導語：如何才能寫好一篇半導體技術發(fā)展，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

在這部分,我們將討論“產品代”(product generation)和它們與技術周期之間的關系。在過去,這些術語經常被混用,歷史上使用DRAM產品三年一換代(基于新的技術特征生產出密度為過去4倍的新產品)的方法定義技術周期的進步的方法,已經過時了。2009版的路線圖將繼續(xù)使用2005版路線圖開始的做法,即:基于各個產品技術趨勢來決定技術發(fā)展的驅動因素。這些基于產品的技術趨勢由于其市場功能、性能和可承受的價格等需求不同,可能會以不同的速度發(fā)展。因此,作為領先產品的演化/按比例縮小的道路可能變得更加復雜。

從歷史上看,DRAM產品一向被認作是整個半導體工業(yè)的技術引擎。在九十年代末以前,邏輯電路(以MPU/高性能ASIC為例)發(fā)展的速度和DRAM技術類似,但是落后于DRAM。根據(jù)2007年的PIDS對DRAM生產商的調查,在2000年/180 nm以后,DRAM工藝進步的速度為大約每2.5年一個周期。在最近幾年,制造微處理器的新技術繼續(xù)以2年的速度發(fā)展,并預計繼續(xù)以2年/周期的速度發(fā)展至2013年/27 nm,而DRAM則預計從2010年/45 nm開始,到2024年路線圖末期,都放緩到每3年一個技術周期的速度。隨著微處理器/高性能ASIC產品繼續(xù)以更快的2年/周期的速度發(fā)展,它和DRAM產品半節(jié)距工藝差距已經越來越小,并且和閃存技術需求一起,推動了最先進的光刻設備和“等效的按比例縮小”工藝,特別是加工孤立的特征線條(印制柵長和實際柵長)更需要強大的工藝能力,以使產品具有電源管理和性能增強等特征(例如刻蝕成型、形變硅、高κ/金屬柵等)。如前文所述,由非接觸多晶硅定義的閃存技術,也已經開始加速發(fā)展并成為領先的推動力。如上文所述,最新的閃存技術也推動了最領先的光刻技術的發(fā)展,PIDS的調查預測閃存的2年非接觸多晶半節(jié)距技術周期的發(fā)展步伐將繼續(xù)至2010年/32 nm,然后轉為3年/周期,直至2024年。

然而,在這兩類產品中,也有一些基本的區(qū)別。商品市場中壓縮成本、提高加工廠生產能力的經濟壓力極大,DRAM產品著重于減小芯片的面積。因此加速DRAM技術發(fā)展的主要重點放在減小存儲器單元面積上。但是這個減小存儲器單元面積的壓力是和提高存儲電容容量和存儲性能的要求互相矛盾的,因此這就給存儲單元設計者以壓力,迫使他們以創(chuàng)新精神,探索新設計和新材料的以解決存儲單元面積和性能之間的矛盾。此外,為了能夠更加緊湊地將大量DRAM存儲單元安置在盡可能小的管芯面積當中,也需要盡可能減小存儲單元的節(jié)距。2009年ITRS預測:插入新的掩埋字線和位線的單元技術,能夠實現(xiàn)4f2(4=設計因子;f=以微米表示的半節(jié)距)的單元尺寸,將在2011年開始得到應用。

微處理器也面臨著強大市場壓力,需要在降低成本的同時提高性能。性能是通過減小晶體管柵長和增加互連金屬層的層數(shù)實現(xiàn)的。2009年ITRS的團隊已經對更新的路線圖技術發(fā)展總表中的功能、芯片尺寸、單元面積和密度等模型達成了共識。MPU產品芯片尺寸表現(xiàn)在看起來和DRAM模型更為相似,而較大的入門型芯片尺寸必須要隨時間按比例縮小以實現(xiàn)可承受的尺寸。此外,還新增一些項目用來加強模型之間的溝通。一些基本的模型假設都在路線圖技術特征總表的注釋中予以注明。表ORTC1是對技術趨勢指標的一個小結。同時,出于完整性考慮,ASIC/低功耗柵長趨勢也被列出,它們比最先進的MPU的發(fā)展要落后一些,這是為了盡可能地減少運行時和待機時的電流消耗。請參見術語表關于“等效的按比例縮小”、“半節(jié)距”和“柵長”的詳細定義。對每個產品代,都列出了最先進的(處于引入階段)和量產的(處于生產階段)DRAM產品。

在對圖8a和8b進行總結時,需要指出的是,遠期的平均每年的DRAM接觸M1半節(jié)距特征尺寸的減小速度預期將會在2010年/90 nm以后,回到3年的技術周期,大概是每年11%左右(也即每3年減小30%)。以前(2000年/180 nm - 2010年/45 nm)曾經加速到2.5年的技術周期,即大約每年13%(也即每兩年約24%)。如前文所述,新的閃存非接觸多晶硅預期在2010年回到3年技術周期的發(fā)展速度,領先于DRAM M1。MPU/高性能ASIC M1(一般在圖中稱為MPU)在2010年/45 nm時將趕上DRAM M1,預計繼續(xù)2年/技術周期的步伐,并在2013年/27 nm時回到3年技術周期的發(fā)展速度。

5.5 芯片面積,光刻場和晶圓尺寸發(fā)展趨勢

盡管芯片特征尺寸不斷縮小,大約是每2-3年30%左右,但是先進存儲器和邏輯電路產品從它第一次在技術論壇(如IEEE國際固體電路會議,ISSCC)上被演示開始,它的尺寸從引入階段開始,一直是每六年就增長一倍(相當于每年增長12%)。芯片面積的增加對于每年增加40-60%的比特/電容器/晶體管是必需的,這樣才能按照摩爾定律的規(guī)律發(fā)展(每1.5～2年芯片的功能增加一倍)。然而為了保持成本/功能每年減小大約30%的歷史趨勢,必須要提高設備生產率,提高制造成品率,使用更大的晶圓,保持或增加晶圓和硅面積的吞吐率,并且最重要的是,增加每個晶圓上的功能數(shù)(包括晶體管、比特和邏輯門)和芯片數(shù)。

增加晶圓上可用芯片的數(shù)目的主要方法是減小功能和芯片的面積,這是通過減小特征尺寸(按比例縮小)和重新設計產品/工藝(壓縮)來實現(xiàn)的。例如,使用最新的模型可以預測到當一個經濟有效的產品代(在代間的功能每2年翻一番)被引入后,芯片的面積必須盡可能地保持不變。而在每個技術周期內,各代產品則要保持每年減小芯片面積50%的速度(光刻線條減小速度0.7的平方),當存在更多的設計因素相關的密度改善時,甚至需要更快地縮小。

價格可以承受的DRAM和閃存產品一定要達到基本不變的代內芯片尺寸,同時保持單元陣列面積的高效性-占芯片總面積的58-63%。從歷史上看,DRAM和閃存產品需要減小的單元面積設計因子(a)(單元面積(Ca),以最小特征尺寸(f)的平方表達的單元面積,Ca=af2)。國際技術工作組“工藝集成、器件和工藝組”和“前端工藝組”提供了關于陣列效率目標,單元面積因子,和每芯片的比特數(shù)等數(shù)據(jù)。此外,在“前端工藝”一章,還提供了滿足激進的單元面積目標的挑戰(zhàn)和解決方案。因為跟蹤這些重要指標是非常重要的,所以DRAM單元面積指數(shù),目標單元尺寸,單元陣列面積占芯片總面積的百分比等重要指數(shù)同時也在整體技術規(guī)劃表ORTC-2A和2B中予以跟蹤。(對有關名詞的定義請參考術語表。)

顯然地,根據(jù)最近的調查資料和公眾可用的資料顯示,DRAM單元面積因子的縮小率在2009年國際半導體技術發(fā)展路線圖的模型中出現(xiàn)了加速,在2011年加入了“4f2”的面積因子(而在2005年版路線圖中預測是6f2的面積因子)。從2011年開始,面積因子預期將保持為4f2,直至2024年的路線圖末期。除了面積因子穩(wěn)定在4f2的水平上,調查顯示,56%的陣列效率將從2006年開始穩(wěn)定下來。DRAM單元設計效率和功能密度的增加將會和較低的量產芯片尺寸目標,當前的目標是低于60 mm2。因此,DRAM的“摩爾定律”單位芯片比特數(shù)目標已經推遲了一年,并且將會在近期和遠期繼續(xù)以每3年2倍的目標發(fā)展。64 Gb的DRAM產品現(xiàn)在已經在2023年的路線圖末期開始出現(xiàn)。(參見圖9和圖10a和10b,每單位功能的面積和每芯片的功能面積)。

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在更新的2009年路線圖技術特征總表閃存產品模型中,功能比特數(shù)的計算仍然是基于單級單元(SLC)設計因子,以及非接觸多晶硅密集線的關鍵特征按比例縮小速度。在2009年的“工藝集成、器件和結構”工作組的閃存調查顯示,快速的2年一周期的按比例縮小速度將持續(xù)至2010年,然而,單級單元物理設計因子的限制仍然保持為4。因此,閃存模型功能(比特大小)面積的縮小在加速,閃存非接觸多晶硅半節(jié)距將在數(shù)值上比DRAM交錯接觸的M1半節(jié)距領先3年。光刻技術工作組現(xiàn)在認為,先進的閃存制造技術顯然已經推動了最先進的制造技術,并同時也使用相當水平的工藝設備來制造先進的DRAM產品。

因此,閃存單級單元(SLC)比特技術能夠在2005年快速地發(fā)展到76 nm非接觸多晶硅半節(jié)距和“4”的設計因子,并將繼續(xù)按比例縮小至2010年的32 nm,將SLC比特尺寸縮小至0.004 um2,相當于同年的DRAM單元尺寸的1/3(見圖9,2009年路線圖產品功能大小趨勢)。在2009年,當DRAM產品仍然處于2 G比特時,閃存技術的加速發(fā)展已經可以生產96 mm2的11 Gb SLC產品(然而,只有61 mm2的芯片面積才能滿足市場的價格承受能力和生產率需求)。此外,閃存技術能夠采用電學的方法,在相同的面積內得到雙倍的比特數(shù)(多級單元,MLC),使得在96 mm2可承受的首次生產的芯片尺寸范圍內,每個閃存芯片可以得到虛擬的雙倍比特數(shù),達22 G比特?！肮に嚰?、器件和結構”工作組的閃存調查顯示,在2009年將會有3比特MLC閃存產品開始量產,使得更加困難的4比特MLC量產時間移至2012年。

