1980年前，我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成較完整的包括設(shè)備、原料、制造、工藝等方面的科研和生產(chǎn)體系，主要分布于原電子部（信息產(chǎn)業(yè)部）、中國(guó)科學(xué)院和航天部系統(tǒng)。

改革開放以來，經(jīng)過大規(guī)模引進(jìn)消化和90年代的重點(diǎn)建設(shè)，目前我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已具備了一定的規(guī)模和基礎(chǔ)，包括已穩(wěn)定生產(chǎn)的7個(gè)芯片生產(chǎn)骨干廠、20多個(gè)封裝企業(yè)，幾十家具有規(guī)模的設(shè)計(jì)企業(yè)以及若干個(gè)關(guān)鍵材料及專用設(shè)備儀器制造廠組成的產(chǎn)業(yè)群體，大體集中于京津、滬蘇浙、粵閩三地。

我國(guó)歷年對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的總投入約260億元人民幣（含126億元外資）。現(xiàn)有集成電路生產(chǎn)技術(shù)主要來源于國(guó)外技術(shù)轉(zhuǎn)讓，其中相當(dāng)部分集成電路前道工序和封裝廠是與美、日、韓公司合資設(shè)立。其中三資企業(yè)的銷售額約占總銷售額的88%（1998年）。民營(yíng)的集成電路企業(yè)開始萌芽。

設(shè)計(jì)：集成電路的設(shè)計(jì)匯集電路、器件、物理、工藝、算法、系統(tǒng)等不同技術(shù)領(lǐng)域的背景，是最尖端的技術(shù)之一。我國(guó)目前以各種形態(tài)存在的集成電路設(shè)計(jì)公司、設(shè)計(jì)中心等約80個(gè)，工程師隊(duì)伍還不足3000人。2000年，集成電路設(shè)計(jì)業(yè)銷售額超過300萬元的企業(yè)有20多家，其中超過1000萬的約10家。超過1億的4家（華大、矽科、大唐微電子和士蘭公司）。總銷售額10億元左右。年平均設(shè)計(jì)300種左右（其中不到200種形成批量）。

現(xiàn)主要利用外商提供的EDA工具，運(yùn)用門陣列、標(biāo)準(zhǔn)單元，全定制等多種方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。并開始采用基于機(jī)構(gòu)級(jí)的高層次設(shè)計(jì)技術(shù)、VHDL，和可測(cè)性設(shè)計(jì)技術(shù)等先進(jìn)設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)最高水平為0.25微米，700萬元件，3層金屬布線，主線設(shè)計(jì)線寬0.8-1.5微米，雙層布線。[1]目前，我國(guó)在通信類集成電路設(shè)計(jì)有一定的突破。自行設(shè)計(jì)開發(fā)的熊貓2000系列CAD軟件系統(tǒng)已開發(fā)成功并正在推廣。這個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)成功，使我國(guó)繼美國(guó)、歐共體、日本之后，第四個(gè)成為能夠開發(fā)大型的集成電路設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的國(guó)家。目前邏輯電路、數(shù)字電路100萬門左右的產(chǎn)品已可以用此設(shè)計(jì)。

前工序制造：1990年代以來，國(guó)家通過投資實(shí)施“908”、“909”工程，形成了國(guó)家控股的骨干生產(chǎn)企業(yè)。其中，中日合資、中方控股的華虹NEC（8英寸硅片，0.35-0.25微米，月投片2萬片），總投資10億美元，以18個(gè)月的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)速度建成，99年9月試投片，現(xiàn)已達(dá)產(chǎn)。該工程使我國(guó)芯片制造進(jìn)入世界主流技術(shù)水平，增強(qiáng)了國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)界對(duì)我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)能力的信心。

摘要本文重點(diǎn)對(duì)半導(dǎo)體硅材料，GaAs和InP單晶材料，半導(dǎo)體超晶格、量子阱材料，一維量子線、零維量子點(diǎn)半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料，寬帶隙半導(dǎo)體材料，光子晶體材料，量子比特構(gòu)建與材料等目前達(dá)到的水平和器件應(yīng)用概況及其發(fā)展趨勢(shì)作了概述。最后，提出了發(fā)展我國(guó)半導(dǎo)體材料的建議。

