时间：2022-05-20 23:47:38
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇半导体论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词半导体材料量子线量子点材料光子晶体
1半导体材料的战略地位
上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；上世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功，彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。纳米科学技术的发展和应用，将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路，必将深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式，彻底改变人们的生活方式。
2几种主要半导体材料的发展现状与趋势
2.1硅材料
从提高硅集成电路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si发展的总趋势。目前直径为8英寸（200mm）的Si单晶已实现大规模工业生产，基于直径为12英寸（300mm）硅片的集成电路（IC‘s）技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300mm，0.18μm工艺的硅ULSI生产线已经投入生产，300mm，0.13μm工艺生产线也将在2003年完成评估。18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功，直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。
从进一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外，SOI材料，包括智能剥离（Smartcut）和SIMOX材料等也发展很快。目前，直径8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在开发中。
理论分析指出30nm左右将是硅MOS集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、SiO2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高K介电绝缘材料（如用Si3N4等来替代SiO2），低K介电互连材料，用Cu代替Al引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ULSI的集成度、运算速度和功能，但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此，人们除寻求基于全新原理的量子计算和DNA生物计算等之外，还把目光放在以GaAs、InP为基的化合物半导体材料，特别是二维超晶格、量子阱，一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容GeSi合金材料等，这也是目前半导体材料研发的重点。
2.2GaAs和InP单晶材料
GaAs和InP与硅不同，它们都是直接带隙材料，具有电子饱和漂移速度高，耐高温，抗辐照等特点；在超高速、超高频、低功耗、低噪音器件和电路，特别在光电子器件和光电集成方面占有独特的优势。
目前，世界GaAs单晶的总年产量已超过200吨，其中以低位错密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生长的2－3英寸的导电GaAs衬底材料为主；近年来，为满足高速移动通信的迫切需求，大直径（4，6和8英寸）的SI－GaAs发展很快。美国莫托罗拉公司正在筹建6英寸的SI－GaAs集成电路生产线。InP具有比GaAs更优越的高频性能，发展的速度更快，但研制直径3英寸以上大直径的InP单晶的关键技术尚未完全突破，价格居高不下。
GaAs和InP单晶的发展趋势是：
（1）。增大晶体直径，目前4英寸的SI－GaAs已用于生产，预计本世纪初的头几年直径为6英寸的SI－GaAs也将投入工业应用。
（2）。提高材料的电学和光学微区均匀性。
（3）。降低单晶的缺陷密度，特别是位错。
（4）。GaAs和InP单晶的VGF生长技术发展很快，很有可能成为主流技术。
2.3半导体超晶格、量子阱材料
半导体超薄层微结构材料是基于先进生长技术（MBE，MOCVD）的新一代人工构造材料。它以全新的概念改变着光电子和微电子器件的设计思想，出现了“电学和光学特性可剪裁”为特征的新范畴，是新一代固态量子器件的基础材料。
（1）Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料。
GaAIAs／GaAs，GaInAs／GaAs，AIGaInP／GaAs；GalnAs／InP，AlInAs／InP，InGaAsP／InP等GaAs、InP基晶格匹配和应变补偿材料体系已发展得相当成熟，已成功地用来制造超高速，超高频微电子器件和单片集成电路。高电子迁移率晶体管（HEMT），赝配高电子迁移率晶体管（P－HEMT）器件最好水平已达fmax=600GHz，输出功率58mW，功率增益6.4db；双异质结双极晶体管（HBT）的最高频率fmax也已高达500GHz，HEMT逻辑电路研制也发展很快。基于上述材料体系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探测器，红、黄、橙光发光二极管和红光激光器以及大功率半导体量子阱激光器已商品化；表面光发射器件和光双稳器件等也已达到或接近达到实用化水平。目前，研制高质量的1.5μm分布反馈（DFB）激光器和电吸收（EA）调制器单片集成InP基多量子阱材料和超高速驱动电路所需的低维结构材料是解决光纤通信瓶颈问题的关键，在实验室西门子公司已完成了80×40Gbps传输40km的实验。另外，用于制造准连续兆瓦级大功率激光阵列的高质量量子阱材料也受到人们的重视。
虽然常规量子阱结构端面发射激光器是目前光电子领域占统治地位的有源器件，但由于其有源区极薄（～0.01μm）端面光电灾变损伤，大电流电热烧毁和光束质量差一直是此类激光器的性能改善和功率提高的难题。采用多有源区量子级联耦合是解决此难题的有效途径之一。我国早在1999年，就研制成功980nmInGaAs带间量子级联激光器，输出功率达5W以上；2000年初，法国汤姆逊公司又报道了单个激光器准连续输出功率超过10瓦好结果。最近，我国的科研工作者又提出并开展了多有源区纵向光耦合垂直腔面发射激光器研究，这是一种具有高增益、极低阈值、高功率和高光束质量的新型激光器，在未来光通信、光互联与光电信息处理方面有着良好的应用前景。
为克服PN结半导体激光器的能隙对激光器波长范围的限制，1994年美国贝尔实验室发明了基于量子阱内子带跃迁和阱间共振隧穿的量子级联激光器，突破了半导体能隙对波长的限制。自从1994年InGaAs／InAIAs／InP量子级联激光器（QCLs）发明以来，Bell实验室等的科学家，在过去的7年多的时间里，QCLs在向大功率、高温和单膜工作等研究方面取得了显着的进展。2001年瑞士Neuchatel大学的科学家采用双声子共振和三量子阱有源区结构使波长为9.1μm的QCLs的工作温度高达312K，连续输出功率3mW.量子级联激光器的工作波长已覆盖近红外到远红外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光谱、超高灵敏气体传感器、高速调制器和无线光学连接等方面显示出重要的应用前景。中科院上海微系统和信息技术研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子级联激光器；中科院半导体研究所于2000年又研制成功3.7μm室温准连续应变补偿量子级联激光器，使我国成为能研制这类高质量激光器材料为数不多的几个国家之一。
目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作为超薄层微结构材料发展的主流方向，正从直径3英寸向4英寸过渡；生产型的MBE和M0CVD设备已研制成功并投入使用，每台年生产能力可高达3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英国卡迪夫的MOCVD中心，法国的PicogigaMBE基地，美国的QED公司，Motorola公司，日本的富士通，NTT，索尼等都有这种外延材料出售。生产型MBE和MOCVD设备的成熟与应用，必然促进衬底材料设备和材料评价技术的发展。
（2）硅基应变异质结构材料。
硅基光、电器件集成一直是人们所追求的目标。但由于硅是间接带隙，如何提高硅基材料发光效率就成为一个亟待解决的问题。虽经多年研究，但进展缓慢。人们目前正致力于探索硅基纳米材料（纳米Si／SiO2），硅基SiGeC体系的Si1－yCy/Si1－xGex低维结构，Ge／Si量子点和量子点超晶格材料，Si／SiC量子点材料，GaN／BP／Si以及GaN／Si材料。最近，在GaN／Si上成功地研制出LED发光器件和有关纳米硅的受激放大现象的报道，使人们看到了一线希望。
另一方面，GeSi／Si应变层超晶格材料，因其在新一代移动通信上的重要应用前景，而成为目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiMODFET和MOSFET的最高截止频率已达200GHz，HBT最高振荡频率为160GHz，噪音在10GHz下为0.9db，其性能可与GaAs器件相媲美。
尽管GaAs／Si和InP／Si是实现光电子集成理想的材料体系，但由于晶格失配和热膨胀系数等不同造成的高密度失配位错而导致器件性能退化和失效，防碍着它的使用化。最近，Motolora等公司宣称，他们在12英寸的硅衬底上，用钛酸锶作协变层（柔性层），成功的生长了器件级的GaAs外延薄膜，取得了突破性的进展。
2.4一维量子线、零维量子点半导体微结构材料
基于量子尺寸效应、量子干涉效应，量子隧穿效应和库仑阻效应以及非线性光学效应等的低维半导体材料是一种人工构造（通过能带工程实施）的新型半导体材料，是新一代微电子、光电子器件和电路的基础。它的发展与应用，极有可能触发新的技术革命。
目前低维半导体材料生长与制备主要集中在几个比较成熟的材料体系上，如GaAlAs／GaAs，In（Ga）As／GaAs，InGaAs／InAlAs／GaAs，InGaAs／InP，In（Ga）As／InAlAs／InP，InGaAsP／InAlAs／InP以及GeSi／Si等，并在纳米微电子和光电子研制方面取得了重大进展。俄罗斯约飞技术物理所MBE小组，柏林的俄德联合研制小组和中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的MBE小组等研制成功的In（Ga）As／GaAs高功率量子点激光器，工作波长lμm左右，单管室温连续输出功率高达3.6～4W.特别应当指出的是我国上述的MBE小组，2001年通过在高功率量子点激光器的有源区材料结构中引入应力缓解层，抑制了缺陷和位错的产生，提高了量子点激光器的工作寿命，室温下连续输出功率为1W时工作寿命超过5000小时，这是大功率激光器的一个关键参数，至今未见国外报道。
在单电子晶体管和单电子存贮器及其电路的研制方面也获得了重大进展，1994年日本NTT就研制成功沟道长度为30nm纳米单电子晶体管，并在150K观察到栅控源－漏电流振荡；1997年美国又报道了可在室温工作的单电子开关器件，1998年Yauo等人采用0.25微米工艺技术实现了128Mb的单电子存贮器原型样机的制造，这是在单电子器件在高密度存贮电路的应用方面迈出的关键一步。目前，基于量子点的自适应网络计算机，单光子源和应用于量子计算的量子比特的构建等方面的研究也正在进行中。