“設計”技術工作組從2001年的ITRS開始就推薦最為激進的變革,通過這些變革,使得MPU芯片尺寸模型和最新的晶體管密度、大型片上SRAM以及更小的芯片尺寸目標相一致?！霸O計”技術工作組在模型中增加了細節(jié),包括了新的晶體管設計改善因子。新的“設計”技術工作組模型在SRAM晶體管中使用了“60”的設計因子(和前版的路線圖的值[100]相比,有顯著的下降),并預期不再隨時間的推移而顯著下降。邏輯電路的柵晶體管設計因子也大幅度從300多下降到175,并預期在路線圖時間框架內保持不變。除了陣列效率方面的顯著改善(影響芯片尺寸模型的僅有的其它可變因子)以外,“尺寸縮小”和密度的改善將繼續(xù)源自光刻帶來的互連半節(jié)距按比例縮小。

當前的2009年ITRS MPU模型以2年為周期發(fā)展,落后于DRAM M1半節(jié)距數(shù)據(jù),但是將在2010年/45 nm指標上超越DRAM M1半節(jié)距,然后繼續(xù)2年的技術周期直至2013年/27 nm,然后回復到3年的技術周期,和DRAM M1和閃存多晶半節(jié)距趨勢相平行。工藝尺寸和設計因子模型在過去版本的ITRS路線圖的基礎上有所修正,但是仍然通過將不變的芯片尺寸趨勢與高性能MPU(現(xiàn)在降至260 mm2)和高性價比MPU(仍然是140 mm2)聯(lián)系在一起,從而繼續(xù)反映了經濟承受能力的競爭需求,

由于MPU2年的技術周期半節(jié)距(追趕和超越階段)會持續(xù)到2013年,僅由光刻改善帶來的MPU產品的芯片尺寸縮小預期將保持不變。然而,在2013年以后,只有片上晶體管每個技術代(2013年以后是3年的周期)數(shù)量翻一番的發(fā)展速度減緩的情況下,MPU芯片代間尺寸模型才會保持不變。

在2009年的ITRS中,MPU模型繼續(xù)使用每隔一個技術代邏輯芯核數(shù)量翻一番的方法。然而,由于每個芯核的晶體管數(shù)翻一番,因此,芯核的功能面積和密度將保持不變。“設計”技術工作組的共識是:MPU模型更加代表當前的設計趨勢。參考圖9、10a和10b的功能面積和每芯片功能圖。

篇2

三維電子器件的快速發(fā)展,系統(tǒng)級封裝(SiP)和其它幫助實現(xiàn)“More than Moore”的新技術,導致了路線圖中“裝配和封裝”的加速發(fā)展。在2009版ITRS中,將增加或擴展幾節(jié)新的內容,以應對這些新興的技術。這些新內容在2008年的表格更新中進行了初步的討論。

主要的變化包括:

片上的光學互連和SiP內部的芯片間互連,在2011年作為量產技術加入。

對表AP3和AP4中進行了修改,以反映專門技術的鍵合節(jié)距的變化。在某些情況下,是受需求的推動而不是能力的推動。

加入了一個新的技術需求表,表AP4b,以應對與翹曲相關的日益嚴重的問題,及其對裝配的影響。

表AP5a、AP5b和AP5c進行了修改,以進一步澄清路線圖的聚合體封裝基板和某些高溫器件類型使用的玻璃-陶瓷基板路線圖之間的區(qū)別。

表AP9進行了重構,以提供對替代2007版技術需求表的定性的信息。

對表AP10進行了修改以提供更加詳細的細節(jié),并根據(jù)主要的工藝類型分成幾節(jié)。

對表AP11進行了修改,加入了元件尺寸、再流焊溫度和其它為滿足SiP要求而改變的參數(shù)。

在表AP15中加入了有源光纜。這個表及相關的文字內容將在2009版ITRS中進行重大的修訂,以反映SiP和系統(tǒng)互連中加入的光學互連。

由于認識到不同的光電應用具有不同的封裝挑戰(zhàn),因此表AP16已經根據(jù)應用分節(jié)。

表AP10正在經歷重大的修訂,這將在2009版ITRS中加入。

表AP21:增加了汽車電子工作環(huán)境規(guī)范。這個材料在2007年進行了處理,但是隨著電動汽車和混合動力汽車中電子器件的不斷增加,需要有帶有數(shù)值的技術需求表。這個內容將在2009版ITRS中進行大幅度的擴展。

在2008年的“裝配和封裝”技術需求表中,進行了大量的微小的修訂。在這一版的更新中發(fā)現(xiàn)的最為重要的內容與2009版ITRS正在進行的重大修訂相關。在2009版中,將加入對材料、工藝和設計變動的更加詳細的討論,以應對3D電子器件和“More than Moore”時代的功能多樣化需求。

3.12 環(huán)境、安全和保健

在2008版ITRS更新中,“環(huán)境、安全和挑戰(zhàn)”一章的主要關注焦點是更新路線圖的能量和水資源節(jié)約的需求。使用修訂的數(shù)據(jù)和分析模型,這些領域的現(xiàn)有(2007版ITRS)數(shù)值顯然有可能是互相沖突的(滿足一個目標有可能會影響另一個目標)。從分析中也可發(fā)現(xiàn),水和能量的使用是相關的,因此必須要有具體數(shù)值來反映這種相關性。

現(xiàn)場耗水量減少的目標需求是為了保證依賴于這個資源的半導體工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。2008年的更新包括整體消耗的減少值。再循環(huán)目標目前暫時保持不變,在2009版中可能會有更多的深入分析。

能耗方面也反映了和水消耗類似的考慮,以保證能夠支持半導體工業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展?？偟墓S級的能耗值已經降低,而短期內設備的能耗值會有增加,這反映了下一代的設備組的應用。遠期的工具能耗值則保持不變或下降,這不包括EUV設備的可能的影響。工廠設備能量值也被確立以2007年的能耗值作為基礎來描述,而非能耗的絕對值。

在2009版ITRS中,將仔細考察這些能量和水消耗的調整,以確認它們能夠精確地反映技術的本質和需求。全部的超純水和相關的水循環(huán)/回收率將使用最新的數(shù)據(jù)和模型來評估。

對2009年來說,ESH一章的最關鍵的領域將是如何決定技術需求,以便能夠有效地表現(xiàn)ESH政策(政府和公眾)對材料的影響。這些路線圖需求必須要包括工業(yè)界不斷演化的技術需求和它們對ESH需求的影響(標準、規(guī)章制度和公眾政策),以及外部ESH需求對不斷演化的技術的影響。努力將包括對每個技術領域的評估,以決定哪里有影響,或可能出現(xiàn)影響。

最后,2009年的工作將包括最終開發(fā)出來的對ESH風險的排序方案,用于ESH技術需求。將努力對ESH需求進行特征分析,這對制造技術的實現(xiàn)來說是非常關鍵的,和那些能夠延緩技術極限的出現(xiàn)或提高以前技術代的技術一樣重要。

3.13 成品率的提高

關鍵的挑戰(zhàn)與最新的技術開發(fā)和2008年成品率提高技術工作組認識到的困難和挑戰(zhàn)相對應。最終要的挑戰(zhàn)是對多種致命缺陷的探測以及信噪比。探測多種致命缺陷的挑戰(zhàn)并同時以高捕獲率、低擁有成本和高吞吐率來區(qū)分它們,是一個挑戰(zhàn)。此外,在存在大量的噪擾和偽缺陷的情況下找到與成品率相關的缺陷是一個令人生畏的挑戰(zhàn)。作為一個第二重要的新挑戰(zhàn),提出了對3D檢測的需求。這需要檢測工具不但有能力檢測高深寬比的結構,而且還能夠檢測非目視缺陷,例如空洞、內嵌的缺陷和亞表面缺陷,都是非常重要的。仍然保持著對高速度、經濟有效的檢測工具的需求。隨著3D缺陷類型的重要性的增加,對高速和經濟有效的檢測工具的需求正在變得越來越重要。電子束檢測看起來不再是所有任務的解決方案。

其它對成品率提高有挑戰(zhàn)的近期課題,依重要性的先后,列寫如下:

工藝穩(wěn)定性和絕對污染水平(包括和成品率之間的聯(lián)系)之間的關系:需要測試結構、方法和數(shù)據(jù)以便將晶圓環(huán)境和處理方法導致的缺陷和成品率之間建立起聯(lián)系。這需要決定對氣體、化學品、空氣、先驅體、超純水和基板表面清潔度的控制極限。

晶圓邊緣和斜面的監(jiān)控和污染的控制:找到導致成品率問題的晶圓邊緣和晶圓斜面處的缺陷和工藝問題。當前,監(jiān)控和污染控制方法需要大量的開發(fā)工作。

在遠期,確定的關鍵挑戰(zhàn)如下:

非目視缺陷和工藝離散性:由于非目視缺陷和工藝離散性導致的成品率損失的增加,需要方法、診斷和控制方面的新方法。這包括系統(tǒng)性的成品率損失和版圖特性之間的聯(lián)系。邏輯區(qū)域征圖形的不規(guī)則形使得它們對系統(tǒng)成品率損失機制都非常敏感,例如,在光刻工藝窗間圖形生成工藝的離散性。

在線缺陷特征分析:基于對更小的缺陷尺寸和特征分析的工作需求,需要對光學系統(tǒng)和能散X射線光譜學系統(tǒng)的替代技術,以便能夠進行高吞吐率在線特征分析和對比特征尺寸更小的缺陷的分析。待分析的數(shù)據(jù)量大幅度增加,因此,對數(shù)據(jù)描述的新方法的需求和對保證質量的需求也大幅度增加。

基于模型的設計-制造界面的開發(fā):由于光學鄰近校正Optical Proximity Correction,OPC)和高復雜度集成的應用,模型必須要包括更大的參數(shù)化敏感度、超薄膜完整性、電路設計的影響、更大的晶體管封裝密度等。

“閃存成品率”的影響因素非常復雜。成品率因子包括系統(tǒng)損失,以及由于電學特征(例如耐久性、循環(huán)時間等)造成的損失。在2009版ITRS,將需要更詳細的討論,包括適當?shù)哪Ｐ偷取?/p>

