绪论

20世纪40年代中期，科学家们就对半导体材料发生了浓厚的兴趣。第一只晶体管的发明就预示着晶体管在不远的将来会取代当时还处于鼎盛时期的电子器件——真空电子管。如图0-1所示，图中是一只硕大的、玻璃壳封装的大功率真空电子管，图的右下角是一枚与其电学参数十分接近的大功率晶体管，将二者放在一起，可谓对比强烈。

以各类二极管和各类三极管为代表的晶体管（统称为半导体器件）、集成电路就是以硅片为载体（通常称为衬底），经过完整而冗长的精密、微细加工而完成的。在现代集成电路制造工艺原理课程中，半导体硅材料始终是主角。硅在地球上的蕴藏量是极为丰富的。由自然界采集来富含硅成分的化合物，经过产业化物化精馏提纯而得到高纯度的多晶硅。以高纯多晶硅为原料，经加工、掺杂得到符合集成电路制造要求的单晶硅硅棒。再将单晶硅棒按特定的晶体取向要求切割成薄片，这就是我们通常所说的硅片。

1947年12月23日，世界上第一只晶体管诞生，主要发明者（见图0-2）是美国贝尔实验室的三位半导体物理学家：威廉·肖克莱、沃尔特·布拉顿和约翰·巴丁。1956年，他们因此项重大发明而被授予诺贝尔物理学奖。图0-3所示为第一只晶体管的实物照片。

晶体管很快成为计算机“理想的神经细胞”。在此之前，只有美国的军方和大型公司才有实力拥有像“电子管数字化计算机”这样的计算机。他们必须专门为它建造大型机房、配置极为复杂的工作条件，以便使这个庞然大物（电子管数字化计算机）能够正常运转。难以想象，“电子管数字化计算机”工作时犹如一头饥饿的美洲虎（十分惊恐而暴躁）在咆哮。开动并使它保持正常运行需要消耗大量的能量。有了晶体管，特别是有了能够包容数百万只晶体管的集成电路芯片的问世，计算器在奇迹般“瘦身”的同时，功能和性能更让世人为之惊奇。如今，中学生可以在他们的书包里携带着内嵌超大规模集成电路微处理器的、远比当时的“电子管数字化计算机”先进得多的计算器，学生们可以将其置于课桌之上，只需给它配上几节电池即可正常工作。

第一只晶体管的问世，诱发了人们对半导体材料和半导体材料的特性的研究热潮。具有各种结构特征的半导体晶体管相继研究成功。特别是逐步完善的“硅晶体管外延平面工艺”使半导体器件的性能日趋完善。接着，将分立器件集成化、缩小器件的结构尺寸、降低器件的功耗摆在了科学家们的面前。特别是计算机技术对半导体器件的要求，一直是半导体工业高速发展的技术驱动力。可以说，半导体产业是伴随着计算机技术的发展而发展起来的。集成电路也由小规模、中规模，逐步发展到大规模和超大规模。

当代的微电子产业，由半导体工业过渡而来。集成电路正是追求着高集成度、高速度、短的开发周期和低成本、低功耗。力求更好地解决在适应电子设备的小型化要求与不断增加的功耗和布线延迟之间的复杂矛盾。

能带理论使半导体理论的研究步步深入，并取得了一系列重大的理论和应用成果。

随着科学技术的不断发展，晶体管又不能满足电子装置小型化、重量轻的要求。将分立元器件“集成”化的奢望又在吸引着科学家们。随着半导体制造工艺的不断成熟，第一块集成电路就很快问世了。1958年，第一块集成电路问世，带来了一场震撼世界的技术革命。计算机、卫星、导弹、通信设备、家用电器上都离不开集成电路。它从根本上改变了我们的生活方式。集成电路的基础材料硅也一跃而成为半导体材料中最耀眼的明星。

我们知道，Pentium3微处理器集成了约2800万只晶体管，而Pentium4微处理器则集成了约4200万只晶体管。Pentium4微处理器比Pentium3微处理器有着更高的工作速度。回顾集成电路制造工业的发展历史，有着许多令人深思的东西值得我们去回味。

