什么是化合物半導(dǎo)體集成電路

什么是化合物半導(dǎo)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(wú)源元件，按照一定的電路互連，“集成”在一塊半導(dǎo)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(guò)去將各個(gè)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(shù)上，它的全部元件及其互連導(dǎo)線都在一系列特定工藝技術(shù)加工過(guò)程中完成。

集成電路如果以構(gòu)成它的電路基礎(chǔ)的晶體管來(lái)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(chǎng)效應(yīng)晶體管為基礎(chǔ)。圖3表示了典型的硅柵N溝道MOS集成電路的制造工藝過(guò)程。一般說(shuō)來(lái)，雙極型集成電路優(yōu)點(diǎn)是速度比較快，缺點(diǎn)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(jiǎn)單，集成度較高,功耗較低，缺點(diǎn)是速度較慢。近來(lái)在發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，克服自身缺點(diǎn)的發(fā)展中，已出現(xiàn)了各種新的器件和電路結(jié)構(gòu)。

集成電路按電路功能分，可以有以門電路為基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)邏輯電路和以放大器為基礎(chǔ)的線性電路。后者由于半導(dǎo)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(shí)應(yīng)用于微波的微波集成電路和從Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體激光器和光纖維導(dǎo)管為基礎(chǔ)的光集成電路也正在發(fā)展之中。

半導(dǎo)體集成電路除以硅為基礎(chǔ)的材料外，砷化鎵也是重要的材料，以它為基礎(chǔ)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(gè)數(shù)量級(jí)，有著廣闊的發(fā)展前景。

從整個(gè)集成電路范疇講，除半導(dǎo)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(wú)源元件和互連導(dǎo)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(gòu)成一個(gè)完整電路所需的全部有源元件、無(wú)源元件和互連導(dǎo)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(shí)際應(yīng)用。所以目前所說(shuō)的薄膜電路主要是指薄膜混合電路。它通過(guò)真空蒸發(fā)和濺射等薄膜工藝和光刻技術(shù)，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(guò)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(diǎn),互為補(bǔ)充。厚膜電路主要應(yīng)用于大功率領(lǐng)域；而薄膜電路則主要在高頻率、高精度方面發(fā)展其應(yīng)用領(lǐng)域。目前，單片集成電路技術(shù)和混合集成電路技術(shù)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(gè)重要方向。

化合物半導(dǎo)體集成電路在移動(dòng)通信領(lǐng)域的發(fā)展前景

化合物半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)目前一方面面臨著市場(chǎng)景氣欠佳的困難，另一方面同時(shí)又面臨著硅CMOS、BiCMOS的激烈競(jìng)爭(zhēng)。化合物半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)的前景怎樣？這是業(yè)內(nèi)外人士普遍關(guān)心的問(wèn)題。

分析產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景主要應(yīng)考慮市場(chǎng)機(jī)遇。我們認(rèn)為化合物半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)面臨著四個(gè)有利機(jī)遇。其中第一個(gè)機(jī)遇是移動(dòng)通信技術(shù)正在不斷朝有利于化合物半導(dǎo)體集成電路的方向發(fā)展。目前二代半（2.5G）技術(shù)正在逐漸成為移動(dòng)通信技術(shù)的主流，同時(shí)正在逐漸向第三代過(guò)渡。由于二代半技術(shù)對(duì)功放的效率和散熱有更高的要求，所以這對(duì)砷化鎵有利。三代技術(shù)要求更高的工作頻率，更寬的帶寬和高線性，這也是對(duì)砷化鎵和鍺硅技術(shù)有利的。目前第四代（4G）的概念已明確提出來(lái)了。四代技術(shù)對(duì)手機(jī)有更高要求。它要求手機(jī)在樓內(nèi)可接入無(wú)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(dòng)終端。從系統(tǒng)小巧來(lái)說(shuō)，當(dāng)然會(huì)希望實(shí)現(xiàn)單芯片集成（SOC），但單一的硅技術(shù)無(wú)法在那么多功能和模式上都達(dá)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(jí)封裝（SIP），即在同一封裝中用硅、鍺硅、砷化鎵等不同工藝來(lái)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)不同功能，這就為砷化鎵和鍺硅的不斷發(fā)揮優(yōu)勢(shì)帶來(lái)了新的機(jī)遇。

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

第三個(gè)機(jī)遇來(lái)自新一代的光纖通信技術(shù)。盡管目前光纖通信市場(chǎng)非常蕭條，但新一代的40GBPS光通信設(shè)備不久肯定會(huì)開(kāi)始裝備，10GBPS的光通信設(shè)備會(huì)代替原有的2.5GBPS設(shè)備投入大量使用。而這些設(shè)備中將大量使用磷化甸、砷化鎵、鍺硅等化合物半導(dǎo)體集成電路。

第四個(gè)機(jī)遇來(lái)自汽車電子，目前汽車防撞雷達(dá)已在很多高檔車上得到了實(shí)用，將來(lái)肯定會(huì)越來(lái)越普及。由于汽車防撞雷達(dá)一般工作在毫米波段，所以肯定離不開(kāi)砷化鎵甚至磷化銦，它的中頻部分會(huì)用到鍺硅，由于全球汽車工業(yè)十分龐大，所以這是一個(gè)早晚必定會(huì)發(fā)生的巨大市場(chǎng)。

總之，化合物半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展是不容置疑的。中國(guó)大陸化合物半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)的建設(shè)和發(fā)展也只是個(gè)時(shí)間問(wèn)題。

?