可制造性設計(Design for Manufacturability,DFM)是一個2009年需要考慮的關鍵問題。應該在2009版ITRS的“成品率提高”一章中包括適當?shù)哪Ｐ秃捅砀?以便和ITRS的其它章取得一致。

“成品率提高”一章包括三節(jié),分別是:缺陷預算和成品率模型、缺陷探測和特征分析,以及晶圓環(huán)境和污染控制。2008年的主要工作是對技術需求表進行控制和更新。對這些變化總結如下:

缺陷預算和成品率模型

本版的更新包括對基于當前技術代的關鍵尺寸數(shù)值的缺陷預算而進行的重新計算,以保持和ORTC的兼容性。變化源于對DRAM芯片尺寸的重要更新和按比例縮小趨勢的變化。當前,向“閃存”作為技術驅動的轉化尚未開始。國際技術工作組需要有能夠使用更新的每批晶圓顆粒數(shù)數(shù)據(jù)的解決方案,或在未來向設備供應商和集成的器件制造商提供每批晶圓的顆粒控制極限和可容忍的顆粒數(shù)的解決方案。對遠期的挑戰(zhàn)――開發(fā)基于模型的設計-制造界面,需要在不遠的未來討論以下問題:應該在設計階段就開始運行很多模型。例如,光學鄰近校正、阱鄰近、應力鄰近、CMP等。模型的數(shù)量看起來正在快速增加。模型不僅需要精度,而且還需要對模型之間的折衷進行優(yōu)化。

缺陷探測和特征分析

根據(jù)缺陷檢測和探測的最新進展,對表YE6、7、8進行了仔細的檢查。本節(jié)和“光刻”及“前端工藝”技術工作組討論的最新需求相一致。將技術需求表轉化為“閃存”需求的工作已經結束,這是因為“閃存”具有最先進的技術,因此,它是檢測檢驗設備規(guī)范的最激進的驅動因素。在表YE7中,加入了線條邊緣測量的規(guī)范。對表YE8進行了擴展,加入了對掃描電鏡所需的規(guī)范,和對斜面和邊緣的光學順序檢測的規(guī)范。特別地,這個變化強調了對成品率的影響,和對斜面/邊緣造成的缺陷的根本原因的分析。

晶圓環(huán)境和污染控制

和“互連”及“前端工藝”技術工作組的討論幫助我們找到選定的FEOL和BEOL薄膜化學品先驅體,當前用于高產量的制造工藝。表YE9中包括了幾種表中更新的先驅體,具有初步選定的關鍵質量參數(shù),以支持高成品率制造。

篇3

關鍵詞:節(jié)能;減排;功率半導體

Foundational Technology of Energy-Saving & Emission Reduction ――Power Semiconductor Devices and IC’s

ZHANG Bo

(State key Laboratory of Electronic Thin Films and Integrated Devices,

University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054,China)

Abstract: Power semiconductor devices and IC’s, an important branch of semiconductor technology, are a key and basic technology for energy-saving and emission reduction with the wide spread use of electronics in the consumer, industrial and military sectors. The development,challengeand market of power semiconductor devices are discussed in this paper. The future perspectives and key development areas of power semiconductor devices and IC’s in China are also described.

Keywords: Energy-saving; Emission reduction; Power semiconductor device

1引言

功率半導體芯片包括功率二極管、功率開關器件與功率集成電路。近年來,隨著功率MOS技術的迅速發(fā)展,功率半導體的應用范圍已從傳統(tǒng)的工業(yè)控制擴展到4C產業(yè)(計算機、通信、消費類電子產品和汽車電子),滲透到國民經濟與國防建設的各個領域。

功率半導體器件是進行電能處理的半導體產品。在可預見的將來,電能將一直是人類消耗的最大能源,從手機、電視、洗衣機、到高速列車,均離不開電能。無論是水電、核電、火電還是風電,甚至各種電池提供的化學電能,大部分均無法直接使用,75%以上的電能應用需由功率半導體進行變換以后才能供設備使用。每個電子產品均離不開功率半導體器件。使用功率半導體的目的是使用電能更高效、更節(jié)能、更環(huán)保并給使用者提供更多的方便。如通過變頻來調速,使變頻空調在節(jié)能70%的同時,更安靜、讓人更舒適。手機的功能越來越多,同時更加輕巧,很大程度上得益于超大規(guī)模集成電路的發(fā)展和功率半導體的進步。同時,人們希望一次充電后有更長的使用時間,在電池沒有革命性進步以前,需要更高性能的功率半導體器件進行高效的電源管理。正是由于功率半導體能將 ‘粗電’變?yōu)椤姟?因此它是節(jié)能減排的基礎技術和核心技術。

隨著綠色環(huán)保在國際上的確立與推進,功率半導體的發(fā)展應用前景更加廣闊。據(jù)國際權威機構預測,2011年功率半導體在中國市場的銷售量將占全球的50%,接近200億美元。與微處理器、存儲器等數(shù)字集成半導體相比,功率半導體不追求特征尺寸的快速縮小,它的產品壽命周期可為幾年甚至十幾年。同時,功率半導體也不要求最先進的生產工藝,其生產線成本遠低于Moore定律制約下的超大規(guī)模集成電路。因此,功率半導體非常適合我國的產業(yè)現(xiàn)狀以及我國能源緊張和構建和諧社會的國情。

目前,國內功率半導體高端產品與國際大公司相比還存在很大差距,高端器件的進口替代才剛剛開始。因此國內半導體企業(yè)在提升工藝水平的同時,應不斷提高國內功率半導體技術的創(chuàng)新力度和產品性能,以滿足高端市場的需求,促進功率半導體市場的健康發(fā)展以及國內電子信息產業(yè)的技術進步與產業(yè)升級。

2需求分析

消費電子、工業(yè)控制、照明等傳統(tǒng)領域市場需求的穩(wěn)定增長,以及汽車電子產品逐漸增加,通信和電子玩具市場的火爆,都使功率半導體市場繼續(xù)保持穩(wěn)步的增長速度。同時,高效節(jié)能、保護環(huán)境已成為當今全世界的共識,提高效率與減小待機功耗已成為消費電子與家電產品的兩個非常關鍵的指標。中國目前已經開始針對某些產品提出能效要求,對冰箱、空調、洗衣機等產品進行了能效標識,這些提高能效的要求又成為功率半導體迅速發(fā)展的另一個重要驅動力。

根據(jù)CCID的統(tǒng)計,從2004年到2008年,中國功率器件市場復合增長率達到17.0%,2008年中國功率器件市場規(guī)模達到828億元,在嚴重的金融危機下仍然同比增長7.8%,預計未來幾年的增長將保持在10%左右。隨著整機產品更加重視節(jié)能、高效,電源管理IC、功率驅動IC、MOSFET和IGBT仍是未來功率半導體市場中的發(fā)展亮點。

在政策方面,國家中長期重大發(fā)展規(guī)劃、重大科技專項、國家863計劃、973計劃、國家自然科學基金等都明確提出要加快集成電路、軟件、關鍵元器件等重點產業(yè)的發(fā)展,在國家剛剛出臺的“電子信息產業(yè)調整和振興規(guī)劃”中,強調著重從集成電路和新型元器件技術的基礎研究方面開展系統(tǒng)深入的研究,為我國信息產業(yè)的跨越式發(fā)展奠定堅實的理論和技術基礎。在國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)中明確提出,功率器件及模塊技術、半導體功率器件技術、電力電子技術是未來5～15年15個重點領域發(fā)展的重點技術。在目前國家重大科技專項的“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品”和“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝”兩個專項中,也將大屏幕PDP驅動集成電路產業(yè)化、數(shù)字輔助功率集成技術研究、0.13微米SOI通用CMOS與高壓工藝開發(fā)與產業(yè)化等功率半導體相關課題列入支持計劃。在國家973計劃和國家自然科學基金重點和重大項目中,屬于功率半導體領域的寬禁帶半導體材料與器件的基礎研究一直是受到大力支持的研究方向。

總體而言,從功率半導體的市場需求和國家政策分析來看,我國功率半導體的發(fā)展呈現(xiàn)以下三個方面的趨勢:① 硅基功率器件以實現(xiàn)高端產品的產業(yè)化為發(fā)展目標;② 高壓集成工藝和功率IC以應用研究為主導方向;③ 第三代寬禁帶半導體功率器件、系統(tǒng)功率集成芯片PSoC以基礎研究為重點。

3功率半導體技術發(fā)展趨勢

四十多年來,半導體技術沿著“摩爾定律”的路線不斷縮小芯片特征尺寸。然而目前國際半導體技術已經發(fā)展到一個瓶頸:隨著線寬的越來越小,制造成本成指數(shù)上升;而且隨著線寬接近納米尺度,量子效應越來越明顯,同時芯片的泄漏電流也越來越大。因此半導體技術的發(fā)展必須考慮“后摩爾時代”問題,2005年國際半導體技術發(fā)展路線圖(The International Technology Roadmap for Semiconductors,ITRS)就提出了另外一條半導體技術發(fā)展路線,即“More than Moore-超摩爾定律”, 如圖1所示。

從路線圖可以清楚看到,未來半導體技術主要沿著“More Moore”與“More Than Moore”兩個維度的方向不斷發(fā)展,同時又交叉融合,最終以3D集成的形式得到價值優(yōu)先的多功能集成系統(tǒng)。“More Moore”是指繼續(xù)遵循Moore定律,芯片特征尺寸不斷縮小(Scaling down),以滿足處理器和內存對增加性能/容量和降低價格的要求。這種縮小除了包括在晶圓水平和垂直方向上的幾何特征尺寸的繼續(xù)縮小,還包括與此關聯(lián)的三維結構改善等非幾何學工藝技術和新材料的運用等。而“More Than Moore”強調功能多樣化,更注重所做器件除了運算和存儲之外的新功能,如各種傳感功能、通訊功能、高壓功能等,以給最終用戶提供更多的附加價值。以價值優(yōu)先和功能多樣化為目的的“More Than Moore”不強調縮小特征尺寸,但注重系統(tǒng)集成,在增加功能的同時,將系統(tǒng)組件級向更小型、更可靠的封裝級(SiP)或芯片級(SoC)轉移。日本Rohm公司提出的“Si+α”集成技術即是“More Than Moore”思想的一種實現(xiàn)方式,它是以硅材料為基礎的,跨領域(包括電子、光學、力學、熱學、生物、醫(yī)藥等等)的復合型集成技術,其核心理念是電性能(“Si”)與光、力、熱、磁、生化(“α”)性能的組合,包括:顯示器/發(fā)光體(LCD、EL、LD、LED)+LSI的組合感光體、(PD、CCD、CMOS傳感器)+LSI的形式、MEMS/生化(傳感器、傳動器)+LSI等的結合。

