導(dǎo)語：如何才能寫好一篇半導(dǎo)體的技術(shù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，一般將硅、鍺稱為第一代半導(dǎo)體材料;將砷化鎵、磷化銦、磷化鎵等稱為第二代半導(dǎo)體材料;而將寬禁帶eg2.3ev的氮化鎵、碳化硅和金剛石等稱為第三代半導(dǎo)體材料。本文介紹了三代半導(dǎo)體的性質(zhì)比較、應(yīng)用領(lǐng)域、國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀和進展情況等。

關(guān)鍵詞

半導(dǎo)體材料;多晶硅;單晶硅;砷化鎵;氮化鎵

1前言

半導(dǎo)體材料是指電阻率在107Ωcm10-3Ωcm，界于金屬和絕緣體之間的材料。半導(dǎo)體材料是制作晶體管、集成電路、電力電子器件、光電子器件的重要基礎(chǔ)材料[1]，支撐著通信、計算機、信息家電與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。電子信息產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大的是美國和日本，其2002年的銷售收入分別為3189億美元和2320億美元[2]。近幾年來，我國電子信息產(chǎn)品以舉世矚目的速度發(fā)展，2002年銷售收入以1.4億人民幣居全球第3位，比上年增長20，產(chǎn)業(yè)規(guī)模是1997年的2.5倍，居國內(nèi)各工業(yè)部門首位[3]。半導(dǎo)體材料及應(yīng)用已成為衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展、科技進步和國防實力的重要標志。

半導(dǎo)體材料的種類繁多，按化學組成分為元素半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體和固溶體半導(dǎo)體;按組成元素分為一元、二元、三元、多元等;按晶態(tài)可分為多晶、單晶和非晶;按應(yīng)用方式可分為體材料和薄膜材料。大部分半導(dǎo)體材料單晶制片后直接用于制造半導(dǎo)體材料，這些稱為“體材料”;相對應(yīng)的“薄膜材料”是在半導(dǎo)體材料或其它材料的襯底上生長的，具有顯著減少“體材料”難以解決的固熔體偏析問題、提高純度和晶體完整性、生長異質(zhì)結(jié)，能用于制造三維電路等優(yōu)點。許多新型半導(dǎo)體器件是在薄膜上制成的，制備薄膜的技術(shù)也在不斷發(fā)展。薄膜材料有同質(zhì)外延薄膜、異質(zhì)外延薄膜、超晶格薄膜、非晶薄膜等。

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，一般將硅、鍺稱為第一代半導(dǎo)體材料;將砷化鎵、磷化銦、磷化鎵、砷化銦、砷化鋁及其合金等稱為第二代半導(dǎo)體材料;而將寬禁帶eg2.3ev的氮化鎵、碳化硅、硒化鋅和金剛石等稱為第三代半導(dǎo)體材料[4]。上述材料是目前主要應(yīng)用的半導(dǎo)體材料，三代半導(dǎo)體材料代表品種分別為硅、砷化鎵和氮化鎵。本文沿用此分類進行介紹。

2主要半導(dǎo)體材料性質(zhì)及應(yīng)用

材料的物理性質(zhì)是產(chǎn)品應(yīng)用的基礎(chǔ)，表1列出了主要半導(dǎo)體材料的物理性質(zhì)及應(yīng)用情況[5]。表中禁帶寬度決定發(fā)射光的波長，禁帶寬度越大發(fā)射光波長越短藍光發(fā)射;禁帶寬度越小發(fā)射光波長越長。其它參數(shù)數(shù)值越高，半導(dǎo)體性能越好。電子遷移速率決定半導(dǎo)體低壓條件下的高頻工作性能，飽和速率決定半導(dǎo)體高壓條件下的高頻工作性能。

硅材料具有儲量豐富、價格低廉、熱性能與機械性能優(yōu)良、易于生長大尺寸高純度晶體等優(yōu)點，處在成熟的發(fā)展階段。目前，硅材料仍是電子信息產(chǎn)業(yè)最主要的基礎(chǔ)材料，95以上的半導(dǎo)體器件和99以上的集成電路ic是用硅材料制作的。在21世紀，可以預(yù)見它的主導(dǎo)和核心地位仍不會動搖。但是硅材料的物理性質(zhì)限制了其在光電子和高頻高功率器件上的應(yīng)用。

砷化鎵材料的電子遷移率是硅的6倍多，其器件具有硅器件所不具有的高頻、高速和光電性能，并可在同一芯片同時處理光電信號，被公認是新一代的通信用材料。隨著高速信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，砷化鎵成為繼硅之后發(fā)展最快、應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的半導(dǎo)體材料。同時，其在軍事電子系統(tǒng)中的應(yīng)用日益廣泛，并占據(jù)不可取代的重要地位。

gan材料的禁帶寬度為硅材料的3倍多，其器件在大功率、高溫、高頻、高速和光電子應(yīng)用方面具有遠比硅器件和砷化鎵器件更為優(yōu)良的特性，可制成藍綠光、紫外光的發(fā)光器件和探測器件。近年來取得了很大進展，并開始進入市場。與制造技術(shù)非常成熟和制造成本相對較低的硅半導(dǎo)體材料相比，第三代半導(dǎo)體材料目前面臨的最主要挑戰(zhàn)是發(fā)展適合gan薄膜生長的低成本襯底材料和大尺寸的gan體單晶生長工藝。