1965年，戈登·摩尔（Moore，Intel公司的创始人之一）注意到工程师们（其中大多数成为Intel公司的第一批雇员）取得了能使集成电路上单位面积内晶体管数目每年增加一倍的成绩。根据他对半导体行业和集成电路制造工艺技术及其发展趋势的了解与把握，他提出了被人们称为摩尔定律（MooreLaw）的构想——这种增长速度将在未来10年左右的时间内继续保持下去，而随着晶体管尺寸的进一步缩小和集成电路集成度的不断增加，势必使集成电路变得更加便宜，功能更强，模块化程度更高。40多年过去了，半导体工业的发展突破了一个又一个看似不可能跨越的技术瓶颈，神奇地遵循着摩尔定律。图0-4和图0-5分别是1970年和1971年推出的大规模集成电路管芯照片。

摩尔定律并不是科学界或自然界的一个定律，它只是对以往半导体业界技术规律的一种归纳和经验总结。摩尔定律描述了由不断改进的半导体制造工艺技术所带来的指数级增长的独特趋势和规律。摩尔定律首次发表，是在摩尔为美国Electronics杂志35周年庆典撰写的一篇文章里。时至1975年，半导体工艺技术的迅猛发展产生出超乎寻常的技术更新和技术进步，使得晶圆管芯的集成度一度超出摩尔的预言。于是，摩尔将翻倍的周期调整到了24个月，以给半导体技术有可能越发复杂而接近技术极限留下一定的空间。20世纪80年代末，这个时间最终被确定为18个月。毫无疑问，在过去的40年里，摩尔定律起到了推动微电子技术科技进步的作用。

摩尔定律是一种总是具有滞后特征、人为既定的所谓定律。以它来预测未来是没有实际意义的。它只能是对过去技术规律和技术总结的一种数学抽象，以此抽象转化为技术成就的肯定和技术驱动力。我们可以以微电子技术发展进程中的个例来阐述以上思想。例如，传统的光刻技术正在日益成为半导体集成电路制造工艺的技术瓶颈。由0.18～0.13μm的工艺转换过程中，各大集成电路芯片制造厂商都碰到了很多困难（如现阶段CPU制造过程中晶体管本身存在突出的漏电流问题）。特征尺寸更小的90nm工艺线因技术受限而迟迟达不到规模化的量产。这一技术障碍导致了半导体集成电路芯片价格的攀升。摩尔定律因此而面临严峻的挑战，这是不足为怪的。

显然，制约集成电路制造工艺技术的重要障碍之一是所谓的光刻技术。实现光刻技术的光刻工艺是IC制造的关键工序之一。微处理器（CPU）上复杂的元器件排布将稠密到连紫外激光也无法解决的程度（预计到2010年，特征尺寸将达45nm以下）。由于无法找到能够对更短波长的光吸收较少的特殊材料来做聚焦透镜，因此，业界必须找到一种新的方法克服这一障碍，以保证集成电路产业的稳定持续发展。

在未来的 15 年间，半导体、微电子产业仍然是决定信息产业竞争力的根本所在。放眼2015年，计算机网络产业将迎来全盛时期，而生物产业将接踵而至，而技术支持将是微电子技术的技术进步。硅技术作为半导体、微电子技术的核心技术不会受到太大的威胁。迄今为止，强劲发展的仍是微细化技术。但微细化技术并非决定一切，还有待于电路级的仿真与验证技术、电路的分析与测试技术、器件级仿真技术、工艺级仿真技术、器件设计技术、整体工艺制造水平及封装技术的突破性进展和提高。

半导体、微电子技术的发展已历经半个多世纪，这期间，主要的技术驱动因素是计算机发展的技术需求。微电子产业伴随着计算机产业的成长而成长。近年来，半导体产业的技术牵引因素正从PC（个人计算机）变为数字化信息家电，半导体产业所更为关注的器件也从计算机专用电路转向信息家电所需要的系统芯片。

