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国外微系统技术发展概述
国外微系统技术发展概述
在深远的军事战略、技术发展战略和技术经济战略背景下,微系统和微系统技术承载了军事装备系统发展变革、信息系统智能化、微电子技术革命性创新的发展使命,并成为上述三大战略的制高点。
微系统技术从微观角度出发,融合微电子、微光子、MEMS、架构、算法五大要素,采用新的设计思想、设计方法、制造方法,在微纳尺度上,通过3D异质/异构集成手段,可以实现具备信号感知、信号处理、信令执行和赋能等多功能集成的微型化系统。
基础是微电子、光电子、MEMS等先进芯片技术;核心是体系架构和算法。
图1微系统发展阶段
微系统概念的演进分为四个阶段:
第一阶段设立项目,推动主要类别元器件发展;第二阶段提出微系统,明确集成化发展趋势;第三阶段明确概念,突出不同器件间的集成;第四阶段升级概念,凸显平台化意义。
根据微系统的定义,微系统技术主要包括元器件技术、集成技术、智能软件和架构技术四部分。
根据技术前后出现时间的不同,微系统可划分为“元器件自身技术持续发展”、“异质和异构集成技术成为主要路径”、“智能化算法和架构技术提高系统效率”三个阶段。
但由于技术自身仍在不断演进,各个阶段的主要技术处于并行发展态势。
一、国外重点机构微系统技术的发展重点和思路
美国DARPAMTO提出的微系统得到了各国家、各领域的普遍接受,欧洲和日本受限于技术发展的资金投入,在充分立足国情的基础上,只在部分领域设立了相应的项目,不及DARPA的完整和全面。
所以,本章在论述的时候,将成体系地反映美国在微系统各相关技术领域的布局,包括DARPA和三军中的在研项目,同时真实反映欧洲和日本在微系统领域谋求突破的重点。
(一)美国微系统技术的发展重点和思路研究
微系统办公室正在引领作为“芯片上平台”的开拓性研究,目的是为未来国防部的系统装备催生革命性的性能和功能。
微系统的核心功能是传感、处理和执行战场空间的数据和信令,为美国作战部队提供非对称性优势。
基于多域和跨域的平台要求,微系统从集成微系统到“片上平台”的演进承载了美军未来军事战略的企业,尤其是军事战略的新一代技术载体,充分显示出美军“武器平台芯片化”战略构想和在技术上形成全球绝对优势的战略企图。
在微系统的发展上,DARPAMTO提出2个“100倍”目标,即探测能力、带宽、速度比目前的电子系统提高100倍以上,结构进一步微型化和低功耗化使体积、重量和功耗比目前的电子系统下降100-1000倍。
图2MTO提出2个“100倍”目标
目前,微系统技术已经发展到集成微系统的阶段,在功能构成上对应了可重构和自适应两个智能级别。
在微电子技术的发展推动和美军战略需求的牵引下,在集成微系统技术发展的基础上,片上平台将发展为智能级别最高的微系统,成为功能集成通用平台,作为智能核心装备各种武器系统。
图3微系统的智能等级
近年来,美国先后组织实施了上百项与先进微系统技术密切关联的研究开发计划,所涉及的项目全面覆盖了先进电子元器件和集成电路发展的前沿领域,例如宽禁带半导体技术、先进微系统技术、电子和光子集成电路、焦点中心研究计划、自适应焦平面阵列、光纤激光器革命、太赫兹成像焦平面技术、微机电系统(MEMS)、微型同位素电源等几十项研究计划。
(二)欧洲微系统技术的发展重点和思路研究
欧洲重点发展微纳电子技术、异质集成工艺技术,高投入建设射频工艺平台、硅基光电集成工艺平台,非常重视在硅晶圆上的大规模异质集成化合物功能材料技术的研发投入。
图4欧洲微系统E-CUBES计划,开展了多项极小型无线传感器3D集成技术的研究
2013年5月,欧盟发布《微纳电子元器件与系统战略》(下文简称《战略》),指出欧洲不仅在微纳技术领域落后于美国,还在近10年的微/纳电子技术发展中呈现衰退态势,其半导体产值的世界占比从上世纪90年代的15%降为目前的9%,晶圆年产量也自2005年起逐年减少。