關(guān)鍵詞半導(dǎo)體材料量子線量子點(diǎn)材料光子晶體

1半導(dǎo)體材料的戰(zhàn)略地位

上世紀(jì)中葉，單晶硅和半導(dǎo)體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功，導(dǎo)致了電子工業(yè)革命；上世紀(jì)70年代初石英光導(dǎo)纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明，促進(jìn)了光纖通信技術(shù)迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，使人類進(jìn)入了信息時(shí)代。超晶格概念的提出及其半導(dǎo)體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設(shè)計(jì)思想，使半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)與制造從“雜質(zhì)工程”發(fā)展到“能帶工程”。納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強(qiáng)大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經(jīng)濟(jì)格局和軍事對(duì)抗的形式，徹底改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>

2幾種主要半導(dǎo)體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

2.1硅材料

摘要本文重點(diǎn)對(duì)半導(dǎo)體硅材料，GaAs和InP單晶材料，半導(dǎo)體超晶格、量子阱材料，一維量子線、零維量子點(diǎn)半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料，寬帶隙半導(dǎo)體材料，光子晶體材料，量子比特構(gòu)建與材料等目前達(dá)到的水平和器件應(yīng)用概況及其發(fā)展趨勢(shì)作了概述。最后，提出了發(fā)展我國(guó)半導(dǎo)體材料的建議。

關(guān)鍵詞半導(dǎo)體材料量子線量子點(diǎn)材料光子晶體

1半導(dǎo)體材料的戰(zhàn)略地位

上世紀(jì)中葉，單晶硅和半導(dǎo)體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功，導(dǎo)致了電子工業(yè)革命；上世紀(jì)70年代初石英光導(dǎo)纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明，促進(jìn)了光纖通信技術(shù)迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，使人類進(jìn)入了信息時(shí)代。超晶格概念的提出及其半導(dǎo)體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設(shè)計(jì)思想，使半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)與制造從“雜質(zhì)工程”發(fā)展到“能帶工程”。納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強(qiáng)大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經(jīng)濟(jì)格局和軍事對(duì)抗的形式，徹底改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>

2幾種主要半導(dǎo)體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

2.1硅材料

【內(nèi)容摘要】電子封裝專業(yè)是一個(gè)相對(duì)較新而且包含內(nèi)容較為豐富的專業(yè)，其本科教學(xué)模式也處于發(fā)展階段。基于電子封裝專業(yè)的多學(xué)科交叉及工程化應(yīng)用較強(qiáng)等方面的特點(diǎn)，通過課程設(shè)置、實(shí)習(xí)基地建設(shè)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建，構(gòu)建出從封裝專業(yè)的理論學(xué)習(xí)，到實(shí)際專業(yè)封裝生產(chǎn)線的感性認(rèn)知，再到封裝設(shè)備的實(shí)踐操作這幾個(gè)方面對(duì)電子封裝專業(yè)本科教學(xué)模式進(jìn)行探索。