与半导体超晶格和量子点结构的生长制备相比，高度有序的半导体量子线的制备技术难度较大。中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的MBE小组，在继利用MBE技术和SK生长模式，成功地制备了高空间有序的InAs／InAI（Ga）As／InP的量子线和量子线超晶格结构的基础上，对InAs／InAlAs量子线超晶格的空间自对准（垂直或斜对准）的物理起因和生长控制进行了研究，取得了较大进展。
王中林教授领导的乔治亚理工大学的材料科学与工程系和化学与生物化学系的研究小组，基于无催化剂、控制生长条件的氧化物粉末的热蒸发技术，成功地合成了诸如ZnO、SnO2、In2O3和Ga2O3等一系列半导体氧化物纳米带，它们与具有圆柱对称截面的中空纳米管或纳米线不同，这些原生的纳米带呈现出高纯、结构均匀和单晶体，几乎无缺陷和位错；纳米线呈矩形截面，典型的宽度为20－300nm，宽厚比为5－10，长度可达数毫米。这种半导体氧化物纳米带是一个理想的材料体系，可以用来研究载流子维度受限的输运现象和基于它的功能器件制造。香港城市大学李述汤教授和瑞典隆德大学固体物理系纳米中心的LarsSamuelson教授领导的小组，分别在SiO2／Si和InAs／InP半导体量子线超晶格结构的生长制各方面也取得了重要进展。
低维半导体结构制备的方法很多，主要有：微结构材料生长和精细加工工艺相结合的方法，应变自组装量子线、量子点材料生长技术，图形化衬底和不同取向晶面选择生长技术，单原子操纵和加工技术，纳米结构的辐照制备技术，及其在沸石的笼子中、纳米碳管和溶液中等通过物理或化学方法制备量子点和量子线的技术等。目前发展的主要趋势是寻找原子级无损伤加工方法和纳米结构的应变自组装可控生长技术，以求获得大小、形状均匀、密度可控的无缺陷纳米结构。
2.5宽带隙半导体材料
宽带隙半导体材主要指的是金刚石，III族氮化物，碳化硅，立方氮化硼以及氧化物（ZnO等）及固溶体等，特别是SiC、GaN和金刚石薄膜等材料，因具有高热导率、高电子饱和漂移速度和大临界击穿电压等特点，成为研制高频大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件和电路的理想材料；在通信、汽车、航空、航天、石油开采以及国防等方面有着广泛的应用前景。另外，III族氮化物也是很好的光电子材料，在蓝、绿光发光二极管（LED）和紫、蓝、绿光激光器（LD）以及紫外探测器等应用方面也显示了广泛的应用前景。随着1993年GaN材料的P型掺杂突破，GaN基材料成为蓝绿光发光材料的研究热点。目前，GaN基蓝绿光发光二极管己商品化，GaN基LD也有商品出售，最大输出功率为0.5W.在微电子器件研制方面，GaN基FET的最高工作频率（fmax）已达140GHz，fT=67GHz，跨导为260ms／mm；HEMT器件也相继问世，发展很快。此外，256×256GaN基紫外光电焦平面阵列探测器也已研制成功。特别值得提出的是，日本Sumitomo电子工业有限公司2000年宣称，他们采用热力学方法已研制成功2英寸GaN单晶材料，这将有力的推动蓝光激光器和GaN基电子器件的发展。另外，近年来具有反常带隙弯曲的窄禁带InAsN，InGaAsN，GaNP和GaNAsP材料的研制也受到了重视，这是因为它们在长波长光通信用高T0光源和太阳能电池等方面显示了重要应用前景。
以Cree公司为代表的体SiC单晶的研制已取得突破性进展，2英寸的4H和6HSiC单晶与外延片，以及3英寸的4HSiC单晶己有商品出售；以SiC为GaN基材料衬低的蓝绿光LED业已上市，并参于与以蓝宝石为衬低的GaN基发光器件的竟争。其他SiC相关高温器件的研制也取得了长足的进步。目前存在的主要问题是材料中的缺陷密度高，且价格昂贵。
II－VI族兰绿光材料研制在徘徊了近30年后，于1990年美国3M公司成功地解决了II－VI族的P型掺杂难点而得到迅速发展。1991年3M公司利用MBE技术率先宣布了电注入（Zn，Cd）Se／ZnSe兰光激光器在77K（495nm）脉冲输出功率100mW的消息，开始了II－VI族兰绿光半导体激光（材料）器件研制的。经过多年的努力，目前ZnSe基II－VI族兰绿光激光器的寿命虽已超过1000小时，但离使用差距尚大，加之GaN基材料的迅速发展和应用，使II－VI族兰绿光材料研制步伐有所变缓。提高有源区材料的完整性，特别是要降低由非化学配比导致的点缺陷密度和进一步降低失配位错和解决欧姆接触等问题，仍是该材料体系走向实用化前必须要解决的问题。
宽带隙半导体异质结构材料往往也是典型的大失配异质结构材料，所谓大失配
异质结构材料是指晶格常数、热膨胀系数或晶体的对称性等物理参数有较大差异的材料体系，如GaN／蓝宝石（Sapphire），SiC／Si和GaN／Si等。大晶格失配引发界面处大量位错和缺陷的产生，极大地影响着微结构材料的光电性能及其器件应用。如何避免和消除这一负面影响，是目前材料制备中的一个迫切要解决的关键科学问题。这个问题的解泱，必将大大地拓宽材料的可选择余地，开辟新的应用领域。
目前，除SiC单晶衬低材料，GaN基蓝光LED材料和器件已有商品出售外，大多数高温半导体材料仍处在实验室研制阶段，不少影响这类材料发展的关键问题，如GaN衬底，ZnO单晶簿膜制备，P型掺杂和欧姆电极接触，单晶金刚石薄膜生长与N型掺杂，II－VI族材料的退化机理等仍是制约这些材料实用化的关键问题，国内外虽已做了大量的研究，至今尚未取得重大突破。
3光子晶体
光子晶体是一种人工微结构材料，介电常数周期的被调制在与工作波长相比拟的尺度，来自结构单元的散射波的多重干涉形成一个光子带隙，与半导体材料的电子能隙相似，并可用类似于固态晶体中的能带论来描述三维周期介电结构中光波的传播，相应光子晶体光带隙（禁带）能量的光波模式在其中的传播是被禁止的。如果光子晶体的周期性被破坏，那么在禁带中也会引入所谓的“施主”和“受主”模，光子态密度随光子晶体维度降低而量子化。如三维受限的“受主”掺杂的光子晶体有希望制成非常高Q值的单模微腔，从而为研制高质量微腔激光器开辟新的途径。光子晶体的制备方法主要有：聚焦离子束（FIB）结合脉冲激光蒸发方法，即先用脉冲激光蒸发制备如Ag/MnO多层膜，再用FIB注入隔离形成一维或二维平面阵列光子晶体；基于功能粒子（磁性纳米颗粒Fe2O3，发光纳米颗粒CdS和介电纳米颗粒TiO2）和共轭高分子的自组装方法，可形成适用于可光范围的三维纳米颗粒光子晶体；二维多空硅也可制作成一个理想的3－5μm和1.5μm光子带隙材料等。目前，二维光子晶体制造已取得很大进展，但三维光子晶体的研究，仍是一个具有挑战性的课题。最近，Campbell等人提出了全息光栅光刻的方法来制造三维光子晶体，取得了进展。
4量子比特构建与材料
随着微电子技术的发展，计算机芯片集成度不断增高，器件尺寸越来越小（nm尺度）并最终将受到器件工作原理和工艺技术限制，而无法满足人类对更大信息量的需求。为此，发展基于全新原理和结构的功能强大的计算机是21世纪人类面临的巨大挑战之一。1994年Shor基于量子态叠加性提出的量子并行算法并证明可轻而易举地破译目前广泛使用的公开密钥Rivest，Shamir和Adlman（RSA）体系，引起了人们的广泛重视。
所谓量子计算机是应用量子力学原理进行计的装置，理论上讲它比传统计算机有更快的运算速度，更大信息传递量和更高信息安全保障，有可能超越目前计算机理想极限。实现量子比特构造和量子计算机的设想方案很多，其中最引人注目的是Kane最近提出的一个实现大规模量子计算的方案。其核心是利用硅纳米电子器件中磷施主核自旋进行信息编码，通过外加电场控制核自旋间相互作用实现其逻辑运算，自旋测量是由自旋极化电子电流来完成，计算机要工作在mK的低温下。
这种量子计算机的最终实现依赖于与硅平面工艺兼容的硅纳米电子技术的发展。除此之外，为了避免杂质对磷核自旋的干扰，必需使用高纯（无杂质）和不存在核自旋不等于零的硅同位素（29Si）的硅单晶；减小SiO2绝缘层的无序涨落以及如何在硅里掺入规则的磷原子阵列等是实现量子计算的关键。量子态在传输，处理和存储过程中可能因环境的耦合（干扰），而从量子叠加态演化成经典的混合态，即所谓失去相干，特别是在大规模计算中能否始终保持量子态间的相干是量子计算机走向实用化前所必需克服的难题。
5发展我国半导体材料的几点建议
鉴于我国目前的工业基础，国力和半导体材料的发展水平，提出以下发展建议供参考。
5.1硅单晶和外延材料硅材料作为微电子技术的主导地位
至少到本世纪中叶都不会改变，至今国内各大集成电路制造厂家所需的硅片基本上是依赖进口。目前国内虽已可拉制8英寸的硅单晶和小批量生产6英寸的硅外延片，然而都未形成稳定的批量生产能力，更谈不上规模生产。建议国家集中人力和财力，首先开展8英寸硅单晶实用化和6英寸硅外延片研究开发，在“十五”的后期，争取做到8英寸集成电路生产线用硅单晶材料的国产化，并有6～8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右，我国应有8～12英寸硅单晶、片材和8英寸硅外延片的规模生产能力；更大直径的硅单晶、片材和外延片也应及时布点研制。另外，硅多晶材料生产基地及其相配套的高纯石英、气体和化学试剂等也必需同时给以重视，只有这样，才能逐步改观我国微电子技术的落后局面，进入世界发达国家之林。超级秘书网
5.2GaAs及其有关化合物半导体单晶材料发展建议
GaAs、InP等单晶材料同国外的差距主要表现在拉晶和晶片加工设备落后，没有形成生产能力。相信在国家各部委的统一组织、领导下，并争取企业介入，建立我国自己的研究、开发和生产联合体，取各家之长，分工协作，到2010年赶上世界先进水平是可能的。要达到上述目的，到“十五”末应形成以4英寸单晶为主2－3吨／年的SI－GaAs和3－5吨／年掺杂GaAs、InP单晶和开盒就用晶片的生产能力，以满足我国不断发展的微电子和光电子工业的需术。到2010年，应当实现4英寸GaAs生产线的国产化，并具有满足6英寸线的供片能力。
5.3发展超晶格、量子阱和一维、零维半导体微结构材料的建议
（1）超晶格、量子阱材料从目前我国国力和我们已有的基础出发，应以三基色（超高亮度红、绿和蓝光）材料和光通信材料为主攻方向，并兼顾新一代微电子器件和电路的需求，加强MBE和MOCVD两个基地的建设，引进必要的适合批量生产的工业型MBE和MOCVD设备并着重致力于GaAlAs／GaAs，InGaAlP／InGaP，GaN基蓝绿光材料，InGaAs／InP和InGaAsP／InP等材料体系的实用化研究是当务之急，争取在“十五”末，能满足国内2、3和4英寸GaAs生产线所需要的异质结材料。到2010年，每年能具备至少100万平方英寸MBE和MOCVD微电子和光电子微结构材料的生产能力。达到本世纪初的国际水平。
宽带隙高温半导体材料如SiC，GaN基微电子材料和单晶金刚石薄膜以及ZnO等材料也应择优布点，分别做好研究与开发工作。
（2）一维和零维半导体材料的发展设想。基于低维半导体微结构材料的固态纳米量子器件，目前虽然仍处在预研阶段，但极其重要，极有可能触发微电子、光电子技术新的革命。低维量子器件的制造依赖于低维结构材料生长和纳米加工技术的进步，而纳米结构材料的质量又很大程度上取决于生长和制备技术的水平。因而，集中人力、物力建设我国自己的纳米科学与技术研究发展中心就成为了成败的关键。具体目标是，“十五”末，在半导体量子线、量子点材料制备，量子器件研制和系统集成等若干个重要研究方向接近当时的国际先进水平；2010年在有实用化前景的量子点激光器，量子共振隧穿器件和单电子器件及其集成等研发方面，达到国际先进水平，并在国际该领域占有一席之地。可以预料，它的实施必将极大地增强我国的经济和国防实力。
本次课程学习半导体三极管的结构、类型符号、工作原理以及特性曲线。教材选用康华光主编，高等教育出版社出版的《电子技术基础》模拟部分（第五版）。模拟电路中一个最重要的内容就是放大电路，而构成放大电路一个最基本、最重要的器件就是半导体三极管。本次课安排在半导体、PN结和二极管之后，使学生具备一定的基础再对三极管的结构、电流放大关系和特性曲线进行学习，同时也为下节课学习三极管的各种放大电路打下基础。因此这部分内容的学习起到承上启下的作用。
2教学目标分析
2.1情感目标
从三极管的应用出发，激发学生专业兴趣及热情，学以致用。
2.2知识目标