电子工业在过去 40 年里得到了迅速的发展，这一发展一直为微电子学革命所驱动。20世纪60年代初，在一片半导体基片上制作几只晶体管，则被认为是划时代的。当时的数字计算机体积庞大，运算速度又极慢，而且价格昂贵。

21世纪是信息时代，是新材料和先进技术迅速发展和广泛应用的时代，是人类向太空、海洋、地球内部不断拓展的时代，是自然科学发生重大变革、取得突破性进展的时代。科学技术的发展、新技术的不断涌现，必将引发新的产业革命。

进入 21 世纪以来，我国信息产业在生产和科学研究方面都大大加快了发展的速度，并已经成为国民经济发展的支柱产业之一。完全可以预言，21世纪将是微电子技术与产业持续、高速发展的新世纪。而微电子技术领域的技术核心是微电子晶圆、芯片的设计与制造业，也可以将微电子制造业视为微电子技术领域中的战略性基础产业。

1．关于半导体及半导体工业

电子技术的发展是以电子器件的发展而发展起来的。电子器件的发展，历经近百年，4个阶段的更新换代。图0-6所示为电子技术发展的4个阶段。

可以说，历次变革都引发了电子技术和信息技术的革命。以下以时间为序简述电子器件发展的历程。1906年，第一只电子管诞生；1912年前后，电子管的制造日趋成熟引发了无线电技术的发展；1918年前后，发现了半导体材料；1920年，发现半导体材料所具有的光敏特性；1924年，发现半导体与金属接触时具有的整流特性；1932年前后，运用量子学说建立的能带理论研究半导体现象；1940年，对半导体的理论研究有文章成果发表；1943年，美国贝尔实验室研制出硅点接触整流二极管；1943年前后，电子管已成为电信息处理和传输设备的主体。

1945年，第一台电子管电子数字积分计算机诞生，其英文缩写为ENIAC。ENIAC的主要研发人员为美国宾西法尼亚大学物理学家莫克力、美国宾西法尼亚大学电子工程师埃克特。第一台电子管计算机使用了约 17000 只电子管，电子元器件约 14 万只，使用机电继电器约1500只，运行功率约150千瓦（接近一台现代电动机车的牵引功率），总重量约30吨（由23个巨型控制柜和部分外部设备组成），计算速度为每秒完成83次加法运算，内存为80个字节（640bit），整个计算机系统占地约180平方米。1947年12月，肖克莱和巴登等人发明了半导体锗点接触三极管；1948年，提出半导体的PN结理论并制成硅结型晶体三极管；1955年，硅结型场效应晶体管问世，1956年，硅台面晶体管问世，肖克莱因在半导体领域的系列成就获诺贝尔奖，肖克莱半导体实验室成立；1957 年，美国仙童半导体公司成立（由肖克莱半导体实验室解体而成）；1958年，超高频硅微波晶体管问世；1959年，气相制备单晶硅晶层的设想被提出并获成功，硅与锗等主要半导体材料的氧化物特性数据被提出；1960年，发明了硅外延平面结构的晶体管制造技术（硅外延平面工艺技术）。该技术虽经不断完善，但其工艺技术的本质未有太大的变化，仍沿用至今。硅外延平面工艺技术解决了此前无法解决的晶体管性能上的若干矛盾，为晶体管由分立的模式转化为集成模式铺平了道路（在此之前的合金及台面工艺技术是无法解决的）。

1960年12月，制造成功了世界上第一块硅集成电路（仅集成了十几只晶体管和5个电阻，而占有约 3 平方厘米的面积）。1963 年，仙童半导体公司提出 MOS(金属-氧化物-半导体)单极性集成电路结构。1966 年，美国贝尔实验室使用较为完善的硅外延平面工艺制成第一块公认的大规模集成电路（单位平方厘米的面积内集成了上千只晶体管和上百只电阻）。1969年，美国Intel公司宣告成立。1971年，Intel公司推出了世界上第一颗微处理器4004，随后又推出了8006微处理器。1971年，IBM提出集成注入逻辑结构扩大双极性电路的集成度。图0-7所示为Intel公司总部一角。

