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，簡稱SOC)的時代，集成電路(IC)將發(fā)展為集成系統(tǒng)芯片。IC芯片是通過印刷電路板(PCB)等技術(shù)實現(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、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、移動化的發(fā)展，系統(tǒng)對電路的要求越來越高，傳統(tǒng)集成電路已無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)計與制造技術(shù)水平的提高，集成電路規(guī)模越來越大，目前已可以在一個芯片上集成108~109個晶體管。正是在需求牽引和技術(shù)推動的雙重作用下，出現(xiàn)了將整個系統(tǒng)集成在一個微電子芯片上的集成系統(tǒng)芯片。

在從IC發(fā)展到SOC的過程中，主要存在著兩個方面的問題亟待研究和突破：一是SOC設(shè)計方法的研究，目前該領(lǐng)域的研究主要集中在軟/硬件協(xié)同設(shè)計、IP庫及膠聯(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)芯片的性能價格比、可靠性和市場競爭力，縮小器件特征尺寸仍是一個主要的途徑。據(jù)預(yù)測，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)一步縮小將會面臨大量來自于傳統(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)で笸黄啤Ｍ瑫r，為了實現(xiàn)包含數(shù)字電路、存儲器、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題。