为此,欧盟在《战略》中,提出在2020年前将欧洲半导体产值的世界占比提高一倍,即由现在的9%提升为2020年的18%,年产值由270亿美元增长为720亿美元(2020年世界半导体市场总产值预计将达4000亿美元)。
此外,欧盟还将光电子定义为欧洲五大重要使能技术之一,并在欧洲研究创新项目“地平线2020”启动后将“光电子21”变为公私合作形式。
2016年3月,欧盟委员奥丁格在2016“光电子21”大会上指出,光电子为每个行业都提供了具有竞争力的优势,是欧盟产业成功实现数字化的核心。
欧盟微系统项目也基本覆盖了微电子技术、光电子技术、集成技术、算法等主要门类,但深度和广度远远不及美国,并体现出强烈的以制造能力带动技术和产业发展的态势,所列项目主要由“第七框架计划”(FP7)和“地平线2020”提供资金支持。
图5欧洲重点在研项目
(三)日本微系统技术的发展重点和思路研究
日本半导体产业在过去的1/4世纪中持续走向衰败,已不可辨驳。
主要原因包括经济发展的持续滞胀以及曾经发展方式的不再奏效。
目前,日本微系统在产业和集成方面具有较大优势,在部分细分领域占据世界半导体市场最大或主要份额,具备强大的全球竞争力。
如索尼的CMOS图像传感器、东芝的与非(NAND)闪存存储器和瑞萨的微控制器(MCU),能力技术很全面,在各大核心技术领域都有布局。
根据行业研究公司ICInsight的数据,对比1990年至今的全球半导体企业销售额排行可以看出,1990年日本是全球半导体产业市场的霸主,不仅占据前10名的6个席位,还包揽了前三名的位置;而到2015年,前10名中仅剩东芝(Toshiba)一家企业,且位列第9,面临滑出排行榜的危险。
2015年日本集成电路市场产值212亿美元,比2014年下降12%,占全球集成电路市场总产值(2871亿美元)的7%,而该数据在2010年是14%。
在过去十几年中,日本电子领域龙头企业的芯片业务部门出现了多次拆分和合并,但这些分合的结果却与政府的初衷背道而驰,并未延续日本电子元器件产业的辉煌。
以系统级芯片(SoC)发展为例,NEC、日立(Hitachi)和三菱(Mistubishi)的SoC业务经分拆合并为瑞萨(Renesas);富士(Fujitsu)的SoC业务和松下一起演变为无代工厂的Socionex;东芝的SoC业务则被削减。
与卡特尔战略(将价格维持在高位并限制竞争)相类似的战略曾在历史上为日本企业带来巨大益处,但对日本半导体企业并不奏效,反而经此一役,极大地消耗了除东芝之外的日本半导体产业的元气,将日本变为全球半导体市场一个细分领域的参与者。
目前,日本的发展也主要以企业自身持续保持和推进细分领域的优势为主。
由于缺少足够的经济实力做支撑,目前,日本电子元器件发展的主体是企业,较少看到政府的动作,在CMOS图像传感器、3DNAND闪存、MCU、功率半导体器件和无源器件等几个领域表现较为突出。
二、国外微系统技术发展现状研究
微系统涉及微处理器、微机电系统、微电子、微集成等多个技术领域。
近年来,微系统相关技术发展迅速,微系统集成方法与工艺有了新的突破,微电子器件特征尺寸继续减小,微处理器、微射频器等性能进一步提升,碳化硅与氮化镓等第三代半导体材料器件日益成熟并进入应用阶段,为微系统技术发展提供了有效支撑。
(一)电子元器件技术
电子元器件技术主要包括微电子技术、光电子器件技术、微机电系统器件技术、微能源器件技术等。
(1)微电子器件
微电子器件已在民用市场上获得大量应用,民用市场代替军用市场成为最主要的推动力量,因此微系统就将研发重点放在民用技术尚不能满足的军用需求上。
超高速数模转化器:
DARPA开发出来的数字信号转换的ADC,采样速率达到每秒600亿次,是现有商用ADC的10倍,足以探测和分析30GHz及以下频谱内的任何信号,基本覆盖现有雷达、通信和电子战等武器装备的工作频段,将显著提升士兵在战场上的态势感知能力。
硅基收发全集成电路:
