半導體異質集成電路的案例
毛軍發院士：半導體異質集成電路的現狀與挑戰
繞道摩爾定律有很多途徑，途徑之一是異質集成電路。
1.1 異質集成電路的特點
有兩類主要的半導體材料：以硅為代表的元素半導體；以砷化鎵等為代表的化合物半導體。這兩類半導體各有優缺點，從材料到電路優點很突出，電路缺點也很突出（表1）。
現狀是一些復雜的電子系統，如毫米波收發前端系統，用任何單一的半導體工藝都較難完美實現（圖2），有些部件用SiGe芯片，有些部件更適合用GaN芯片，所以人們自然而然地想到有沒有一種辦法把不同節點的半導體材料工藝結合起來。異質集成就具有這個功能。
半導體異質集成電路是將不同工藝節點的化合物半導體高性能器件或芯片、硅基低成本高集成器件組成芯片（都含光電子器件或芯片）與無源元件（含MEMS）或天線，通過異質鍵合或外延生長等方式集成而實現的集成電路或系統。
圖1|毛軍發 中國科學院院士, 上海交通大學黨委常委、副校長
異質集成特色很突出：
可以融合不同的半導體材料、工藝、結構和元器件或芯片的優點；
采用系統設計理念；
應用先進技術，例如IP和小芯片（chiplet），以及集成無源器件等新技術；具有2.5維或3維高密度結構。
展開 智芯研報 | 成立“GaN半導體集成電路”國家級課題組，韓國第三代半導體破局之路！
就在幾天前（5月3日），韓國宣布啟動“X-band GaN半導體集成電路”國產化課題。韓國無線通信設備半導體企業RFHIC（艾爾福）被選定為課題牽頭企業，SK Siltron將參與SiC基板/GaN樹脂的制作，LIG nex1負責系統的驗證，韓國電子通信研究院(ETRI)的半導體工廠將被用來進行GaN MMIC的制作。
而在早前4月1日，韓國政府曾召開會議，發表了“下一代功率半導體技術開發及產能擴充方案”，宣布將正式培育下一代功率半導體技術，到2025年開發5種以上的商業化產品，并在國內建設6~8英寸代工廠。
邏輯存儲領域的半導體巨頭韓國，近年來在第三代半導體方面動作頻頻。
展開 【見多識廣】一文讀懂——芯片、半導體、集成電路的區別與關系
集成電路范圍要廣多了，把一些電阻電容二極管集成到一起就算是集成電路了，可能是一塊模擬信號轉換的芯片，也可能是一塊邏輯控制的芯片，但是總得來說，這個概念更加偏向于底層的東西。
集成電路是指組成電路的有源器件、無源元件及其互連一起制作在半導體襯底上或絕緣基片上，形成結構上緊密聯系的、內部相關的事例電子電路。它可分為半導體集成電路、膜集成電路、混合集成電路三個主要分支。
芯片（chip）就是半導體元件產品的統稱。是集成電路（IC， integrated circuit）的載體，由晶圓分割而成。
有什么關系和不同？
芯片是集成電路一種簡稱，其實芯片一詞的真正含義是指集成電路封裝內部的一點點大的半導體芯片，也就是管芯。嚴格講芯片和集成電路不能互換。集成電路就是通過半導體技術，薄膜技術和厚膜技術制造的，凡是把一定功能的電路小型化后做在一定封裝的電路形式下的，都可以叫做集成電路。半導體是一種介于良好導體和非良好導體（或說絕緣體）之間的物質。
半導體集成電路包括半導體芯片及外圍相關電路。
【半導體芯片】
在半導體片材上進行浸蝕，布線，制成的能實現某種功能的半導體器件。不只是硅芯片，常見的還包括砷化鎵（砷化鎵有毒，所以一些劣質電路板不要好奇分解它），鍺等半導體材料。半導體也像汽車有潮流。二十世紀七十年代，因特爾等美國企業在動態隨機存取內存（D-RAM）市場占上風。
展開 《Science》子刊：可拉伸橡膠半導體和集成電路
通常，這些可拉伸電子不僅僅包括由各種可拉伸傳感器，還包括至關重要的集成電路以實現復雜的電路連接，接口和數據處理等等功能。制成可拉伸電子及集成電路的關鍵在于實現可拉伸電子材料，尤其是具有高載流子遷移率的可拉伸半導體材料。但實現這種材料以及基于其制成集成電子電路一直是材料和可拉伸電子領域長期存在的技術難題。
目前廣泛存在的電子材料，尤其半導體材料，從有機到無機，往往是脆性不可拉伸的，難以直接應用于可拉伸電子器件。目前主流解決方案是將不可拉伸的材料設計成特殊結構，例如褶皺、蛇形、彈簧、“孤島互連”等等，以此在拉伸、扭曲、彎曲時承受機械變形，消除機械應力而免遭破壞。但是這些方法也有工藝復雜、結構可靠性差、制作成本高的缺點，難以大規模應用于柔性可拉伸電子器件。