【關(guān)鍵詞】電子封裝;課程設(shè)置;實(shí)習(xí)基地;實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，越來越多的電子器件應(yīng)用到許多領(lǐng)域中，也帶動(dòng)了相關(guān)行業(yè)的飛速發(fā)展。尤其是隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，各式各樣的傳感器構(gòu)成了智能網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。封裝技術(shù)作為電子產(chǎn)品領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)之一，具有舉足輕重的作用。電子封裝是將利用半導(dǎo)體加工方法制備出的微元件、電路等用特定的封裝材料保護(hù)起來，形成機(jī)械保護(hù)并進(jìn)行電學(xué)信號(hào)傳輸，從而構(gòu)成微系統(tǒng)及工作環(huán)境的制造技術(shù)。由于電子封裝專業(yè)在半導(dǎo)體制程中屬于后道工序，其前道和半導(dǎo)體制備芯片相關(guān)聯(lián)，后道和器件的使用息息相關(guān)，所以其涵蓋的內(nèi)容非常多，牽涉到材料、化學(xué)、電子、機(jī)械等學(xué)科，尤其許多新型傳感器的出現(xiàn)，對(duì)電子封裝專業(yè)提出了更高的要求。近些年來，電子封裝對(duì)器件的可靠性評(píng)價(jià)、性能測(cè)試等領(lǐng)域也開始有所擴(kuò)展和延伸。作為一門較新的專業(yè)，電子封裝專業(yè)建設(shè)和本科生培養(yǎng)處于探索性階段。目前國(guó)內(nèi)高校的電子封裝專業(yè)大多起源于材料學(xué)院，尤以焊接技術(shù)、金屬材料專業(yè)居多。如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海交通大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等。但是電子封裝專業(yè)作為一門全新的學(xué)科和專業(yè)，在信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，其本科生教育培養(yǎng)模式需要與時(shí)俱進(jìn)，才能夠跟上當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展。江蘇科技大學(xué)電子與封裝專業(yè)借鑒了國(guó)內(nèi)其他高校在電子封裝專業(yè)方面的建設(shè)，同時(shí)根據(jù)自身的特點(diǎn)，結(jié)合長(zhǎng)三角地區(qū)半導(dǎo)體行業(yè)蓬勃發(fā)展的優(yōu)勢(shì)，對(duì)電子封裝專業(yè)本科生培養(yǎng)及專業(yè)建設(shè)進(jìn)行一些有益的探索。因此，本文從電子封裝專業(yè)的多學(xué)科交叉及工程化應(yīng)用較強(qiáng)等方面的特點(diǎn)出發(fā)，通過課程設(shè)置、實(shí)習(xí)基地建設(shè)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建，從封裝專業(yè)的理論學(xué)習(xí)，到實(shí)際專業(yè)封裝生產(chǎn)線的感性認(rèn)知，再到封裝設(shè)備的實(shí)踐操作，構(gòu)建電子封裝專業(yè)的本科教學(xué)理論－認(rèn)知－實(shí)踐的系統(tǒng)性模式。

一、課程設(shè)置

由于電子封裝專業(yè)是一門典型的交叉學(xué)科，牽涉到的基礎(chǔ)學(xué)科較多，因此在課程設(shè)置方面既要考慮到其知識(shí)專業(yè)性，又要考慮到其知識(shí)綜合性。江蘇科技大學(xué)立足于長(zhǎng)三角區(qū)域，針對(duì)目前電子封裝技術(shù)專業(yè)存在較大的人才供需矛盾(據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)每年對(duì)電子封裝專業(yè)本科層次的人才需求超過7萬人)，以半導(dǎo)體材料和器件制備為基礎(chǔ)，結(jié)合電子元器件的設(shè)計(jì)與模擬，對(duì)電子元件的封裝材料、封裝工藝、封裝設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行基礎(chǔ)教育，培養(yǎng)電子封裝及其相關(guān)領(lǐng)域中工藝開發(fā)、材料改進(jìn)、儀器研制等方面的專業(yè)工程技術(shù)人員。在專業(yè)課設(shè)置上，涵蓋從器件的原理、封裝的工藝和可靠性測(cè)試方面等，具體有以下7門專業(yè)必修課。半導(dǎo)體器件物理、微連接原理、電子封裝材料、封裝結(jié)構(gòu)與工藝、電子封裝可靠性、封裝熱管理。在選修課程的設(shè)置上重視電子封裝專業(yè)中的基礎(chǔ)理論、實(shí)際應(yīng)用、動(dòng)手能力、思維開拓方面的培養(yǎng)，對(duì)目前迅速發(fā)展的封裝領(lǐng)域中的知識(shí)進(jìn)行了綜合性的構(gòu)建，從理論到實(shí)際，從工藝到應(yīng)用，設(shè)置了10門專業(yè)選修課，包括微加工工藝、MEMS器件與封裝技術(shù)、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化、集成電路設(shè)計(jì)、微電子制造及封裝設(shè)備、表面組裝技術(shù)、微波與射頻電路、電磁兼容技術(shù)、先進(jìn)封裝技術(shù)、有限元技術(shù)及在封裝中的應(yīng)用。江蘇科技大學(xué)電子封裝專業(yè)的課程體系設(shè)置，一方面體現(xiàn)了電子封裝專業(yè)的綜合化、專業(yè)化的特點(diǎn)，另一方面突出了實(shí)踐性和理論性結(jié)合的特色。尤其在現(xiàn)代化的教育體系下，既要突出學(xué)生的專業(yè)性特點(diǎn)，又要兼顧學(xué)生的知識(shí)綜合性，同時(shí)還需對(duì)目前學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力進(jìn)行專業(yè)化培養(yǎng)。尤其對(duì)于半導(dǎo)體及信息技術(shù)專業(yè)方面日新月異的發(fā)展，開設(shè)了“先進(jìn)封裝技術(shù)”課程，對(duì)目前晶圓級(jí)封裝、三維封裝等目前較為新穎的封裝模式進(jìn)行關(guān)注，及時(shí)反映封裝領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)。