1972年，Intel公司推出了世界上第一块半导体存储器1103（这是一块记忆容量为1000位（bit）的DRAM动态随机存取存储器芯片）。同年，Intel 公司推出 8008微处理器。1974 年，Intel公司推出8080 微处理器（这是一块处理速度为4004微处理器的20倍的新型微处理器管芯）。1976年，Intel公司推出8085微处理器；1976年，Zilog公司推出Z80微处理器。上述两款微处理器功能极为接近，竞争十分激烈。1978年，Intel公司推出8086微处理器。1980年：Intel公司推出80186微处理器。1982年，Intel公司推出80286微处理器。1985年7月，Intel公司推出32位的80386微处理器。1989年2月，第一颗80486微处理器在Intel公司出炉。

以下是回忆第一款 80486 微处理器芯片在 Intel 公司开发成功的文字：486 原本预定在1988 年圣诞节之前完成，只是设计实在是太复杂了，即便是圣诞节，整个研发小组（约 80人）及整条486研制生产线（约200人）仍然是三班倒24小时轮值，2月17日，第一款80486微处理器芯片被取出高温钝化炉，立刻进行电极反刻，经全面的测试通过后，人们沸腾了，办公室及生产线里处处可见五彩缤纷的圣诞树和彩灯。

1993 年，推出了第一个 Pentium75 微处理器（0.8μm 工艺）；1994 年，推出了第一个Pentium-Ⅱ微处理器（0.6μm工艺）；1995年11月，Pentium-PRO微处理器（0.35μm工艺）问世。

2．关于半导体工业向微电子产业的演变

集成电路的出现，在一定程度上预示着半导体工业走向规模产业化和技术上的成熟，预示着半导体技术向微电子技术方向上的演变开始了。集成电路的设计与制造技术的发展使世人刮目相看，著名的摩尔定律就成功地预测了集成电路的集成度将以每一年半翻一番的增长率变化，其表征功能的综合指标也会相应地提高一倍。当今，已经进入电子仪器发展的第 4代，即大规模集成电路和超大规模集成电路的发展阶段。我们使用一个被称为“集成度”的概念来表征集成电路制造的水平及其变化。“集成度”这个概念，可以反映出微电子集成电路产业集成电路芯片的设计与制造技术的水平。它表示以单个管芯为单位，所包含（或称为集成）的晶体管个数。那么，超大规模集成电路是个什么概念呢？超大规模集成电路的集成度界定为每单位管芯1000万只晶体管。较为严格地讲，表征集成电路设计与制造技术水平的指标除了集成度之外，还有单层表面电极布线的最小线宽（当代的水平为0.18μm，或称为超深亚微米（VDSM，Very Deep Submicron））和硅圆片直径（已达12英寸，约300mm）。

半导体工业为什么有如此高的发展速度呢？主要原因有3个。其一，集成电路业属于非资源耗尽型的环保类产业。集成电路的制造不像钢铁、化工、机械和建筑等工业那样需要消耗大量的能源和有限的资源，制造集成电路所用的原始材料，是蕴藏十分丰富的以硅为主体的半导体材料，它的原始形式是存在于地壳层中的二氧化硅，可以说是取之不尽用之不竭的，采矿成本又极其低廉。其二，集成电路的设计与制造技术中的高新技术含量和技术附加值极高，故产出效益极大。投入一条高度自动化的集成电路生产线并保持正常运行需要高额的投资（建造一条当代水平的集成电路生产线约需人民币数十亿元），但它的产出效益却是十分诱人的，可称为“吞银吐金”的工业。其三，集成电路的设计与制造业是充满技术驱动和效益驱动的高活性产业。IC（集成电路）产业与IT（信息通信）产业及计算机产业构成的三位一体技术链形成了一个良性循环的技术驱动关系。