主要半導(dǎo)體材料的用途如表2所示?？梢灶A(yù)見以硅材料為主體、gaas半導(dǎo)體材料及新一代寬禁帶半導(dǎo)體材料共同發(fā)展將成為集成電路及半導(dǎo)體器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流。

3半導(dǎo)體材料的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

3.1半導(dǎo)體硅材料

3.1.1多晶硅

多晶硅是制備單晶硅和太陽能電池的原料，主要生產(chǎn)方法為改良西門子法。目前全世界每年消耗約18000t25000t半導(dǎo)體級多晶硅。2001年全球多晶硅產(chǎn)能為23900t，生產(chǎn)高度集中于美、日、德3國。美國先進硅公司和哈姆洛克公司產(chǎn)能均達6000t/a，德國瓦克化學公司和日本德山曹達公司產(chǎn)能超過3000t/a，日本三菱高純硅公司、美國memc公司和三菱多晶硅公司產(chǎn)能超過1000t/a，絕大多數(shù)世界市場由上述7家公司占有。2000年全球多晶硅需求為22000t，達到峰值，隨后全球半導(dǎo)體市場滑坡;2001年多晶硅實際產(chǎn)量為17900t，為產(chǎn)能的75左右。全球多晶硅市場供大于求，隨著半導(dǎo)體市場的恢復(fù)和太陽能用多晶硅的增長，多晶硅供需將逐步平衡。

我國多晶硅嚴重短缺。我國多晶硅工業(yè)起步于50年代，60年代實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。由于技術(shù)水平低、生產(chǎn)規(guī)模太小、環(huán)境污染嚴重、生產(chǎn)成本高，目前只剩下峨嵋半導(dǎo)體材料廠和洛陽單晶硅廠2個廠家生產(chǎn)多晶硅。2001年生產(chǎn)量為80t[7]，僅占世界產(chǎn)量的0.4，與當今信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展和多晶硅的市場需求急劇增加極不協(xié)調(diào)。我國這種多晶硅供不應(yīng)求的局面還將持續(xù)下去。據(jù)專家預(yù)測，2005年國內(nèi)多晶硅年需求量約為756t，2010年為1302t。

峨嵋半導(dǎo)體材料廠和洛陽單晶硅廠1999年多晶硅生產(chǎn)能力分別為60t/a和20t/a。峨嵋半導(dǎo)體材料廠1998年建成的100t/a規(guī)模的多晶硅工業(yè)性生產(chǎn)示范線，提高了各項經(jīng)濟技術(shù)指標，使我國擁有了多晶硅生產(chǎn)的自主知識產(chǎn)權(quán)。該廠正在積極進行1000t/a多晶硅項目建設(shè)的前期工作。洛陽單晶硅廠擬將多晶硅產(chǎn)量擴建至300t/a，目前處在可行性研究階段。

3.1.2單晶硅

生產(chǎn)單晶硅的工藝主要采用直拉法cz、磁場直拉法mcz、區(qū)熔法fz以及雙坩鍋拉晶法。硅晶片屬于資金密集型和技術(shù)密集型行業(yè)，在國際市場上產(chǎn)業(yè)相對成熟，市場進入平穩(wěn)發(fā)展期，生產(chǎn)集中在少數(shù)幾家大公司，小型公司已經(jīng)很難插手其中。

目前國際市場單晶硅產(chǎn)量排名前5位的公司分別是日本信越化學公司、德瓦克化學公司、日本住友金屬公司、美國memc公司和日本三菱材料公司。這5家公司2000年硅晶片的銷售總額為51.47億元，占全球銷售額的70.9，其中的3家日本公司占據(jù)了市場份額的46.1，表明日本在全球硅晶片行業(yè)中占據(jù)了主導(dǎo)地位[8]。

集成電路高集成度、微型化和低成本的要求對半導(dǎo)體單晶材料的電阻率均勻性、金屬雜質(zhì)含量、微缺陷、晶片平整度、表面潔凈度等提出了更加苛刻的要求詳見文獻[8]，晶片大尺寸和高質(zhì)量成為必然趨勢。目前全球主流硅晶片已由直徑8英寸逐漸過渡到12英寸晶片，研制水平達到16英寸。

