中國集成電路與光電芯片2035發(fā)展戰(zhàn)略

目錄
總序　i
前言　vii
摘要　xi
Abstract　xiii
緒論　1
第一節(jié)　科學(xué)意義和戰(zhàn)略價值　1
第二節(jié)　產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律與特點　4
第三節(jié)　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)　6
第四節(jié)　發(fā)展趨勢與本書安排　9
第一章　先進(jìn) CMOS器件與工藝　12
第一節(jié)　科學(xué)意義與戰(zhàn)略價值　12
第二節(jié)　技術(shù)創(chuàng)新與挑戰(zhàn)　13
一、堆疊納米線/納米片環(huán)柵晶體管器件　13
二、3D垂直集成器件　18
三、新機(jī)制、新材料半導(dǎo)體器件　21
第三節(jié)　工藝技術(shù)創(chuàng)新與挑戰(zhàn)　23
一、光刻領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展與挑戰(zhàn)　23
二、器件互連寄生問題與挑戰(zhàn)　27
三、器件可靠性與挑戰(zhàn)　31
第四節(jié)　協(xié)同優(yōu)化設(shè)計　35
一、DTCO技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及形成　35
二、DTCO關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向　36
第二章　FD-SOI技術(shù)　38
第一節(jié)　科學(xué)意義與戰(zhàn)略價值　38
第二節(jié)　技術(shù)比較　39
第三節(jié)　技術(shù)現(xiàn)狀　40
一、FD-SOI技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈　41
二、先進(jìn)工藝廠商對FD-SOI工藝技術(shù)的推進(jìn)　41
三、FD-SOI技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域　42
第四節(jié)　技術(shù)發(fā)展方向　44
一、應(yīng)變SOI　44
二、絕緣層上的鍺硅（SiGeOI）　44
三、絕緣層上的鍺（GeOI）　45
四、絕緣體上的Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體（Ⅲ-Ⅴ族OI）　45
五、XOI　46
六、萬能離子刀技術(shù)　46
第五節(jié)　技術(shù)路線與對策　47
第三章　半導(dǎo)體存儲器技術(shù)　49
第一節(jié)　存儲器概述　49
一、半導(dǎo)體存儲器產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀　49
二、DRAM技術(shù)及發(fā)展趨勢　52
三、Flash技術(shù)及發(fā)展趨勢　54
四、面臨的問題與挑戰(zhàn)　57
第二節(jié)　新型存儲器技術(shù)　59
一、阻變式存儲器　59
二、磁性隨機(jī)存取存儲器　63
三、相變存儲器　68
四、鐵電存儲器　73
第三節(jié)　總結(jié)與展望　77
一、DRAM發(fā)展展望　79
二、Flash發(fā)展展望　80
三、RRAM發(fā)展展望　81
四、MRAM發(fā)展展望　81
五、PCM發(fā)展展望　82
六、鐵電存儲器發(fā)展展望　82
第四章　集成電路設(shè)計　84
第一節(jié)　科學(xué)意義與戰(zhàn)略價值　84
第二節(jié)　通用處理器　85
一、重要意義及發(fā)展現(xiàn)狀　85
二、處理器關(guān)鍵技術(shù)及展望　86
三、技術(shù)展望　88
四、技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議　89
第三節(jié)　智能處理器　89
一、戰(zhàn)略地位與發(fā)展規(guī)律　89
二、發(fā)展現(xiàn)狀與特點　90
三、智能處理器發(fā)展與展望　93
第四節(jié)　FPGA及可重構(gòu)計算芯片　93
一、戰(zhàn)略地位　93
二、發(fā)展規(guī)律與研究特點　94
三、發(fā)展現(xiàn)狀　96
四、發(fā)展展望　97
第五節(jié)　模擬前端及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器　98
一、戰(zhàn)略意義與發(fā)展規(guī)律　98
二、發(fā)展現(xiàn)狀和研究特點　100
三、發(fā)展展望　102
第六節(jié)　射頻集成電路　103
一、戰(zhàn)略地位　103
二、發(fā)展規(guī)律與研究特點　104
三、發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)趨勢　105
四、發(fā)展布局　106
第七節(jié)　圖像傳感器及探測器　107
一、戰(zhàn)略地位　107
二、發(fā)展規(guī)律與研究特點　108
三、發(fā)展現(xiàn)狀　108
四、發(fā)展展望　109
第五章　集成電路設(shè)計自動化　112
第一節(jié)　科學(xué)意義與戰(zhàn)略價值　112
第二節(jié)　前沿領(lǐng)域的現(xiàn)狀及其形成　113
