什么是化合物半导体集成电路

什么是化合物半导体集成电路

是将晶体管、二极管等有源元件和电阻器、电容器等无源元件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶（主要是硅单晶）片上。它完成特定的电路或系统功能。这种集成电路与过去将各个电子元件分别封装，然后装配在一起的电路不同，不仅表现在外形体积上小，而且反映在制造工艺技术上，它的全部元件及其互连导线都在一系列特定工艺技术加工过程中完成。

集成电路如果以构成它的电路基础的晶体管来区分,有双极型集成电路和MOS集成电路两类。前者以双极结型平面晶体管为主要器件（如图2），后者以MOS场效应晶体管为基础。图3表示了典型的硅栅N沟道MOS集成电路的制造工艺过程。一般说来，双极型集成电路优点是速度比较快，缺点是集成度较低,功耗较大；而MOS集成电路则由于MOS器件的自身隔离，工艺较简单，集成度较高,功耗较低，缺点是速度较慢。近来在发挥各自优势，克服自身缺点的发展中，已出现了各种新的器件和电路结构。

集成电路按电路功能分，可以有以门电路为基础的数学逻辑电路和以放大器为基础的线性电路。后者由于半导体衬底和工作元件之间存在着有害的相互作用，发展较前者慢。同时应用于微波的微波集成电路和从Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体激光器和光纤维导管为基础的光集成电路也正在发展之中。

半导体集成电路除以硅为基础的材料外，砷化镓也是重要的材料，以它为基础材料制成的集成电路，其工作速度可比目前硅集成电路高一个数量级，有着广阔的发展前景。

从整个集成电路范畴讲，除半导体集成电路外，还有厚膜电路与薄膜电路。

①厚膜电路。以陶瓷为基片，用丝网印刷和烧结等工艺手段制备无源元件和互连导线，然后与晶体管、二极管和集成电路芯片以及分立电容等元件混合组装而成。

②薄膜电路。有全膜和混合之分。所谓全膜电路，就是指构成一个完整电路所需的全部有源元件、无源元件和互连导体，皆用薄膜工艺在绝缘基片上制成。但由于膜式晶体管的性能差、寿命短，因此难以实际应用。所以目前所说的薄膜电路主要是指薄膜混合电路。它通过真空蒸发和溅射等薄膜工艺和光刻技术，用金属、合金和氧化物等材料在微晶玻璃或陶瓷基片上制造电阻、电容和互连（薄膜厚度一般不超过1微米）,然后与一片或多片晶体管器件和集成电路的芯片高密度混合组装而成。

厚膜和薄膜电路与单片集成电路相比,各有特点,互为补充。厚膜电路主要应用于大功率领域；而薄膜电路则主要在高频率、高精度方面发展其应用领域。目前，单片集成电路技术和混合集成电路技术的相互渗透和结合，发展特大规模和全功能集成电路系统，已成为集成电路发展的一个重要方向。

化合物半导体集成电路在移动通信领域的发展前景

化合物半导体集成电路产业目前一方面面临着市场景气欠佳的困难，另一方面同时又面临着硅CMOS、BiCMOS的激烈竞争。化合物半导体集成电路产业的前景怎样？这是业内外人士普遍关心的问题。

分析产业发展前景主要应考虑市场机遇。我们认为化合物半导体集成电路产业面临着四个有利机遇。其中第一个机遇是移动通信技术正在不断朝有利于化合物半导体集成电路的方向发展。目前二代半（2.5G）技术正在逐渐成为移动通信技术的主流，同时正在逐渐向第三代过渡。由于二代半技术对功放的效率和散热有更高的要求，所以这对砷化镓有利。三代技术要求更高的工作频率，更宽的带宽和高线性，这也是对砷化镓和锗硅技术有利的。目前第四代（4G）的概念已明确提出来了。四代技术对手机有更高要求。它要求手机在楼内可接入无线局域网（WLAN），即可工作到2.4GHz和5.8GHz，在室外可在二代、二代半、三代等任意制式下工作。因此这是一种多功能、多频段、多模式的移动终端。从系统小巧来说，当然会希望实现单芯片集成（SOC），但单一的硅技术无法在那么多功能和模式上都达到性能最优。要把各种优化性能的功能集成在一起，只能用系统级封装（SIP），即在同一封装中用硅、锗硅、砷化镓等不同工艺来优化实现不同功能，这就为砷化镓和锗硅的不断发挥优势带来了新的机遇。

第二个机遇来自消费类电子，全球的Wi－Fi市场方兴未艾，家用电子产品装备无线控制和数据连接的比例越来越高，音视频装置日益无线化。再加上笔记本电脑的日益普及，这类产品的市场为锗硅集成电路的应用带来了新机遇。

第三个机遇来自新一代的光纤通信技术。尽管目前光纤通信市场非常萧条，但新一代的40GBPS光通信设备不久肯定会开始装备，10GBPS的光通信设备会代替原有的2.5GBPS设备投入大量使用。而这些设备中将大量使用磷化甸、砷化镓、锗硅等化合物半导体集成电路。

第四个机遇来自汽车电子，目前汽车防撞雷达已在很多高档车上得到了实用，将来肯定会越来越普及。由于汽车防撞雷达一般工作在毫米波段，所以肯定离不开砷化镓甚至磷化铟，它的中频部分会用到锗硅，由于全球汽车工业十分庞大，所以这是一个早晚必定会发生的巨大市场。

总之，化合物半导体集成电路产业的不断发展是不容置疑的。中国大陆化合物半导体集成电路产业的建设和发展也只是个时间问题。