我國單晶硅技術(shù)及產(chǎn)業(yè)與國外差距很大，主要產(chǎn)品為6英寸以下，8英寸少量生產(chǎn)，12英寸開始研制。隨著半導(dǎo)體分立元件和硅光電池用低檔和廉價硅材料需求的增加，我國單晶硅產(chǎn)量逐年增加。據(jù)統(tǒng)計，2001年我國半導(dǎo)體硅材料的銷售額達9.06億元，年均增長26.4。單晶硅產(chǎn)量為584t，拋光片產(chǎn)量5183萬平方英寸，主要規(guī)格為3英寸6英寸，6英寸正片已供應(yīng)集成電路企業(yè)，8英寸主要用作陪片。單晶硅出口比重大，出口額為4648萬美元，占總銷售額的42.6，較2000年增長了5.3[7]。目前，國外8英寸ic生產(chǎn)線正向我國戰(zhàn)略性移動，我國新建和在建的f8英寸ic生產(chǎn)線有近10條之多，對大直徑高質(zhì)量的硅晶片需求十分強勁，而國內(nèi)供給明顯不足，基本依賴進口，我國硅晶片的技術(shù)差距和結(jié)構(gòu)不合理可見一斑。在現(xiàn)有形勢和優(yōu)勢面前發(fā)展我國的硅單晶和ic技術(shù)面臨著巨大的機遇和挑戰(zhàn)。

我國硅晶片生產(chǎn)企業(yè)主要有北京有研硅股、浙大海納公司、洛陽單晶硅廠、上海晶華電子、浙江硅峰電子公司和河北寧晉單晶硅基地等。有研硅股在大直徑硅單晶的研制方面一直居國內(nèi)領(lǐng)先地位，先后研制出我國第一根6英寸、8英寸和12英寸硅單晶，單晶硅在國內(nèi)市場占有率為40。2000年建成國內(nèi)第一條可滿足0.25μm線寬集成電路要求的8英寸硅單晶拋光片生產(chǎn)線;在北京市林河工業(yè)開發(fā)區(qū)建設(shè)了區(qū)熔硅單晶生產(chǎn)基地，一期工程計劃投資1.8億元，年產(chǎn)25t區(qū)熔硅和40t重摻砷硅單晶，計劃2003年6月底完工;同時承擔了投資達1.25億元的863項目重中之重課題“12英寸硅單晶拋光片的研制”。浙大海納主要從事單晶硅、半導(dǎo)體器件的開發(fā)、制造及自動化控制系統(tǒng)和儀器儀表開發(fā)，近幾年實現(xiàn)了高成長性的高速發(fā)展。

3.2砷化鎵材料

用于大量生產(chǎn)砷化鎵晶體的方法是傳統(tǒng)的lec法液封直拉法和hb法水平舟生產(chǎn)法。國外開發(fā)了兼具以上2種方法優(yōu)點的vgf法垂直梯度凝固法、vb法垂直布里支曼法和vcz法蒸氣壓控制直拉法，成功制備出4英寸6英寸大直徑gaas單晶。各種方法比較詳見表3。

移動電話用電子器件和光電器件市場快速增長的要求，使全球砷化鎵晶片市場以30的年增長率迅速形成數(shù)十億美元的大市場，預(yù)計未來20年砷化鎵市場都具有高增長性。日本是最大的生產(chǎn)國和輸出國，占世界市場的7080;美國在1999年成功地建成了3條6英寸砷化鎵生產(chǎn)線，在砷化鎵生產(chǎn)技術(shù)上領(lǐng)先一步。日本住友電工是世界最大的砷化鎵生產(chǎn)和銷售商，年產(chǎn)gaas單晶30t。美國axt公司是世界最大的vgf

gaas材料生產(chǎn)商[8]。世界gaas單晶主要生產(chǎn)商情況見表4。國際上砷化鎵市場需求以4英寸單晶材料為主，而6英寸單晶材料產(chǎn)量和市場需求快速增加，已占據(jù)35以上的市場份額。研制和小批量生產(chǎn)水平達到8英寸。

我國gaas材料單晶以2英寸3英寸為主，

4英寸處在產(chǎn)業(yè)化前期，研制水平達6英寸。目前4英寸以上晶片及集成電路gaas晶片主要依賴進口。砷化鎵生產(chǎn)主要原材料為砷和鎵。雖然我國是砷和鎵的資源大國，但僅能生產(chǎn)品位較低的砷、鎵材料6n以下純度，主要用于生產(chǎn)光電子器件。集成電路用砷化鎵材料的砷和鎵原料要求達7n，基本靠進口解決。

國內(nèi)gaas材料主要生產(chǎn)單位為中科鎵英、有研硅股、信息產(chǎn)業(yè)部46所、55所等。主要競爭對手來自國外。中科鎵英2001年起計劃投入近2億資金進行砷化鎵材料的產(chǎn)業(yè)化，初期計劃規(guī)模為4英寸6英寸砷化鎵單晶晶片5萬片8萬片，4英寸6英寸分子束外延砷化鎵基材料2萬片3萬片，目前該項目仍在建設(shè)期。目前國內(nèi)砷化鎵材料主要由有研硅股供應(yīng)，2002年銷售gaas晶片8萬片。我國在努力縮小gaas技術(shù)水平和生產(chǎn)規(guī)模的同時，應(yīng)重視具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)，發(fā)展我國的砷化鎵產(chǎn)業(yè)。