在功能多樣化的“More Than Moore”領域,功率半導體是其重要組成部分。雖然在不同應用領域,對功率半導體技術的要求有所不同,但從其發(fā)展趨勢來看,功率半導體技術的目標始終是提高功率集成密度,減少功率損耗。因此功率半導體技術研發(fā)的重點是圍繞提高效率、增加功能、減小體積,不斷發(fā)展新的器件理論和結構,促進各種新型器件的發(fā)明和應用。下面我們對功率半導體技術的功率半導體器件、功率集成電路和功率系統(tǒng)集成三個方面的發(fā)展趨勢進行梳理和分析。

1) 功率半導體(分立)器件

功率半導體(分立)器件國內也稱為電力電子器件,包括:功率二極管、功率MOSFET以及IGBT等。為了使現(xiàn)有功率半導體(分立)器件能適應市場需求的快速變化,需要大量融合超大規(guī)模集成電路制造工藝,不斷改進材料性能或開發(fā)新的應用材料、繼續(xù)優(yōu)化完善結構設計、制造工藝和封裝技術等,提高器件功率集成密度,減少功率損耗。目前,國際上在功率半導體(分立)器件領域的熱點研究方向主要為器件新結構和器件新材料。

在器件新結構方面,超結(Super-Junction)概念的提出,打破了傳統(tǒng)功率MOS器件理論極限,即擊穿電壓與比導通電阻2.5次方關系,被國際上譽為“功率MOS器件領域里程碑”。超結結構已經成為半導體功率器件發(fā)展的一個重要方向,目前國際上多家半導體廠商,如Infineon、IR、Toshiba等都在采用該技術生產低功耗MOS器件。對于IGBT器件,其功率損耗和結構發(fā)展如圖2所示。從圖中可以看到,基于薄片加工工藝的場阻(Field Stop)結構是高壓IGBT的主流工藝;相比于平面結結構(Planar),槽柵結構(Trench)IGBT能夠獲得更好的器件優(yōu)值,同時通過IGBT的版圖和柵極優(yōu)化,還可以進一步提高器件的抗雪崩能力、減小終端電容和抑制EMI特性。

功率半導體(分立)器件發(fā)展的另外一個重要方向是新材料技術,如以SiC和GaN為代表的第三代寬禁帶半導體材料。寬禁帶半導體材料具有禁帶寬度大、臨界擊穿電場強度高、飽和電子漂移速度高、抗輻射能力強等特點,是高壓、高溫、高頻、大功率應用場合下極為理想的半導體材料。寬禁帶半導體SiC和GaN功率器件技術是一項戰(zhàn)略性的高新技術,具有極其重要的軍用和民用價值,因此得到國內外眾多半導體公司和研究結構的廣泛關注和深入研究,成為國際上新材料、微電子和光電子領域的研究熱點。

2) 功率集成電路(PIC)

功率集成電路是指將高壓功率器件與信號處理系統(tǒng)及接口電路、保護電路、檢測診斷電路等集成在同一芯片的集成電路,又稱為智能功率集成電路(SPIC)。智能功率集成作為現(xiàn)代功率電子技術的核心技術之一,隨著微電子技術的發(fā)展,一方面向高壓高功率集成(包括基于單晶材料、外延材料和SOI材料的高壓集成技術)發(fā)展,同時也向集成更多的控制(包括時序邏輯、DSP及其固化算法等)和保護電路的高密度功率集成發(fā)展,以實現(xiàn)功能更強的智能控制能力。

3)功率系統(tǒng)集成

功率系統(tǒng)集成技術在向低功耗高密度功率集成技術發(fā)展的同時,也逐漸進入傳統(tǒng)SoC和CPU、DSP等領域。目前,SoC的低功耗問題已經成為制約其發(fā)展的瓶頸,研發(fā)新的功率集成技術是解決系統(tǒng)低功耗的重要途徑,同時,隨著線寬的進一步縮小,內核電壓降低,對電源系統(tǒng)提出了更高要求。為了在標準CMOS工藝下實現(xiàn)包括功率管理的低功耗SoC,功率管理單元需要借助數(shù)字輔助的手段,即數(shù)字輔助功率集成技術(Digitally Assisted Power Integration,DAPI)。DAPI技術是近幾年數(shù)字輔助模擬設計在功率集成方面的深化與應用,即采用更多數(shù)字的手段,輔助常規(guī)的模擬范疇的集成電路在更小線寬的先進工藝線上得到更好性能的電路。

4我國功率半導體發(fā)展現(xiàn)狀、

問題及發(fā)展建議

在中國半導體行業(yè)中,功率半導體器件的作用長期以來都沒有引起人們足夠的重視,發(fā)展速度滯后于大規(guī)模集成電路。國內功率半導體器件廠商的主要產品還是以硅基二極管、三極管和晶閘管為主,目前國際功率半導體器件的主流產品功率MOS器件只是近年才有所涉及,且最先進的超結低功耗功率MOS尚無法生產,另一主流產品IGBT尚處于研發(fā)階段。寬禁帶半導體器件主要以微波功率器件(SiC MESFET和GaN HEMT)為主,尚未有針對市場應用的寬禁帶半導體功率器件(電力電子器件)的產品研發(fā)。目前市場熱點的高壓BCD集成技術雖然引起了從功率半導體器件IDM廠家到集成電路代工廠的高度關注,但目前尚未有成熟穩(wěn)定的高壓BCD工藝平臺可供高性能智能功率集成電路的批量生產。

由于高性能功率半導體器件技術含量高,制造難度大,目前國內生產技術與國外先進水平存在較大差距,很多中高端功率半導體器件必須依賴進口。技術差距主要表現(xiàn)在:(1)產品落后。國外以功率MOS為代表的新型功率半導體器件已經占據(jù)主要市場,而國內功率器件生產還以傳統(tǒng)雙極器件為主,功率MOS以平面工藝的VDMOS為主,缺乏高元胞密度、低功耗、高器件優(yōu)值的功率MOS器件產品,國際上熱門的以超結(Super junction)為基礎的低功耗MOS器件國內尚處于研發(fā)階段;IGBT只能研發(fā)基于穿通型PT工藝的600V產品或者NPT型1200V低端產品,遠遠落后于國際水平。(2)工藝技術水平較低。功率半導體分立器件的生產,國內大部分廠商仍采用IDM方式,采用自身微米級工藝線,主流技術水平和國際水平相差至少2代以上,產品以中低端為主。但近年來隨著集成電路的迅速發(fā)展,國內半導體工藝條件已大大改善,已擁有進行一些高端產品如槽柵功率MOS、IGBT甚至超結器件的生產能力。(3)高端人才資源匱乏,尤其是高端設計人才和工藝開發(fā)人才非常缺乏。現(xiàn)有研發(fā)人員的設計水平有待提高,特別是具有國際化視野的高端設計人才非常缺乏。(4)國內市場前十大廠商中無一本土廠商,半導體功率器件產業(yè)仍處在國際產業(yè)鏈分工的中低端,對于附加值高的產品如IGBT、AC-DC功率集成電路,現(xiàn)階段國內僅有封裝能力,不但附加值極低,還形成了持續(xù)的技術依賴。

筆者認為,功率半導體是最適合中國發(fā)展的半導體產業(yè),相對于超大規(guī)模集成電路而言,其資金投入較低,產品周期較長,市場關聯(lián)度更高,且還沒有形成如英特爾和三星那樣的壟斷企業(yè)。但中國功率半導體的發(fā)展必須改變目前封裝強于芯片、芯片強于設計的局面,應大力發(fā)展設計技術,以市場帶動設計、以設計促進芯片,以芯片壯大產業(yè)。

功率半導體芯片不同于以數(shù)字集成電路為基礎的超大規(guī)模集成電路,功率半導體芯片屬于模擬器件的范疇。功率器件和功率集成電路的設計與工藝制造密切相關,因此國際上著名的功率器件和功率集成電路提供商均屬于IDM企業(yè)。但隨著代工線的迅速發(fā)展,國內如華虹NEC、成芯8英寸線、無錫華潤上華6英寸線均提供功率半導體器件的代工服務,并正積極開發(fā)高壓功率集成電路制造平臺。功率半導體生產企業(yè)也應借鑒集成電路設計公司的成功經驗,成立獨立的功率半導體器件設計公司,充分利用代工線先進的制造手段,依托自身的銷售網絡,生產高附加值的高端功率半導體器件產品。

設計弱于芯片的局面起源于設計力量的薄弱。雖然國內一些功率半導體生產企業(yè)新近建設了6英寸功率半導體器件生產線,但生產能力還遠未達到設計要求。筆者認為其中的關鍵是技術人員特別是具有國際視野和豐富生產經驗的高級人才的不足。企業(yè)應加強技術人才的培養(yǎng)與引進,積極開展產學研協(xié)作,以雄厚的技術實力支撐企業(yè)的發(fā)展。

我國功率半導體行業(yè)的發(fā)展最終還應依靠功率半導體IDM企業(yè),在目前自身生產條件落后于國際先進水平的狀況下,IDM企業(yè)不能局限于自身產品線的生產能力,應充分依托國內功率半導體器件龐大的市場空間,用技術去開拓市場,逐漸從替代產品向產品創(chuàng)新、牽引整機發(fā)展轉變;大力發(fā)展設計能力,一方面依靠自身工藝線進行生產,加強技術改造和具有自身工藝特色的產品創(chuàng)新,另一方面借用先進代工線的生產能力,壯大自身產品線,加速企業(yè)發(fā)展。

5結束語

總之,功率半導體技術自新型功率MOS器件問世以來得到長足進展,已深入到工業(yè)生產與人民生活的各個方面。與國外相比,我國在功率半導體技術方面的研究存在著一定差距,但同時日益走向成熟。總體而言,功率半導體的趨勢正朝著提高效率、多功能、集成化以及智能化、系統(tǒng)化方向發(fā)展;伴隨制造技術已進入深亞微米時代,新結構、新工藝硅基功率器件正不斷出現(xiàn)并逼近硅材料的理論極限,以SiC和GaN為代表的寬禁帶半導體器件也正不斷走向成熟。