随着硅基毫米波功率放大器各项指标的不断提高,硅最终将替代化合物半导体成为毫米波功率放大器的主要材料,硅基全集成毫米波发射机也将逐渐成为可能,实现低功耗、小尺寸、轻重量和低成本,满足军事应用的更高要求。
目前已实现工作在94GHz的全硅单片集成信号发射机SoC,将多个器件集成到了一个只有半个拇指指甲盖大小的硅芯片上。
氮化镓器件技术:
业界现在可以设计出高效、易用、高频的功率系统。
新一代高频、高能效转换器,显著减轻载荷重量,带来更高性能、更长寿命的雷达和通信系统。
氮化镓CMOS具有广泛替代硅CMOS产品的潜力。
(2)光电子器件
光电子器件可将调制器和多路复用器等光学器件集成到单个芯片,将在数据中心内部高速光互联中发挥重要作用。
目前光子学发展非常迅速,世界知名通信和网络厂商积极投入;光电微处理器已经实现在同一块芯片上集中体现了光子和电子的诸多优势,标志着芯片级光电子系统的开始,在改变现有计算系统架构和实现更强能力计算机方面具备重大潜力。
硅光子器件:
采用主流CMOS工艺替代传统光机加工方式,来实现光通信中核心光电器件和相关光路元件的微型化和集成化,因其巨大应用前景受到各国政府,以及英特尔、IBM、甲骨文、思科、华为等世界知名通信和网络厂商的重视和积极投入。
近一年来硅光子学发展非常迅速。
2020年3月,在PIPES项目支持下,美国英特尔公司和艾亚实验室研究人员成功实现了用光信号接口取代现场可编程门阵列(FPGA)上的电信号接口,首次将光子芯片(TeraPHY)集成到FPGA中,数据传输带宽高达5.12太比特/秒(Tbps)。
这项成就表明,封装内光互连技术取得突破性进展,传输效率大幅提升,突破了电互连瓶颈,带来的影响将是革命性的。
激光器:
随着信息传输、处理和存储能力要求的不断提升,传统的近红外通信波段容量日益紧张。
而工艺与CMOS工艺兼容、结构简单、成本低廉的硅基光电子技术在中红外信号传输和处理方面已显示出独特优势,有望在中红外波段实现大规模集成,在非线性光学等领域带来新的飞跃。
单片集成的激光源和放大器在Ⅳ族材料为基础的光电子系统中依然是业界研究的难题。
由于硅是间接带隙半导体材料,载流子直接跃迁复合的效率很低,因此很难实现高效率的发光器件。
目前的常用方法是采用Ⅲ-Ⅴ族半导体材料与硅基波导实现单片集成。
目前世界首个硅基量子级联激光器已经成功,实现了硅基多级量子阱激光器,能够产生2um的激光。
图6在硅波导上集成的多级量子级联激光器的三维示意图
(3)MEMS器件技术
一方面是研究能使传统机械结构小型化的技术,一方面是积极探索在真空电子器件中的应用,通过实现传统真空器件组成部分的小型化形成微真空器件。
MEMS器件技术发展迅速,通过实现传统真空器件组成部分的小型化形成微真空器件。
麻省理工学院利用桌面型3D打印设备制造高质量MEMS器件,不仅将制造成本降为现有方式的百分之一,还大幅加快制造速度,以及将质量损耗降为零。
图7采用3D打印技术打印出MEMS气体传感器
(4)微能源器件技术
作为微系统的支撑技术,在近来获得较大发展,目前已经制造能与硅基微电子器件单片集成的的微型超级电容器,具备超高能量和集成度等优势。
微能源技术发展目标是通过采用多种电极和电解质材料和技术,研制超级电容器等新技术,增大电池功率密度,提高电池功率提取效率,减轻电池重量和体积,增强电池的便携性和寿命,支持单兵和无人平台超长时间工作。
DARPA多个电池项目均以此为目标,要求实现200%效率的提升,支持机器人的工作时间能从10~20分钟上升至数小时;“电池纳米结构材料”、“微功率源”、“替代功率源(APS)”和“新奇功率源”等项目,要求使用先进的纳米材料研制体积小于1立方毫米、能量密度大于350瓦时/升。
(二)算法和架构
如前所述,随着元器件技术向系统方向发展,系统架构和算法所占的比重日益增加,也是美军微系统发展的重点,主要体现在数据融合、智能自主、提高频谱利用率等方面。
多传感器数据融合可有效提升整个传感器系统信息的有效度。