理解晶体管内部载流子的运动，掌握三极管的放大条件。掌握三极管的电流放大作用、电流分配关系及其特性曲线。
2.3能力目标
教学过程中体现由表及里、兼顾内因和外因、化繁为简等思想培养学生认识事物的能力。通过实验、分析、总结的教学环节培养学生分析问题和解决问题的能力。
3教学重点、难点分析
教学重点是三极管的结构、电流放大条件及其分配关系、特性曲线。教学难点是三极管内部载流子的运动规律。
4教具和方法
教具采用黑板、粉笔、多媒体幻灯片、多媒体视频以及三极管实物辅助教学情景教学法、实验教学法、引导思考教学法、讲解教学法等多种教学方法。
5教学过程设计
5.1导入新课
通过多媒体播放一段视频引出扩音设备，引发学生对新学习课程的兴趣。然后给学生介绍扩音设备的组成和工作原理。通过一个设问“什么样的器件能够实现这样的功能呢”，引出这堂课的教学内容半导体三极管。为了进一步提高学生的学习兴趣和注意力，同时也扩宽学生的知识面，此处加入关于三极管发明的一些知识。
5.2讲授新课
接着给学生演示一些常用的三极管实物，告诉他们正是这些小小的器件实现了电信号的放大，进一步引发学生的学习兴趣。同时结合课件给学生介绍三极管的封装，以及不同封装分别表示的意义，培养学生理论联系实际的能力。根据认识事物由表及里的规律，认识了三极管的外形，下一步给学生介绍三极管的内部结构。结合多媒体课件介绍三极管的结构及其符号，并与学生一起总结出三极管三区、两结、三极的基本构成。提出问题“：三极管犹如两个反向串联的二极管，能否将两个普通的二极管串联起来组成三极管？”引导学生思考并引出对三极管内部具体结构的学习。将三极管的内部结构比喻为汉堡，通过与汉堡的类比加深学生的印象，并告诉学生三极管的这一结构特点正是它能够进行放大的内部条件。那么，具有这种结构特点的三极管就可以进行放大吗？实际上，三极管进行放大除了结构特点为其放大提供了内部条件外，还必须满足一定的外部条件。接着给学生介绍外部条件，正是认识事物需要同时兼顾内因和外因思想的体现。同时当学生对三极管有一个宏观的认识后，下一步学习三极管的工作原理。首先重点强调三极管放大“发射结正偏，集电结反偏”这一外部条件，以及具体电路中如何保证这一条件实现，加深学生对这一条件的记忆。下面介绍这一节课的重点内容，三极管内部电流的分配和放大关系。为了避免枯燥的公式推导，帮助学生直观的理解和掌握三极管内部电流分配关系，在讲台上演示实际的三极管放大电路，通过改变电位器阻值，测得一系列发射极、集电极和基极电流数据。启发学生观察测得的数据，得出三极管三个电流之间的关系。这样繁琐的推导过程被简单直观的实验所代替，体现认识事物由繁琐到简单的客观规律，而学生通过实验和自己观察总结出的结论更容易理解和记忆。同时引导学生体会三极管内部电流的分配关系IE=IC+IB正是基尔霍夫定律的体现，而IC=βIB正是三极管电流放大作用的体现。通过设问“：为什么会出现这种现象呢？”引起学生的思考。透过现象看事物的本质，这一现象是由三极管内部载流子的运动规律决定的。三极管内部载流子的运动规律是这一节课的难点，可以通过多媒体动画直观地演示载流子运动的复杂过程。对照多媒体动画分发射、复合和收集三个阶段给学生介绍这一过程，同时与学生一起推导三极管运动过程中内部电流之间的关系，得出与实验完全吻合的结果。另外，可以再播放一段三极管内部载流子运动的视频，帮助学生回顾和进一步加深理解这一难点内容。
5.3思考与讨论
设计两个思考题：（1）既然三极管具有两个PN结，可否用两个二极管相连以构成一只三极管？（2）放大电路输出端增加的能量是从哪里来的？让学生展开讨论，通过讨论加强学生积极动脑思考问题能力的培养，也进一步加深对所学知识的理解。
5.4小结
通过提问与学生一起总结本次课的内容，并通过板书加深印象。
6教学反思
（1）课堂中通过一段音乐引出扩音系统进而引出新课程三极管的学习，有效地激发了学生的学习兴趣。（2）用实验的方法代替复杂的公式推导，用更直观的实验数据加强学生对三极管电流分配关系的记忆；（3）用直观动态的多媒体视频演示三极管内部载流子的运动过程加强学生的理解，同时也活跃了课程气氛。（4）教学过程中体现了由表及里，兼顾内因和外因，化繁为简等思想，除了注重学生对所讲课程的学习，更注重学生认识事物能力的培养。
7结论
关键词：相干群振荡，级联装置，光学滤波，偏振旋转
(一) 引言
从慢速光的发展起，关于光的相关研究日益涌现，随后我们探索了很多不同的物理计划和媒介，并通过对光和物质相互作用的基本特性的更进一步的理解，以及利用这些相互作用应用到各个方面的可能性的增加，从而激发人们研究光速控制问题的兴趣。毕业论文，相干群振荡。更为特别的是，已经有人建议将慢速光效应应用到光的缓冲上来[2]，但也有人指出，在可以实现的延迟时间和可以容纳的带宽之间的反映问题上，基本物理极限是有折衷的[3]。有两个例子可以说明，一个是对光馈相控天线阵的控制及合成，另一个是对微波滤波器的控制。对实际应用来说，我们特别感兴趣的是，通过使用这种媒介，实现对廉价和小型设备的认识，并允许这些设备其他功能的集成。因此，那些以半导体为基础的设备尤其受到人们的关注。并且，在这些设备结构里慢速和快速光效应的研究上，人们已经做了很多工作。但不幸的是，半导体材料中的电磁感应透明现象是很难被人们所认识的[1]。因此，移相的时间很短，而离散层次结构（它对于实施电磁感应透明的计划是必要的）可以通过利用半导体量子点来被人们所认识。利用现如今的技术所获得的大小波动，将导致这种不均匀的扩大，从而减弱其影响[2]。毕业论文，相干群振荡。相反，人红宝石晶体所表现出的振荡效果（CPO），已经被不同的组数利用，以实现在半导体波导光中的光速控制[6-15]。从最近的评论来看，本文重新认识了CPO的物理效应，并强调了提高相移和频率范围的不同计划。
(二) 慢速光的基本原理
连续波（CW）光束在折射率为n的介质中传播时，其传播速度v =c / n，其中C是真空中的光速。折射率n与该介质中的相对介电常数通过等式相互联系起来。如果信号强度随时间而变化，即信号的频谱具有有限的宽度，那么强度调制的传播速度由群速度所给定，有如下等式:
（1）
其中，Ng表示的是群折射率而w是光的频率。
因此，可以看出，群速度随媒质和频率中相速度的不同而不同，其中的折射率与频率方面存在一阶非零的的导数。如果光的强度被调制了（例如正弦调制），那么群速度由通过设备传输强度模式的速度所描述。在讨论光的放缓问题的时候，我们感兴趣的是由媒质分散所导出的方程组（1）式，既然群折射率的这一部分可能因此而被改变，它就使我们能够控制光的速度。
(三) 相干群振荡（CPO）
CPO所产生的效应依赖于能够激发半导体的外部激光束，它导致了在半导体中载波分配的调制以及随后折射率的分散和改变。毕业论文，相干群振荡。在一般情况下，该效应可以通过建立在四波混频（FWM）理论的频率域来分析。然而，在实际情况下，重要的外部信号是由调制激光束的强度产生的，在动态折射率可以忽略的情况下，该效应可以由时域中的饱和作用来解释[9]。毕业论文，相干群振荡。在波导吸收的理论下（也就是说，存在一个电子吸收（EA）），CPO效应导致了慢速光的产生，对应于相位的延迟，波导的放大，而半导体光放大器（SOA）导致快速光的产生，对应于相位的超前。在这两种情况下，饱和功率和有效载体的周期就分别是功率分配和频率独立性的重要特征。根据激光束和调制频率之间的频率的不同，载波分配的不同动态效应就显得尤为重要。活性层的内部结构（即散装或低维度）会因此成为影响快速和慢速光行为特征的因素。
(四) 级联装置
既然电子吸收（EA）结构显示出的寿命要比半导体光放大器（SOA）结构显示出的寿命短得多（因为SOA存在多载波扫频），那么电子吸收（EA）就成为高频率应用的最佳选择。但另一方面，这种吸收限制了传播力度。解决该问题的一个办法是将上述两种结构结合，这是因为，不同的反应能够受益于EA部分的慢速光效应，而从SOA部分获得增益，并且没有快速光在该部分的抵消作用[11]。此外，通过连接几个这样的结构，可以增加总微波的相位延迟[12]。毕业论文，相干群振荡。图1显示出了照片，并编制了一个多部分的设备原理图和相对应相位变化的测量。
在等高线图中，它作为输入光的强度和反向偏置的功能图。根据图中所显示的，要控制光放缓的程度是可能的，要么通过反向电偏移，要么通过光纤输入光信号强度。对于固定反向偏置，我们观察到一个最佳的强度，这是由于诱导输入信号的饱和度和观察固定光学输入强度
的最佳反向偏置[5]，这也反映了增加电压有源区跌幅的载波扫出时间[9]。在这种特殊情况下，对于SOA部分的固定电流和EA部分的反向电压来说，我们能够获得大约140度的最高相位变化。如果电气偏移允许我们改变反向偏置，绝对相位的变化可能获得进一步增加，最近，这一结论被一个独立部分的波导所论证[13]。
Figure 1.
(五) 光学滤波
人们已经证明，对于强度调制来说，比如双边带，输入信号的相移只取决于动态增益[9，10]。然而，折射率的调制可以通过演示光学过滤前检测来增加相移（即调制一个非零线宽增强因子）[14]。该实验装置如图1所示，波长为1539.46nm的激光被网络分析仪所调制，它通过一个推拉式的Mach-Zehnder强度调制器（MZM）生成了两个边带（红移边带，蓝移边带），并伴随有强大的载体,其中ares=-0.2。经过了大量的SOA检测（这里四波混频效应将导致相位的变化和两个边带的增强），两个边带其中之一（红移边带或蓝移边带）将会在检测前被具有0.1nm带宽的光纤光栅陷波器所阻止。当调制频率大于4GHz时，一个边带可以很容易地被清除，而不破坏或其他边带或载波，通过采用光纤放大器（EDFA）和可变光衰减器（VOA），输入光功率可以调整在-10.3dBm和13.6dBm之间。毕业论文，相干群振荡。实验结果显示，如图所标记的三种不同的情况，即无过滤（黑），阻塞蓝边带和通过红边带（红色），阻塞红边带而通过蓝边带（蓝色）。该结果与以波混合模型为基础的数值模拟相比较，显示出了良好的吻合度。结果表明，绝对相移以及工作频率可以通过阻塞红移边带而大大加强。另一方面，阻断蓝移边带只会导致相移发生微小的变化。这种现象可以通过如下原因解释，即当我们考虑经过波混频后，它导致了两个边带的有效增益和相位变化，因为它不同组成部分之间相位的变化在这里发挥了重要作用。
Figure 2.
(六) 偏振旋转的利用
最后，我们可以展示一个完全不同的方法，该方法通过利用极化效应来实现对微波相移控制，该实验装置如图3所示，波长为1550nm的激光束被网络分析仪正弦调制，它是通过一个 Mach-Zehnder强度调制器（MZM）来确保相反符号转移曲线的TE和TM组件正常运行。利用这种方法，被调制的TE和TM组件之间的相位φ实现了180 °的相移。通过利用SOA（半导体光放大器）中依赖强度的偏振旋转，并在光电检测之前引进偏振选择性的组成部分，我们因此可以控制相移。在实验中，通过引入一种掺铒光纤放大器（EDFA）和可变光衰减器（VOA），SOA的输入光功率可以在- 7dBm的和13dBm之间调节，这将促使SOA信号的偏振旋转[14]。在经过SOA以后，通过网络分析仪，我们用一个偏振控制器（PC3）和偏振分光镜（PBS）来选择需要被检测的偏振性。SOA的源电流固定在160毫安，调制的射频功率为0dBm。测量结果表明，该相位可以通过输入光功率和大约150 °的相移控制而不断的调整，它所获得的高调制频率高达19 GHz。
Figure 3.
(七) 结论
我们已经介绍并展示了控制强度调制光信号相移的不同计划，它建立在半导体光波导中慢速和快速光效应的基础之上。我们发现，通过级联设备或利用光学过滤设备可以进一步增强活动区域中混合波的基本作用。此外，我们可以实现移相器，方法是在两个光场偏振元件上引入不同的相移，并通过利用非线性偏振旋转效应不断交换它们之间的相移。在这个时候，最大的相移达到了我们所要求的180 °并且能够获得高达20 GHz频率。为了足够灵活的实施相控天线阵和微波滤波器，相移的控制应该被进一步增加到360°，并且可根据实际应用增加额外的要求。
【参考文献】
[1]L. V. Hau, S. E. Harris, Z.Dutton and C. H. Behroozi, “Light speed
reduction to 17 meters per second in anultracold atomic gas.” Nature
vol. 397, pp. 594—598, 1999.