我國擁有國際上最大的功率半導體市場,擁有迅速發(fā)展的半導體代工線,擁有國際上最大規(guī)模的人才培養(yǎng)能力,但中國功率半導體的發(fā)展必須改變目前封裝強于芯片、芯片強于設計的局面。功率半導體行業(yè)應加強技術力量的引進和培養(yǎng),大力發(fā)展設計技術,以市場帶動設計、以設計促進芯片,以芯片壯大產業(yè)。

篇4

機遇一：智能化推動汽車中半導體的搭載數(shù)量和性能提升

汽車智能化趨勢使得汽車電子半導體市場的增長不再依賴于汽車產量的增加，而是車載半導體數(shù)量的增加。

ADAS系統(tǒng)需要大量CMOS傳感器、MEMS傳感器、各種原理的探測雷達來感知周圍環(huán)境，如識別交通標志、甄別障礙物類型、測量障礙物與車身距離、計算相對移動速度等。

目前，主流ADAS系統(tǒng)解決方案包括CMOS傳感器、微波雷達和核心計算芯片。特斯拉汽車裝配的全自動駕駛Autopilot 2.0系統(tǒng)包括8個攝像頭、12個超聲波雷達及一個前向探測雷達。

預計處于一輛完全無人駕駛階段的汽車中，半導體成本將超過1000美元，而當前每輛車中的半導體成本只有約350美元。

機遇二：新能源汽車對功率器件需求旺盛

新能源汽車動力系統(tǒng)的電氣化使得功率器件使用量大幅增加。新能源汽車動力產生和傳輸過程與汽油發(fā)動機有較大差異，需要頻繁進行電壓變換和直流/交流轉換。加之純電動汽車對續(xù)航里程的高要求，電能管理需要更加精細化。實現(xiàn)以上功能需要大量的逆變器、變壓器、變流器，對IGBT、MOSFET 、二極管等功率器件的需求遠高于傳統(tǒng)汽車。

根據(jù)Strategy Analytics的數(shù)據(jù)，純電動汽車的半導體成本達到704美元，相對于傳統(tǒng)汽車的350美元增加了一倍，其中功率器件成本為387美元，占比達到55%。純電動汽車相比傳統(tǒng)汽車新增的半導體成本中，功率器件成本約為269美元，占新增成本的76%。

機遇三：汽車智能化帶來海量信息存儲需求

未來汽車將不僅是交通工具，更是信息匯總、計算和傳遞的中心，這對信息存儲提出了更高要求。

一是車載信息娛樂系統(tǒng)（IVI）存儲需求不斷提高。IVI系統(tǒng)的顯示器尺寸越來越大、分辨率越來越高，承載的信息也更加復雜和豐富，對存儲空間和速度提出更高要求。存儲器產品一般是在消費電子應用成熟之后才向汽車領域推廣。近年來汽車內存更新?lián)Q代頻率顯著提高。普通汽車上使用的DDR2內存從消費電子到汽車系統(tǒng)的推廣經歷了5年時間，而LPDDR4內存在2015年剛在手機上使用，2016年已開始進行汽車產品驗證，預計2017年即可進入市場。

二是ADAS系統(tǒng)存儲需求不斷提高。ADAS系統(tǒng)需要大存儲空間和高存儲速度支撐系統(tǒng)的快速反應能力。尤其是圖像傳感器的數(shù)量和分辨率不斷提升，產生海量數(shù)據(jù)存儲需求。汽車存儲芯片龍頭企業(yè)美國美光公司已推出可用于ADAS系統(tǒng)的240GB車載固態(tài)硬盤。

機遇四：汽車電子成為半導體新技術發(fā)展的驅動力

汽車電子領域對產品可靠性和壽命的極高要求使得只有成熟的半導體技術才會在汽車領域推廣，新興技術很少首先使用在汽車領域。近年來，汽車逐漸成為電子信息系統(tǒng)的新興載體，推動新興車用半導體技術發(fā)展。

一是汽車子驅動激光雷達向固態(tài)化發(fā)展。目前主流激光雷達為機械結構，價格非常昂貴，早先應用于遙感、軍事、測繪等領域。固態(tài)激光雷達使用MEMS反射鏡替代機械結構控制激光束的發(fā)射角度和方向，成本大大降低，具備進入民用汽車領域的價格優(yōu)勢。

二是汽車電子驅動毫米波雷達向低成本CMOS工藝發(fā)展。毫米波雷達早先應用于導彈制導、近程雷達、火控雷達等軍用領域。無人駕駛和ADAS的應用需求推動汽車上裝備毫米波雷達來提升汽車輔助駕駛性能，并促進毫米波雷達技術的不斷進步，成本不斷降低。毫米波雷達芯片主要基于SiGe工藝，未來成本更低的CMOS工藝將成為技術主流。

篇5

A=Martin Anstice

云計算、物聯(lián)網、人工智能，不斷冒出的新技術讓我們想象著一個不可預知的未來，而我們手中的移動終端也在往更輕薄、更低能耗以及更高性能的方向發(fā)展，但是要實現(xiàn)這一切都基于芯片的演進。讓芯片變得更薄更輕、性能更強而能耗更低，要從芯片制造工藝本身來改進，現(xiàn)有的改進方法有芯片制造過程的縮減以及芯片架構的調整。不過無論哪種方式都對制造芯片的設備提出了更高的要求。在泛林集團（Lam Research）總裁兼首席執(zhí)行官Martin Anstice看來，摩爾定律需要延續(xù)甚至突破，半導體行業(yè)才能持續(xù)發(fā)展。

C：全球半導體領域的技術發(fā)展呈現(xiàn)出怎樣的趨勢？

A：技術的發(fā)展基于整個半導體行業(yè)以及電子工業(yè)的發(fā)展，而半導體行業(yè)的發(fā)展又遵循于“摩爾定律”。要將“摩爾定律”延續(xù)下去，需要整個行業(yè)不斷創(chuàng)新，以挖掘更多技術上的可能性。比如，現(xiàn)在業(yè)界比較關注的多重圖形技術，就是把芯片的設計圖曝光到晶圓上，然后我們再根據(jù)這個設計圖來刻蝕晶圓。但由于現(xiàn)在器件越來越小，越來越精密，制造工藝都是在納米級別下完成的，很多時候僅通過一次曝光很難達到需要的精度，必須通過多次曝光和刻蝕才能實現(xiàn)。此外，如今人們對電子產品性能的要求越來越高，這就意味著對半導體器件的性能提出更高的要求。如何在現(xiàn)有尺寸的器件上集成更多的功能，已成為我們必須解決的問題。目前，行業(yè)通過將器件的構架由二維向三維轉變解決了這個難題，比如3D NAND技術，就是沿垂直方向來堆疊存儲單元，從而有效提升器件的整體性能。其他的還有鰭式場效應晶體管（FinFET）技術、先進封裝技術等?？偠灾?，未來的發(fā)展趨勢主要聚焦于如何通過創(chuàng)新技術實現(xiàn)芯片尺寸的進一步縮減，這也將對半導體設備制造商帶來很大的挑戰(zhàn)。

C：設備制造商所在的行業(yè)面臨什么挑戰(zhàn)？

A：如今，隨著物聯(lián)網、云計算、互聯(lián)網+等概念的應用和深入，以及電子產品與移動終端的普及和更新迭代速度的加快，市場對半導體產品的需求大大增加，同時也要求上游半導體器件設備制造商對市場的反應速度更快，經營方式更加靈活，業(yè)務體系更加全面。這是挑戰(zhàn)之一。其次，消費者也希望手中的電子產品和移動終端變得更加輕薄、能耗更低，性能更高，但價格卻更加優(yōu)惠。這就要求這些設備中的半導體器件的尺寸進一步縮減，性能進一步提升。這樣勢必對半導體器件的制造工藝和設備制造商的創(chuàng)新能力提出更高的要求，尤其是在諸多技術已經進入拐點，行業(yè)迫切需要突破的時候。這是挑戰(zhàn)之二。第三個挑戰(zhàn)是如何培養(yǎng)，吸納和留住尖端的技術人才。

C：你們怎么看待中國在半導體教育以及人才儲備方面的狀況？

A：總體來說半導體領域的人才還是比較短缺的。不僅中國如此，美國也是一樣，甚至美國比中國還要嚴重。中國的半導體產業(yè)相對美國來說還比較新，但這里卻擁有大量的發(fā)展機遇和潛力，比如這里既有諸如14納米、16納米以及3D NAND等行業(yè)最先進的技術，也有諸如物聯(lián)網的很多成熟的技術。泛林和中國很多的高等院校合作，從教育體系入手，加快該領域人才的培養(yǎng)。

篇6

[關鍵詞]電力電子技術；逆變器；拓撲結構；軟開關；控制

前言

隨著科學技術的發(fā)展，電力電子技術又與現(xiàn)代控制理論、材料科學、電機工程、微電子技術等許多領域密切相關。隨著電力半導體器件的發(fā)展，DC-AC逆變技術廣泛的應用于航空、航天、航海等重要領域，特別是隨著石油、天然氣等主要能源日益緊張，新能源的開發(fā)和利用越來越受到人們的重視。因為DC-AC逆變器可以實現(xiàn)將蓄電池、太陽能和燃料電池等其他新能源轉化為交流能源，這對將直流轉變?yōu)榻涣鞯哪孀兗夹g更是起著至關重要的作用。電力半導體器件的發(fā)展對電力電子技術的發(fā)展有著極為重要的作用，因此，電力電子技術的發(fā)展史是以電力半導體器件的發(fā)展為基礎和主線的。

1、電力電子技術簡介

電力電子技術是一種高新技術，它是利用電力半導體器件對電力的電壓、電流、頻率、相位、相數(shù)等進行變換和控制的技術。是以電力為對象，以微電子技術、自動控制技術為手段，研究電力在產生、輸送、分配、變換、應用等過程中進行電力再加工的技術。

