| 单词 | 2000年的IC技术及其新产品的预测 |
| 释义 | 【2000年的IC技术及其新产品的预测】 许多微电子技术权威人士认为，传统的只把电子作为粒子束用的器件，虽可通过结构微细化提高其集成度，但线宽只能以0．1μm为极限。为了突破这个上限，就必须利用新的原理和概念来开发新颖的微电子器件。目前国外正在开发和2000年将实用化的新型功能器件将有： 量子化功能器件 日本通产省已将量子化功能器件列入“下一代工业基础技术研究开发规划”，计划10年中完成量子细线器件、量子点存储器和量子波干涉器件的开发工作。量子化功能器件是利用电子的波动性和隧道效应制成的。首先开发出宽0．1μm、厚20～30nm的量子细线来连接两个电极(源极和漏极)的量子细线器件，解决电子的自由迁移问题，可使电子迁移速度加快，制成低功耗VLSI。第二步开发量子细线呈点状的所谓量子点存储器，利用电子能级来存储信息，可以制成存储量突破109兆位的存储器件。最后，开发出利用电子波来控制输入输出的所谓量子波干涉器件。为此，必须首先开发出纳米级的原子堆砌技术、刻蚀技术、晶体生长技术和线宽极细的照相制版技术等，然后利用量子芯片制成的超大型计算机，其体积象膝上型计算机一样大小，运算速度可达104亿次。富士通研究所进行电子波发生实验已获成功，为量子器件实用化提供了条件。神经网络芯片 国外现有十几个科研机构和公司已研制成功神经网络芯片。美国Bellcore研究所利用VLSI技术开发的模拟神经网络芯片，能进行学习，并以每秒10万个模式的速度评价信息。英特尔公司采取CMOS－ⅢEEPROM技术和208针PEA包制成电子可序列模拟神经网络，它具有64个模拟处理元件及10240个可序列加权值，并行运算速度每秒约20亿次多重互连。三菱公司在世界上率先制成结构近似人脑的“内藏模拟器的光神经芯片”，能长期存储所学知识；并在砷化镓衬底上立体式地集成了8个发光元件和64个(8×8)带存储功能的受光元件，构成了由8条神经组成的光神经芯片。该芯片的检测灵敏度能以模拟量形式变化，存储时间约为20min。该公司研制成功的神经电路网络，能以高出现有电路网络1000万倍的速度进行运算。日本理光公司制成一种具有学习能力的神经计算机芯片，每秒可进行1700万次计算，可广泛应用于文字、图像、声音的识别。富士通公司最近制成的超级神经计算机，每秒能运算5亿次。超导芯片 美国AT&T、TRW、西屋、杜邦、Conducts & Cypress等电子公司都致力于超导技术的研究以及约瑟夫逊结器件的开发工作。目前已开发出的约瑟夫逊结处理器采用薄层绝缘材料做成隧道结，能非常快地转换电压，能耗很小。富士通公司的约瑟夫逊结处理器具有3000门，最大时钟频率1．1GHz，功耗6．1mW。NEC公司制成了存储读出时间为580ps的4K位约瑟夫逊存储器，由25000个约瑟夫逊部件组成。该公司最近开发的超导晶体管，发射极和集电极使用了钇钡铜氧化物高温超导材料，在－269℃下工作，放大电压和电流的倍数分别为3倍和近4倍，温度越低，其性能越好。东芝公司制成由氧化物构成的约瑟夫逊器件，为发展高温超导量子干涉器件找到了突破口。日立公司制成10BIPS的超导微处理器，4位结构，具有1K位存储器和500位ROM，尺寸仅为7mm2，集成几千个器件，工作频率1GHz，功耗为毫瓦级。模糊逻辑芯片 NEC与Omron两家日本公司决定联合开发8位和4位模糊逻辑微控制器。莫托罗拉公司计划到1997年出售的微控制器中将有一半采用模糊逻辑或神经网络。该公司将首先开发出用C语言写成的模糊逻辑解释程序，继而推出完整的开发系统，把输入问题翻译成微控制器的汇编码，最终开发出全套模糊逻辑芯片。Togaii Infra Logic公司制成的FC110模糊处理器能以10MIPS运行，8位芯片能执行处理16、24、32位的模糊逻辑操作。三维芯片 松下公司制成一种处理图像用的三维互连结构IC，芯片尺寸为10×9．22mm2，含有10万个元件，共有4层包括光传感器阵列、电平测定电路、存储器单元和逻辑元件单元，芯片输入一幅图像需要15μs，处理时间仅150ns。NEC公司开发成功一种6层结构的三维集成电路，为制造千造位级存储器和多功能VI开辟了道路。由66块IC重叠粘贴制成IC，在世界上尚属首创，在一块IC上集成的最大存储容量为1千兆位。今后通过重叠粘贴完全有可能实现千兆位级存储器，同时也有可能将存储器和处理器等不同的IC重叠粘贴成多功能LSI。光运算IC．松下公司半导体研究中心制成光信号减法运算的256位光运算IC，可广泛应用于高速图像处理及光计算机等领域，这块IC上集成了2048个元件。在InP基板上并联512个可进行“异或”运算的逻辑单元。每个逻辑单元由LED、两个光电三极管及负载电阻组成，由输入光控制“开”和“断”两种状态来实现“异或”运算。砷化镓IC．美国TI公司在美国DARPA资助下试制成功1300门砷化镓微处理器，相当于5000只晶体管的CMOS芯片。美国Vitesse半导体公司在开发GaAs IC中处于领先地位，已能做到集成度为100万只晶体管的GaAs芯片。该公司利用10．16cmGaAs晶片成批生产3K、5K、10K、15K、30K门阵列产品。Vitesse公司对GaAs技术作了两大改进：在晶体管之间互连栅结构中以铝代金，解决速度的瓶颈问题；用干法工艺代替湿法工艺进行刻蚀，解决了芯片的脆性问题。从1992年起，砷化镓CPU将逐步取代硅CPU。美国CONVEX计算机公司利用Vitesse公司研制的FURY系列GaAs门阵列最近推出了C3800GaAs巨型机，其存储容量从128M字节增至4G字节。圆片规模集成电路 随着IC集成度的成倍提高，芯片的特征尺寸已经接近光刻光源的谱线。进一步缩小其尺寸需要寻找更短谱线的光刻光源，同时要加大管芯面积也会碰到更多的困难。因此，如何利用现有较成熟的工艺提高整机系统的总体装配密度就显得更为重要了，而圆片规模集成电路就可达到这个目的。所谓圆片规模IC(WSI)就是将硅圆片经过全套加工工艺并辅之以特殊的连接工艺以后，不经切割的整体硅圆片。1989年国外已经出现160兆位存储器的WSI。以目前阵列处理机为例，其元件的集成度为32×32，采用3μmCOMS技术，处理能力为600×106OPS。今后可做到128×128和512×512，采用2μm和1μmCMOS技术，处理能力可大大提高，达10×109OPS／390MFLOPS和10×109OPS／6．2BFLOPS。DEC、IBM和NEC等公司生产的主机产品中都使用圆片规模集成电路。(李国祥撰) |
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