基于嵌入式的系统集成芯片是微电子科学发展重要方向

 
21世纪的微电子科学与技术将是集成系统芯片(System On A Chip，简称SOC)的时代，集成电路(IC)将发展为集成系统芯片。IC芯片是通过印刷电路板(PCB)等技术实现整机系统的。尽管IC的速度很高、功耗很小，但由于PCB板中IC芯片之间的连线延时、噪声、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整机系统性能受到很大的限制。随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，传统集成电路已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。另一方面，随着IC设计与制造技术水平的提高，集成电路规模越来越大，目前已可以在一个芯片上集成108~109个晶体管。正是在需求牵引和技术推动的双重作用下，出现了将整个系统集成在一个微电子芯片上的集成系统芯片。

在从IC发展到SOC的过程中，主要存在着两个方面的问题亟待研究和突破：一是SOC设计方法的研究，目前该领域的研究主要集中在软/硬件协同设计、IP库及胶联逻辑等方面。二是SOC中新器件、新工艺的研究，为了提高系统芯片的性能价格比、可靠性和市场竞争力，缩小器件特征尺寸仍是一个主要的途径。据预测，微电子产品的特征尺寸在2020年将缩小到14纳米技术代。当器件特征尺寸进入亚50纳米以后，系统芯片集成度的进一步提高，即器件特征尺寸的进一步缩小将会面临大量来自于传统工作模式、传统材料乃至传统器件物理基础等方面的问题，因此必须在器件物理、材料、器件结构、关键工艺、集成技术等基础研究领域寻求突破。同时，为了实现包含数字电路、存储器、射频/模拟电路等各种不同功能电路系统芯片的集成化，必须解决存储器与逻辑电路、射频/模拟电路与数字电路之间的工艺兼容问题。