论文关键词：集成电路，特点，问题，趋势，建议
引言
集成电路是工业化国家的重要基础工业之一，是当代信息技术产业的核心部件，它是工业现代化装备水平和航空航天技术的重要制约因素，由于它的价格高低直接影响了电子工业产成品的价格，是电子工业是否具有竞争力关键因素之一。高端核心器件是国家安全和科学研究水平的基础，日美欧等国均把集成电路业定义为战略产业。据台湾的“科学委员会”称未来十年是芯片技术发展的关键时期。韩国政府也表示拟投资600亿韩元于2015年时打造韩国的集成电路产业。
集成电路主要应用在计算机、通信、汽车电子、消费电子等与国民日常消费相关领域因此集成电路与全球GDP增长联系紧密，全球集成电路消费在2009年受金融危机的影响下跌9%的情况下2010由于经济形势乐观后根据半导体行业协会预计今年集成电路销售额将同比增长33%。
一、我国集成电路业发展情况和特点
有数据统计2009年中国集成电路市场规模为5676亿元占全球市场44%，集成电路消费除2008、2009年受金融危机影响外逐年递增，中国已成为世界上第一大集成电路消费国，但国内集成电路产量仅1040亿元，绝大部分为产业链低端的消费类芯片，技术落后发达国家2到3代左右，大量高端芯片和技术被美日韩以及欧洲国家垄断。
我国集成电路产业占GDP的比例逐年加大从2004年的0.59%到2008年的0.74%.年均增长远远超过国际上任何一个其他国家，是全球集成电路业的推动者，属于一个快速发展的行业。从2000年到2007年我国集成电路产业销售收入年均增长超过18%毕业论文提纲，增长率随着经济形势有波动，由于金融危机的影响2008年同比2007年下降了0.4%，2009年又同比下降11%，其中集成电路设计业增速放缓实现销售收入269.92亿元同比上升14.8%，由于受金融危机影响，芯片制造业实现销售收入341.05亿元同比下降13.2%、封装测试业实现销售收入498.16亿元同比下降19.5%。我国集成电路总体上企业总体规模小，有人统计过，所有设计企业总产值不如美国高通公司的1/2、所有待工企业产值不如台积电、所有封测企业产值不如日月光。
在芯片设计方面，我国主流芯片设计采用130nm和180nm技术，65nm技术在我国逐渐开展起来，虽然国际上一些厂商已经开始应用40nm技术设计产品了，但由于65nm技术成熟，优良率高，将是未来几年赢利的主流技术.设计公司数量不断增长但规模都较小，属于初始发展时期。芯片制造方面，2010国外许多厂商开始制造32nm的CPU但大规模采用的是65nm技术，而中国国产芯片中的龙芯还在采用130nm技术，中芯国际的65nm技术才开始量产，国产的自主知识产权还没达到250技术。在封装测试技术方面，这是我国集成电路企业的主要业务，也是我国的主要出口品，有数据显示我国集成电路产业的50%以上的产值都由封装产业创造，随着技术的成熟，部分高端技术在国内逐步开始开展，但有已经开始下降的趋势杂志网。在电子信息材料业方面，下一代晶圆标准是450mm，有资料显示将于2012年试制，现在国际主流晶圆尺寸是300mm，而我国正在由200mm到300mm过渡。在GaAs单晶、InP单晶、光电子材料、磁性材料，压电晶体材料、电子陶瓷材料等领域无论是在研发还是在生产均较大落后于国外，总体来说我国新型元件材料基本靠进口。在半导体设备制造业方面毕业论文提纲，有数据统计我国95%的设备是外国设备，而且二手设备占较大比例，重要的半导体设备几乎都是国外设备，从全球范围来讲美日一直垄断其生产和研发，台湾最近也有有了较大发展，而我国半导体设备制造业发展较为缓慢。
我国规划和建成了7个集成电路产业基地，产业集聚效应初步显现出来，其中长江三角洲、京津的上海、杭州、无锡和北京等地区,是我国集成电路的主要积聚地，这些地区集中了我国近半数的集成电路企业和销售额，其次是中南地区约占整个产业企业数和销售额的三分之一，其中深圳基地的IC设计业居全国首位，制造企业也在近一部壮大，由于劳动力价格相对廉价，我国集成电路产业正向成都、西安的产业带转移。
二、我国集成电路业发展存在的问题剖析
首先，我国集成电路产业链还很薄弱，科研与生产还没有很好的结合起来，应用十分有限，虽然新闻上时常宣传中科院以及大专院校有一些成果，但尚未经过市场的运作和考验。另外集成电路产品的缺乏应用途径这就使得研究成果的产业化难以推广和积累成长。
其次，我国集成电路产业尚处于幼年期，企业规模小，集中度低，资金缺乏，人才缺乏，市场占有率低，不能实现规模经济效应，相比国外同类企业在各项资源的占有上差距较大。由于集成电路行业的风险大，换代快，这就造成了企业的融资困难，使得我国企业发展缓慢，有数据显示我国集成电路产业有80%的投资都来自海外毕业论文提纲，企业的主要负责人大都是从台湾引进的。
再次，我国集成电路产业相关配套工业落后，产业基础薄弱。集成电路产业的上游集成电路设备制造的高端设备只有美日等几家公司有能力制造，这就大大制约了我国集成电路工艺的发展速度，使我国的发展受制于人。
还有，我国集成电路产成品处于产品价值链的中、低端，难以提出自己的标准和架构，研发能力不足，缺少核心技术，处于低附加值、廉价产品的向国外技术模仿学习阶段。有数据显示我国集成电路使用中有80%都是从国外进口或设计的，国产20%仅为一些低端芯片，而由于产品相对廉价这当中的百分之七八十又用于出口。
三、我国集成电路发展趋势
有数据显示PC机市场是我国集成电路应用最大的市场，汽车电子、通信类设备、网络多媒体终端将是我国集成电路未来增长最快应用领域. Memory、CPU、ASIC和计算机外围器件将是最主要的几大产品。国际集成电路产业的发展逐步走向成熟阶段，集成电路制造正在向我国大规模转移，造成我国集成电路产量上升，如Intel在2004年和2005年在成都投资4.5亿元后，2007年又投资25亿美元在大连投资建厂预计2010年投产。
另外我国代工产业增速逐渐放缓，增速从当初的20%降低到现在的6%-8%，低附加值产业逐渐减小。集成电路设计业占集成点设计业的比重不断加大，2008、2009两年在受到金融危机的影响下在其他专业大幅下降的情况下任然保持一个较高的增长率，而且最近几年集成电路设计业都是增长最快的领域，说明我国的集成电路产业链日趋完善和合理，设计、制造、封装测试三行业开始向“3：4：4”的国际通行比例不断靠近。从发达国家的经验来看都是以集成电路设计公司比重不断加大，制造公司向不发达地区转移作为集成电路产业走向成熟的标志。
我国集成电路产业逐渐向优势企业集中,产业链不断联合重组，集中资源和扩大规模，增强竞争优势和抗风险能力，主要核心企业销售额所占全行业比重从2004年得32%到2008年的49%，体现我国集成电路企业不断向优势企业集中，行业越来越成熟，从美国集成电路厂商来看当行业走向成熟时只有较大的核心企业和专注某一领域的企业能最后存活下来。
我国集成电路进口量增速逐年下降从2004年的52.6%下降为2008年的1.2%,出口量增速下降幅度小于进口量增速。预计2010年以后我国集成电路进口增速将小于出口增速，我国正在由集成电路消费大国向制造大国迈进。
四、关于我国集成电路发展的几点建议
第一、不断探索和完善有利于集成电路业发展的产业模式和运作机制。中国高校和中科院研究所中有相对宽松的环境使得其适合酝酿研发毕业论文提纲，但中国的高端集成电路研究还局限在高校和中科院的实验室里，没有一个循序渐进的产业运作和可持续发展机制，这就使得国产高端芯片在社会上认可度很低，得不到应用和升级。在产业化成果推广的解决方面。可以借鉴美国的国家采购计划，以政府出资在武器和航空航天领域进行国家采购以保证研发产品的产业化应用得以实现杂志网。只有依靠公共研发机构的环境、人才和技术优势结合企业的市场运作优势，走基于公共研发机构的产业化道路才是问题的正确路径。
第二、集成电路的研发是个高投入高风险的行业是技术和资本密集型产业，有数据显示集成电路研发费用要占销售额的15%，固定资产投资占销售额的20%，销售额如果达不到100亿美元将无力承担新一代产品的研发，在这种情况下由于民族集成电路产业在资金上积累有限，几乎没有抗风险能力，技术上缺乏积累，经不起和国际集成电路巨头的竞争，再加上我国是一个劳动力密集型产业国，根据国际贸易规律，资本密集型的研发产业倾向于向发达国家集中，要想是我国在未来的高技术的集成电路研发有一席之地只有国家给予一定的积极的产业政策，使其形成规模经济的优势地位，才能使集成电路业进入良性发展的轨道.对整个产业链，特别是产业链的低端更要予以一定的政策支持。由政府出资风险投资，通过风险投资公司作为企业与政府的隔离，在成功投资后政府收回投资回报退出公司经营，不失为一种良策。资料显示美国半导体业融资的主要渠道就是靠风险基金。台湾地区之所以成为全球第四大半导体基地台就与其6年建设计划对集成电路产业的重点扶植有密切关系，最近湾当局的“科学委员会”就在最近提出了拟扶植集成电路产业使其达到世界第二的目标。
第三、产业的发展可以走先官办和引进外资再民营化道路，在产业初期由于资金技术壁垒大人才也较为匮乏民营资本难于介入，这样只有利用政府力量和外资力量，但到一定时期后只有民营资本的介入才能使集成电路产业走向良性化发展的轨道。技术竞争有利于技术的创新和发展，集成电路业的技术快速更新的性质使得民营企业的竞争性的优势得以体现，集成电路每个子领域技术的专用化特别高分工特别细，每个子领域有相当的技术难度，不适合求小而且全的模式。集成电路产业各个子模块经营将朝着分散化毕业论文提纲，专业化的方向发展，每个企业专注于各自领域，在以形成的设计、封装、测试、新材料、设备制、造自动化平台设计、IP设计等几大领域内分化出有各自擅长的专业领域深入发展并相互补充，这正好适应民营经济的经营使其能更加专注，以有限的资本规模经营能力能够达到自主研发高投入，适应市场高度分工的要求，所以民间资本的投入会使市场更加有效率。
第四、技术引进吸收再创新将是我国集成电路技术创新发展的可以采用的重要方式。美国国家工程院院士马佐平曾今说过：中国半导体产业有着良好的基础，如果要赶超世界先进水平，必须要找准方向、加强合作。只有站在别人的基础上，吸取国外研发的经验教训，并充分合作才是我国集成电路业发展快速发展有限途径，我国资金有限，技术底子薄，要想快速发展只有借鉴别人的技术在此基础上朝正确方向发展，而不是从头再来另立门户。国际集成电路产业链分工与国家集成电路工业发展阶段有很大关系，随着产业的不断成熟和不断向我国转移使得我国可以走先生产，在有一定的技术和资金积累后再研发的途径。技术引进再创新的一条有效路径就是吸引海外人才到我国集成电路企业，美国等发达国家的经济不景气正好加速了人才向我国企业的流动，对我国是十分有利的。
【参考文献】
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在过去的30年里,世界见证了以Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体为基础的光电子器件的快速发展。以前工作的重点主要放在搞懂这些器件的理论基础,以及它们在电信网络、光盘(CD)、数据储存器等领域的技术开发上。随着光电子器件在发光、显示、光纤传感器、光纤陀螺仪、光学相干拓扑学等新领域中的应用,对光电子器件的研究拓展到了探索新材料(Ⅲ族氮化物合金和Ⅱ-Ⅵ族化合物)和新结构(量子线、量子点和量子纳米结构)。由于制造技术和标准化过程已较成熟,不确定因素很少,因此在提高现有器件的性能和开发新器件时,设计和模拟成为主要手段。数字技术和计算机硬件的最新发展为复杂的计算机辅助设计、制模和模拟提供了一个功能很强的平台。光电子器件的发展重复了电子器件的发展过程:从单个到集成;从技术密集型到设计密集型;从反复试验到计算机辅助模拟和优化。高级的光电子器件是用化合物半导体制成,几何结构复杂,运行在变化的条件下,很难对它们的控制方程求解,运用数字技术直接对物理控制方程求解,是解决上述问题的好途径,它使理论预言与实验结果基本一致。
本书在物理模型和数值分析的基础上,探讨了光电子器件的设计和制模问题,重点放在应用方面。运用数字技术对物理方程求解,演示了如何设计一个新的器件或增强一些现有器件的性能,包括一些半导体的光电子器件,例如:半导体激光二极管(LDs)、电吸收调制器(EAMs)、半导体光放大器(sOAs)、超辐射发光二极管(sLEDs)以及它们的集成系统。