近期试验证明,依托“全传感器融合系统”带来的先进能力将为海军带来更大优势,可使飞行员利用所有机载传感器的信息生成一体化作战图,并将通过安全的数据链与互联网中其他飞行员及指挥控制操作中心实现自动共享。
在智能自主方面,麻省理工学院研制出的以神经网络形态为架构的可进行深度学习的芯片Eyeriss,效能是普通移动处理器的10倍,可在不联网的情况下执行人脸辨别等功能。
在频谱利用方面,美国哥伦比亚大学使用硅集成电路最常用的CMOS制造工艺,首次实现了环形器的微型化,可以更好地满足雷达、信号情报和其他应用需求。
(三)热管理技术
随着电子元器件尺寸不断缩小,集成度提高和功能日益复杂,芯片单位面积内产生的热量急剧增加,已成为制约电子元器件发展的重要因素。
为满足未来电子元器件对体积、重量和功耗的要求,各大国防机构和企业积极开展散热技术的研究。
目前已经实现将微通道直接嵌入芯片或封装体中的微细加工技术,在纳米尺度实现对流或蒸发等微冷却技术。
2016年,洛克希德•马丁公司研制出内嵌芯片级微流体散热通道的散热片,尺寸仅为厚250μm,长5mm,宽2.5mm,所含冷却用水量不足一滴,但足以冷却最热的电路芯片。
2020年9月,瑞士洛桑联邦理工学院研究人员研发出了全球首个微芯片内的集成液体冷却系统,通过将液体冷却直接嵌入电子芯片内部来控制电子产品产生的热量,其冷却性能可达传统电子冷却方法的50倍。
(四)集成技术
DARPA发展集成微系统的路径有二:
一是以3D异构集成的路径实现集成微系统;二是以晶体管级异质集成的路径实现集成微系统。
随着三维异构集成技术因实现难度较低而优先进入成熟期,能实现更高集成度和系统功能集成的晶体管级异质集成成为DARPA发展的重点。
除了加强传统光电领域的集成外,也在考虑将磁性等更远电子元器件集成到一起。
(1)异构集成技术
美国国防部在二十世纪九十年代末率先提出了采用异构集成技术将微电子器件、光电子器件和MEMS器件整合在一起,开发芯片级集成微系统的概念。
异构集成技术,以已经制备的各类器件的再集成为主要内容。
当前,异构集成方面,已经有完整形态产品供货,典型产品室射频微系统和惯性微系统,正在向更高技术成熟度和制造成熟度方向发展。
在12英寸硅CMOS圆片上,达到的核心指标为:
异构互联间距小于5微米;异质互联成品率大于99.99%;同时集成9种氮化镓、磷化铟芯片和无源元件,异构芯片成品率大于98%。
其中三维堆叠技术已经有成熟产品,以专用集成电路加存储器的形式最为常见,层叠数通常为2-4层。
如果是存储器件,最多可以实现8层堆叠。
目前较为先进的是“冷立方”(CoolCube)技术,减少对硅穿孔工艺的需求,满足超高密度和高性能电路的设计和生产。
(2)异质集成技术
异质集成在同一衬底上通过集成多种材料、多种结构的器件,实现系统集成,是微系统技术发展的高级阶段,成为美国和欧洲集中力量发展的前瞻性微系统技术。
目前异质集成方面通过大规模投资发展项目,已经具备在硅基上集成氮化镓、磷化铟、锗硅、砷化镓和MEMS器件,正在向开放工艺能力发展。
美国INTEL公司和欧洲微电子研究中心(IMEC)在硅衬底上实现了铟镓砷沟道的异质集成,器件处理速度大幅提升。
2019年“电子复兴”计划峰会上,DARPA展示的由磷化铟和氮化镓小芯片与硅COMS集成的直接数字合成器,输出功率达业界最高水平,表明异质集成技术接近成熟。
美军的异质集成能力已经可以覆盖砷化镓、氮化镓、磷化铟、硅、硅锗等超过5种材料的能力;在功能集成方面,多种信号感知芯片,信号处理芯片和信令执行芯片已经可以硅基上同时异质集成,系统级集成产品的演示验证已经证明异质集成技术的全面突破。
(五)自修复技术
随着集成电路特征尺寸的不断减小,芯片的集成度和复杂度也越来越高,芯片也越容易受到工艺偏差和恶劣环境等因素的影响,出现性能减退甚至失效等情况。
因此,可自修复电子器件成为对抗这种情况最有效的方法。
