基于嵌入式的系統(tǒng)集成芯片是微電子科學(xué)發(fā)展重要方向

 
21世紀(jì)的微電子科學(xué)與技術(shù)將是集成系統(tǒng)芯片(System On A Chip，簡(jiǎn)稱SOC)的時(shí)代，集成電路(IC)將發(fā)展為集成系統(tǒng)芯片。IC芯片是通過(guò)印刷電路板(PCB)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)整機(jī)系統(tǒng)的。盡管IC的速度很高、功耗很小，但由于PCB板中IC芯片之間的連線延時(shí)、噪聲、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整機(jī)系統(tǒng)性能受到很大的限制。隨著系統(tǒng)向高速度、低功耗、低電壓和多媒體、網(wǎng)絡(luò)化、移動(dòng)化的發(fā)展，系統(tǒng)對(duì)電路的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)集成電路已無(wú)法滿足性能日益提高的整機(jī)系統(tǒng)的要求。另一方面，隨著IC設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的提高，集成電路規(guī)模越來(lái)越大，目前已可以在一個(gè)芯片上集成108~109個(gè)晶體管。正是在需求牽引和技術(shù)推動(dòng)的雙重作用下，出現(xiàn)了將整個(gè)系統(tǒng)集成在一個(gè)微電子芯片上的集成系統(tǒng)芯片。

在從IC發(fā)展到SOC的過(guò)程中，主要存在著兩個(gè)方面的問(wèn)題亟待研究和突破：一是SOC設(shè)計(jì)方法的研究，目前該領(lǐng)域的研究主要集中在軟/硬件協(xié)同設(shè)計(jì)、IP庫(kù)及膠聯(lián)邏輯等方面。二是SOC中新器件、新工藝的研究，為了提高系統(tǒng)芯片的性能價(jià)格比、可靠性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，縮小器件特征尺寸仍是一個(gè)主要的途徑。據(jù)預(yù)測(cè)，微電子產(chǎn)品的特征尺寸在2020年將縮小到14納米技術(shù)代。當(dāng)器件特征尺寸進(jìn)入亞50納米以后，系統(tǒng)芯片集成度的進(jìn)一步提高，即器件特征尺寸的進(jìn)一步縮小將會(huì)面臨大量來(lái)自于傳統(tǒng)工作模式、傳統(tǒng)材料乃至傳統(tǒng)器件物理基礎(chǔ)等方面的問(wèn)題，因此必須在器件物理、材料、器件結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵工藝、集成技術(shù)等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域?qū)で笸黄?。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)包含數(shù)字電路、存儲(chǔ)器、射頻/模擬電路等各種不同功能電路系統(tǒng)芯片的集成化，必須解決存儲(chǔ)器與邏輯電路、射頻/模擬電路與數(shù)字電路之間的工藝兼容問(wèn)題。