金融危机下的电子技术发展

百年不遇的金融危机不断冲击着实体经济，以消费电子为主的电子产业自然也无法独善其身。以电子产业的基础集成电路为例，去年其增长率一再调低，今年市场势必衰退，据日前包括WSTS、SIA、Gartner、iSuppli在内的有关市场调-研机构的信息显示，市场低迷导致的下降幅度约在-2％～-6％之间。

逆流而上

但是，越是在危机时刻越要振奋精神，努力创新以应对危机，迎接下一轮经济高潮。回顾产业发展史，大多重大发明都是在危机时期出现的。作为今天元器件革新关键因素的材料正倍受人们关注。伴随着微细化工艺极限论、摩尔定律走到头等不绝于耳的声音，使用了很多年的半导体硅材料，正在向化合物半导体、石墨和碳纳米管等新材料过渡，专家预计这些新材料的市场规模将会呈指数发展。在显示屏方面，TFT材料正由非晶硅向具有高迁移率的氧化物半导体转移，布线材料正由低电阻的Cu-Mn合金取代Al。支持OLED和电子纸等新一代显示器发展的也是材料。材料将开拓电子技术新的应用，扩展企业的经营业务。因此，业界流传着一句话：“得材料者得天下”，这为我们指出了一个未来的发展方向。

众所周知，在上世纪90年代以3位数年增长率而急速崛起的NAND闪存曾带来商机滚滚，在去年却遭受重大挫折，价格江河日下，全球NAND闪存市场陷入衰退，大幅跌落14％，今年此市场仍将在低谷徘徊，难望复苏。如此危机下，研发人员仍在努力拼搏，朝着NAND闪存的高集成化奋勇前进。1999～2008年间，NAND闪存的集成度曾以年均55％的速度前进，其增势超越了摩尔定律。根据今年各厂商向ISSCC提供的论文，东芝和sanDisk公司联合开发出采用35nm工艺及3位／单元多值化技术的32Gb NAND闪存，芯片面积为113mm2；以及芯片尺寸较大、采用43nm工艺及4位／单元技术的64Gb NAND闪存。新产品集成度的提高速度更超过了55％，志在以创新来对抗价格的跌跌不休。

三星公司采用垂直堆叠技术成功开发出4Gb/8Gb DRAM。围绕着采用下一代光刻技术的双重曝影(double patterning)ArF浸液式光刻设备，荷兰ASML公司和日本Nikon公司正在加紧开发。三星等公司也在积极开发更先进的EUV(远紫外线)光刻技术，预计2015年前可望付诸实用。

摩尔定律已经应用了40多年，推动着半导体器件沿着微细化的道路不断前进。时至今日，摩尔定律是否还活着?英特尔和IBM两大公司对此持肯定态度。英特尔认为，互联网、连接性和摩尔定律这三种力量将继续推动芯片的发展。同时，这两家公司也承认摩尔定律有其局限性，但局限性不只在技术，还有经济问题。IBM公司一位领导表示，目前半导体器件的几何尺寸正在接近单个原子的水平，但不断的微细化会带来功耗增大、成本提高和操作减慢等问题，从而迫使人们寻求“超CMOS(beyondCMOS)”技术。半导体设备制造商则对此持异议，他们怀疑当晶体管栅长小于22nm时，光刻设备能否跟得上。为微细化而微细化很可能是不切实际的。因而设备制造商开始另辟蹊径，为芯片增加价值(即所谓的More Than Moore，超越摩尔定律)而开发工具，如为三维封装的TSV(Through-silicon via，硅通孔)技术而准备新工具。在消费类电子应用的推动下，设备厂商正积极为化合物、MEMS和TSV推出用于量产的工具设备。

450mm晶圆依然备受关注，英特尔、三星和台积电三大公司劲头十足，决心迎接2012年向450mm晶圆的过渡；但以设备制造商为代表的其它厂商则抱谨慎态度，提出了92.5μm晶圆厚度和10mm晶圆间距等技术问题。SEMI(国际半导体设备和材料协会)更提出了5点质疑：晶圆面积是不是非要每10年扩大1.5倍?裸片尺寸增大是否就需要450mm晶圆?晶圆成本的下降能否降低芯片成本?大尺寸的晶圆能否大幅提高生产率?晶圆的变革是否是促进业界变革的唯一途径?

