1.4 新技术对VLSI的贡献

VLSI集成电路或集成系统本身是高技术产品，同时，它也需要高技术的支持。就集成电路的实现而言，它不仅仅涉及微电子技术，同时还涉及应用电子技术，计算机技术，材料技术，光学技术，机械制造技术，以及相应的管理技术，等等。因此，任何技术的进步都将推动集成技术的进步。

纵观集成电路的发展过程，可以知道技术的进步在集成电路的发展过程中具有举足轻重的作用。正是由于MOS器件平面结构实现技术的突破，引起MOS集成电路的发展；正是由于细微和超细微加工设备和技术的发展，使得集成电路的尺寸得以缩小，并可在一块集成电路上集成更多的器件；也正是由于加工设备、材料科学、设计技术等诸方面的进步，使我们能够实现电路的大规模、超大规模、特大规模集成。

几十年来，大约每三年，集成电路的集成度就要翻两番，器件尺寸则是每三年以0.7的比率缩小（MOORE规则）。器件最小加工尺寸和集成度则成为人们衡量一个国家微电子工业乃至国民经济水平的一个标志。器件的最小加工尺寸从微米（10-6m）量级逐步缩小到亚微米量级、深亚微米量级、亚0.1微米量级、纳米量级。

尺寸每缩小一次，都意味着相应的设计技术和制造技术上了一个台阶。在设计技术方面，器件尺寸的缩小要求设计系统进行两个主要方面的更新：其一是仿真系统的更新，因为随着器件尺寸的缩小，一些原本忽略不计的物理效应将对集成电路产生影响，从而导致仿真的精度发生劣化。其二是版图设计系统尤其是单元库系统的更新，由于器件尺寸缩小引入新的设计规则，原有的设计规则和单元库已不再适用，必须重建新的设计基础。在制造技术方面，器件尺寸的缩小对加工设备提出了更高的要求，甚至要求新的加工技术和设备。由于一些物理效应的影响，还必须考虑引入新的材料和结构。

除了器件的结构和尺寸以及制造技术对于VLSI的发展做出了巨大贡献外，各种VLSI的设计技术也对VLSI的发展做出了巨大贡献。众所周知，VLSI系统是一个复杂的系统，要达到高度的正确性、设计的高效率和高度的优化等要求，就需要一系列的设计方法、实现算法、分析方法以及检查方法做技术支持。在集成电路发展的数十年中，设计技术的发展对于实现高度复杂性的VLSI系统起到了重要的作用。

除此之外，各种辅助的设计技术为完善VLSI做出了积极的贡献，如测试码生成技术、可测试性设计与分析技术、测试图形辅助技术，等等。

市场需求是技术发展的直接动力，市场不断对产品提出新的要求，这种要求主要体现在两个方面：一是新产品、新需求，二是性价比。新产品是人们对物质的追求，例如，MP3播放器出现后，人们不再满足听觉上的质量和小型化、微型化，人们希望进一步满足视觉上的要求，因此，MP4应运而生。性价比是人们永久地追求，希望通过技术的改进能够得到价廉物美的产品。这些都刺激了技术的进步。当我们的设计找不到生产技术的情况经常出现后，从事设备制造的工业界就会想方设法地去克服生产的瓶颈，去满足设计的需要，另外，设计总是最大限度地利用工艺的能力，以获得最大的性价比。铜布线技术的出现就是一个典型的例子。因为工艺的特征尺寸不断地缩小，芯片的供电电压并没有明显地降低，这使硅铝（或铝）引线的电流密度大大提高，使得器件的失效率大大提高。铜的电流密度承受能力高于硅铝（铝），但铜的刻蚀比较困难。人们根据这样的需求，研究出了开槽、溅射、电镀、磨抛（CMP）的方法、设备和技术，解决了铜布线的难题，使之实用化。