本书共12章,分成三部分,第一部分由第2―5章组成,讲述模化光电子器件时,物理方程的推导和说明:1.引言;2.光学模型;3.材料模型I:半导体的带结构;4.材料模型II:光学增益;5.载体传输及热扩散模型。第二部分由第6―9章组成,讲述控制方程的数字求解技术,以及如何将这些求解技术应用于器件的模拟:6.光学方程式的求解技术;7.材料增益方程的求解技术;8.载体传输及热扩散方程的求解技术;9.器件性能的数值分析。第三部分由第10-12章组成,给出了光电子器件的实际设计、模拟案例:10.半导体激光二极管的设计及模型的案例;11.其它单个光电子器件的设计及制模案例;12.集成的光电子器件的设计和制模案例。
本书作者李洵是加拿大麦克马斯特大学(McMaster University)电子和计算机工程系的教授。他1988年在北方交通大学获得博士学位,至今共撰写了160篇科技论文,并创建了阿波罗光电公司,开发了该公司的一个主要软件产品“高级激光二极管模拟器”。他是OSA及SPIE成员,并且是IEEE的资深成员。
本书给出了一步一步进行设计和模拟的一些实例及详细的数字计算法,所介绍的方法论能帮助光电子学研究者、器件设计者和研究生学会如何从描述这些器件的第一原理中获得控制方程,还能学会如何求控制方程的数值解。
刘克玲,退休研究员
摘要：多层片式PTCR的内电极基本上采用贱金属Ni，高性能纳米级Ni内电极的制备是获取优异性能多层片式PTCR的关键，本论文以制备纳米级Ni粉为目标。
关键词：PTCR Ni内电极
多层片式PTCR的内电极基本上采用贱金属Ni来制备，但这种电极浆料在市场上不易找寻，就算是有也很难满足多层片式PTCR的一些特殊性能要求。高性能Ni内电极的制备是获取优异性能多层片式PTCR的一项关键技术，因而纳米级Ni粉的获取、Ni内电极浆料组分的研究及配制、Ni内电极浆料的性能表征、欧姆接触Ni内电极性能研究及Ni电极与PTC陶瓷的匹配问题都是需要亟待解决的问题。
PTC陶瓷材料凭借其特殊性能，制成的敏感元件具有灵敏度高、使用方便、结构简单、价格便宜等优点，使得半导瓷器件在IT行业、家电工业等领域有着广泛的应用。采用Ni作为多层片式PTCR的内电极的缘由概括来说有以下几种：①由于多层片式PTCR需要在1300℃左右温度高温烧结，这就需要有高熔点的内电极金属材料与之对应，同时在烧结过程中不能被氧化，后续PTCR再氧化处理过程中其也不能氧化，而Ni的熔点在1350℃左右，所以理论上非常适合与PTC陶瓷高温共烧；②多层片式PTC陶瓷的迅速发展，用贵金属(Au,Pt,Pd,Ag等)作电极存在着成本高的问题，而我国是一个贵金属比较贫乏的国家，贱金属资源却相对丰富，若能研制出性能优良的贱金属烧渗Ni电极来代替原有的贵金属电极导体浆料，如果成功将会取得巨大的经济效益和社会效益；③贱金属Ni在高频特性和导电性等特定领域内具有比贵金属更为优异的性能。正因为贱金属所带来的经济效益和例如此类的独特优越性使半导瓷用Ni浆料的研制工作具有重要的意义；④多层片式PTCR需采用欧姆接触电极，PTC是n型半导体陶瓷，其与金属能否获得良好的欧姆接触是取决于表面的电子状态，正是基于这种原因，破坏半导瓷表面的氧吸附层是获得欧姆接触的前提。而只有Zn,、Sn、AI、Ni等贱金属才能与PTC等半导瓷形成欧姆接触，因而选用Ni作为多层片式PTCR的内电极是可行的。
气氛下烧结的叠层PTCR并不能产生PTC效应，必须在一定的时间和温度内进行再氧化处理，但是温度过低或者时间过短，都无法形成很好的PTC效应，因此，必须研究如何才能得到更好的PTC效应，这是多层PTCR的一个研究重点，也是本文研究的重点。叠层陶瓷PTC元件的共烧需要进行低温再氧化处理工艺，因此不同于其他叠层器件，有着特殊性和复杂性。本人先在大气中对Ni电极浆料进行了摸索，后期再运用到叠层中。本课题运用了国外专利介绍的一些成果，通过调整浆料的组分与配比，粘合剂的选用，烧渗工艺的控制等一系列实验，研制出了适用于PTC等半导瓷用的欧姆接触Ni电极浆料的配方和烧渗工艺。对贱金属烧渗内电极材料的研究，主要有如下特点:①由于许多半导体陶瓷元件具有较大的能耗，工作温度较高，即使银电极也会因银离子在高温下的强扩散性而存在长期工作的可靠性问题，然而适当的贱金属电极材料有望对此有所改进；②大部分半导体陶瓷元件同银或金等贵金属电极接触时会形成严重影响元件本征特性的界面势垒，而代之以适当的贱金属电极则有望消除此势垒；③对电极导电区形成机理的研究，涉及到对不同金属涂层经烧结形成导电区过程的比较，从而突出将Ni金属作为电极材料的特点；④对半导体陶瓷电极的探究涉及金属与半导体欧姆接触问题，需要进行半导体陶瓷与金属接触的许多基础理论研究，这将可促使研究带有机理性，从而可能具有开发性和开创性；⑤半导体陶瓷元件品种繁多，使用面大而广，对其电极贱金属化，将会取得很大的经济效益和社会效益；⑥很大部分的半导体陶瓷元件在使用时采用插接式(或压接式)接触，只要求高导电性，并没要求可焊性，这将使我们的研究得以简化，有利于研究的进程及便于较快取得研究成果[11]；⑦烧渗法制备电极对工艺设备的要求最低，生产工艺也最为简便易行，且最适合于一般工人原有的烧渗电极的习惯，辅以丝网印刷装置便于大规模生产，研究样品时也便于手工涂敷。根据以上特点，我们将半导体陶瓷元件主要是PTCR的烧渗贱金属Ni电极作为本课题的研究方向之一。
综上所述，Ni金属与半导瓷形成欧姆接触的可行性是肯定的。然而Ni金属粉在空气烧结时本身极易被氧化而形成氧化镍，从而增大了金属电极本身的阻值。要想在半导瓷片上获得令人满意的欧姆接触电极，需解决以下两个问题：① Ni内电极与PTC瓷体应该有较大的附着力；②须避免由于氧化而导致Ni电极导电性能降低[12]。因此在Ni电极浆料组成和烧渗工艺上，如何保证Ni金属微粒表面在高温烧结过程中不被氧化、使Ni电极具有良好的导电性和附着强度等等成为制备Ni电极浆料的关键。
Science for Cultural
Heritage
2010,300 p.
Hardcover
ISBN9789814307062
M. Montagnari Kokelj等编
本书是2007年8月28-31日在克罗地亚Losinj举行的第7届科学、艺术、文化国际会议的论文集。此系列会议主要由欧洲科学、艺术与文化中心发起和组织，会议注重跨学科主题,旨在为自然科学和人文社会领域的研究人员、学者以及学生搭建一个交流平台。这次会议也被命名为“关于文化遗产的科学：亚得里亚海和内陆考古学中的技术创新和案例研究”，目的是讨论物理学以及其它科学在考古学研究和文化遗产保护领域的贡献。
本书汇集了22篇论文，都是关于物理学成果在考古研究和文化遗产保护领域中应用的介绍。1.M. Michelucci，克罗地亚运动员研究中的考古学数据；2. S. Fazinic等，基于离子束技术的文物分析：尼鲁研究所和克罗地亚保育研究所合作；3. G. Guida等，马萨拉市萨梯青铜雕像的移动式无损检测研究；4..mit，斯洛文尼亚基于荧光分析的考古学检测；5. D. Wegrzynek等，用便携式荧光光谱分析仪进行文物原位化学成分分析；6. M. Pipan，基于综合物探技术的考古遗址高分辨率研究；7. M. Martini等，热致发光年代测定和文化遗产；8. F. Casali等，文化遗产中的新型X射线数字摄影和计算机断层扫描；9. G. Giannini，考古学中的宇宙射线；10. J.L. Boutaine，考古文物专用的检测、表征、分析和保护技术的几则实例；11. E.Pellizer，希腊神话的在线词源字典介绍；12. F. Lo Schiavo，在弗留利―威尼斯朱利亚建立一个考古复原和保护机构；13. S. Furlain等，基于考古学标记的相对海平面变化：意大利和斯洛文尼亚区域合作项目“奥拓里亚蒂科”；14. G. Maino等，艺术品的数字化和多光谱分析：典型案件和Web文档；15. G. Bressan等，考古生物学：一个考古学的官能工具；16. G. Conte等，水下考古学中的机器人工具；17. C. Tuniz，艺术及考古学中的加速器和辐射；18. P. Cassola Guida，碳-14对弗留利早期历史研究的贡献；19. F. Bernardini等，基于X-射线的计算机化显微层析的初步结果和观点；20. M.V.Torlo，木乃伊――关于里雅斯特历史博物馆木乃伊CAT扫描分析的专门研究报告；21. S. Jovanovic，关于半导体探测器效能计算的角软件及其应用在文物表征上的可能性；22. P.V. Tobias，人类化石作为全世界和民族的文化遗产：一片关于人们对于人类化石的归属及遣返问题的过去和现在态度的论文。
物理探测技术作为考古和文化遗产保护中的一种特殊工具，提供给人们一种能够表征古代物体的非接触式分析方法，被广泛应用在古人类活动的研究中。
张文涛，
副研究员
（中国科学院半导体研究所）
关键词:半导体制造系统 预防性维修 役龄回退参数 维修周期
中图分类号: TNT10文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 01-089-03
半导体制造系统是典型的可重入系统,也是最复杂的制造系统之一。目前,大多数半导体设备都是使用BM(事后维修)的办法来处理设备故障,随着维修理论研究的深入,学者发现使用PM(预防性维修)在减少设备发生故障的次数,提高设备的可靠性,增加企业的利润等方面有着重要作用。
设备是企业固定资产的主要组成部分,是企业生产中能供长期使用并在使用中基本保持其实物形态的物质资料的总称。现代设备具有自动化、大型化、集成化、高速化、智能化、连续化等方面的特点,这很大程度增加了维修的难度和费用。研究表明,当前制造系统中设备的维修费用占生产系统运行成本的20% ~30。现代科学技术的飞速发展和市场竞争的加剧给制造企业带来了前所未有的机遇和挑战,企业为了提高自身的竞争力,将不得不考虑生产系统设备故障对生产能力、生产成本、产品质量以及供货期和市场占有率的影响。在日常生产中,由于对经济效益的追求,很多厂商盲目的增加设备的连续工作时间,而忽略了设备的日常维修保养,反而导致了设备生产效益低下的结果。而这个特点在半导体生产线上更为突出。
为此,我们在设备的日常生产中引入了有效的措施来减少故障的产生以及由此而导致的停机事件,从而减低了设备的维修成本,增加生产效益,顺利的完成生产任务,这对企业在竞争日益激烈的行业中站稳脚步来说有着举足轻重的作用,可以说,谁掌握了更好的方法,谁就在竞争中取得先机。
维修的发展也是经历了不同的阶段,人们在日常生活中不断积累生产经验,不断的提出新的理论,提高生产效率,从而推动着维修理论不断进步。本文以半导体生产设备平均单位产值最大化为目标建立了优化模型,根据役龄回退参数的五个离散取值,进行故障数和平均单位产值的横向和纵向比较,从而得出半导体设备在不同役龄回退参数下的最佳预防性维修周期。最后总结了役龄回退参数在确定预防性维修周期过程中的作用和预防性维修对企业提高设备性能,增加利有着重大意义。
1点检制策略
点检制是全面维护管理中的重要核心之一。应用这种管理模式,检修不只是维修部门的事情,而且涉及到运行、采购、人力资源以至于行政等部门,检修工作也不仅仅局限于“修理”,而是把工作的重点转换为“维护”,尽可能通过保持设备的良好状态而消灭故障发生的根源,或者把故障消灭在萌芽时期。
1.1半导体生产线特点
在经过过去几年的高速发展之后,我国半导体产业的发展将进入一个相对平稳的发展期,也不排除会进入一个时间长度为2年-3年的结构调整期的可能性。在这个阶段中,我国半导体产业的发展特点为:从主要靠新生产线建设扩大规模转向发掘已有生产线能力扩大规模;继续探索IDM道路;Foundry模式逐渐走向成熟;集成电路设计依然是龙头;SiP技术逐渐成为封装的主流,设备的生产效率将成为制约生产线能力的瓶颈。
半导体生产线的一个重要特点:可重入型。可重入生产系统是指在工件从投入到产出的过程中,需要不止一次的在同一台设备上进行加工的生产制造系统,其显著标记为系统中有处于不同加工阶段的工件在同一台机器前同时等待加工。
典型的可重入生产系统如下图所示:
图1典型的半导体可重入生产系统示意图
1.2故障率修正参数