1、1電力電子技術與綠色能源

電力電子技術是高效節(jié)能技術，電動機調速節(jié)能和照明燈節(jié)能是兩大節(jié)能重點。發(fā)展并推廣應用電動汽車（綠色汽車），是改善大氣環(huán)境的重要手段。利用風能、太陽能、潮汐能、地熱能等綠色能源發(fā)電，可避免火力發(fā)電導致的嚴重污染。將電網交流電能變成直流電能儲存，然后將直流電能逆變成交流電能供負載使用，均與電力電子技術密切相關。電力電子技術提供了各種有源功率因數(shù)校正和有源濾波裝置、動態(tài)無功補償裝置等，在電網環(huán)境和電磁環(huán)境保護方面起到相當大的作用。

隨著信息電子技術、微型電子計算機、超大規(guī)模集成電路以及計算機輔助設計的廣泛應用，電力電子技術如虎添翼，得到了蓬勃的發(fā)展。目前，電力電子技術已成為工業(yè)化國家經濟領域中不可缺少的基礎技術和重要手段。由于環(huán)境、能源、社會高效化等要求，電力電子成套裝置正向著以下幾個方面發(fā)展：

⑴高性能化：電力電子成套裝置的高性能化內容十分廣泛。對于大容量裝置，采用多重化和多機并聯(lián)；降低裝置自身損耗；實現(xiàn)高效率化；采用損耗――功率密度考核裝置效率；裝置實現(xiàn)自動調諧或自動化、遙控和遠控。

⑵標準化：電力電子成套裝置的備品、備件將系列化、標準化。超大功率集成電路將簡化成套裝置的工作量。

⑶智能化：二十一世紀將誕生全智能化電力電子成套裝置。智能化包括兩個方面，即盡量減少硬件，實現(xiàn)硬件軟件化；另一方面，采用智能化電力電子器件和其它智能化部件，集成化是智能化的基礎。

⑷全數(shù)字化控制：90年代已經采用32位DSP，二十一世紀全數(shù)字控制的應用將更加廣泛深入，甚至取代摸控制。近幾年來，各種現(xiàn)代控制理論、專家系統(tǒng)、模糊控制及神經元控制等都是發(fā)展的熱點，將使電力電子控制技術發(fā)展到一個嶄新的階段。

⑸系統(tǒng)化：電力電子技術及其相關技術的發(fā)展，已經擺脫了局部環(huán)節(jié)的孤立發(fā)展，而注意到整體優(yōu)勢，亦即將電網、整流器、逆變器、電動機、生產機械和控制系統(tǒng)等作為一個整體，從系統(tǒng)上進行考慮。這是二十一世紀必將實現(xiàn)的目標。

⑹綠色化：電力電子成套裝置所消耗的大量無功功率及所產生的諧波電流嚴重地污染了電網。這種污染類似現(xiàn)代工業(yè)對地球的污染?，F(xiàn)在將越來越引起人們的重視，治理電力電子成套裝置污染的方法是設法補償無功功率和諧波，即采用無功功率靜止補償裝置和電力有源濾波器。但更積極的方法是使電力電子成套裝置具有所需的功能，又不消耗無功功率，不產生諧波，為此采用自換相整流裝置，并對其進行PWM控制。

2、DC/AC逆變器用電力半導體器件的發(fā)展

DC-AC逆變技術能夠實現(xiàn)直流電能到交流電能的轉換，可以從蓄電池、太陽能電池等直流電能變換得到質量較高的、能滿足負載對電壓和頻率要求的交流電能。DC-AC逆變技術在交流電機的傳動、不間斷電源（UPS）、變頻電源、有源濾波器、電網無功補償器等許多場合得到了廣泛的應用。DC-AC逆變技術的基本原理是通過半導體功率開關器件（例如SCR，GTO，GTR，IGBT和功率MOSFET模塊等）的開通和關斷作用，把直流電能變換成交流電能，因此是一種電能變換裝置。由于是通過半導體功率開關器件的開通和關斷來實現(xiàn)電能轉換的，因此轉換效率比較高，但轉換輸出的波形卻很差，是含有相當多諧波成分的方波。而多數(shù)應用場合要求逆變器輸出的是理想的正弦波，因此如何利用半導體功率開關器件的開通和關斷的轉換，使逆變器輸出正弦波和準正弦波就成了DC-AC逆變器技術發(fā)展中的一個主要問題。今后，隨著工業(yè)和科學技術的發(fā)展，對電能質量的要求將越來越高，DC-AC逆變器在這種變換中的作用也會日益突顯出來。

3、逆變器的應用領域

1.以直流發(fā)電機、蓄電池、太陽能電池和燃料電池為主直流電源的場合，如航空靜止變流器（27V或270V DC/115V 400Hz AC）、通訊靜止變流器（48V DC/220V 50Hz AC）；

2.以變頻或恒頻交流電為主交流電源且采用交-直-交變換方案的場合，如飛機變速恒頻電源（變頻交流電/115V 400Hz AC）、新型風力發(fā)電電源（變頻交流電/220V 50Hz AC）和變頻電源（220V 50Hz DC/115V 400Hz AC或115V 400Hz AC/220V 50Hz AC）；

3.不間斷電源UPS中的核心環(huán)節(jié)-逆變器；

4.作為校表臺產品的電壓、電流標準源-電壓功率放大器、電流功率放大器。5）交流電機調速系統(tǒng)中的核心環(huán)節(jié)―逆變器。

篇7

隨著國際各大半導體制造企業(yè)進入中國，中國的半導體測試業(yè)伴隨半導體設計/制造業(yè)一樣進入國際化。中國的半導體測試業(yè)必須選擇恰當?shù)那腥朦c，在滿足現(xiàn)有低端測試服務的基礎上，大力開拓中端市場；在高端市場上積極開展合作，引進技術，爭取跨越式發(fā)展。

測試對設備的新要求

隨著IC設計、制造業(yè)的快速發(fā)展，高速、高密度、SOC、ASIC等新型芯片不斷出現(xiàn)，對測試設備提出了高速、高密度、通用性、高性/價比的要求。但高速、高密度、高性能的要求，必然導致測試系統(tǒng)的工藝、結構、器件性能、復雜性的提高，從而使得測試系統(tǒng)體積增加、成本提高。雖然新技術、新器件的使用，提高了測試系統(tǒng)的速度和性能，降低了功耗和成本，但測試性能永遠要高于被測芯片的性能，新型高性能IC的速度達到幾百兆甚至幾千兆，通道數(shù)達到幾百個到幾千個。所以高端、高性能的測試系統(tǒng)仍然是高價格、大體積的特點。

國際上先進的測試設備制造商都針對主流測試市場推出中、高檔測試設備、但任何一款測試設備都不能滿足不斷更新的測試需求，性能、價格的矛盾，適應性和復雜性的矛盾仍需解決。各大測試設備制造商（如泰瑞達、愛德萬）都先后提出測試系統(tǒng)的開放性和標準化，使系統(tǒng)具有靈活配置、不斷升級、快速編程，以適應各種測試需求。但目前國際化的測試系統(tǒng)開放性標準仍未形成。主要是各大測試設備制造商都希望采用各自的標準。所以目前測試系統(tǒng)的開放標準都有局限性。

國內測試市場正以前所未有的速度增長，隨著中國CAD設計水平的提高，將會有大量的各類SOC、ASIC等國產芯片出現(xiàn)，貼近測試市場，提供快速、靈活配置，優(yōu)良的技術服務，符合國內市場需求價位的國產測試設備，將是最受歡迎的測試設備。為此,北京自動測試技術研究所早在1998年就開展了開放性測試系統(tǒng)的研發(fā)，我們采用國際儀器、測控行業(yè)推行的開放性、標準化總線VXI、PXI總線，使我們的設備從低端到中高端產品都建立在統(tǒng)一的開放性、標準化總線結構上，保證了產品的兼容性、延續(xù)性、開放性及標準化的特點，加快了產品的升級換代。利用其開放性、標準化特點，可方便插入各儀器制造商提供的通用VXI、PXI測量，測試模塊靈活配置系統(tǒng)。這對今后大量涌現(xiàn)的數(shù)模混合、SOC芯片測試提供了大量測試資源。能夠根據(jù)測試需求，以最優(yōu)性/價比配置系統(tǒng)。

測試服務業(yè)的新機遇

到2010年，全國集成電路產量將要達到500億塊，將占當時世界市場份額的5％，滿足國內市場50％的需求，基本形成具有一定規(guī)模的產業(yè)群和較為完整的產業(yè)鏈。集成電路產業(yè)是由設計業(yè)、制造業(yè)、封裝業(yè)和測試業(yè)等四業(yè)組成。測試業(yè)的生存和發(fā)展與IC產業(yè)息息相關。

篇8

商務談判調研報告篇01第五組

組長：吳曉平

成員：何艷霞

張 莉

董藍娟

關春燕

張瑞芳

鄭芳麗

頓 丹

郭 露

談判背景資料：

天津半導體工廠欲改造其生產線，需要采購設備、備件和技術。適合該廠的供應商在美國，日本各地均可找到兩家以上。正在此時，香港某生產商的推銷人員去天津訪問，找到該廠采購人員表示可以為該廠提供所需的設備和技術。由于香港客商講中文，又是華人，很快關系就熟悉了。工廠表示了采購意向，但由于香港生產商的知名度較低，天津半導體工廠對其產品一直存有疑慮，于是答應安排一次談判，對相關事宜進行商談。我們第五組在主談人員吳曉平的帶領下，與第六組即香港供應商進行談判。下面是我們在與其談判前做的調查工作： 公司企業(yè)背景資料：

天津中環(huán)半導體股份有限公司是一家集科研、生產、經營、創(chuàng)投于一體的國有控股高新技術企業(yè)，擁有獨特的半導體材料-節(jié)能型半導體器件和新能源材料-新能源器件雙產業(yè)鏈。該公司是在深圳證券交易所上市的公眾公司，股票代碼002129。注冊資本482,829,608元，總資產達20.51 億。年銷售額超過2億元,產品行銷全國并遠銷海外18個國家和地區(qū)。高壓硅堆產銷量居世界第1位，國際市場占有率達到43%，國內市場占有率達到57%。微波爐用高壓硅堆國際市場占有率達到55%。 在單晶硅材料領域，形成了以直拉硅棒、區(qū)熔硅棒、直拉硅片、區(qū)熔硅片為主的四大產品系列，是中國硅單晶品種最齊全的廠家之一, 區(qū)

