摘要:摘要:半導體微電子技術及其相關產業是我國電子信息行業的重要組成,西方發達國家在該領域對我國始終進行著全方位的封鎖。其中,微米級微電子技術的突破,是我國能夠獨立開展超
摘要:半導體微電子技術及其相關產業是我國電子信息行業的重要組成,西方發達國家在該領域對我國始終進行著全方位的封鎖。其中,微米級微電子技術的突破,是我國能夠獨立開展超大規模集成電路研發的重要因素;此外,這一突破還觸發了微電子技術在中國的產業化和市場化?;趯υ紮n案、當事人口述訪談等資料的梳理和分析,再現了我國微米級微電子技術封鎖的突破及超大規模集成電路產業化的歷程,以及這一過程中所體現出的特殊環境下的技術創新和產學研協作。
關鍵詞:微電子技術;超大規模集成電路;國際封鎖

七十年前,第一顆晶體管出現,從此人類進入了半導體時代。六十年前,集成電路出現,并很快發展到了超大規模集成電路的水平,在推動電子信息技術進一步發展的同時,也開始和傳統產業相結合,開啟了信息化時代的大幕,極大地改變了人類社會。然而,超大規模集成電路在中國的出現及其產業化的歷程,卻無時無刻不面臨著嚴峻的封鎖和巨大的挑戰。
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1背景
1.1世界及中國半導體微電子技術的起步
1947年12月,美國貝爾實驗室研制成功了世界上第一塊點接觸式晶體管。和傳統的電子管相比,晶體管具有體積小、消耗功率低等明顯的優勢。因此,晶體管開始逐步取代體積大、功率消耗大的電子管,開啟了半導體時代。晶體管的發明為集成電路的誕生奠定了基礎。1958年,美國德州儀器公司的杰克·基爾比(JackKilby)發明了第一塊集成電路——將包括鍺晶體管在內的五個元器件集成在一起,制作了一個相移振蕩器電路。1959年仙童公司的羅伯特·諾伊斯(RobertNoyce)研制發明了平面工藝的硅集成電路。集成電路的發明,給相關行業帶來了巨大的變化,引發了現代社會電子信息技術的變革。
1.2微米級微電子技術的重要意義
微電子工業的生產過程非常復雜,一般來說包括前工序和后工序兩個步驟,前工序是指將超純的硅晶棒切片,再經過二十至三十道工藝步驟,直到芯片制作完成的過程;后工序指的是從對前工序制作出的芯片進行測試、劃片、封裝直至形成最終產品的過程。前工序包括多次光刻、摻雜、氧化等步驟,其中光刻工藝所能達到的精度被稱為集成電路特征尺寸,它是微電子技術水平的重要標志,通常也直接用光刻工藝的特征尺寸來表示整個生產線及生產出的集成電路產品的工藝水平。
2差距與封鎖
2.1差距
20世紀60年代,集成電路技術在國外的發展也只不過十年左右時間,整個集成電路的發展還并不是很成熟,而在我國則剛剛在起步階段。彼時,不論國外還是國內,集成電路都是在雙極型①器件的基礎上發展起來的。60年代后期,國外出現了金屬氧化物半導體場效應管②(MOS集成電路),發展十分迅猛,使集成電路水平很快從小規模集成提高到中、大規模。進入70年代,我國和國外的集成電路發展水平開始出現了巨大的差距。
2.2面臨的封鎖
在存在巨大差距的同時,我國的微電子事業還面臨著西方國家的全方位封鎖。西方國家對我國微電子全方位封鎖主要是通過巴黎統籌委員會(簡稱“巴統”)對中國相關技術、設備、產品的全面禁運實現的。巴黎統籌委員會是1949年11月在美國的提議下成立的,總部設在巴黎,其全稱是“輸出管制統籌委員會”(CoordinatingCommitteeforMultilateralExportControls)。巴統的宗旨是執行對社會主義國家的禁運政策,其禁運產品包括軍事武器裝備、尖端技術產品和倡議產品三大類。1952年,巴統成立了中國委員會,是專門針對中國實行禁運的執行機構[4]。1985年的巴統禁運手冊規定(見圖1):生產或測試電子產品的設備中,5微米以下的光刻機對中國是嚴格禁運的(IL1355);電子產品和相關技術中,4K容量DRAM(特征尺寸5微米)的相關產品和技術對中國是嚴格保密和禁運的(IL1564)。
3封鎖的突破
美國等西方國家對我國微電子事業的全方位封鎖,目的是卡住我國電子工業的脖子,是我國邁向超大規模集成電路研究和生產的最大障礙。而要想達到超大規模集成電路水平,進而實現電子技術的現代化并帶動相關行業的高速發展,就必須要突破這一封鎖。為此,我國的微電子學專家、工程師和工人們通力合作和緊密協作。例如,王守武在意識到要提高產品成品率就要有穩定的設備保證這一關鍵問題后,就帶領半導體所的同仁開始攻克設備關,并于后來開發了我國第一臺分子束外延設備、雙穩激光器等核心設備[5]。中國的科學家下定決心要打破封鎖,跨越微米級難關,其中微米級超大規模集成電路關鍵性技術的突破主要是在新成立的清華大學微電子所進行的。
參考文獻
[1]王陽元,王永文.我國集成電路產業發展之路——從消費大國走向產業強國[M].北京:科學出版社,2008:19-37.
[2]戴吾三,葉金菊.從半導體教研組到微電子學研究所——清華大學半導體專業、微電子學研究所的發展和創新[J].自然科學史研究,2003,(S1):100-112.
[3]李艷平,康靜,尹曉冬.硅芯筑夢-王守武傳[M].北京:中國科學技術出版社,2015:139.
王公