就产业效益而言，以当今的超大规模集成电路来讲，其中单位门电路的制造成本价已下降至十万分之一美元，比1965年期间下降了310万倍。而现在的以集成电路为技术依托的电子计算机也比早期的计算机降低了数万倍。有人估算过，如果汽车制造业也具有与集成电路产业相类似的产业发展速度，那现在即便是最豪华的高档轿车其生产价也不超过一美元。可见，集成电路产业的效益驱动力是相当大的。

许多国家已将集成电路制造产业视为比石油产业和钢铁产业更为重要的支柱性产业。正是由于半导体工业的高速发展，极大地加速了半导体装置的微型化发展进程，促使了电子器件的集成化和微系统化。人们将其称为半导体工业向微电子产业的演变过程。

3．半导体产业的发展趋势——进入“微电子时代”

读到这个题目，可能会产生一个问题，何为“微电子时代”？多少年来，人们似乎都在谈论着“电子时代”或“电器时代”。“微电子时代”这个名词还未曾听说过。其实，着眼于当今世界科技的发展现状，我们已经接近或者说已经进入“微电子时代”了。问题在于，对“微电子时代”是怎样定义的。

事实上，“电子时代”是由“电真空阶段”延续到“固体电子阶段”的。所谓“固体电子阶段”，就是人们常说的“半导体技术阶段”，而当分立元器件逐步过渡到“集成电路阶段”时，就出现了半导体器件集成化、电子系统集成化、电子系统微型化，出现了人们现在并不陌生的“微电子技术”这一提法。可以看得出，由“半导体技术”到“微电子技术”不仅仅是量的变化。而电子领域全面进入“系统集成化”时，则可以认为进入了“微电子时代”。

1959年设计出的第一块集成电路（IC，Integrate Circuit）仅包含4只晶体管及几只电阻。而到了1998年，若以单个管芯为单位，所包含（或称为集成）的晶体管数近5百万个。不到40年的时间，集成电路的设计与制造技术水平何以以如此惊人之速发展？除了各个工业与技术领域的发展对微电子产业具有相当大的促进作用之外，更为重要的是微电子集成电路设计与制造技术的突飞猛进直接促使了计算机硬件技术和计算机软件技术的不断革命和高速发展。集成电路的设计手段与制造技术同计算机的软硬件技术构成了一个“技术链”的互为辅助的关系。正是这样一种“技术链”的存在及其互为辅助的关系使得两者形成了一种相辅相成、“良性循环发展”的态势。这种“技术链”的互助作用在集成电路的设计手段及制造技术体系上的作用点集中反映在计算机辅助设计技术（CAD，Computer Aided Design）对IC制造业发展的促进上。换句话说，正是由于有了 CAD 技术在微电子集成电路芯片的设计与制造领域中的全面应用，从本质上取代了传统（以人工设计和人工实验、人工调试的方法为主）、落后的设计方法，方使电子系统的系统大规模集成或超大规模集成化成为现实。使集成电路的设计手段及分析手段逐步形成了计算机IC自动化设计的工程体系，这是一个崭新的、充满活力、前景无限、十分诱人的边缘科学领域。

“微电子时代”的显著特点是众多高科技学科的互动且作用于集成电路的超大规模化上。正是这种互动的技术动力作用，使得集成电路以极快的速度经历了小规模集成电路（SSI， Small Scale Integrate）、大规模集成电路（LSI，Large Scale Integrate）、超大规模集成电路（VLSI， Very Large Scale Integrate）、特大规模集成电路（ULSI，Ultra Large Scale Integrate）等若干发展阶段。那么，ULSI（特大规模集成电路）反映在集成电路的集成度和制造工艺水准上是个什么概念呢？就集成度而言，在单个管芯内集成的晶体管近5百万个。就制造工艺水准上来讲，其集成电路内电极引线的线径接近于0.25μm，集成电路制造产业将这一工艺水平称为深亚微米工艺水平。