熔硅單晶的國內市場占有率在65%以上，產量和市場占有率已連續(xù)5年居國內同行業(yè)首位，產銷規(guī)模居世界第三位 ， 公司現(xiàn)有專利技術15項，專有技術200多項，形成了一系列自主知識產權。公司致力于半導體節(jié)能和新能源產業(yè)，是一家集半導體材料-新能源材料和節(jié)能型半導體器件-新能源器件科研、生產、經營、創(chuàng)投于一體的國有控股企業(yè)，擁有全球獨特的雙產業(yè)鏈，是天津市高新技術企業(yè)，擁有1個博士后科研工作站、2家省部級研發(fā)中心。 且憑借獨特的產業(yè)鏈優(yōu)勢、持續(xù)不斷的技術創(chuàng)新能力和友好的商業(yè)界面，進一步完善以節(jié)能型產品和新能源產品為導向的產業(yè)格局，為股東、合作伙伴、員工創(chuàng)造最大價值，實現(xiàn)企業(yè)、社會、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

、市場環(huán)境調研：

自20xx年天津濱海新區(qū)納入國家xx規(guī)劃和國家發(fā)展戰(zhàn)略，并批準濱海新區(qū)為國家綜合配套改革試驗區(qū)，天津的經濟重新展現(xiàn)出活力，并被譽為中國經濟第三增長極20xx年3月22日國務院常務會議，將天津完整定位為國際港口城市、北方經濟中心、生態(tài)城市 ，從此京津之間的北方經濟中心之爭，終于落下帷幕。20xx年起，開始落戶天津舉辦，匯聚了數(shù)千全球政界、商界和學界精英人士參與討論世界經濟議題，而夏季達沃斯論壇的永久會址位于建設中的北塘國際會議中心。截至20xx年，世界500強跨國公司已有150家在天津落地生根，投資項目共396個，合同外資額達81億美元。[10] 中國社會科學院在

二、市場需求調研：

由于城鎮(zhèn)居民收入水平大幅提高，居民消費水平也顯著提高。20xx年天津市人均消費支出11,141元，比20xx年增長了57.5%。城鎮(zhèn)居民的消費結構正在向享受型和發(fā)展型轉變，故人們的消費觀念也會隨之提高，對高檔品的需求會越來越高，所以該產品市場需求空間很大。

三、市場競爭狀況：

公司單晶硅品種齊全，其中區(qū)熔系列單晶硅產品產銷規(guī)模全球排名第三、國內市場份額超過70%，產量和市場占有率已連續(xù)多年居國內同行業(yè)首位;直拉單晶及硅片技術和產銷規(guī)模方面居國內前列;拋光片產業(yè)采用國際一流的新技術、新工藝流程，獨立開發(fā)具有自主知識產權的大直徑硅拋光片生產技術，研發(fā)和產業(yè)化水平處于國內領先位置;太陽能硅材料產業(yè)經過產業(yè)化生產驗證，與國內同行業(yè)相比單位兆瓦直拉晶體生長投資下降了33%以上，生產效率提高了60%以上，生產成本降低了25%以上;半導體整流器件產業(yè)經過多年技術創(chuàng)新的積淀，掌握了從芯片到封裝的全套核心技術;節(jié)能型半導體功率器件產業(yè)在凈化間設計、動力配套、裝備水平、產品品種、產品技術方面均處于國內同行業(yè)領先水平。所以該公司潛力很大，能為它提供設備和技術的供應商有很多。如：1)羅姆(ROHM)半導體集團是全球著名半導體廠商之一，創(chuàng)立于1958年，是總部位于日本京都市的跨國集團公司。品質第一是羅姆的一貫方針。我們始終將產品質量放在第一位。歷經半個多世紀的發(fā)展，羅姆的生產、銷售、研發(fā)網絡遍及世界各地。產

品涉及多個領域，其中包括IC、分立半導體、光學半導體、被動元件以及模塊產品。在世界電子行業(yè)中，羅姆的眾多高品質產品得到了市場的許可和贊許，成為系統(tǒng)IC和最新半導體技術方面首屈一指的主導企業(yè)。羅姆十分重視中國市場，已陸續(xù)在全國設立多家代表機構，在大連和天津先后開設工廠，并在上海和深圳設立技術中心和品質保證中心提供技術和品質支持。在天津進行晶體管、二極管、LED、半導體激光、LED顯示器的生產、在大連進行電源模塊、熱敏打印頭、多線傳感頭、光電模塊的生產，作為羅姆半導體集團的主力生產基地，源源不斷地向中國國內外提供高品質產品。 2)美國國家半導體公司(National Semiconductor)簡稱國半或者國家半導體，成立于1959年，是著名的模擬和混合信號半導體制造商，也是半導體工業(yè)的先驅。公司總部設在美國加州。國半公司致力于利用一流的模擬和數(shù)字技術為信息時代創(chuàng)造高集成度的解決方案。它的生產網點遍布全球，在美國德克薩斯州、緬因州和蘇格蘭建有晶片制造廠，在馬來西亞和新加坡建有檢驗中心和裝配廠。美國國家半導體是先進的模擬技術供應商，一直致力促進信息時代的技術發(fā)展。該公司將現(xiàn)實世界的模擬技術與先進的數(shù)字技術結合一起，并利用這些集成技術致力開發(fā)各種模擬半導體產品，其中包括電源管理、圖像處理、顯示驅動器、音頻系統(tǒng)、放大器及數(shù)據(jù)轉換等方面的獨立式設備及子系統(tǒng)。該公司主要以無線產品、顯示器、個人計算機與網絡，及各種不同的便攜式產品為市場目標。NS(美國國家半導體公司)是推動信息時展的領先模擬技術公司。國半將真實世界的模擬技術和完美工藝的數(shù)字技術相結合，專注基于模擬技術的半導體產品，包括電源管理、圖像技術、顯示驅動器、音頻、放大器和數(shù)據(jù)轉換等領域的獨立元件和子系統(tǒng)。國半關鍵的目標市場包括無線應用、顯示器、PC、網絡和各種便攜式應用。 3)天津市環(huán)歐半導體材料技術有限公司是從事半導體材料硅單晶、硅片的生產企業(yè)。擁有40余年的生產歷史和專業(yè)經驗，形成了以直拉硅單晶、區(qū)熔硅單晶、直拉硅片、區(qū)熔硅片為主的四大產品系列，是中國硅單晶品種最齊全的廠家之一。

四、企業(yè)內部環(huán)境：

公司試驗室具有SEM顯微鏡分析、X射線、SRP測試等高端分析設備和HTRB、PCT、熱電阻等可靠性試驗設備，能夠滿足半導體產品的大部分可靠性測試試驗。公司還擁有版圖設計、工藝與器件仿真等軟件平臺，可以提高新品開發(fā)的效率。功率器件事業(yè)部與國內外多家原材料供應商、光刻版制造公司、設計公司、封裝/測試公司、設備制造商，等建立了長期的戰(zhàn)略合作關系，可以為產品研發(fā)進行新產品的試作、量產等提供豐富的資源和強有力的支持，大大縮短研發(fā)流片周期，提高研發(fā)效率;

公司的高壓硅堆優(yōu)勢明顯：1)CRT電視機及顯示器市場，公司市場占有率為60%，其余市場主要被日本富士電機公司、日本三肯公司、日本日立公司和江蘇皋鑫電子有限公司等公司占據(jù)，在該領域公司在技術和市場方面具有絕對優(yōu)勢;

2)微波爐市場，公司占據(jù)了43%的市場份額;3)在CRT電視機、顯示器以外的市場，日本公司具有傳統(tǒng)形成的市場優(yōu)勢。國內主要同行廠家有：江蘇如皋皋鑫電子有限公司、樂山無線電股份有限公司、重慶平洋電子有限公司、鞍山市電子電力公司。而公司20xx年的年銷量達到7.3億支，超過以上四個同行廠家年銷量總和的一倍以上，規(guī)模優(yōu)勢明顯。

單晶硅及硅片：公司與同行業(yè)競爭的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1)多

晶硅供應有保障、區(qū)熔單晶硅具備全球意義的強大綜合競爭力;2)直拉單晶硅具備國內意義的較強競爭力;3)擁有具有重大商業(yè)價值的專利及專有技術;5)產品品種齊全。公司與同行業(yè)競爭的劣勢主要表現(xiàn)在產業(yè)規(guī)模小和資金投入少。

原料優(yōu)勢：從20xx年公司存貨中的原材料情況看，主要為多晶硅、硅片和單晶硅棒，三項合計3879.49萬元，占原材料總額的77.18%。多晶硅、單晶硅、硅片是公司生產的重要原材料。近年來，硅材料市場價格上漲，供不應求，擁硅為王已成業(yè)內共識，自20xx年初，公司開始增加硅儲備。這是公司的一大明顯優(yōu)勢，但是也是一個短期優(yōu)勢。

但是面對嚴峻的市場競爭狀況，該公司仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)，需要居安思危，具備憂患意識才能勝出。

五、談判對象：

香港隆通設備有限公司，該公司剛成立不久，雖然可以提供我方所需的設備被和技術，但是知名度較低，公司的信譽和產品的質量都有待調查和研究。香港隆通有限公司的優(yōu)勢是發(fā)展迅速，有很大的發(fā)展前景。

商務談判調研報告篇02：談判實習報告本次的商務談判實習，使我受益良多。首先就是讓我明白了一個團隊的重要性，個人的發(fā)展離不開團隊。其次，通過商務談判實習，使我對談判有了更深刻的理解，這也為以后打下了良好的基礎。最后，通過對商務談判的實習也更加磨練了自我，增加了個人經歷和閱歷，學會了如何與團隊合作與分享。

我在此次談判中所扮演的角色是河南第一建筑集團有限責任工程的技術總監(jiān)。技術總監(jiān)一般負責一個企業(yè)的技術管理體系的建設和維護，制定技術標準和相關流程，能夠帶領和激勵自己的團隊完成公司賦予的任務，實現(xiàn)公司的技術管理和支撐目標，為公司創(chuàng)造價值!一個好的技術總監(jiān)不僅要自身具有很強的技術管理能力，同時，也要有很強的技術體系建設和團隊管理的能力，要對企業(yè)所在行業(yè)具有深入理解，對行業(yè)技術發(fā)展趨勢和管理現(xiàn)狀具有準確的判斷。 同時作為一個技術總監(jiān)，我認為不僅要對本公司的產品感興趣，非常了解，還要博覽其他公司的產品，不斷創(chuàng)新，努力奮斗，為公司作出更大的貢獻。