3.3氮化鎵材料

gan半導(dǎo)體材料的商業(yè)應(yīng)用研究始于1970年，其在高頻和高溫條件下能夠激發(fā)藍光的特性一開始就吸引了半導(dǎo)體開發(fā)人員的極大興趣。但gan的生長技術(shù)和器件制造工藝直到近幾年才取得了商業(yè)應(yīng)用的實質(zhì)進步和突破。由于gan半導(dǎo)體器件在光電子器件和光子器件領(lǐng)域廣闊的應(yīng)用前景，其廣泛應(yīng)用預(yù)示著光電信息乃至光子信息時代的來臨。

2000年9月美國kyma公司利用aln作襯底，開發(fā)出2英寸和4英寸gan新工藝;2001年1月美國nitronex公司在4英寸硅襯底上制造gan基晶體管獲得成功;2001年8月臺灣powdec公司宣布將規(guī)模生產(chǎn)4英寸gan外延晶片。gan基器件和產(chǎn)品開發(fā)方興未艾。目前進入藍光激光器開發(fā)的公司包括飛利浦、索尼、日立、施樂和惠普等。包括飛利浦、通用等光照及汽車行業(yè)的跨國公司正積極開發(fā)白光照明和汽車用gan基led發(fā)光二極管產(chǎn)品。涉足gan基電子器件開發(fā)最為活躍的企業(yè)包括cree、rfmicrodevice以及nitronex等公司。

目前，日本、美國等國家紛紛進行應(yīng)用于照明gan基白光led的產(chǎn)業(yè)開發(fā)，計劃于2015年-2020年取代白熾燈和日光燈，引起新的照明革命。據(jù)美國市場調(diào)研公司strstegiesunlimited分析數(shù)據(jù)，2001年世界gan器件市場接近7億美元，還處于發(fā)展初期。該公司預(yù)測即使最保守發(fā)展，2009年世界gan器件市場將達到48億美元的銷售額。

因gan材料尚處于產(chǎn)業(yè)初期，我國與世界先進水平差距相對較小。深圳方大集團在國家“超級863計劃”項目支持下，2001年與中科院半導(dǎo)體等單位合作，首期投資8千萬元進行g(shù)an基藍光led產(chǎn)業(yè)化工作，率先在我國實現(xiàn)氮化鎵基材料產(chǎn)業(yè)化并成功投放市場。方大公司已批量生產(chǎn)出高性能gan芯片，用于封裝成藍、綠、紫、白光led，成為我國第一家具有規(guī)?；芯?、開發(fā)和生產(chǎn)氮化鎵基半導(dǎo)體系列產(chǎn)品、并擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的企業(yè)。中科院半導(dǎo)體所自主開發(fā)的gan激光器2英寸外延片生產(chǎn)設(shè)備，打破了國外關(guān)鍵設(shè)備部件的封鎖。我國應(yīng)對大尺寸gan生長技術(shù)、器件及設(shè)備繼續(xù)研究，爭取在gan等第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中占據(jù)一定市場份額和地位。

4結(jié)語

不可否認，微電子時代將逐步過渡到光電子時代，最終發(fā)展到光子時代。預(yù)計到2010年或2014年，硅材料的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展將走向極限，第二代和第三代半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)將成為研究和發(fā)展的重點。我國政府決策部門、半導(dǎo)體科研單位和企業(yè)在現(xiàn)有的技術(shù)、市場和發(fā)展趨勢面前應(yīng)把握歷史機遇，迎接挑戰(zhàn)。

參考文獻

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篇2

關(guān)鍵詞：服務(wù)器、半導(dǎo)體制冷、溫控

0 引言

在專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，如大型服務(wù)器及服務(wù)集群等商業(yè)化的大規(guī)模計算服務(wù)中心，仍然需要高效的散熱及溫控技術(shù)來保證高精度的數(shù)據(jù)服務(wù)。這就需要必須采用高效的散熱技術(shù)來解決實際問題。對比常規(guī)的風冷技術(shù)、水冷技術(shù)，半導(dǎo)體制冷技術(shù)的優(yōu)勢在于提供了主動的制冷方式，其散熱效果是其他技術(shù)無法比擬的，并且在半導(dǎo)體制冷的實際應(yīng)用中，證明了主動的制冷散熱方式為服務(wù)器運行的保障是具有實際效果的。但是，對于半導(dǎo)體制冷技術(shù)應(yīng)用的條件很嚴格，根據(jù)其技術(shù)的基礎(chǔ)情況，要從服務(wù)器環(huán)境管理、溫度監(jiān)測及控制、輔助散熱技術(shù)等多方面技術(shù)進行綜合運用，實現(xiàn)服務(wù)器的環(huán)境管控。