第三節(jié)　關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題　119
一、面向大規(guī)模復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的形式驗證、邏輯綜合方法　119
二、電子設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)從自動化邁向智能化　120
三、設(shè)計復(fù)用問題　121
四、高速數(shù)字系統(tǒng)的信號完整性仿真方法　122
五、模擬集成電路設(shè)計與優(yōu)化方法　123
六、模擬電路物理布局布線方法　124
七、納米尺度器件物理機(jī)制模擬仿真　125
八、新型存儲器的存儲與輸運模型建?！?26
九、器件-電路-系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計方法學(xué)　126
第四節(jié)　發(fā)展建議　127
第六章　跨維度異質(zhì)集成　129
第一節(jié)　科學(xué)意義與戰(zhàn)略價值　129
第二節(jié)　技術(shù)現(xiàn)狀分析　130
一、發(fā)展路徑　130
二、研究現(xiàn)狀　131
三、國際競爭力評估　134
四、發(fā)展趨勢　135
第三節(jié)　關(guān)鍵科學(xué)問題、技術(shù)問題　136
一、關(guān)鍵科學(xué)問題　136
二、關(guān)鍵技術(shù)問題　139
第四節(jié)　發(fā)展措施與建議　143
第七章　先進(jìn)封裝技術(shù)　145
第一節(jié)　科學(xué)意義與戰(zhàn)略價值　145
一、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)演變與驅(qū)動　145
二、先進(jìn)封裝技術(shù)的演變　146
第二節(jié)　芯片封裝互連技術(shù)　146
一、芯片封裝鍵合技術(shù)　146
二、芯片封裝底部填充技術(shù)　150
三、高密度芯片封裝鍵合技術(shù)的挑戰(zhàn)　152
第三節(jié)　典型先進(jìn)封裝技術(shù)　154
一、先進(jìn)封裝技術(shù)　154
二、WLCSP技術(shù)　154
三、2.5D Interposer封裝技術(shù)　156
四、3D IC集成封裝技術(shù)　157
五、扇出封裝技術(shù)　158
第四節(jié)　先進(jìn)封裝技術(shù)總結(jié)與思考　163
第八章　人工智能理論、器件與芯片　165
第一節(jié)　技術(shù)戰(zhàn)略地位　165
第二節(jié)　理論、器件與芯片的發(fā)展歷程　168
一、人工智能理論與技術(shù)　168
二、人工智能器件　173
三、人工智能芯片　180
第三節(jié)　發(fā)展建議　188
第九章　碳基芯片　189
第一節(jié)　研究背景　189
第二節(jié)　碳基晶體管　190
一、碳納米管無摻雜CMOS器件技術(shù)　190
二、碳納米管晶體管的微縮　191
三、碳納米管鰭式場效應(yīng)晶體管　192
四、石墨烯基晶體管　193
第三節(jié)　碳基集成電路及其應(yīng)用　194
一、碳納米管 CPU　194
二、碳納米管高速電路　195
三、碳基3D集成電路　195
四、碳基柔性集成電路　196
五、碳納米管存儲器　197
六、石墨烯集成電路　197
第四節(jié)　前景與挑戰(zhàn)　198
第十章?。ǔ捊麕О雽?dǎo)體器件和芯片　200
第一節(jié)　科學(xué)意義與戰(zhàn)略價值　200
第二節(jié)　技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢　202
一、寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)展歷程及態(tài)勢　202
二、（超）寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)展歷程及態(tài)勢　211
第三節(jié)　需進(jìn)一步解決的難題　225
一、低缺陷、大尺寸（超）寬禁帶半導(dǎo)體材料外延生長技術(shù)　225
二、（超）寬禁帶半導(dǎo)體高性能器件關(guān)鍵技術(shù)　226
三、（超）寬禁帶半導(dǎo)體芯片集成與應(yīng)用　226
第四節(jié)　科學(xué)問題與發(fā)展建議　227
一、（超）寬禁帶半導(dǎo)體材料高質(zhì)量大尺寸外延生長技術(shù)　227
二、（超）寬禁帶半導(dǎo)體微波功率器件設(shè)計與工藝技術(shù)　228
三、（超）寬禁帶半導(dǎo)體高端電力電子器件設(shè)計與制備技術(shù)　229
四、（超）寬禁帶半導(dǎo)體固態(tài)微波/毫米波芯片設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)　230
五、（超）寬禁帶半導(dǎo)體光電器件與探測器件技術(shù)　230
六、前瞻布局（超）寬禁帶半導(dǎo)體新型應(yīng)用技術(shù)　231
第十一章　量子芯片　232
第一節(jié)　戰(zhàn)略地位　232
第二節(jié)　國內(nèi)外進(jìn)展　234
一、國外進(jìn)展　234
二、國內(nèi)進(jìn)展　237
第三節(jié)　發(fā)展規(guī)律與研究特點　237
第四節(jié)　發(fā)展建議　239
一、加強(qiáng)量子芯片材料研究　239
二、部署硅基量子比特的構(gòu)造和調(diào)控研究　243