集成电路制造业的技术进步表现在集成电路的集成度、电路的性能和电路的可靠性不断提高，不断采用新的控制技术使生产成本降低，从而导致了产品的价格不断下降，使集成电路的应用领域也不断扩大。以集成电路的集成度为例，达到几乎每3年以4倍的速度增长。例如，存储器芯片单位面积的存储位数由1KB、4KB、16KB，很快就达到了64KB。目前， LSI已发展成VLSI（超大规模集成电路）的规模。从LSI到VLSI的高速发展，除工艺技术、设备、原材料等方面在不断改进等原因外，设计技术手段的进步与革新是其首要的原因。

设计与开发技术手段革新的主要表现是全面地采用了计算机辅助设计（CAD，Computer Aided Design）技术。

集成电路的生产发展到今天的 VLSI 阶段，其电路设计的复杂性、制造工艺的高精度控制要求以及器件特性的高指标要求，使在该技术领域从事研发的技术人员不可能只依靠常规的传统经验和简单的递推估算来进行研究、设计和开发工作。而计算机辅助设计手段则成为他们广泛使用和不可缺少的工具。

通常，LSI 的设计和制造过程包括：电路设计、逻辑设计、器件设计、工艺设计、版图设计、掩模制造、管芯制造、封装工序、成品测试等阶段。

美国AVANT!公司（现Synopsys公司）推出了Taurus WorkBench（TWB）超大规模集成电路TCAD（实现IC及SoC一体化设计流程中底层仿真软件的总称）一体化仿真与优化平台软件。TWB又被称为虚拟集成电路加工系统。该系统实现了TCAD软体的集成化和仿真过程的可视化。

“微电子时代”不是空中楼阁，“微电子时代”是一种科技发展的状态，有着充实的实际内涵。讲到这里，我们似乎看到了一幅“微电子时代”的美丽画卷，“山雨欲来风满楼”，我们期待着中国的“微电子时代”尽快达到鼎盛。

4．晶体管与集成电路制造技术基础知识

接下来，让我们回顾一下有关半导体器件（分立）和集成电路平面制造工艺过程的基础知识。

下面将结合典型的晶体管管芯平面工艺结构制造的工艺过程来回顾晶体管管芯的制造流程。NPN晶体管管芯的制造工艺流程如下：衬底（N+型单晶硅）制备→N-型外延层生长→基区氧化层生长（一次氧化）→基区扩散窗口光刻→基区预淀积扩散（P 型硼扩散）→基区扩散再分布（二次氧化）→发射区氧化层生长→发射区扩散窗口光刻→发射区预淀积扩散（N+型磷扩散）→发射区扩散再分布（三次氧化）→腐蚀介质保护层并生长表面钝化层→光刻电极引线孔→真空蒸铝→铝电极反刻→PECVD 二次钝化→反刻压焊点。不同型号的器件固然其平面工艺的流程与构架略有不同，但就其平面工艺的结构主体工序而言是没有本质区别的。只是以常规硅平面工艺的结构主体工序为基础交替及不同组合而已。

至此，典型的晶体管管芯的平面工艺流程结束。

此后，则为晶体管的后道工序。晶体管的后道工序主要包括：背面蒸金→合金→初测→划片→烧结→硅铝引线压焊→管壳封装→终测分类→老化筛选→喷漆打印→包装出厂等。

让我们再来回顾一下常规PN结隔离结构的集成电路的平面工艺制造流程。集成电路平面工艺结构与常规的晶体管平面工艺结构的区别在于：前者需要考虑完整的电路系统的表面布线和不等电位单元间的相互隔离。简言之，若采用设置高浓度埋层和 PN结隔离来解决上述两点的话，集成电路较常规的晶体管平面工艺制造流程要多出埋层区的制作和隔离墙的制作过程。通常，这两个过程需要6道工序方可完成。在此基础之上，可想而知，集成电路的平面工艺制造流程比常规的晶体管平面工艺制造过程要复杂得多。