役龄回退是指设备在经过一次预防性维修后设备的役龄减少的程度,役龄回退参数是一个描述预防性维修效果的参数,比如当役龄回退参数是T的时候,说明进行预防性维修能够使设备变得像新设备一样性能良好,当役龄回退参数是0的时候,说明进行预防性维修没有使设备的性能得到改善,设备的故障率没有发生任何改变。当然,役龄回退参数取T或是0几乎都是不可能的,那么究竟对役龄回退参数改如何定义和表达呢,这也是近些年来学者在研究预防性维修时关注的一个重点。
假设设备在第i 次维修前已运行了T i 时间, 经过维修后, 其性能得以改善, 故障率下降到如同维修前 i 时的故障率, 即经过维修后, 使设备的役龄时间回退到Ti i时刻的状况, 役龄回退量为 i。这种动态变化关系下图所示:
图2故障率与预防性维修间的动态变化关系图
由上图可知道役龄回退参数是一个随机量,目前的研究有将役龄回退参数处理为一个常量,也有用均匀分布来处理,同时也有人提出了役龄因子服从正态分布的说法。
随着设备维修研究的一步一步加深,许多学者也开始了对设备预防性维修的效果进行探讨,提出了关于役龄回退参数的种种假设,也分析了当使用役龄回退参数时我们针对预防性维修周期的确定将更加准确,而且更加符合实际。在文献[4]中,作者假设役龄回退参数是一个均匀分布建立了一个确定预防性维修的模型,在最后假设役龄回退参数是0,T/4,T/2,3T/4,T五种情况,又得到了另几组数值,通过对比两组数值得到了准确使用役龄回退参数能够使我们的预防性维修周期的确定更加准确。
2建立模型
Barlow R, Hunter L. 讨论了简单系统和复杂系统的预防维修策略。他们通过使设备在整个使用寿命期间内的失效损失和维修费用达到最小,从而确定预防维修周期。本文则以单位时间净生产效益最大化为目标的角度出发,在设备有效使用寿命内进行不同的维修次数并考察每次维修程度的不同(故障率修正参数取值),运用单位时间净生产效益最大化为目标建议优化模型,求出设备进行预防性维修的最佳次数。
2.1基本假设
为了使模型简化和研究的方便,在构建模型时做了一下假设:
(1)在没有对设备进行预防性维修的情况下,设备的故障率公式为: (t);
(2)如果在两个预防性维修中间发生小故障,则对设备进行小修,假设每一次小修都能使设备的性能恢复,同时不影响设备的故障率,每一次小修费用为Cf,每一次小修所花费时间为Tf ;
(3)当设备正常运行,单位时间的产值为Cp;
(4)在设备运行时,每隔T时间对设备进行一次预防性维修,每次预防性维修需要时间为Tpm,每一次预防性维修的费用为Cpm。每一次预防性维修能使设备的年龄减少 ,为了更好的描述预防性维修队设备故障率的影响,本文将 处理为一随机变量,其分布函数为G( ),且0
2.2维修决策
常用威布尔分布来描述电子与机械设备的故障规律,假设设备自身的故障率函数用下列公式表示:
(1)
其中m为形状参数, 为尺度参数,t为时间。参数m和 通常都是依靠历史故障数据的分析,利用数理统计的方法估计出的。
有学者在论文[8]中提到半导体设备的故障时间符合参数为m=2.08, =7440的二参数威布尔分布。我们在本章的模型中,使用上面两参数的威布尔分布来描述设备的故障率。引入了役龄回退参数会改善设备的设备性能,设备的故障率公式在不同的预防性维修时间内的表达也是不相同的。在整个预防性维修周期内,设备的故障率递推公式:
(2)
随着设备使用年龄的增加,发生故障的可能性越来越大,在设备的使用过程中对设备进行预防性维修可以减少这种可能性,也就是使得设备的年龄下降。考虑到预防性维修对设备年龄和性能的改善,设备发生故障的次数可以表示为:
(3)
将式1和式2代入到式3可以得到
(4)
形状参数m的大小是用来描述设备故障率的发展趋势,当m>1时表示,设备的故障率是一个增函数,即随着时间的发展,设备发生故障的可能性将是增长的,这也现实设备是一致的,之后,随着m的继续增大,故障率曲线将约往上翘,尺度参数 是用来改变故障率的具体尺度,它使整个故障率缩小 m。这两个参数的获得是通过对设备运行一段时间后,发生故障的次数和每次故障的时间进行描点之后,利用斜率和焦点可以求出。最后得到Fk
(5)
2.3平均单位时间净生产效益Y
(6)
其中Ta是指总的时间,即设备运行的总时间
Cp是指半导体生产线一个小时的生产值
Cpm是指进行一次预防性维修所需要的费用
Cf是指一次故障维修即事后维修所需要的费用
Tpm是指一个预防性维修所占用的时间
Tf是指一次事后维修所需要的时间
k是指在总时间内进行的预防性维修次数
Fk是指对设备进行k次预防性维修时设备总时间内发生的故障次数
3算例分析
取总时间为50000h,一次预防性维修需要的时间为30h,一次事后维修所需要的时间为50h,半导体生产线每个小时的产值为1500元,进行一次预防性维修所需要的费用为10000元,进行一次事后维修的费用为50000元。[9]根据式5我们计算得到的设备故障数Fk,代入到式子6中,利用Matlab程序我们可以得到:
给定不同的故障率修正参数 、不同预防性维修次数k经过多次仿真实验,根据半导体单机设备故障分布确定其最佳预防性维修周期T和预防性维修次数k及其对应单位时间净生产效益Y。仿真结果如图3所示:
图3故障率修正参数不同值时单位时间净生产效益
数据除了说明对设备进行预防性维修可以减少设备的故障数,提高设备的性能,提高企业的生产效益,同时也说明了无论役龄回退参数取何值,都存在理论上的最佳预防性维修周期和次数,最佳预防性维修周期和次数的求得和役龄回退参数的取得有非常大的关系,虽然我们只是在整个周期中取五个均匀的点来得到数据,从而看出发展趋势,但是这已经可以包括其他的情况了。至于对役龄回退参数的深入也是一个重要的话题,比如用平均分布,正态分布来描述,这些都是一些设想,能不能实现还需要进一步讨论,在本文中,由于知识水平有限,只能以离散点来描述役龄回退参数。
4结束语
设备进行预防性维修的时候,维修效果应该是一个随机效果,或是可以用一个区间来表达,认为每次预防性维修的时候,维修效果为T/2的可能性是最大,而0和T是最小的,所以在开始建模的时候,曾经尝试利用正态分布来分析役龄回退参数,但是在建模后进行演示的时候,由于作者的学术水平和没有得到一些具体数据,发现通过自己建立的模型最后得出的一些数据和现实中的一些数据是想违背的,所以只能放弃这种想法,但我深信,对役龄回退参数的深入研究可以使得我们建立起来的模型能够更符合现实需要。
在研究过程,为了使得计算和算法方便,都是使用相同时间来确定每个周期,实际上由于每次预防性维修不能使得设备性能完全恢复,所以设备每个周期的故障数都是一直在增加,这对设备的稳定性来说都是不可取的,有学者曾经提出不同时间周期的预防性维修方法,但未能提出一个准确的解决方法,所以关于不同时间周期的预防性维修策略的建模也是以后继续努力的方向。
参考文献:
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关键词:节能;减排;功率半导体
Foundational Technology of Energy-Saving & Emission Reduction ――Power Semiconductor Devices and IC’s
ZHANG Bo
(State key Laboratory of Electronic Thin Films and Integrated Devices,
University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054,China)
Abstract: Power semiconductor devices and IC’s, an important branch of semiconductor technology, are a key and basic technology for energy-saving and emission reduction with the wide spread use of electronics in the consumer, industrial and military sectors. The development,challengeand market of power semiconductor devices are discussed in this paper. The future perspectives and key development areas of power semiconductor devices and IC’s in China are also described.
Keywords: Energy-saving; Emission reduction; Power semiconductor device
1引言
功率半导体芯片包括功率二极管、功率开关器件与功率集成电路。近年来,随着功率MOS技术的迅速发展,功率半导体的应用范围已从传统的工业控制扩展到4C产业(计算机、通信、消费类电子产品和汽车电子),渗透到国民经济与国防建设的各个领域。
功率半导体器件是进行电能处理的半导体产品。在可预见的将来,电能将一直是人类消耗的最大能源,从手机、电视、洗衣机、到高速列车,均离不开电能。无论是水电、核电、火电还是风电,甚至各种电池提供的化学电能,大部分均无法直接使用,75%以上的电能应用需由功率半导体进行变换以后才能供设备使用。每个电子产品均离不开功率半导体器件。使用功率半导体的目的是使用电能更高效、更节能、更环保并给使用者提供更多的方便。如通过变频来调速,使变频空调在节能70%的同时,更安静、让人更舒适。手机的功能越来越多,同时更加轻巧,很大程度上得益于超大规模集成电路的发展和功率半导体的进步。同时,人们希望一次充电后有更长的使用时间,在电池没有革命性进步以前,需要更高性能的功率半导体器件进行高效的电源管理。正是由于功率半导体能将 ‘粗电’变为‘精电’,因此它是节能减排的基础技术和核心技术。
随着绿色环保在国际上的确立与推进,功率半导体的发展应用前景更加广阔。据国际权威机构预测,2011年功率半导体在中国市场的销售量将占全球的50%,接近200亿美元。与微处理器、存储器等数字集成半导体相比,功率半导体不追求特征尺寸的快速缩小,它的产品寿命周期可为几年甚至十几年。同时,功率半导体也不要求最先进的生产工艺,其生产线成本远低于Moore定律制约下的超大规模集成电路。因此,功率半导体非常适合我国的产业现状以及我国能源紧张和构建和谐社会的国情。
目前,国内功率半导体高端产品与国际大公司相比还存在很大差距,高端器件的进口替代才刚刚开始。因此国内半导体企业在提升工艺水平的同时,应不断提高国内功率半导体技术的创新力度和产品性能,以满足高端市场的需求,促进功率半导体市场的健康发展以及国内电子信息产业的技术进步与产业升级。
2需求分析
消费电子、工业控制、照明等传统领域市场需求的稳定增长,以及汽车电子产品逐渐增加,通信和电子玩具市场的火爆,都使功率半导体市场继续保持稳步的增长速度。同时,高效节能、保护环境已成为当今全世界的共识,提高效率与减小待机功耗已成为消费电子与家电产品的两个非常关键的指标。中国目前已经开始针对某些产品提出能效要求,对冰箱、空调、洗衣机等产品进行了能效标识,这些提高能效的要求又成为功率半导体迅速发展的另一个重要驱动力。
根据CCID的统计,从2004年到2008年,中国功率器件市场复合增长率达到17.0%,2008年中国功率器件市场规模达到828亿元,在严重的金融危机下仍然同比增长7.8%,预计未来几年的增长将保持在10%左右。随着整机产品更加重视节能、高效,电源管理IC、功率驱动IC、MOSFET和IGBT仍是未来功率半导体市场中的发展亮点。