三、量子比特擴(kuò)展與集成　245
四、低溫電子學(xué)與測控電路研究　250
第五節(jié)　預(yù)期目標(biāo)　253
第十二章　柔性電子芯片　255
第一節(jié)　科學(xué)意義與戰(zhàn)略價值　255
第二節(jié)　前沿領(lǐng)域的形成及其現(xiàn)狀　256
一、國外研究現(xiàn)狀　257
二、國內(nèi)研究現(xiàn)狀　258
三、發(fā)展趨勢　258
第三節(jié)　關(guān)鍵科學(xué)問題與技術(shù)發(fā)展路線　259
一、關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題　259
二、發(fā)展思路與目標(biāo)　261
第十三章　混合光子集成技術(shù)　264
第一節(jié)　研究范疇和基本內(nèi)涵　265
第二節(jié)　研究的重要性　268
第三節(jié)　國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀　270
第四節(jié)　關(guān)鍵技術(shù)問題　275
第五節(jié)　發(fā)展建議　279
一、建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新性的混合光子集成平臺　280
二、建立系統(tǒng)性的項目資助體系，保障混合光子集成的發(fā)展　280
三、支持光子連接研究，培育混合光電子集成封裝技術(shù)平臺　281
第十四章　硅基光電子集成技術(shù)　282
第一節(jié)　戰(zhàn)略地位　282
第二節(jié)　發(fā)展規(guī)律與研究特點　283
第三節(jié)　技術(shù)現(xiàn)狀　285
一、國外發(fā)展現(xiàn)狀　286
二、國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀　289
第四節(jié)　發(fā)展建議　290
一、硅基發(fā)光及光源　290
二、硅光波導(dǎo)及器件　295
第十五章　微波光子芯片與集成　313
第一節(jié)　戰(zhàn)略地位　313
第二節(jié)　發(fā)展規(guī)律與研究特點　315
一、面臨的主要科學(xué)與技術(shù)問題　315
二、未來發(fā)展趨勢　316
第三節(jié)　國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀　317
一、微波光子單元器件發(fā)展現(xiàn)狀　318
二、國外系統(tǒng)與應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀　323
三、我國發(fā)展現(xiàn)狀　324
第四節(jié)　發(fā)展布局建議　327
一、單元器件級　327
二、集成芯片級　328
三、系統(tǒng)與應(yīng)用　329
四、基礎(chǔ)技術(shù)鏈條平臺能力　330
第十六章　光電融合與集成技術(shù)　331
第一節(jié)　技術(shù)簡述　331
一、光電子與微電子的關(guān)系　332
二、光電子與微電子技術(shù)的優(yōu)勢　332
三、光電融合的重要內(nèi)容　333
四、研究狀況與發(fā)展戰(zhàn)略　334
第二節(jié)　集成技術(shù)發(fā)展歷程　335
一、微電子技術(shù)發(fā)展歷程及啟示　335
二、光電子集成技術(shù)發(fā)展的歷程　336
三、光電子集成技術(shù)的瓶頸與發(fā)展趨勢　337
第三節(jié)　光電子集成的關(guān)鍵技術(shù)　340
一、集成材料的特性及制備工藝　340
二、光電融合建模仿真　342
三、表征與測試　343
四、CMOS工藝兼容的集成芯片技術(shù)　343
五、多功能集成技術(shù)　346
六、光互連存儲網(wǎng)絡(luò)技術(shù)　350
七、硅基光源技術(shù)　351
八、微波光子光電融合技術(shù)　355
第四節(jié)　技術(shù)優(yōu)勢分析　356
一、超大容量光通信芯片與模塊集成技術(shù)　356
二、穩(wěn)時穩(wěn)相傳輸技術(shù)　358
三、光電融合與集成技術(shù)的優(yōu)勢分析　360
四、新型光計算技術(shù)　360
五、光電融合顯著提升系統(tǒng)性能　361
第五節(jié)　發(fā)展趨勢與展望　363
第十七章　光子智能芯片技術(shù)　365
第一節(jié)　戰(zhàn)略形勢研判　365
第二節(jié)　關(guān)鍵科學(xué)問題和重點研究內(nèi)容　367
一、關(guān)鍵科學(xué)問題　367
二、重點研究內(nèi)容　369
第三節(jié)　國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀　372
一、光子人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀　372
二、光子脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀　374
三、面向光子智能芯片的光電子集成國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀　376
第四節(jié)　發(fā)展建議　377
一、第一階段發(fā)展　377
二、第二階段發(fā)展　378
三、第三階段發(fā)展　378
參考文獻(xiàn)　380
關(guān)鍵詞索引　418