美國休斯敦大學(University of Houston)的余存江(Cunjiang Yu)教授課題組在該領域取得了突破性進展，2017年首次在Science子刊 Science Advances報道了橡膠半導體復合材料。這種橡膠半導體無需任何特殊的機械結構就能實現拉伸性能。他們開發了橡膠半導體、橡膠導體材料，并用這些材料制作成的全橡膠晶體管、各種傳感器以及機器人皮膚。然而，橡膠半導體的開發仍處于起步階段，它的載流子遷移率較低（場效應遷移率~1 cm2/v·s）。要用橡膠半導體真正實現可拉伸集成電路，必須有一種具有高載流子遷移率、器件性能均勻以及可大規模制造的可拉伸半導體。
近期，余存江教授課題組在高性能橡膠半導體上面再次取得重要進展。研究成果于2019年2月1日在Science Advances上在線發表。他們開發出一種具有高載流子遷移率可拉伸橡膠半導體，以及全橡膠晶體管，邏輯門電路，集成電路及集成電子傳感皮膚。全橡膠電子繼承了橡膠材料優良的可拉伸延展性、良好的電性能。
展開 
參加 2024年越南國際半導體材料及集成電路展覽會 打開東盟熱門市場
2024越南國際半導體產業及集成電路展覽會 SEMICON VIETNAM 2024
主辦單位：越南胡志明市工業配套促進中心、越南胡志明市高新技術開發區管委會
支持指導：越南工貿部、越南科技部、越南胡志明市人民委員會
開展時間：2024年10月31-11月2日
展館名稱：越南胡志明SECC國際會展中心
組展公司：廣州勵智穎展覽服務有限公司
目前中國供應鏈外遷越南風潮云涌，許多中國企業以代工組裝、換牌貼標等模式將工廠轉移到越南，已有200多家上市公司在越南投資項目及上千家企業設立分支機構，并普遍采取“中國半成品/零配件 + 越南產業工人 + 越南產地證出口 + 越南本土市場垂直分銷”等運作方式力促保持原有的全球供應鏈外貿份額。鑒于越南半導體與集成電路產業發展市場的成長性和爆發力，由越南政府支持主辦的越南國際集成電路及半導體產業展覽會(SEMICON VIETNAM) 是銜接越南創新與科技發展戰略國策的重要對外合作貿促項目，以“連接全球價值鏈，推動可持續電子產業發展”為主題，力邀美歐日韓、中國、東盟國家、印度等在電子領域擁有技術優勢的國家參展，旨在為所有參展商在越南半導體與集成電路產業現代化發展進程蘊含的外貿商機及跨境投資、技術協作等方面提供絕佳的合作撮合機會，同期舉辦各項半導體與集成電路產業技術跨境貿促交流、B2B供需對接會、電子前沿科技技術推介、實地考察、優質技術產品評選等商務活動。本展會立足于越南電子制造業外貿中心基地，緊扣越南工業4.0發展國家戰略推動力，專注于打造成為越南半導體與集成電路產業高新技術電子供應鏈定制與采購綜合服務平臺及產品、技術材料、元器件、生產設備等產業供應鏈全方位配套的供需商機高效銜接展會項目。
展開 工信部：海思半導體等90家單位申請籌建全國集成電路標準化技術委員會
工信部28日發布公告，為統籌推進集成電路標準化工作，加強標準化隊伍建設，有關單位提出了全國集成電路標準化技術委員會籌建申請，秘書處擬設在中國電子技術標準化研究院。為廣泛聽取社會各界意見，工業和信息化部現將籌建申請材料予以公示，截止日期為2021年2月27日。委員單位包括深圳市海思半導體有限公司、大唐半導體設計有限公司、華大半導體有限公司等90家。
按照籌建申請材料，全國集成電路標準化技術委員會擬負責集成電路專業領域內標準化的技術歸口工作。具體包括集成電路材料和設備、半導體集成電路、膜集成和混合膜集成電路、微波集成電路、集成電路模塊、集成電路芯片及IP核、MEMS等方面的標準研究和制修訂工作，覆蓋的業務范圍包括上述專業在設計、研制、生產和應用中涉及的國家標準、行業標準，為其他專業標準化委員會和技術組織制定相應的產品/行業相關的集成電路標準提供標準支持。對口負責IEC/TC47/SC47A集成電路、SC47D電路封裝、SC47F微電子機械系統的國際標準化歸口工作，積極開展集成電路領域國際標準化的交流與合作等。