1 服務(wù)器環(huán)境

1.1 服務(wù)器構(gòu)架復(fù)雜

服務(wù)器由于用途與傳統(tǒng)的計算機并不相同，所以在服務(wù)器主板與其他服務(wù)器配件都與普通的計算機有所出入，服務(wù)器內(nèi)部構(gòu)造是與其主要用途決定的，所以很多服務(wù)器并非采用傳統(tǒng)的兼容構(gòu)架，而是根據(jù)其特定用途進行設(shè)計的。例如：單一的主板對多CPU的支持，多內(nèi)存，多顯卡，多外接設(shè)備等的支持。如圖1所示。

1.2 服務(wù)器空間有限

服務(wù)器的空間是由服務(wù)器機箱規(guī)格決定的，按照1U、2U、刀片服務(wù)器等不同規(guī)格決定，由于在有限的空間中需要放置更多的設(shè)備，所以決定不能將更大面積的散熱設(shè)備至于其中，這就決定了服務(wù)器散熱必須采用高效地的設(shè)備來解決實際問題。

1.3 服務(wù)器散熱方式

傳統(tǒng)的服務(wù)器散熱方式與普通PC機基本相同，主要由風冷式散熱、水冷式散熱。其中：風冷式散熱主要由導(dǎo)熱片和風扇組成，導(dǎo)熱片多采用銅、鋁材質(zhì)的不同制程工藝制造，風扇多為帶有溫控設(shè)計。風冷散熱優(yōu)點是制造簡單、價格低廉，但由于散熱方式?jīng)Q定了其效能不高，不能滿足要求較高的環(huán)境；水冷式散熱是將風冷式的風扇替換為液體，通過液體循環(huán)傳熱體質(zhì)達到散熱效果。

2 半導(dǎo)體制冷技術(shù)

2.1 半導(dǎo)體制冷的原理

熱電制冷是具有熱電能量轉(zhuǎn)換特性的材料，在通過直流電時具有制冷功能，由于半導(dǎo)體材料具有最佳的熱電能量轉(zhuǎn)換性能特性，所以人們把熱電制冷稱為半導(dǎo)體制冷。詳見圖2所示。半導(dǎo)體制冷是建立于塞貝克效應(yīng)、珀爾帖效應(yīng)、湯姆遜效應(yīng)、焦耳效應(yīng)、傅立葉效應(yīng)共五種熱電效應(yīng)基礎(chǔ)上的制冷新技術(shù)。其中，塞貝克效應(yīng)、帕爾貼效應(yīng)和湯姆遜效應(yīng)三種效應(yīng)表明電和熱能相互轉(zhuǎn)換是直接可逆的，另外兩種效應(yīng)是熱的不可逆效應(yīng)。

（1）塞貝克效應(yīng)， 1821年，塞貝克發(fā)現(xiàn)在用兩種不同導(dǎo)體組成閉合回路中，當兩個連接點溫度不同時（T1

（2）珀爾帖效應(yīng)，珀爾帖效應(yīng)是塞貝克效應(yīng)的逆過程。由兩種不同材料構(gòu)成回路時，回路的一端吸收熱量，另一端則放出熱量。

（3）湯姆遜效應(yīng)，若電流過有溫度梯度的導(dǎo)體，則在導(dǎo)體和周圍環(huán)境之間將進行能量交換。

（4）焦耳效應(yīng)，單位時間內(nèi)由穩(wěn)定電流產(chǎn)生的熱量等于導(dǎo)體電阻和電流平方的乘積。

（5）傅立葉效應(yīng)，單位時間內(nèi)經(jīng)過均勻介質(zhì)沿某一方向傳導(dǎo)的熱量與垂直這個方向的面積和該方向溫度梯度的乘積成正比。

2.2 半導(dǎo)體制冷的效果測試

本文主要進行 CPU 在只有風扇情況下和CPU 在接入半導(dǎo)體制冷片時的試驗： （ 1） CPU 在只有風冷（ 風扇） 情況下的散熱： 先把半導(dǎo)體制冷片從整個裝置中取出，將 CPU 直接貼在散熱器上，然后給 CPU 和電扇都接通直流電源，風扇兩端電壓穩(wěn)定在 12V，CPU 兩端加電壓從 5V ～8V，每次增加 1V，用數(shù)據(jù)采集儀記錄在每個電壓下的CPU 從初始狀態(tài)到穩(wěn)態(tài)的溫度數(shù)據(jù)； （ 2） CPU 在接入半導(dǎo)體制冷片時的散熱： 把半導(dǎo)體制冷片放入裝置，冷端貼在 CPU 上，熱端貼在散熱器上，先給 CPU 和風扇接通直流電源，風扇兩端電壓仍穩(wěn)定在 12V。給 CPU 兩端加 5V 電壓，一段時間后給制冷片兩端加電壓 3V ～7V，每次增加 1V，記錄在每個制冷片輸入電壓下制冷片冷端和熱端從初態(tài)到穩(wěn)態(tài)的溫度數(shù)據(jù)，再分別給 CPU 兩端加 7 ～8V 電壓，進行相同的操作。