二、實(shí)習(xí)基地

寬帶隙的GaN基半導(dǎo)體在短波長(zhǎng)發(fā)光二極管、激光器和紫外探測(cè)器，以及高溫微電子器件方面顯示出廣闊的應(yīng)用前景；對(duì)環(huán)保，其還是很適合于環(huán)保的材料體系。半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展分類所示的若干主要階段，其每個(gè)階段均能形成富有特色的產(chǎn)業(yè)鏈。世界各國(guó)現(xiàn)在又投入了大量的人力、財(cái)力和物力，以期望取得GaN基高功率器件的突破，并且居于此領(lǐng)域的制高點(diǎn)?！暗镆r底材料與半導(dǎo)體照明的應(yīng)用前景”文稿介紹了氮化物襯底材料與半導(dǎo)體照明的應(yīng)用前景的部分內(nèi)容。

GaN、AlN、InN及其合金等材，是作為新材料的GaN系材料。對(duì)襯底材料進(jìn)行評(píng)價(jià)要就襯底材料綜合考慮其因素，尋找到更加合適的襯底是發(fā)展GaN基技術(shù)的重要目標(biāo)。評(píng)價(jià)襯底材料要綜合考慮襯底與外延膜的晶格匹配、襯底與外延膜的熱膨脹系數(shù)匹配、襯底與外延膜的化學(xué)穩(wěn)定性匹配、材料制備的難易程度及成本的高低的因素。InN的外延襯底材料就現(xiàn)在來講有廣泛應(yīng)用的。自支撐同質(zhì)外延襯底的研制對(duì)發(fā)展自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氮化物半導(dǎo)體激光器、大功率高亮度半導(dǎo)體照明用LED，以及高功率微波器件等是很重要的?！暗镆r底材料的評(píng)價(jià)因素及研究與開發(fā)”文稿介紹了氮化物襯底材料的評(píng)價(jià)因素及研究與開發(fā)的部分內(nèi)容。

氮化物襯底材料與半導(dǎo)體照明的應(yīng)用前景

GaN是直接帶隙的材料，其光躍遷幾率比間接帶隙的高一個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，寬帶隙的GaN基半導(dǎo)體在短波長(zhǎng)發(fā)光二極管、激光器和紫外探測(cè)器，以及高溫微電子器件方面顯示出廣闊的應(yīng)用前景；對(duì)環(huán)保，其還是很適合于環(huán)保的材料體系。

1994年，日本的Nicha公司在GaN/Al2O3上取得突破，1995年，GaN器件第一次實(shí)現(xiàn)商品化。1998年，GaN基發(fā)光二極管LED市場(chǎng)規(guī)模為US$5.0億，2000年，市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大至US$13億。據(jù)權(quán)威專家的預(yù)計(jì)，GaN基LED及其所用的Al2O3襯底在國(guó)際市場(chǎng)上的市場(chǎng)成長(zhǎng)期將達(dá)到50年之久。GaN基LED及其所用的Al2O3襯底具有獨(dú)特的優(yōu)異物化性能，并且具有長(zhǎng)久耐用性。預(yù)計(jì)，2005年GaN基器件的市場(chǎng)規(guī)模將擴(kuò)大至US$30億，GaN基器件所用的Al2O3襯底的市場(chǎng)規(guī)模將擴(kuò)大至US$5億。

半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展分類所示的若干主要階段，其每個(gè)階段均能形成富有特色的產(chǎn)業(yè)鏈：