展開 集成電路 | 華中科技大學成立未來技術學院和集成電路學院
來源 ：中國新聞網、長江日報
7月14日華中科技大學未來技術學院、集成電路學院7月14日在武漢同時揭牌成立，將著眼于新一輪科技革命和產業變革大勢，致力于培養相關領域創新型人才，推動產業發展。
華中科技大學未來技術學院是教育部2021年5月批準成立的首批12所未來技術學院之一，由中國科學院院士丁漢擔任院長。
丁漢表示，未來技術學院服務國家戰略需求，圍繞“大工程、大健康”承擔重大項目，依托武漢光電國家研究中心、國家數字化設計與制造創新中心等重大科研平臺，在智能制造、生物醫學成像、光電子芯片與系統、人工智能等未來核心關鍵技術上取得突破，支撐創新拔尖人才培養。
自1960年創辦半導體相關專業以來，華中科技大學先后獲批國家集成電路人才培養基地、國家示范性微電子學院、國家集成電路產教融合創新平臺，積累了雄厚的集成電路學科基礎。
據介紹，學院著眼于未來科學技術原創，瞄準國家未來發展的國之戰略重器，針對產業發展的邏輯體系凝練未來戰略方向，旨在建立以交叉研究為基礎的人才培養模式，促進教育鏈、人才鏈與產業鏈、創新鏈之間的有機融合，進而推動高校體制機制創新，落實未來科技創新領軍人才的前瞻性和戰略性培養。
展開 上海交通大學校友會集成電路分會：讓集成電路推動人工智能健康發展
而國外機構預測，中國芯片自給率未來幾年將大幅增長，有望達到40%，半導體下一個十年必定是黃金十年。
芯原創始人、董事長兼總裁 戴偉民
集成電路助力人工智能產業化高峰論壇由李興彩主持。本次論壇共分為“集成電路產業發展趨勢研判”、“智慧汽車”和“智慧醫療”三大部分。
在“集成電路產業發展趨勢研判”論壇環節上，商湯科技CEO徐立博士發表了題為“未來已來，隱約可見”的主題演講。徐立認為，人工智能落地的四個方向是語音識別、計算機視覺、語音理解和控制決策。在未來，這些應用場景大部分情況會在邊緣進行結構化處理，而在云端進行協助處理。徐博士還表示：“人工智能分為三個發展階段，分別是技不如人、超越大眾和超越專家階段，目前我們處于第一和第二個階段之間。”除此之外，人工智能還能用做交互工具和生產力工具。
商湯科技CEO 徐立
此后，新思科技中國董事長兼全球副總裁葛群主持了以“IC產業發展與宏觀環境·政策”為主題的圓桌會議，會議嘉賓分別為上海集成電路產業投資基金董事長沈偉國，南京市委常委、江北新區黨工委專職副書記羅群，以及文治資本創始人、董事長傅城。
其中，沈偉國介紹了科創投集團在集成電路領域的投資策略，他表示：“上海科創投集團及投資參股的基金可以多種形式參與集成電路產業投資。同時以資本為紐帶，推動產業鏈上下游企業進行業務合作，共同發展。”羅群介紹了南京江北新區的集成電路產業發展狀況：“總投資30億美元的臺積電12英寸16納米晶圓一期項目已經投產，紫光半導體產業基地項目正在推進；全球最大的EDA供應商美國新思科技以及全球芯片設計排名前十的展訊、華大半導體、中星微電子等均已落戶新區。”
展開 中國集成電路設計業2017年會暨北京集成電路產業創新發展高峰論壇
“中國集成電路設計業2017年會暨北京集成電路產業創新發展高峰論壇”于2017年11月16日-17日在北京稻香湖景酒店隆重召開。歡迎光臨ANSYS 27號展位技術交流、現場抽獎。
國產EDA扎堆、異構集成刷屏，世界半導體大會干貨合集！
在世界半導體大會期間，EDA創企芯華章發布《EDA 2.0白皮書》，并提出后摩爾時代中EDA面臨的一些挑戰，包括EDA設計流程與系統級軟硬件需求缺少關聯，能同時理解兩者的專家非常稀缺；設計周期長，無法滿足應用快速創新需求；設計投資大，成本高，項目風險大；需要新建大規模團隊，整個EDA流程高度依賴經驗，芯片設計人才難求。
芯華章科技董事長兼CEO王禮賓相信，智能化的EDA 2.0時代，會使設計芯片像開發程序那樣簡單，制造芯片像搭積木那樣靈活。
中國科學院院士、上海交通大學黨委常委、副校長毛軍發同樣在主題演講中提到EDA落后的原因：一方面是研究算法較多，但很零散，沒有規劃、集成，沒有形成能力；另一方面，大型軟件工程能力較弱，經驗較少，用戶不愿用國產軟件，形成惡性循環。
