（一）创新的影响

集成电路自发明以来，已经经历了三次重要的创新，为整个集成电路技术带来了改头换面的变化，大幅推动了集成电路产业链的发展。其第一次创新改革是在1960到1970年左右，当时因为大部分厂商的工作效率和生产质量都不够稳定，而且整个制作过程费时费力，这就使得诸多电子元器件公司和集成电路制造公司渐渐产生分歧，出现了产业链分离的现象^[2]。但基于这种情况，而集成电路企业也做出了相应的对策，对自身现有的处理器等原件进行了标准化生产，改善了当前的现状。第二次创新则是在专用集成电路技术发明时，虽然部分集成电路的生产流程已经趋于规范化，但当前的电脑系统中仍有众多独立的IC，其运行效率达不到预期效果，所以集成电路行业便针对性的发明了aSiC专用集成电路技术，解决了现有困难。第三次则是在知识产权问题出现时，因为其他元器件效果的不断变化，当初发明的专用集成电路技术已经无法适应新产品的需求，因此必须引进其他先进的技术手段以辅助工作，基于这种社会背景下多行业共同参与的全新产业链也就出现了，使得整个集成电路工作系统变得多元、多变更具有适配性。

2. 责任划分

整个集成电路产业链包括许多繁多复杂的工作内容，大体可以分为理论和实操区，理论区主要是对当前工艺流程开展所需要接触的理论知识进行不断的优化，完善并根据现有实际情况提出预想并予以实验验证。实操区是对各个电子元器件进行生产，对硅片进行制造并实施安装测试，判断及实际应用情况，然后二者之间形成信息互通，起到相互帮助，相互促进的作用，共同帮助集成电路系统正常工作。

4. 集成电路技术的未来发展

集成电路行业正在不断开辟中国市场，我国已经成为电子信息技术消费金额最庞大的国家，同样也是半导体最大的销售渠道，各项指标都领跑世界。据不完全调查表明，除日本以外，中国已经成为亚太地区发展的重要驱动力，集成电路技术能否持续稳定发展的重要决定性因素。现如今，我国已经掌握了集成电路设计生产和封装测试等多个工作内容的相关技术手段，已经走在技术前沿，但当前最大的问题仍是无法掌握核心技术，始终无法做到自给自足，始终需要依靠进口。所以我国集成电路技术未来发展首先要延续传统的优化方式，稳固现已掌握的技术手段并不断加以创新，为后续科研开展奠定稳定的基础。其次，要着重研发，加大投入，尽快明确核心技术，实现自给自足^[3]。

结论：通过对文章的分析和研究得知，在经济体制不断改革的当下，科学优化集成电路技术是必要的，同样也是保障社会进步的需要。基于此，本文对集成电路技术的发展情况进行详细论述，明确其相应的产业链变化和未来发展的方向，旨在帮助工作单位明确管理难点和优化方向，为未来行业发展和社会进步保驾护航。

参考文献：

[1]邹坦永. 集成电路技术与产业的发展演变及启示[J]. 中国集成电路, 2020, v.29;No.259(12):38-46+48.

[2]杨道虹. 发达国家和地区集成电路产业技术创新模式及其启示[J]. 电子工业专用设备, 2008(08):53-56.

[3]方圆, 徐小田. 集成电路技术和产业发展现状与趋势[J]. 微电子学, 2014(01):81-84.