目前,可自修复技术主要分为两类,一类是利用DARPA在HEALIC项目中所设定的利用传感器和控制电路实现功能自修复,一类是利用材料自身可修复特性实现受损部位自修复。
(六)自分解技术
美国伊利诺斯大学香槟分校在DARPA、国家科学基金会、空军科学研究实验室、国家卫生研究院国家生物医学成像和生物工程研究所、能源部等机构的支持下,在生物可分解器件领域进行了多年研究。
2013年,伊利诺斯大学研究出自分解电池。
该电池分别由镁箔和钼作为阳极和阴极,采用聚酸酐制成的易于成型、生物可降解聚合物进行封装。
在植入生物体后,生物体体液作为电解质。
该生物电池有着常规锂离子电池的能量密度。
但功率密度则比普通的低。
2016年1月中旬,美国伊利诺斯大学香槟分校和华盛顿大学医学院的研究人员联合开发出全新微小超薄电子传感器,可在头部受伤或做脑部手术后植入头部,监控头骨内压力和温度等表征健康的重要参数,然后在不需要时完全无害地溶解到生物体内的液体中,无需额外的移除手术,减少感染和死亡的风险。
研究成果发表于2016年1月18日的《自然》杂志。
这类新型植入式器件在临床治疗中具有广阔的应用前景。
下一步将就该技术进行人脑试验,并将其功能扩展到其他生物医学应用。
三、国外微系统发展趋势
纵观以美国为代表的军事强国对微系统的发展需求,结合技术发展规律,军用微系统将向小型微型化、多功能集成化、灵活智能化等方向发展。
一方面重视多种功能的异质、异构集成,在此基础上实现小型化和微型化;另一方面通过将多个电子元器件进行系统化整合,打造微型作战平台。
采用模块化、开放式发展模式,实现先进技术的更快融入和集成,降低系统研发调试的难度和成本。
加入自主学习和自主决策能力,提高自适应能力,扩大微系统的作用范围。
在14nm基础上继续下探持续缩小特征尺寸、从三维封装集成到三维单片集成、推进量子和神经形态新计算范式、用数字方式实现各模拟功能将是微系统发展的主要内容。
在微系统的下一步发展中,可以预期美军将持续秉承系统化、整体化、平台化发展理念:
重视多种功能的异质、异构集成,然后在此基础上实现小型化和微型化,而非一味追求减小体积;通过将多个电子元器件系统化整合,打造成微型作战化平台;采用模块化、开放化发展模式,实现先进技术的更快融入和集成,并降低系统研发调试的难度和成本;加入自主学习和自主决策能力,提高自适应能力,扩大微系统的作用范围和能力。
(一)器件集成技术将更加成熟
随着技术的发展,三维集成的方式将从现在以TSV为代表的2.5D立体集成发展到三维堆叠集成,接着进一步发展到晶体管级的垂直堆叠和异质材料的单片集成。
微处理器向着小线宽、低功耗、高性能、智能化方向发展。
微集成技术正在由平面集成向三维集成发展,由芯片级向集成度和复杂度更高的系统级发展。
微射频集成芯片实现新突破,二维光学相控阵列等新型光电集成器件问世。
现在,大部分的典型微系统产品都是基于2.5D和3D同构和异构集成技术的,其中又以2.5D为主力商用技术。
从已经展现出的技术发展趋势看,以3D-IC为代表的异构集成技术将成为中长期微系统主要集成技术。
以此技术,微系统产品在保持更多功能集成的同时,尺寸和体积将持续大规模的缩小,为装备多功能集成和智能发展奠定物理基础;
3D异构集成技术发展最大的瓶颈在于垂直互联的尺度受制于微系统的性能、微系统技术和构成微系统的多种器件材料的匹配。
因此,3D异构集成技术发展的后一阶段必然会走向基于材料异构的芯片片上集成技术,利用多种优势材料的分区集成和一体化互联工艺大规模制备出功能集成度更高、性能更高、成本更低的微系统产品,在保持大规模缩微的同时,灵巧集成更多任务功能,在推进武器装备小型化和微型化的同时,催生武器装备的芯片化。
(二)新技术途径将替代特征尺寸微缩
随着摩尔定律的继续前行,芯片特征尺寸不断缩小,从微米级到纳米级,美国的英特尔、IBM,韩国的三星、中国台湾台积电等都在积极向7纳米迈进,但特征尺寸继续微缩将不再是微系统发展的首选出路。
缩小特征尺寸的好处已经不能像过去一样明显。
