全球半导体技术发展新路线图发布

2014年4月，美国半导体协会发布了题为《International technology roadmap for semiconductors》的研究报告，分析了半导体产业的生态环境，提出了全球半导体技术发展的路线，以及面临的短期挑战和长期挑战。报告指出，进入“等效按比例缩小”(Equivalent Scaling)时代的基础是应变硅、高介电金属闸极、多栅晶体管、化合物半导体等技术，这些技术的发展支持了过去10年半导体产业的发展，并将持续支持未来半导体产业的发展。

全球半导体技术发展路线

综观未来7～15年设备和系统的发展，基于全新原理的设备将支持全新的架构。

20世纪60年代后期，硅栅自对准工艺的发明奠定了半导体规格的根基。摩尔1965年提出的晶体管每两年更新换代一次的“摩尔定律”，以及丹纳德1975年提出的“丹纳德定律”，促进了半导体产业的成长，并一直延续到21世纪初，这是“传统几何尺寸按比例缩小”的时代。

进入“等效按比例缩小”时代的基础是应变硅、高介电金属闸极、多栅晶体管、化合物半导体等技术，这些技术的发展支持了过去十年半导体产业的发展，并将持续支持未来半导体产业的发展。

器件

信息处理技术正在推动半导体产业进入更宽广的应用领域，器件的成本和性能将继续与互补金属氧化物半导体(CMOS)的维度和功能扩展密切相关。

应变硅、高介电金属闸极、多栅晶体管现已广泛应用于集成电路的制造，进一步提升器件性能的重点将在Ⅲ-Ⅴ族元素材料和锗。与硅器件相比，这些材料将使器件具有更高的迁移率。为了利用完善的硅平台的优势，预计新的高迁移率材料将在硅基质上外延附生。

3D设备架构和低功率器件的结合将开启“3D能耗规模化(Power Scaling)”时代，单位面积上晶体管数量的增加将最终通过多层堆叠晶体管来实现。

遗憾的是，互连方面没有新的突破，因为尚无可行的材料具有比铜更低的电阻率。然而，预处理碳纳米管、石墨烯组合物等无边包裹材料(edgeless wrapped materials)方面的进展为“弹道导体”(ballistic conductor)的发展提供了基础保障，这可能将在未来10年内出现。

多芯片的三维封装对于减少互联电阻提供了可能的途径，主要是通过增加导线截面(垂直)面积和减少每个互连路径的长度。

然而，CMOS或目前正在研究的等效装置(equivalent device)的横向维度扩展最终将达到极限。未来半导体产品的新机会在于：一是通过新技术的异构集成，扩展CMOS平台的功能;二是开发支持新一代信息处理范式的设备。