毛軍發院士也分享了其項目組的研究成果，比如研發國內第一款具有自主知識產權的電磁-熱-應力耦合多物理層仿真軟件，合作研制出首套系列國產射頻EDA商用軟件，包括48款國產射頻EDA商用軟件工具、500種高精度PDK模型，與中芯國際工藝兼容的集成無源器件IP庫已量產3.5億顆，基本實現無源集成電路EDA工具自主可控。
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異質集成趨熱，未來屬于chiplet
毛軍發院士認為：“摩爾定律面臨極限挑戰，轉折點臨近，半導體異質集成將為集成電路變道超車發展提供歷史機遇。”
單一半導體工藝集成電路存在局限性，而異質集成電路采用系統設計理念，融合不同半導體材料、工藝、元器件或芯片優點，應用chiplet、集成無源器件等新技術，通過采用2.5D或3D高密度結構，實現復雜功能和優質的綜合性能。
展開 用于光子集成電路的集成微透鏡和光柵耦合器
本文介紹了一種用于光子集成電路光纖-波導耦合系統的多尺度仿真工作流程。光與光柵耦合器在微觀上的相互作用使用 Ansys Lumerical 進行仿真，而 Ansys Zemax OpticStudio 則用于宏觀傳播和公差分析。此示例的工作流由四個步驟組成。前兩個步驟模擬了光從光柵耦合器傳播到光纖（“出”方向），而后兩個步驟模擬了光從光纖傳播到光柵耦合器（“入”方向）。分析了兩個方向對系統損耗的貢獻，以及對光纖橫向偏移的公差分析。
一、概述
由于模式失配以及對光纖和波導之間的錯位高度敏感，高效的光纖-波導耦合器設計非常具有挑戰性。為了應對這一挑戰，復雜的耦合器設計涉及光與微觀及宏觀結構相互作用。在不同尺度級別上對這些復雜的相互作用進行仿真和優化對于耦合器的設計至關重要。在本文中，我們介紹了一種多尺度的仿真工作流，利用 Ansys Lumerical 和 Ansys Zemax OpticStudio 之間的互操作性來設計耦合器。在可以解決高效耦合器設計挑戰的各種耦合機制中，我們提出了一種帶有光柵耦合器的解決方案，其中在光柵上方添加微透鏡以提高光纖對準的公差。工作流劃分如下：
第 1 步：使用 Lumerical 進行微觀設計（“OUT”方向）
對于設計的起點，假設我們有一個經過優化的光柵。有關如何優化光柵以實現波導與光纖耦合的更多詳細信息，請參閱文章Lumerical 針對 Grating coupler 的仿真分析方法。
Ansys Lumerical 的 FDTD 求解器用于計算光柵輸出端的電場。然后將結果導出到 .zbf 文件中。
第 2 步：使用 Zemax 進行宏觀設計（“OUT”方向）
步驟 1 中的 .zbf 文件被導入 OpticStudio 中，用于將光進一步傳播到光學系統中。
展開 
基于集成電路的橋式可逆斬波電路
基于集成電路的橋式可逆斬波電路.doc
Ansys Lumerical | 用于光子集成電路的集成微透鏡和光柵耦合器
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本文介紹了一種用于光子集成電路光纖-波導耦合系統的多尺度仿真工作流程。光與光柵耦合器在微觀上的相互作用使用 Ansys Lumerical 進行仿真，而 Ansys Zemax OpticStudio 則用于宏觀傳播和公差分析。此示例的工作流由四個步驟組成。前兩個步驟模擬了光從光柵耦合器傳播到光纖（“出”方向），而后兩個步驟模擬了光從光纖傳播到光柵耦合器（“入”方向）。分析了兩個方向對系統損耗的貢獻，以及對光纖橫向偏移的公差分析。
概述
由于模式失配以及對光纖和波導之間的錯位高度敏感，高效的光纖-波導耦合器設計非常具有挑戰性。為了應對這一挑戰，復雜的耦合器設計涉及光與微觀及宏觀結構相互作用。在不同尺度級別上對這些復雜的相互作用進行仿真和優化對于耦合器的設計至關重要。在本文中，我們介紹了一種多尺度的仿真工作流，利用 Ansys Lumerical 和 Ansys Zemax OpticStudio 之間的互操作性來設計耦合器。在可以解決高效耦合器設計挑戰的各種耦合機制中，我們提出了一種帶有光柵耦合器的解決方案，其中在光柵上方添加微透鏡以提高光纖對準的公差。工作流劃分如下：