在政策方面,国家中长期重大发展规划、重大科技专项、国家863计划、973计划、国家自然科学基金等都明确提出要加快集成电路、软件、关键元器件等重点产业的发展,在国家刚刚出台的“电子信息产业调整和振兴规划”中,强调着重从集成电路和新型元器件技术的基础研究方面开展系统深入的研究,为我国信息产业的跨越式发展奠定坚实的理论和技术基础。在国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)中明确提出,功率器件及模块技术、半导体功率器件技术、电力电子技术是未来5～15年15个重点领域发展的重点技术。在目前国家重大科技专项的“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”和“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”两个专项中,也将大屏幕PDP驱动集成电路产业化、数字辅助功率集成技术研究、0.13微米SOI通用CMOS与高压工艺开发与产业化等功率半导体相关课题列入支持计划。在国家973计划和国家自然科学基金重点和重大项目中,属于功率半导体领域的宽禁带半导体材料与器件的基础研究一直是受到大力支持的研究方向。
总体而言,从功率半导体的市场需求和国家政策分析来看,我国功率半导体的发展呈现以下三个方面的趋势:① 硅基功率器件以实现高端产品的产业化为发展目标;② 高压集成工艺和功率IC以应用研究为主导方向;③ 第三代宽禁带半导体功率器件、系统功率集成芯片PSoC以基础研究为重点。
3功率半导体技术发展趋势
四十多年来,半导体技术沿着“摩尔定律”的路线不断缩小芯片特征尺寸。然而目前国际半导体技术已经发展到一个瓶颈:随着线宽的越来越小,制造成本成指数上升;而且随着线宽接近纳米尺度,量子效应越来越明显,同时芯片的泄漏电流也越来越大。因此半导体技术的发展必须考虑“后摩尔时代”问题,2005年国际半导体技术发展路线图(The International Technology Roadmap for Semiconductors,ITRS)就提出了另外一条半导体技术发展路线,即“More than Moore-超摩尔定律”, 如图1所示。
从路线图可以清楚看到,未来半导体技术主要沿着“More Moore”与“More Than Moore”两个维度的方向不断发展,同时又交叉融合,最终以3D集成的形式得到价值优先的多功能集成系统。“More Moore”是指继续遵循Moore定律,芯片特征尺寸不断缩小(Scaling down),以满足处理器和内存对增加性能/容量和降低价格的要求。这种缩小除了包括在晶圆水平和垂直方向上的几何特征尺寸的继续缩小,还包括与此关联的三维结构改善等非几何学工艺技术和新材料的运用等。而“More Than Moore”强调功能多样化,更注重所做器件除了运算和存储之外的新功能,如各种传感功能、通讯功能、高压功能等,以给最终用户提供更多的附加价值。以价值优先和功能多样化为目的的“More Than Moore”不强调缩小特征尺寸,但注重系统集成,在增加功能的同时,将系统组件级向更小型、更可靠的封装级(SiP)或芯片级(SoC)转移。日本Rohm公司提出的“Si+α”集成技术即是“More Than Moore”思想的一种实现方式,它是以硅材料为基础的,跨领域(包括电子、光学、力学、热学、生物、医药等等)的复合型集成技术,其核心理念是电性能(“Si”)与光、力、热、磁、生化(“α”)性能的组合,包括:显示器/发光体(LCD、EL、LD、LED)+LSI的组合感光体、(PD、CCD、CMOS传感器)+LSI的形式、MEMS/生化(传感器、传动器)+LSI等的结合。
在功能多样化的“More Than Moore”领域,功率半导体是其重要组成部分。虽然在不同应用领域,对功率半导体技术的要求有所不同,但从其发展趋势来看,功率半导体技术的目标始终是提高功率集成密度,减少功率损耗。因此功率半导体技术研发的重点是围绕提高效率、增加功能、减小体积,不断发展新的器件理论和结构,促进各种新型器件的发明和应用。下面我们对功率半导体技术的功率半导体器件、功率集成电路和功率系统集成三个方面的发展趋势进行梳理和分析。
1) 功率半导体(分立)器件
功率半导体(分立)器件国内也称为电力电子器件,包括:功率二极管、功率MOSFET以及IGBT等。为了使现有功率半导体(分立)器件能适应市场需求的快速变化,需要大量融合超大规模集成电路制造工艺,不断改进材料性能或开发新的应用材料、继续优化完善结构设计、制造工艺和封装技术等,提高器件功率集成密度,减少功率损耗。目前,国际上在功率半导体(分立)器件领域的热点研究方向主要为器件新结构和器件新材料。
在器件新结构方面,超结(Super-Junction)概念的提出,打破了传统功率MOS器件理论极限,即击穿电压与比导通电阻2.5次方关系,被国际上誉为“功率MOS器件领域里程碑”。超结结构已经成为半导体功率器件发展的一个重要方向,目前国际上多家半导体厂商,如Infineon、IR、Toshiba等都在采用该技术生产低功耗MOS器件。对于IGBT器件,其功率损耗和结构发展如图2所示。从图中可以看到,基于薄片加工工艺的场阻(Field Stop)结构是高压IGBT的主流工艺;相比于平面结结构(Planar),槽栅结构(Trench)IGBT能够获得更好的器件优值,同时通过IGBT的版图和栅极优化,还可以进一步提高器件的抗雪崩能力、减小终端电容和抑制EMI特性。
功率半导体(分立)器件发展的另外一个重要方向是新材料技术,如以SiC和GaN为代表的第三代宽禁带半导体材料。宽禁带半导体材料具有禁带宽度大、临界击穿电场强度高、饱和电子漂移速度高、抗辐射能力强等特点,是高压、高温、高频、大功率应用场合下极为理想的半导体材料。宽禁带半导体SiC和GaN功率器件技术是一项战略性的高新技术,具有极其重要的军用和民用价值,因此得到国内外众多半导体公司和研究结构的广泛关注和深入研究,成为国际上新材料、微电子和光电子领域的研究热点。
2) 功率集成电路(PIC)
功率集成电路是指将高压功率器件与信号处理系统及接口电路、保护电路、检测诊断电路等集成在同一芯片的集成电路,又称为智能功率集成电路(SPIC)。智能功率集成作为现代功率电子技术的核心技术之一,随着微电子技术的发展,一方面向高压高功率集成(包括基于单晶材料、外延材料和SOI材料的高压集成技术)发展,同时也向集成更多的控制(包括时序逻辑、DSP及其固化算法等)和保护电路的高密度功率集成发展,以实现功能更强的智能控制能力。
3)功率系统集成
功率系统集成技术在向低功耗高密度功率集成技术发展的同时,也逐渐进入传统SoC和CPU、DSP等领域。目前,SoC的低功耗问题已经成为制约其发展的瓶颈,研发新的功率集成技术是解决系统低功耗的重要途径,同时,随着线宽的进一步缩小,内核电压降低,对电源系统提出了更高要求。为了在标准CMOS工艺下实现包括功率管理的低功耗SoC,功率管理单元需要借助数字辅助的手段,即数字辅助功率集成技术(Digitally Assisted Power Integration,DAPI)。DAPI技术是近几年数字辅助模拟设计在功率集成方面的深化与应用,即采用更多数字的手段,辅助常规的模拟范畴的集成电路在更小线宽的先进工艺线上得到更好性能的电路。
4我国功率半导体发展现状、
问题及发展建议
在中国半导体行业中,功率半导体器件的作用长期以来都没有引起人们足够的重视,发展速度滞后于大规模集成电路。国内功率半导体器件厂商的主要产品还是以硅基二极管、三极管和晶闸管为主,目前国际功率半导体器件的主流产品功率MOS器件只是近年才有所涉及,且最先进的超结低功耗功率MOS尚无法生产,另一主流产品IGBT尚处于研发阶段。宽禁带半导体器件主要以微波功率器件(SiC MESFET和GaN HEMT)为主,尚未有针对市场应用的宽禁带半导体功率器件(电力电子器件)的产品研发。目前市场热点的高压BCD集成技术虽然引起了从功率半导体器件IDM厂家到集成电路代工厂的高度关注,但目前尚未有成熟稳定的高压BCD工艺平台可供高性能智能功率集成电路的批量生产。
由于高性能功率半导体器件技术含量高,制造难度大,目前国内生产技术与国外先进水平存在较大差距,很多中高端功率半导体器件必须依赖进口。技术差距主要表现在:(1)产品落后。国外以功率MOS为代表的新型功率半导体器件已经占据主要市场,而国内功率器件生产还以传统双极器件为主,功率MOS以平面工艺的VDMOS为主,缺乏高元胞密度、低功耗、高器件优值的功率MOS器件产品,国际上热门的以超结(Super junction)为基础的低功耗MOS器件国内尚处于研发阶段;IGBT只能研发基于穿通型PT工艺的600V产品或者NPT型1200V低端产品,远远落后于国际水平。(2)工艺技术水平较低。功率半导体分立器件的生产,国内大部分厂商仍采用IDM方式,采用自身微米级工艺线,主流技术水平和国际水平相差至少2代以上,产品以中低端为主。但近年来随着集成电路的迅速发展,国内半导体工艺条件已大大改善,已拥有进行一些高端产品如槽栅功率MOS、IGBT甚至超结器件的生产能力。(3)高端人才资源匮乏,尤其是高端设计人才和工艺开发人才非常缺乏。现有研发人员的设计水平有待提高,特别是具有国际化视野的高端设计人才非常缺乏。(4)国内市场前十大厂商中无一本土厂商,半导体功率器件产业仍处在国际产业链分工的中低端,对于附加值高的产品如IGBT、AC-DC功率集成电路,现阶段国内仅有封装能力,不但附加值极低,还形成了持续的技术依赖。
笔者认为,功率半导体是最适合中国发展的半导体产业,相对于超大规模集成电路而言,其资金投入较低,产品周期较长,市场关联度更高,且还没有形成如英特尔和三星那样的垄断企业。但中国功率半导体的发展必须改变目前封装强于芯片、芯片强于设计的局面,应大力发展设计技术,以市场带动设计、以设计促进芯片,以芯片壮大产业。
功率半导体芯片不同于以数字集成电路为基础的超大规模集成电路,功率半导体芯片属于模拟器件的范畴。功率器件和功率集成电路的设计与工艺制造密切相关,因此国际上著名的功率器件和功率集成电路提供商均属于IDM企业。但随着代工线的迅速发展,国内如华虹NEC、成芯8英寸线、无锡华润上华6英寸线均提供功率半导体器件的代工服务,并正积极开发高压功率集成电路制造平台。功率半导体生产企业也应借鉴集成电路设计公司的成功经验,成立独立的功率半导体器件设计公司,充分利用代工线先进的制造手段,依托自身的销售网络,生产高附加值的高端功率半导体器件产品。
设计弱于芯片的局面起源于设计力量的薄弱。虽然国内一些功率半导体生产企业新近建设了6英寸功率半导体器件生产线,但生产能力还远未达到设计要求。笔者认为其中的关键是技术人员特别是具有国际视野和丰富生产经验的高级人才的不足。企业应加强技术人才的培养与引进,积极开展产学研协作,以雄厚的技术实力支撑企业的发展。
我国功率半导体行业的发展最终还应依靠功率半导体IDM企业,在目前自身生产条件落后于国际先进水平的状况下,IDM企业不能局限于自身产品线的生产能力,应充分依托国内功率半导体器件庞大的市场空间,用技术去开拓市场,逐渐从替代产品向产品创新、牵引整机发展转变;大力发展设计能力,一方面依靠自身工艺线进行生产,加强技术改造和具有自身工艺特色的产品创新,另一方面借用先进代工线的生产能力,壮大自身产品线,加速企业发展。
5结束语
总之,功率半导体技术自新型功率MOS器件问世以来得到长足进展,已深入到工业生产与人民生活的各个方面。与国外相比,我国在功率半导体技术方面的研究存在着一定差距,但同时日益走向成熟。总体而言,功率半导体的趋势正朝着提高效率、多功能、集成化以及智能化、系统化方向发展;伴随制造技术已进入深亚微米时代,新结构、新工艺硅基功率器件正不断出现并逼近硅材料的理论极限,以SiC和GaN为代表的宽禁带半导体器件也正不断走向成熟。
我国拥有国际上最大的功率半导体市场,拥有迅速发展的半导体代工线,拥有国际上最大规模的人才培养能力,但中国功率半导体的发展必须改变目前封装强于芯片、芯片强于设计的局面。功率半导体行业应加强技术力量的引进和培养,大力发展设计技术,以市场带动设计、以设计促进芯片,以芯片壮大产业。
1 实验设计思路
将本课题组已发表的SCI论文“一锅法合成氮杂螺芴氧杂蒽有机半导体材料”[5]改为本科实验，主要根据以下原则：
1.1 新颖性原则
螺芴类分子砌块具有共轭打断效应、刚性十字交叉构象和空间位阻效应，被广泛用于有机电致发光二极管、场效应晶体管以及太阳能染料敏化电池等领域[6]，成为一类重要的有机半导体材料。氮杂芴螺环芳烃由芴基螺环芳烃发展而来在继承螺芴的各类优势的基础上增加了氮杂芴基团的功能特性包括电子受体、金属配位、质子化以及超分子弱作用等。因此，具有广阔的发展前景[7-9]。
1.2 可行性原?t
