当代半导体科技的新进展 [复制链接]

第7版(国际)
专栏：专论

　　当代半导体科技的新进展
李玉璋
本世纪科学技术研究成果最引人注目的是高技术的兴起和蓬勃发展，它导致了一系列高技术产业的形成，促进人类社会的物质生活和精神生活发生巨大变化。而在高技术发展中，信息技术的重大突破起了关键作用。
半导体微电子技术——集成电路的发展
在７０年代中期之前，微电子产品主要用于计算机、通信、仪器、仪表以及家用电器；７０年代中期以后，微电子产品的应用不断向机械领域渗透，形成了各种机械电子产品。随着微电子技术的发展，电子产品的应用正渗入到人们生产和生活等各个方面，如工厂、办公和家庭自动化。
集成电路的发展趋势是加工圆片直径增大，器件加工尺寸变小，集成度不断提高。
几乎所有发达国家和地区都把发展动态随机存储器（ＤＲＡＭ）和静态随机存储器（ＳＲＡＭ）作为发展集成电路（ＩＣ）微细结构和加工技术的突破口。在国际上，ＲＡＭ是半导体工艺技术的试金石和策动力，研制ＲＡＭ的水平可以用来衡量一个国家或工厂的研制和生产水平。现在，半导体芯片的存储能力发展很快。１９９０年，国外４兆位ＤＲＡＭ和２５６Ｋ　ＳＲＡＭ刚刚进入市场，世界上第一个６４兆位ＤＲＡＭ已经在实验室诞生。这将对计算机的高功能化和小型化以及家用电器的革命产生巨大的影响。按目前速度发展下去，预计到２０００年１０００兆位ＤＲＡＭ将实用化。
在以缩小特征线宽和提高集成度为标志的通用ＩＣ的纵向发展的同时，国际上还注意了专用ＩＣ的横向发展，即在充分利用已达到的工艺技术水平下，同时发展各种专用集成电路ＡＳＩＣ。ＡＳＩＣ具有小批量、多品种、专用的特点，是面向用户的设计。它生产的方式不像大量低价的通用ＩＣ芯片被少数几个大企业所垄断，而是由分散的整机厂通过设计中心来完成。
随着砷化镓半绝缘单晶及外延技术和器件工艺的进步，９０年代砷化镓微波器件、超高速器件以及砷化镓集成电路将飞速发展。
第５代计算机使用的硬件，除了以二值逻辑为基本内核外还有许多方面向智能方向发展，以处理大量并行的模糊信息的模糊逻辑功能集成电路作为补充。
专用集成系统和模糊功能集成电路无疑会对智能计算机和机器人的发展起很大作用，最终导致第５代计算机的真正出现。１９８９年在日本宣布已制成模仿人脑功能、有５７６个神经元的电路。
半导体光电子技术的发展
光通信仍然是光电子器件主体应用目标。光通信的应用主要分为公用通信网和专用通信网两大类。光通信的发展方向是长距离干线大容量超高速通信系统以及进入家庭的用户系统。目前全世界铺设的光纤通信线路估计长达２０００万公里，预计到２０００年将增加１０倍。
宽带综合业务数字网（Ｂ—ＩＳＤＮ）是下一代通信技术的突出代表，是未来信息化社会的重要标志之一。该数字网能使大量的数据、文字、传真、图像、电子邮件等多种信息统一在同一信息网内进行传递、交换和处理，从而使各部门的计算机、数字库、电话机、传真机、可视图像等新型终端连结成网，实现信息资源共享，预计本世纪末可进入家庭。
在超大容量光通信方面，国外实用化光纤通信工程已全部使用长波长、５次群（５６０ＭＢ／Ｓ）单模通信系统。下一步将要研制的是光学时分复用和波分复用通信系统。
为这些光纤通信系统提供光源、接收器件和中继器的技术也获得迅速发展。例如分布反馈激光器硅衬底上砷化砷量子阱激光器、超高速激光器与探测器以及行波式光放大器。７０年代初提出的超晶格概念和以后发展起来的分子束外延技术，以及金属有机物化学汽相淀积、化学束外延技术，为生产能带剪裁人工改性的超晶格材料提供了有效手段。在此基础上研制光电子器件以及微电子、光电子系统集成技术已给我们展现了十分诱人的前景。当今，国际上特别着眼于量子阱光电子器件（即是将现在的半导体激光器、探测器用量子阱结构来实现）和光电集成或光集成。在研制上述典型光电子器件的过程中，还需要解决一系列技术问题。光通信技术的普遍实用化有赖于光电集成和光集成技术的成熟与发展，它们将成为光通信产业发展的关键。
由于光学技术具有对信息进行高速并行处理和大量互连的能力，它将给计算机的发展带来革命性变化。光计算的第一步是实现电子计算机内部光互连，长远目标是实现基于二维并行处理或光学神经网络的专用光计算机系统。１９９０年初美国贝尔实验室宣布研制成功“世界第一台光学信息处理器”，它被认为是走向计算机的一个里程碑。
微电子技术和光电子技术已经对人类的生产和生活、物质和精神发生了巨大影响，并将继续发挥重大作用。可以预见，半导体科技在当今世界新技术革命浪潮中将发出更加灿烂的光辉。
　　　　　（本文作者是中国科学院半导体研究所常务副所长）