继续前进

近日，IBM公司预测出未来5年内可能改变人类生活的5项技术，包括：把太阳能电池嵌入沥青、涂料和窗户等以用作能源的技术；利用DNA构成遗传图谱以预测个人未来健康的技术；通过语音浏览网站的技术；购物支援技术；通过便携式设备存储信息以辅助人类记忆的技术。这些大多是与个人应用有关的电子信息技术。IBM将太阳能电池列于首位，这不禁让人联想到电子元器件将迎来第三波革新浪潮。上世纪80年代由PC的兴起而推动了第一波集成电路的大发展；新世纪之交消费电子的平板化驱动了第二波FPD的大发展；最近的未来则将是以太阳能电池等为代表的电源元件迅速发展的浪潮(第三波)，以迎接新的世界能源革命。

消费电子：10年前的1998年，日本《微器件》杂志曾以“梦想显示器”为题进行了预测调查，今日回头来看实现了几许?总体而言，大型电视可以说已经实现，液晶电视、PDP电视、笔记本电脑和手机的薄型化等都有很大进展，但位于当时预测前3位的纸电视(paperTV，像纸一样薄，还要柔软如纸)、片计算机(notebook sheet)和墙显示器(wall display)都还未能实现，可见预测终究只是预测。

FPD在继续推进大型化、薄型化的同时，仍有五方面的发展方向，即：对三维显像的热情倾注；对高精细画质的执着追求；无线传输的灵活应用；用户接口(UI)的修正；网络的连接等。三维立体图像的显示采用主动式立体眼镜的场顺序方式，具体来说，就是将左／右眼图像按每帧切换，同时液晶开关使左／右眼的视野交互遮闭，使左／右眼看到不同的图像。左／右眼的图像数据都采用1920×1080像素、60fps的交替图像。要想看到瑰丽逼真的图像，LED背光和超高分辨率，特别后者乃是关键。来来的全高清分辨率将达到4K×2K(4096×2160)，日立公司将通过软件处理予以实现，计划2010年后推出超高分辨率的液晶和PDP电视。松下和东芝的“Wireless HD”样机的毫米波传输速率已达到4Gbps，明年可望实现产品化。今后，通过网络不仅能在电视上观看在线视频，还能实现电视机之间的互动。

移动电话：未来手机将支持32Gb NAND闪存，并可处理从GsM到3G网传送的高清图像。瑞萨公司开发的手机处理器支持H.264、MPEG-2及MPEG-4，能够处理1080p的全高清视频，且功耗仅为342mW。高通公司的RFCMOS无线收发器单芯片可以处理从GSM到UMTS各网络的服务，并具有全球定位功能。除多功能化以外，随着手机通信宽带化，互联网将与手机进行融合，实现网络的便携化。手机还将加入GPS功能，并可以连接电视和汽车导航设备。除触摸屏外，还出现了显示部分和操作部分相分离的手机，可当作超小型投影仪使用，这种被称为投影仪手机的产品在3年后可望实用化。

电源半导体：不管采用直流还是交流供电，为了削减电子设备的能耗，都需要提高DC―DC转换器和换流器等器件的效率，这是人们面临的一大课题。因此，作为下一代电源半导体的SiC和GaN受到特别关注。围绕着siC换流器所必需的MOSFET，展开了激烈的开发竞争，业界已成功试制出在200℃时能稳定工作的SiC MOSFET和sBD(肖特基势垒二极管)电源模块，并将向300℃／480℃发展。增强型GaN晶体管也在开发中，与相应的硅材料产品相比，以GaN为材料的FET和sBD换流器模块的效率可提高1％，开关电源的效率可提高2％～4％。

其中，SiC由于具有优于硅的特性，有望逐步取代硅的主流地位，因此尤为引人瞩目。SiC二极管于2001年上市，因价格高于硅产品，因此仅获得少量应用。但自2010年后，各种SiC电力转换器的应用将不断扩大，从空调、太阳能发电系统到工业设备、混合汽车等都能见到它的身影，好景在前。