在進行試驗時，整個裝置除了風冷裝置以外全部放入隔熱槽中，這樣熱量只能縱向傳導(dǎo)，所以整個問題可以近似為一維導(dǎo)熱問題。

2.3 試驗結(jié)果的分析與討論

半導(dǎo)體制冷片的降溫效果詳見圖3 為 CPU 輸入電壓為 5. 0V 時，有無制冷片時的 CPU 溫度對比。有無制冷片時的 CPU 溫度隨時間變化曲線從圖中可明顯看出半導(dǎo)體制冷片對 CPU 的降溫效果明顯。不接入制冷片時，CPU 溫度從室溫上升至平衡溫度而保持穩(wěn)定。當制冷片接入時，CPU 溫度開始降低，約經(jīng)過 300s 后達到穩(wěn)定狀態(tài)。制冷片輸入電壓為 3. 0V 時，CPU 溫度從38. 7℃ 降至 25. 2℃ ，明顯低于了測量時的環(huán)境溫度。

3 總結(jié)

在計算機發(fā)展中，服務(wù)器的散熱環(huán)境是非常復(fù)雜的，對于傳統(tǒng)散熱方式與半導(dǎo)體制冷方式的對比可以直接反映出半導(dǎo)體制冷技術(shù)的優(yōu)越性。本文經(jīng)過分析，證明了半導(dǎo)體制冷技術(shù)在計算機服務(wù)器中的實際應(yīng)用的可行性和其價值的體現(xiàn)。

參考文獻：

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篇3

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體制冷；PWM調(diào)制；散熱控制

中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 06-0000-02

Application of Semiconductor Refrigeration Technology in LED Heat Dissipation Fang Wei

(School of Electric Power,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China)

Abstract:This paper introduced the semiconductor refrigeration technology to LED cooling research,the MCU AT89C51 as the control center,the use of PWM modulation technology of semiconductor cooling piece of the input voltage and input current control,thus achieving a cooling power control of the MCU,through the experimental results demonstrate the feasibility of the method.

Keywords:Semiconductor refrigeration;PWM modulation;Thermal control

隨著LED技術(shù)日新月異的發(fā)展，LED已經(jīng)走進普通照明的市場。然而，LED照明系統(tǒng)的發(fā)展在很大程度上受到散熱問題的影響。對于大功率LED而言，散熱問題已經(jīng)成為制約其發(fā)展的一個瓶頸問題。半導(dǎo)體制冷與其他的制冷系統(tǒng)相比，沒有機械轉(zhuǎn)動部分、無需制冷劑、無污染可靠性高、壽命長而且易于控制，體積和功率都可以做的很小，隨著半導(dǎo)體材料技術(shù)的進步，以及高熱電轉(zhuǎn)換材料的發(fā)現(xiàn)，利用半導(dǎo)體制冷技術(shù)來解決LED照明系統(tǒng)的散熱問題，將具有很現(xiàn)實的意義。

一、半導(dǎo)體制冷原理

半導(dǎo)體制冷又稱電子制冷，或者溫差電制冷，是從50年展起來的一門介于制冷技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)邊緣的學科，與壓縮式制冷和吸收式制冷并稱為世界三大制冷方式。半導(dǎo)體制冷器的基本器件是熱電偶對，即把一只N型半導(dǎo)體和一只P型半導(dǎo)體連接成熱電偶，通上直流電后，在接口處就會產(chǎn)生溫差和熱量的轉(zhuǎn)移。在電路上串聯(lián)起若干對半導(dǎo)體熱電偶對，而傳熱方面是并聯(lián)的，這樣就構(gòu)成了一個常見的制冷熱電堆。借助于熱交換器等各種傳熱手段，實現(xiàn)熱量的快速傳導(dǎo)，這就是半導(dǎo)體制冷的原理。

二、系統(tǒng)總體設(shè)計方案

本文所設(shè)計的LED散熱控制系統(tǒng)由溫度[2]設(shè)定模塊、顯示模塊、溫度采集模塊、電平轉(zhuǎn)換模塊及功率調(diào)整模塊組成，系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。該系統(tǒng)以微處理器為控制核心。溫度采集模塊采集被控對象的實時溫度；溫度設(shè)定模塊設(shè)定制冷啟動溫度和強制冷溫度。利用匯編語言對微處理器編程可實現(xiàn)，當采集的實時溫度小于制冷啟動溫度時，輸占空比為0的PWM調(diào)制波[1]，制冷模塊處于閑置狀態(tài)（PWM波占空比為0）；當采集的實時溫度大于制冷啟動溫度但小于強制冷溫度時，輸出占空比為50%的PWM調(diào)制波，功率調(diào)整模塊啟動小功率的制冷方式；當采集的實時溫度大于強制冷溫度時，輸出占空比為55.6%的PWM調(diào)制波，制冷模塊啟動大功率的制冷方式。

