什么是化合物半導體集成電路

什么是化合物半導體集成電路

是將晶體管、二極管等有源元件和電阻器、電容器等無源元件，按照一定的電路互連，“集成”在一塊半導體單晶（主要是硅單晶）片上。它完成特定的電路或系統(tǒng)功能。這種集成電路與過去將各個電子元件分別封裝，然后裝配在一起的電路不同，不僅表現(xiàn)在外形體積上小，而且反映在制造工藝技術上，它的全部元件及其互連導線都在一系列特定工藝技術加工過程中完成。

集成電路如果以構成它的電路基礎的晶體管來區(qū)分,有雙極型集成電路和MOS集成電路兩類。前者以雙極結(jié)型平面晶體管為主要器件（如圖2），后者以MOS場效應晶體管為基礎。圖3表示了典型的硅柵N溝道MOS集成電路的制造工藝過程。一般說來，雙極型集成電路優(yōu)點是速度比較快，缺點是集成度較低,功耗較大；而MOS集成電路則由于MOS器件的自身隔離，工藝較簡單，集成度較高,功耗較低，缺點是速度較慢。近來在發(fā)揮各自優(yōu)勢，克服自身缺點的發(fā)展中，已出現(xiàn)了各種新的器件和電路結(jié)構。

集成電路按電路功能分，可以有以門電路為基礎的數(shù)學邏輯電路和以放大器為基礎的線性電路。后者由于半導體襯底和工作元件之間存在著有害的相互作用，發(fā)展較前者慢。同時應用于微波的微波集成電路和從Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體激光器和光纖維導管為基礎的光集成電路也正在發(fā)展之中。

半導體集成電路除以硅為基礎的材料外，砷化鎵也是重要的材料，以它為基礎材料制成的集成電路，其工作速度可比目前硅集成電路高一個數(shù)量級，有著廣闊的發(fā)展前景。

從整個集成電路范疇講，除半導體集成電路外，還有厚膜電路與薄膜電路。

①厚膜電路。以陶瓷為基片，用絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)等工藝手段制備無源元件和互連導線，然后與晶體管、二極管和集成電路芯片以及分立電容等元件混合組裝而成。

②薄膜電路。有全膜和混合之分。所謂全膜電路，就是指構成一個完整電路所需的全部有源元件、無源元件和互連導體，皆用薄膜工藝在絕緣基片上制成。但由于膜式晶體管的性能差、壽命短，因此難以實際應用。所以目前所說的薄膜電路主要是指薄膜混合電路。它通過真空蒸發(fā)和濺射等薄膜工藝和光刻技術，用金屬、合金和氧化物等材料在微晶玻璃或陶瓷基片上制造電阻、電容和互連（薄膜厚度一般不超過1微米）,然后與一片或多片晶體管器件和集成電路的芯片高密度混合組裝而成。

厚膜和薄膜電路與單片集成電路相比,各有特點,互為補充。厚膜電路主要應用于大功率領域；而薄膜電路則主要在高頻率、高精度方面發(fā)展其應用領域。目前，單片集成電路技術和混合集成電路技術的相互滲透和結(jié)合，發(fā)展特大規(guī)模和全功能集成電路系統(tǒng)，已成為集成電路發(fā)展的一個重要方向。

化合物半導體集成電路在移動通信領域的發(fā)展前景

化合物半導體集成電路產(chǎn)業(yè)目前一方面面臨著市場景氣欠佳的困難，另一方面同時又面臨著硅CMOS、BiCMOS的激烈競爭?；衔锇雽w集成電路產(chǎn)業(yè)的前景怎樣？這是業(yè)內(nèi)外人士普遍關心的問題。

分析產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景主要應考慮市場機遇。我們認為化合物半導體集成電路產(chǎn)業(yè)面臨著四個有利機遇。其中第一個機遇是移動通信技術正在不斷朝有利于化合物半導體集成電路的方向發(fā)展。目前二代半（2.5G）技術正在逐漸成為移動通信技術的主流，同時正在逐漸向第三代過渡。由于二代半技術對功放的效率和散熱有更高的要求，所以這對砷化鎵有利。三代技術要求更高的工作頻率，更寬的帶寬和高線性，這也是對砷化鎵和鍺硅技術有利的。目前第四代（4G）的概念已明確提出來了。四代技術對手機有更高要求。它要求手機在樓內(nèi)可接入無線局域網(wǎng)（WLAN），即可工作到2.4GHz和5.8GHz，在室外可在二代、二代半、三代等任意制式下工作。因此這是一種多功能、多頻段、多模式的移動終端。從系統(tǒng)小巧來說，當然會希望實現(xiàn)單芯片集成（SOC），但單一的硅技術無法在那么多功能和模式上都達到性能最優(yōu)。要把各種優(yōu)化性能的功能集成在一起，只能用系統(tǒng)級封裝（SIP），即在同一封裝中用硅、鍺硅、砷化鎵等不同工藝來優(yōu)化實現(xiàn)不同功能，這就為砷化鎵和鍺硅的不斷發(fā)揮優(yōu)勢帶來了新的機遇。

第二個機遇來自消費類電子，全球的Wi－Fi市場方興未艾，家用電子產(chǎn)品裝備無線控制和數(shù)據(jù)連接的比例越來越高，音視頻裝置日益無線化。再加上筆記本電腦的日益普及，這類產(chǎn)品的市場為鍺硅集成電路的應用帶來了新機遇。

第三個機遇來自新一代的光纖通信技術。盡管目前光纖通信市場非常蕭條，但新一代的40GBPS光通信設備不久肯定會開始裝備，10GBPS的光通信設備會代替原有的2.5GBPS設備投入大量使用。而這些設備中將大量使用磷化甸、砷化鎵、鍺硅等化合物半導體集成電路。

第四個機遇來自汽車電子，目前汽車防撞雷達已在很多高檔車上得到了實用，將來肯定會越來越普及。由于汽車防撞雷達一般工作在毫米波段，所以肯定離不開砷化鎵甚至磷化銦，它的中頻部分會用到鍺硅，由于全球汽車工業(yè)十分龐大，所以這是一個早晚必定會發(fā)生的巨大市場。

總之，化合物半導體集成電路產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展是不容置疑的。中國大陸化合物半導體集成電路產(chǎn)業(yè)的建設和發(fā)展也只是個時間問題。

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