所选的科研成果的反应类型是最经典的傅克反应，与学生所学的有机化学课本紧密联系。通过实验预习、讲解、操作以及总结，进一步巩固与加深对傅克反应的理解和运用。另外，该反应原料易得，合成步骤简单易行，无毒安全性高，可以在本科实验室开展。
1.3 综合性原则
氮杂螺芴氧杂蒽的合成操作涉及反应装置的搭建、TLC点样、柱层析等各类操作。在整个操作过程中，重点学习TLC点样和柱层析。产品表征利用核磁共振。
1.4 环保性原则
目前氮杂螺芴氧杂蒽大部分合成方法具有如下缺点：（1）底物范围拓展的限制和前体合成的困难；（2）合成步骤的冗长。我们课题组发展了一锅法合成氮杂螺芴氧杂蒽有机半导体材料。反应过程中依次构建了C-C， C-O和 C-C三支化学键，并高效合成了氮杂芴螺环芳烃，符合绿色化学的理念。
2 实验内容
实验名称：一锅法合成氮杂螺芴氧杂蒽有机半导体材料
实验仪器：磁力搅拌器，圆底烧瓶，回流冷凝管、电子天平、分液漏斗、锥形瓶、层析柱、核磁共振波谱仪。
药品：氮杂芴酮，对甲基苯酚，三氟甲磺酸，1，2-二氯苯，碳酸钾，二氯甲烷，无水硫酸镁，乙酸乙酯。
2.1 实验原理
该反应是典型的傅里德-克拉夫茨反应，简称傅-克反应，英文Friedel?CCrafts reaction，是一类芳香族亲电取代反应，1877年由法国化学家查尔斯?傅里德和美国化学家詹姆斯?克拉夫茨共同发现。本实验在酸性条件下反应，首先通过氮杂芴酮与苯酚的傅克反应生成中间体I，紧接着脱水形成三正电型超亲电体II，由于电荷间的排斥作用，导致氮杂芴9 号位的正电荷会通过共振方式迁移至酚羟基上，活化酚羟基的反应活性。随后另一苯酚分子以亲核进攻的方式与中间体III 发生反应，形成醚键。紧接着分子内的质子转移与脱水过程在苯环上再次生成碳正离子V。最后碳正离子重新迁移到氮杂芴的9 号位发生分子内的傅克合环反应，得到最终的目标产物氮杂螺芴氧杂蒽。
2.2 实验步骤
2.2.1 氮杂螺芴氧杂蒽的合成
先向圆底烧瓶中加入0.18克的氮杂芴酮，再分别加入2ml 1，2-二氯苯与0.8ml三氟甲磺酸。在室温下搅拌大约半小时后，向其中加入0.54克的对甲基苯酚。随后升高温度至 85度。通过TLC 板监控反应至氮杂芴酮反应完全。将反应降温至室温，用碳酸钾溶液淬灭此反应，之后用二氯甲烷萃取，收集有机相并用无水硫酸镁干燥，抽滤。最后柱层析分离提纯得到氮杂螺芴氧杂蒽。
2.2.2 螺环氧杂蒽的结构表征
使用核磁共振（NMR）对所得到的产物进行结构表征。通过与标准的氮杂螺芴氧杂蒽的氢谱和碳谱进行对比确认结构
2.2.3 实验报告
实验报告要全面总结实验，特别强调实验结果的分析，并对实验结果提出自己的观点。
3 教学效果
3.1 理论联系实际，深化理论知识
体现有机化学基础知识的综合性，在所设计的实验中涉及《有机化学》中典型的傅克反应。通过TLC板监测反应进度，有助于理解反应现象以及反应过程。通过核磁共振表征产物，可以了解核磁测试过程以及核磁共振表征原理。通过对氢谱的解析，理解化学位移、耦合常数以及自旋裂分等理论知识。
3.2 科研和教学结合，强化创新思维
将科研和教学相结合，促进了教学方法的改革和教学方式的创新，也培养了适应社会发展需要的高素质人才。实践证明，从事科学研究的教师能更准确地把握教学内容，更好地把科?W研究的方法贯穿到教学实践之中，是培养学生的创新思维和创新能力的重要途径。同时高水平、高层次的科研项目和平台也为本科生的培养创造了优越的条件。
3.3 实验与生活相结合，激发学习兴致
将制备的氮杂螺芴氧杂蒽作为电致发光材料，应用于有机电致发光二极管、存储器以及太阳能电池中。在整个实验过程中，详细说明每个操作与所学专业的内在联系，
让学生深刻体会到所学专业知识的重要性和必要性，激发学生的学习兴趣以及求知欲望和积极探索精神。在实验操作过程中，锻炼了学生的动手能力以及实践操作能力。通过科学实验报告的撰写，锻炼并加强了学生的写作能力。
4 结语
【关键词】光学粒子计数器;Mie散射;信号处理
Abstract：Optical Particle Counters（OPCs）is a set of monitoring equipment used to measure the quantity and size of airborne particles in the clean room.With advantage of low coat，quick and high reliability as well as high sensitivity，the OPCs are widely applied in many fields that need ultra-clean space.This paper elucidates the key points of the main principle and design of the OPCs，discussing important performance parameters.By comparing the OPCs with international high-end like product，we analyze the shortfalls of domestic OPCs and provide guidance for next development.
Key word：Optical Particle Counter;Mie Scattering;Signal processing
随着现代加工工艺及材料科学的发展，以微电子、生物医学工程、航天技术等为代表的领域正逐步向小型化方向迈进，同时对相关操作、生产环境的空气洁净度提出了较高的要求。光学粒子计数器是测量洁净环境空气中尘埃粒子的数量及大小、评价空气洁净度的专业仪器，它具有检测灵敏度高、可靠性好、成本低廉等优势，是现代超净环境检测的必要检测仪器。国际上对光学粒子计数器的研究始于上世纪20年代，并于上世纪50年代开始有产品问世，目前已发展至技术成熟、产品多样化的阶段，其中较为著名厂家包括美国HACH公司、TSI公司、PMS公司、日本加野公司等。与之相比较，我国在二十世纪七十年代才开始这类仪器的研制与生产，尽管目前已有多个公司或研究机构已成功研制出相关产品，但它们与国外光学粒子计数器相比还存在一定的差距。本论文在详细讨论光学粒子计数器原理及主要性能影响因素的基础上，综述了国内该类仪器的发展现状，分析与国外同类仪器差距的主要原因及改进方案，为我国光学粒子计数器的下一步发展提供思路。
1.光学粒子计数器的原理与设计
光学粒子计数器是基于光的散射原理实现粒子的计数及尺寸判断：当空气中的粒子通过激光光路时将发生散射，对于粒子计数器一般测量的0.1至5微米间粒径的颗粒，属于Mie散射范围，探测到的散射光强满足关系：
（1）
其中r对应颗粒半径，是它的体积，为散射角，R为光敏区被测粒子至光电探测器的距离，为空气中介电常数，为真空中介电常数，I0为入射光强度，H为与系统有关的一个常数。
由（1）式可知，在其它条件均固定时，探测的散射光强与颗粒尺寸存在一一对应关系，可通过测量散射光强估计颗粒尺寸及数量。具体实现结构如图1所示：采用气泵将含有悬浮颗粒的空气从光学粒子计数器的采样口抽入，让气流通过光敏区，通过控制气泵的流量及气流截面，保证光敏区内粒子一个个依次通过，悬浮粒子受光照射会散射出与粒子大小相关的光脉冲信号，该信号被光电探测器接收并转换成相应的电脉冲信号再被放大，通过对一个检测周期的电脉冲计数，便可得知单位体积采样空气中粒子个数。
尽管实现原理简单，但由于单个颗粒的散射光较弱，且随着颗粒尺寸的减小迅速减小，为通过分析散射光信号的幅值大小高精度计算被测粒子等效光学粒径增加了不少难度。作为精密测量的工具，高性能光学粒子计数器必须保证每个组成系统均合理设计。下面简单介绍组成系统设计中的几个注意重点：
图1 光学粒子计数器结构图
1.1 光学系统设计
本文以微电子专业人才培养为例，针对我校微电子专业教学资源库的建设，从微电子的需要来说明其重要性，通过与企业联合分析职业岗位的工作内容、工作岗位、工作职业技能来合理开设学校的相关课程，来培养专业性技术人才的学生[1]。
现状与背景分析
国家的需求。微电子技术都是高科技、高风险、高投入、高利润的行业，而且是一个国家、地区科技、经济实力的反映，美国就是以集成电路设计、制造为核心的地区，让美国拥有了世界上一流的计算机和IT核心技术，为此，中国于1998年下发了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》的18号文件，大力支持、鼓励我国微电子产业发展。
企业的需求。从2005年8月的西永微电子园的建立，北大方正FPC等十大项目的建设，200亿资金的投入。到2015年4月8号，东方重庆8.5代新型半导体显示器件及系统项目，在重庆两江新区水土工业开发区举行产品投产暨客户交付活动。该项目总投资328亿，为重庆近年来最大投资项目。如此浩大的产业发展，必将大量需求各阶层微电子技术人才[2]。
高职学院自身的需求。近几年，高职教育在改革和发展中取得许多可喜的成果。但是专业不对口，学生兴趣缺乏，企业抱怨人才不足，应届毕业生的实践技能不够等相关问题也成为我们教学的薄弱环节。基于职业岗位来分析，才能真正让学生毕业更快的适应工作环境，解决专业不对口问题。
高职学生的需求。高职学生都期望通过学校专业课程学习，找到一份合适的工作。学生也在思考如何将专业知识转化成专业能力，如何消化书本内容。学生期望能学习在以后的工作岗位更实用的课程内容。因此基于职业岗位分析构建微电子专业课程，能更好的教学，让学生明确的学习提升自己的能力，同时帮助学生就业，解决专业不对口等问题。
研究内容、目标、要解决的教学问题
研究内容和目标。通过往届毕业学生的就业情况分析对应的岗位，找出专业不对口，或者就业工作不影响的主要问题。通过修改课程教学模式，提高学生兴趣，激发主观能动性。通过调研会邀请重庆44所，24所，西南集成设计有限公司等从事微电子行业的公司，分析高职学生通过学生什么课程能快速适应岗位，达到合理构建微电子课程来使高职学生具有对应的岗位能力，从而有效地培养微电子人才[3]。
要解决的教学问题。激发学生对课程的兴趣，提升主观能动性；学生不仅掌握对应岗位的理论知识，也要有熟练对应岗位的实际动手能力；调研企业岗位，分析微电子集成电路设计课程的建设；调研全国高职微电子课程开设，合理调整集成电路设计课程。
采取的分析方法
文献研究法：利用网络、报刊等媒介，搜集与课堂教学模式相关的专著、论文等文献资料，掌握课堂教学模式研究，掌握相关理论知识和国内外对课堂教学模式研究现状。
企业调研法：派成员组去江苏，上海，成都等微电子发达区域了解微电子产业发展对应的岗位需求。在我校组织的微电子行业专家职业分析研讨会，邀请重庆24所、44所、西南集成有限公司、鹰谷光电等行业专家从微电子高职学生岗位需要来分析，构建微电子专业课程建设[4]。
实验教学法：用微课进行微电子专业课程的建设，利用我校作为西南地区唯一的仿生产工艺线，以及封装测试线，配套生动形象来表达上课内容。“校企合作，工学结合”，让学生直接企业顶岗实习，验证微电子专业课程建设对应岗位的合理性，优化调整。通过微电子相关的职业技能大赛嵌入式比赛等等提升学生兴趣，对应的课程建设学习。
微电子专业课程建设
本校通过与微电子多个企业联合分析，将微电子专业课程分成集成电路制造、集成电路设计、集成电路封装、集成电路测试、半导体行业设备维护、半导体安全生产管理等相关方向，然后转为为A、B、C三类课程，由最基础的理论知识，如计算机使用，英语阅读，电路分析，工具使用到专业性技能的操作和综合职业技能的培养。
A类课程转换分析表提供的职业需求信息为基础，并依据课程的需要可补充相关理论知识信息，使课程具有理论知识的相对系统性和完整性。如分半导体器件物理，半导体集成电路，工程制图，电子材料，SMT工艺等基础课程。
B类课程的目的是培养基本技能。可以通过集成电路版图设计实训，集成电路生产工艺实训，集成电路封装工艺实训，集成电路测试实训，自动化生产线安装与调试实训等课程培养学生的基本技能。
C类课程的目的是培养综合职业能力，也称为综合职业能力课程。通过学习集成电路制造工艺，半导体工厂设计与管理，集成电路封装工艺，半导体工艺设备，集成电路的可靠性等相关课程来培养学生的综合职业能力，从工艺到测试，电路到自动化的职业系统化培养。