三、硬件電路設(shè)計及其元件選擇

本方案采用低價位、高性能的AT89C51作為主控芯片，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的邏輯控制功能；采用單線通信的高精度溫度傳感器DS18B20，實現(xiàn)對被控對象LED芯片實時溫度的采集；同時設(shè)計了4*3輸入鍵盤，制冷啟動溫度和強制冷溫度由鍵盤輸入；設(shè)計了電平轉(zhuǎn)換電路，實現(xiàn)了+5V電壓到+15V電壓的變換；設(shè)計了功率調(diào)整電路，實現(xiàn)對半導(dǎo)體制冷片TEC的工作電壓和電流的控制，進而實現(xiàn)對半導(dǎo)體制冷片TEC散熱功率的控制，以達到對LED芯片及時散熱的效果。

（一）主控芯片AT89C51

該系統(tǒng)的主控芯片選用的是單片機AT89C51。單片機AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能的處理器，為嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高的廉價方案。單片機AT89C51主要功能：接收鍵盤的溫度設(shè)定輸入；接收溫度傳感器的實時溫度輸入；產(chǎn)生占空比為0、占空比為50%及占空比為55.6%三個等級的PWM調(diào)制波。

（二）鍵盤電路

該系統(tǒng)采用4*3鍵盤[4]，包含0-9共10個數(shù)字鍵、一個“溫度上限”鍵和一個“溫度下限”鍵。

鍵盤電路的功能是輸入設(shè)定的啟動散熱溫度值和啟動強散熱溫度值。

（三）溫度采集電路

該系統(tǒng)采用美國DALLAS公司的生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器DS18B20。DS18B20用一根信號線（1-Wire）與單片機通信的溫度測量芯片。溫度采集電路的功能是采集LED芯片的溫度，并將溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸入到單片機AT89C51中。

（四）電平轉(zhuǎn)換電路

電平轉(zhuǎn)換電路的核心器件是光電耦合器，因為光電耦合器不但能完成電平轉(zhuǎn)換，而且還有效地把控制電路與開關(guān)電路隔離，有利于保護前面的單片機芯片，提高了系統(tǒng)的可靠性。當輸入為高電平時，三極管T1處于導(dǎo)通狀態(tài)，光電耦合器的發(fā)光二極管不導(dǎo)通，三極管T2和T3截止，輸出端的電壓為+15V；當輸入為低電平時，三極管T1處于截止狀態(tài)，光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光，三極管T2和T3通狀態(tài)，輸出端的電壓為零。輸入端輸入的方波時，輸出端也是方波，二者的頻率近似相同，二者的區(qū)別的是幅度不同。輸出端輸出方波的幅度由外部供電源決定。

（五）功率調(diào)整電路

功率調(diào)整電路是一個Cuk電路[3]，根據(jù)CUK電路的輸出電壓和供電電源電壓的關(guān)系，可得出PWM波占空比和半導(dǎo)體制冷片TEC輸入電壓的關(guān)系：

（式1）

其中D為PWM波的占空比， 為半導(dǎo)體制冷片TEC的工作電壓，E為供電電源的電壓（在此電路中E=12V）。由上式可知，控制PWM波的占空比就可以控制半導(dǎo)體制冷片TEC的工作電壓和電流。

（六）仿真結(jié)果

當AT89C51輸出的PWM波占空比為50%時，半導(dǎo)體制冷片的工作電壓和工作電流如圖4和圖5所示，此時的半導(dǎo)體制冷片的工作功率約為48W。

四、結(jié)束語

隨著電力技術(shù)不斷的發(fā)展，大功率LED日益普及，然而大功率LED照明系統(tǒng)的散熱問題嚴重制約了其進一步發(fā)展，因此大功率LED照明系統(tǒng)的散熱問題也受到越來越多的重視。各個學科的研究人員也都投入到其中的研究當中，諸如尋找導(dǎo)熱性能更好的材料和提高其電光轉(zhuǎn)換效率等。針對這種情況，本文選擇一些成本低廉相對高性能的元器件，對LED芯片工作溫度不同的情況，進行不同的功率制冷，在一定程度上節(jié)約電力資源。此方案與傳統(tǒng)的散熱方案相比較，具有可控性好和制冷效果良好等優(yōu)點，對于解決大功率LED照明系統(tǒng)散熱問題具有很現(xiàn)實的意義。

參考文獻：

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[4]楊寧,胡學軍等.單片機與控制技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學出版社,2005:208-214

[作者簡介]

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1　引　言

2　影響列陣半導(dǎo)體激光器輸出功率因素

3　器件外延結(jié)構(gòu)

4　器件制備及其特性

4. 1　激光器的制備

4. 2　器件特性

5　結(jié)　論

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[關(guān)鍵詞] 主生產(chǎn)計劃 路徑 整數(shù)規(guī)劃 半導(dǎo)體制造