在过去随着特征尺寸的缩小能带来更高性能和更低成本,但是现在单个器件的成本随着特征尺寸的减小在飞速上涨。
无法有效的散热也制约着向下一节点的迈进。
如果到5纳米生产节点,动态功率密度、器件散热和电流泄露将成为重要问题。
此外对这微系统芯片不断进入安全性要求较高的应用领域,如自动驾驶汽车和宇航器等,如果芯片出现问题,将有可能承担法律责任,因此芯片的可靠性将成为一个重要的考量因粗。
并且,通过新型(微)架构、新兴材料和先进封装技术也能带来功耗和性能的改进。
例如,思科、IBM和英特尔正在探索不同的方法来改进器件性能,已经开始2.5D芯片的商业生产,并认为新技术途径是改变性能的最佳方式。
在随后的发展过程中,新技术途径有可能取代特征尺寸的继续微缩。
(三)不再一味追随摩尔定律的步伐
随着晶体管尺寸接近原子尺度,摩尔定律放缓已成为产业共识。
面对半导体工艺技术不断微缩所增长的成本和复杂性,企业正在转向新的技术以继续提升性能的增长,如封装工艺和计算机设计等领域的一系列新方法,即持续努力缩小特征尺寸已变为存储器等一小部分半导体企业的发展方向,更多半导体企业将,更加注重产品的多功能化和对多种技术的综合应用,如在芯片中集成新一代传感器,电源管理电路,用于GPS、移动网络和WiFi网络的模拟器件,陀螺仪和加速计等MEMS器件等。
(四)晶圆尺寸从12英寸扩展至18英寸
随着12英寸晶圆的使用增加,18英寸晶圆成为发展的主要趋势。
从晶圆生产商角度来看,转向18英寸是最合适的逻辑选择,可以降低成本以符合摩尔定律的要求。
硅片是生产集成电路的主要原材料,硅片尺寸越大则每片硅片上可以制造的的芯片数量就越多,从而制造成本就越低。
硅片尺寸的扩大和芯片线宽的减小是行业技术进步的两条主线。
最初,12英寸晶圆生产主要面向最先进的产品,但是随着微系统技术的发展、需求的增加和工艺技术的逐渐成熟,18英寸晶圆生产逐渐成为发展必然方向。
(五)具备更多的自适应和自主能力
随着人工智能的快速发展,微系统中也将搭载更多自主能力,并最先体现在频谱利用和数据处理两个方面。
在频谱利用方面,随着联网武器装备数量的持续快速增加和军用频谱资源的减少,频谱拥挤问题显著突出,从开始的可编程射频器件到现在的软件无线电、数字射频器件和频谱利用自主学习算法等,美军在频谱领域的自适应能力日益增强,并将在未来持续保持这种优势。
在数据处理方面,随着视频自主处理算法的成熟,以及神经形态芯片的快速发展和不断完善,将赋予无人机等无人装备更多自主数据处理、自主分析和决策能力。
(六)模块化和开放化更加明显
相比于功能集成的定制系统,微系统下一步注重研究模块化和开放式架构的系统,在该系统中替换某些软件或硬件并不会影响系统的其他部分,更容易实现多种类型的融合和规模的调整。
电子复兴计划发展研究
一、电子复兴计划开展的背景
在DARPA对电子复兴计划的论述中,明确指出“开展电子复兴计划是为了应对摩尔定律趋于极限,突破传统器件微型化布局的限制,通过开展对微系统材料与集成、电路设计和系统架构三方面的创新性研究,持续提升电子器件的性能”。
并且随着微电子技术的快速发展,已经成为武器装备性能提升的关键,并且近年来美国新型电子器件创新速度放缓,加之先进技术的全球扩散,美认为其在半导体集成电路领域的技术领先优势正在下降。
为此,DARPA于2017年6月提出“电子复兴”计划。
(一)摩尔定律趋于极限
1965年,戈登•摩尔在其论文中预言“集成电路的晶体管数量每两年将翻一番,每个晶体管的成本将会下降”。
此后,在长达半个世纪的时间里,半导体产业界一直通过持续减小晶体管尺寸、增加单片晶体管集成度(等比例缩放思路),来实现晶体管综合性能提升和生产成本的降低。
摩尔定律是对半导体行业发展规律的总结,在过去的数十年里,对行业的发展起到指引和推动作用。
但随着器件性能的提升、尺寸的缩小,晶体管
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