第 1 步：使用 Lumerical 進行微觀設計（“OUT”方向）
對于設計的起點，假設我們有一個經過優化的光柵。有關如何優化光柵以實現波導與光纖耦合的更多詳細信息，請參閱文章 Ansys Lumerical｜針對 Grating coupler 的仿真分析方法。
Ansys Lumerical 的 FDTD 求解器用于計算光柵輸出端的電場。然后將結果導出到 .zbf 文件中。
展開 復旦大學Nano Letters：集成晶格匹配Ⅱ型Se/n-Si異質結基高性能硅兼容大面積紫外-可見
光電性能示意圖
（a）分別在350 nm (1.12 mW cm-2), 500 nm (1.52 mW cm-2) 和600 nm (0.84 mW cm-2)的光強下以及暗處的I-V曲線
（b）制備的Se/Si p-n異質結光電探測器在500 nm (1.52 mW cm-2)光強下，分別在-2V和0V下的I-t曲線
（c）在-2V偏壓下Se/Si光電探測器對3 Hz 355 nm的激光脈沖的光響應（插圖：測試電路原理圖）
（d）在（c）圖中的單一周期脈沖響應
（e）計算得出的Se/Si p-n異質結光電探測器的響應率和探測率
（f）Se/Si p-n異質結光電探測器的EQE曲線
圖4.亞微米Se晶體的光學性能及Se/n-Si異質結的光伏效應
（a）亞微米Se晶體的吸收曲線和測得的光學帶隙
（b）Se/n-Si異質結的能帶結構圖
（c）在-2V偏壓下，500 nm光強下光電流與光密度的關系（插圖：該光強下光電流的變化）
（d）在-2V偏壓下，700 nm光強下光電流與光密度的關系（插圖：該光強下光電流的變化）
【結論與展望】
文章提出并開發了一種金誘導的NH4Cl輔助的基于蒸氣的途徑，以在n型摻雜的Si（111）晶片上外延生長垂直排列的亞微米Se晶體。然后，基于集成的具有晶格匹配和II型能帶匹配的Se/n-Si p-n異質結構建了大面積硅兼容的紫外-可見光檢測器。高質量的p-n異質結和單晶p型和n型材料有效地保證了器件的高性能。
展開 集成電路器件與設計的橋梁
主要研究方向為模擬射頻集成電路：適用于5/6G毫米波通信的相控陣收發機芯片、鎖相環PLL芯片、毫米波功率放大器芯片、77GHz FMCW 雷達芯片、高速有線通信芯片、新型MoS2芯片設計等。
集成電路通常采用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在半導體襯底中。無論新型的二維芯片還是目前傳統的硅工藝芯片，其芯片的設計的主要目的仍然是實現特定的功能。從集成電路器件到芯片的設計中間的橋梁就是定制的模型和特定的拓撲結構。
本次以目前兩個熱門的題目為例說明，首先新型的神經網絡芯片。基于傳統的硅工藝神經網絡芯片需要大量的乘法和加法單元實現卷積的運算，如何實現低功耗高速的卷積運算是其中的核心問題，此外神經網絡的輸入通常為傳感器的數據。傳感器芯片和神經網絡芯片之間通常需要接口，大量的數據通過接口傳遞會消耗大量的功耗和芯片的面積。實現傳感和神經運算的結合是未來發展的重要方向，也是擬神經計算的關鍵。二維器件具有光、電、磁、氣體等感應，基于二維器件實現傳感是較為容易，但是基于二維的器件實現神經網絡運算并不簡單。相比于基于二維神經單元，通過軟件實現神經網絡而言，二維芯片實現神經網絡并且集成前向傳播網絡芯片更具應用價值。如何實現？首先是器件的建模，器件的建模打破了傳統二維芯片通過實驗迭代的方式優化電路，而是通過仿真不斷優化器件，從而實現快速高質量電路。
對于目前的5G和6G通信，毫米波芯片是傳輸的關鍵。對于毫米波電路而言，最為困難仍然是器件建模，隨著頻率的升高，傳統的模型已經無法支撐高頻電路的設計。
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