所以，若采用PN结隔离模式的平面工艺结构，集成电路的制造工艺流程描述如下：衬底（P 型单晶硅衬底）制备→为制作埋层区的需要而进行的埋层氧化介质层的生长→刻蚀埋层氧化介质层→扩散形成N+型埋层（通常采用热扩散率较小的化学元素锑Sb作为杂质源）→腐蚀掉表面的所有绝缘介质层→外延生长之前的表面化学气相抛光→生长 N-型外延层→为制作隔离区生长氧化介质层→刻蚀隔离区窗口→进行 P+隔离区扩散→剥离掉隔离氧化介质层→生长基区扩散掩蔽介质层（可以认为是第3次氧化）→光刻基区扩散窗口→基区预淀积扩散（P型硼扩散）→基区扩散再分布（第4次氧化）→发射区氧化层生长→光刻发射区扩散窗口→发射区及集电区欧姆接触口浓磷区（N+型磷扩散）预淀积扩散→发射区扩散再分布（第5次氧化）→光刻电极引线孔→真空蒸铝→铝电极反刻→低温淀积表面钝化层（第6次制备氧化介质膜）→光刻压焊点窗口。至此，典型的常规 PN结隔离结构的集成电路管芯平面工艺流程即告结束。

回顾这些内容，对学习本课程随后将着重讲授的集成电路制造原理等较为深入的知识是十分必要的。

5．微电子技术发展展望

毫无疑问，集成电路技术是近50年来发展最快的技术。

当1946年第一台电子计算机ENIAC在美国研制成功时，就有科学家认为，全世界只要4台ENIAC就足够了。50年过去了，当今，世界上处于运行状态下的大型计算机工作站（不包括微型计算机，因为那是无法统计的。）就有近1千万台。截止到1998年，有数据显示，全世界的微型计算机已有4.35亿台。在美国，每年由计算机完成的工作量超过4000亿个工作日。同时，集成电路芯片的加工深度自1959年以来提高了140倍，而平均晶体管价格降低至原来的1/107。现代经济发展的数据表明，GDP每增长100元，需要10元左右的电子工业产值和1～2元的集成电路产值的支持。而且随着经济发展，这种依存关系正变得更为紧密。

目前，发达国家国民经济总产值增长部分的65%与集成电路有关。因此，抓住了集成电路产业发展，就能促进国民经济的高速发展。加强微电子技术创新，发展集成电路产业乃是实现生产力跨越式发展的基础。

展望 21 世纪，尽管微电子学在化合物半导体等方面的研究及在某些领域的应用取得了很大进展，但还远远不具备替代硅基工艺的条件。产业能力和知识积累这两方面，将决定硅基工艺至少将在百年内仍起主导作用。

纵观 20 世纪中硅基微电子技术发展的主要趋势，主要表现在以下三个方面。第一，器件的特征尺寸继续缩小。所谓特征尺寸是指器件中最小线条宽度，也是设计中采用的最小设计尺寸单位，常常作为高技术水平的标志。目前，特征尺寸由0.25μm到0.18μm，已开始进入大生产水平。0.15μm和0.13μm大生产技术也已经完成开发，具备了大生产的条件。但是， 0.13～0.07μm阶段将是关键阶段，最关键的技术壁垒将是曝光技术的解决。谁能够在这个问题上取得突破，谁就能在5年后集成电路产业发展中占有优势。第二，系统集成芯片（SoC， System on Chip）将是将来一段时间内发展的重点。在社会需求的驱动、牵引和技术驱动的双重作用下，出现了将整个系统集成在一个集成电路芯片上的系统芯片概念。系统芯片与集成电路（IC）的设计思想是不同的，它是微电子设计领域的一场革命。与IC组成的系统相比，由于SoC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标优化。第三，微电子与其他学科的结合将诞生新的技术交叉点和产业增长点。微机电系统技术和生物芯片等便是这方面的典型例子。微电子机械系统将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，开辟了一个全新的技术领域和产业。现在已经成功地制造出了尖端直径为 5μm 的可以夹起一个红细胞的微型镊子和可以在磁场中飞行的像蝴蝶大小的飞机等。

以上三方面的研究工作，在国际上也刚刚起步。它们的突破，对于科学家来说是一种激励，对国家来说则是难得的机遇。一旦抓住了这一重大机遇，就会促使我国微电子技术产生飞跃。