作為一個技術總監(jiān)，我在這幾天的實習過程中，通過對各個鋼鐵產品公司的產品與技術的對比，讓我明白了，作為一個技術總監(jiān)，對公司的產品富有重要責任，一個公司的產品質量必須合格，技術人員必須認真負責，技術的重要性對公司非常重要。同時也讓我明白了，溝通的重要性，一個優(yōu)秀的技術人員不僅需要過硬的技術，還必須有良好的溝通能力，協(xié)調各個部門，才能順利的發(fā)展產品，才能更好的研發(fā)出更好的產品。

本次談判讓我感觸最深的就是一個團隊的合作精神。我們這個團隊是一群有能力，有信念的人在特定在商務談判的團隊中，為了一個 共同的目標相互支持合作奮斗的。我們的團隊可以調動團隊成員的所有資源和才智，并且會自動地驅除所有不和諧現(xiàn)象。我們這個團隊大家經過努力迸發(fā)出強大的力量。我們談判組的總經

理，財務總監(jiān)，采購部部長，總經理助理，法律顧問和技術總監(jiān)，大家這個團隊努力合作，各有分工，且分工明確，通過大家不懈的努力，通過資料不斷的匯總，然后大家在一起不斷的修改，再努力，技術分析報告，采購策劃書，合同等資料相互總結，最終形成了一份完美的談判策劃書。

我們這個團隊充分發(fā)揚了團隊精神，通過實習讓我明白了團隊精神的意義和重要性，在一個組織或部門之中，團隊合作精神顯得尤為重要，在一個組織之中，很多時候，合作的成員不是我們能選擇得了的，所以，很可能出現(xiàn)組內成員各方面能力參差不齊的情況，如果作為一個領導者，此時就需要很好的凝聚能力，能夠把大多數(shù)組員各方面的特性凝聚起來，同時也要求領導者要有很好地與不同的人相處與溝通的能力。要加強與他人的合作，首先就必須保證集體成員是忠誠的，有責任心的，有意志力的，而且，還要有著對于自身團隊的榮譽感，使命感。必須信任團隊的所有成員，彼此之間要開誠布公，互相交心，做到心心相印，毫無保留;要與團隊的每一個成員緊密合作，直到整個團體都能緊密合作為止;分析每一個成員完成工作的動機，分析他們的能力，針對我們每個人的問題，集思廣議，多聽聽大家的建議，同時，我們相互談論，談判工作上工作上對大家有一定要求，做好團隊成員之間的溝通和協(xié)調工作，使整個團隊像一臺機器一樣，有條不紊地和諧運轉。

所以，學會與他人合作，發(fā)揮團隊精神在具體生活中的運用，可以使我們團隊收到事半功倍的效果，使我們的談判工作更加良好地向前發(fā)展。也為談判做了更好的準備。

篇9

從PC到互聯(lián)網，再到消費電子的興起，數(shù)字技術一路大張旗鼓的走來。在它華麗的演出面前，模擬技術只能屈居配角。甚至，更有人提出了數(shù)字技術會完全取代模擬技術的言論。但是這些年過去了，模擬技術并沒有消失，反而更展示出勃勃的生命力。

在我們的身邊，很多的電子設備確實數(shù)字化了，但是要是仔細分析這些數(shù)字化的設備，你會發(fā)現(xiàn)更多的模擬電路加入其中。以數(shù)字電源為例，DSP或MCU的加入使得對輸出電壓的控制更加精確。但獲得精確控制的背后，是大量的模擬電路在做著細致而具體的工作。數(shù)字電源需要在穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)采集模式下獲取持續(xù)更新的數(shù)據(jù)，并在高速數(shù)據(jù)記錄模式下得到不同負載下電源的表現(xiàn)。這些工作，都是ADC、溫度傳感器、接口電路等模擬部分所要負擔的。我們經常使用的手機，需要模擬前端來收發(fā)信號；數(shù)碼相機，需要光學傳感器來截取影像；還有現(xiàn)在大紅大紫的LED，更需要靠開關電源來驅動。這一切的背后都有著模擬技術的強力支持。

所以，模擬技術一直在低調地發(fā)展著，只不過沒有那么顯眼。但隨著金融危機的到來，這一切似乎發(fā)生了變化。一直驅動著整個半導體技術快速發(fā)展的消費電子產業(yè)這臺引擎，不再是那么有力，倒是節(jié)能降耗成了半導體廠商們的口頭禪。而最能體現(xiàn)節(jié)能降耗的領域，就是模擬技術。今年的慕尼黑電子展就采用了一個綠色的正弦波作為Logo，它代表了模擬加節(jié)能。而一位模擬半導體公司的CEO更是認為，電子產業(yè)正在經歷新的需求大潮，且這一次的大潮將指向再生能源、分布式醫(yī)護和多功能手機，而這正是模擬技術大顯身手的地方。

那是不是可以說，模擬技術興盛的時代又再度降臨了?我認為這個提法不準確，原因有二。其一，就像上文所說的，模擬技術并沒有衰退，只是不再高調。第二，現(xiàn)在的模擬技術和數(shù)字技術并不對立，兩者已經是密不可分。所以，現(xiàn)在的階段，是半導體技術發(fā)展的一個特定階段，是數(shù)字和模擬技術真正走向融合的時代。因此，無論是純粹的數(shù)字技術廠商，還是純粹的模擬技術廠商，多去嘗試一下模擬或數(shù)字技術，才是走出新天地的好辦法。

篇10

關鍵字：單片機；半導體制冷；濕度控制

1引言

在人們的工作以及生活中離不開溫度，同時在很多的領域中溫度作為重要的研究參數(shù)，溫度存在于工業(yè)的爐溫以及來自環(huán)境變化的溫度和人體溫度等，所以在眾多工業(yè)生產領域中，對溫度進行研究有著廣泛而深遠的研究意義。如果希望使得半導體制冷技術發(fā)展更為迅速，需要進一步在半導體制冷材料，在工藝方面突破創(chuàng)新。在不久的將來，機械設計的行業(yè)中，將計算機輔助工具運用到專家系統(tǒng)中，這是未來的發(fā)展趨勢，設計機械的這個過程中，運用公式以及參數(shù)這是設計人員必須要用到的。同時編制程序的時候，也是需要用到參數(shù)的，運用計算機輔助工具對于計算機工作量的解決有著很大的用處，MATLAB軟件在工程領域中有著很大的用途。本文主要是對于專家系統(tǒng)進行了設計開發(fā)，從而大大地降低開發(fā)人員的壓力。

2半導體制冷技術存在的現(xiàn)狀

現(xiàn)今關于半導體制冷技術的不足之處在于半導體制冷效率還需要進一步完善。而半導體制冷效率是和半導體所采用的制冷片材料以及半導體制冷片中熱端的散熱方式的不同有關系的。半導體制冷材料對導體中交換電子能量的速度大小和以及能量交換的不同有著直接的關系，這是由于當導體中接通了直流電以后，PN結上的電子就會出現(xiàn)遷移，此時PN結中的電子遷移的速度與交換電子能量都與半導體制冷材料有著重要的直接影響作用。因為有著低速度的熱端散熱速度，從而熱端熱量就會對制冷處中的吸收熱量產生影響的作用。所以當運行半導體制冷片的時候，散熱時應該采取比較好的散熱方式，不然就會大大地會影響到半導體制冷片的工作效率。

3半導體制冷系統(tǒng)整體結構圖

本文主要設計的是基于單片機的半導體制冷智能控制，系統(tǒng)所包括的模塊具體可以包括了信號控制驅動電路、按鍵電路處理器以及顯示電路等。系統(tǒng)結構圖如圖1所示。從圖1中可以發(fā)現(xiàn)單片機是處理器的核心部件，來自溫度傳感器輸出的反饋信號會通過單片機里面的模糊控制算法進一步處理，接著單片機I/O端口就會輸出具有特定占空比的PWM信號，通過驅動器的處理，從而達到半導體制冷器驅動制冷的目的。此時，單片機的電路中，給定值以及反饋值的顯示是通過8位數(shù)碼管實現(xiàn)的，所需要的溫度值是根據(jù)按鍵電路實現(xiàn)的。

4硬件的選擇

4.1單片機本文設計中選擇的單片機是STC89C52RC。在很多的領域中都應用到了單片機，比如日常生活中的紅綠燈，就是運用了單片機實現(xiàn)的。由于單片機的體積很小，但是具體很強的功能，所以在現(xiàn)實的工業(yè)環(huán)境中，人工已經幾乎全部被單片機代替了，而且在某種場合下單片機的效果強于人工控制的。本文設計的智能控制中連通單片機指令集代碼與51系列單片機代碼，工作電壓的范圍是5.5V到3.3V之間，工作頻率是從0到40MHz之間。I/O口一共有32個。存儲的空間是8K，該單片機的內核是MCS-51。PWM脈寬的占空比的調整是通過單片機里面的定時器中斷服務實現(xiàn)的。PWM方波的產生是結合定時器TO與T1實現(xiàn)的，PWM的頻率是通過TO控制的，PWM的占空比是通過T1中斷控制。4.2半導體制冷器半導體制冷片的原理用到是根據(jù)具體的半導體材料從而形成對應的P-N結，額定電流設定是4.5A，額定的工作電壓是12V。將直流電通過半導體制冷片里面，這種制冷方式是漸型制冷方式中的一種。將直流電通過已經成功組裝的半導體制冷片時，半導體制冷片PN結就會出現(xiàn)放熱以及吸熱的效果。4.3半導體制冷驅動電路本文設計中所用的驅動電路設計思想主要根據(jù)單片機中的I/O輸出端從而對信號進行控制，最終達到驅動電路控制目的。所以驅動芯片選擇的是L9110，這種L9110芯片特點是雙輸入。在驅動電路以及控制電路中L9110是作為電子元器件的一種常用的，電路通常一般都是在單片機里面集成，從而使得除了芯片之外的其他電路的設計元器件會大大地減少成本，而且還能將芯片的工作效率大大地提高。L9110芯片中的兩個引腳在進行輸入的時候，都是相互兼容的電流，而且具有很好的抗干擾性。另一方面，輸出的端口一共有2個，可以將正向信號以及反向信號都輸出來，電流的驅動能力比較強，通道中可以經過的電流是800mA，當電流處于峰值的時候是1.5A。L9110在汽車電機驅動方面有著廣泛的應用。

5軟件設計