一、引言

本文主要致力于解決半導(dǎo)體后道封裝測試廠的生產(chǎn)計劃問題?；诳蛻舸_定的訂單及銷售預(yù)測的需求,我們來研究如何計算一個合適的數(shù)量的芯片在一個給定的周期內(nèi)完成加工。工廠可以是自有工廠也可以考慮外發(fā)加工。訂單完成率及產(chǎn)能約束會加入到約束條件之中。計算結(jié)果可以用于決策每個工廠的投料的數(shù)量,品種及時間點。這個計算結(jié)果就是主生產(chǎn)計劃(MPS). 主生產(chǎn)計劃在一個較長的時間段內(nèi),通常是半年,根據(jù)產(chǎn)品系列整合總體的生產(chǎn),銷售,及運作計劃并最終產(chǎn)生針對各個產(chǎn)品以周為單位的總體生產(chǎn)計劃。一個主生產(chǎn)計劃是下一層各工廠或代工廠的生產(chǎn)計劃及庫存控制的重要依據(jù)。本文中所提及的主生產(chǎn)計劃在一定程度上可以被稱為供應(yīng)鏈計劃。

在諸多研究中,半導(dǎo)體行業(yè)的主生產(chǎn)計劃很少被提及。有些著作會研究晶圓廠的產(chǎn)能規(guī)劃問題。然而這種產(chǎn)能規(guī)劃的時間段通常是1至2年,大大長過主生產(chǎn)計劃。并且一般只是基于一個半導(dǎo)體晶圓廠針對不同產(chǎn)品系列展開的綜合分析。在有的著作中曾提及基于整數(shù)規(guī)劃來探討集團范圍內(nèi)的生產(chǎn)策略及資源規(guī)劃。一個總體模式被用來產(chǎn)生基于產(chǎn)品系列層級的計算結(jié)果。這樣的模型和本文的模型有點類似在于它著重考慮了半導(dǎo)體制造中各前道晶圓廠及后道封裝測試廠間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。也有基于一個前道晶圓廠的比較詳細的模型。其中一個線形規(guī)劃模型及相應(yīng)的離散時件模擬被用于對不同產(chǎn)品投產(chǎn)比例的研究?；趯σ酝芯康奶接?可以發(fā)現(xiàn)主生產(chǎn)計劃問題并不僅僅局限于半導(dǎo)體制造的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)。在其它不同類型的行業(yè)中也有關(guān)于主生產(chǎn)計劃方面的研究。本文主要就后道封裝測試的自有工廠及外包廠的主生產(chǎn)計劃建模并進行模擬計算。

在本文的第一段,我們會描述目前的問題。第二段,我們會建議一個整數(shù)規(guī)劃模型。在最后,一些下一步的研究方向會加以闡述。

二、問題的闡述及假設(shè)

在本小節(jié)中,我們會針對所研究的問題加以描述,在第2小節(jié)中一個數(shù)學模型將會引入以優(yōu)化本文的問題。我們主要致力于確定在不同的時間段不同的工廠投產(chǎn)的芯片數(shù)量。半導(dǎo)體制造包括前道及后道生產(chǎn)線。前道生產(chǎn)主要在半導(dǎo)體晶圓廠,而后道生產(chǎn)主要在封裝測試廠。

本文只考慮封裝測試廠。通常,生產(chǎn)可以外包也可以在自有工廠生產(chǎn)。自有工廠的模型會比外包工廠的來得復(fù)雜。我們假設(shè)需求的時間單位是周。需求包括確定的訂單以及基于預(yù)測的產(chǎn)量。確定的訂單的投產(chǎn)優(yōu)先級要高于基于預(yù)測的產(chǎn)量。我們考慮上一個時間周期未達成的確定訂單?；陬A(yù)測的產(chǎn)量也被稱為追加的需求。只有當產(chǎn)能充足的時候,我們才考慮基于預(yù)測的產(chǎn)量。假設(shè)我們會為了以后的訂單儲存一定量的成品庫存?；诖_定訂單的銷量不會超過客戶訂單的數(shù)量?；陬A(yù)測的銷量小于基于預(yù)測的產(chǎn)量。產(chǎn)能約束對于主生產(chǎn)計劃問題很關(guān)鍵。在我們的模型中,我們假設(shè)每個產(chǎn)品的平均生產(chǎn)周期固定。給定的產(chǎn)品的完成時間.,我們能計算出它到達生產(chǎn)瓶頸的時間。我們在每個時間周期都會計算單位產(chǎn)品在生產(chǎn)瓶頸上消耗的時間。這個舉措可以將那些工藝流程中要重復(fù)進入某一生產(chǎn)瓶頸的情況得到計算。由于我們無從獲知代工廠的生產(chǎn)瓶頸,故而這種方法不適用于代工廠。因此對于代工廠,我們只是簡單的計算單位時間的出貨量。在這里我們規(guī)定代工廠的加工數(shù)量不能超過一個確定的界線。我們主要的工作是確定一定數(shù)量的芯片產(chǎn)品 p 能夠在某個工廠m 內(nèi)在時間周期 t 的結(jié)束前完成。我們使用周作為一個時間周期的長度,主生產(chǎn)計劃包含6個月的時間跨度。

三、整數(shù)規(guī)劃模型

在本小節(jié)中,我們基于上文中的主生產(chǎn)計劃問題引入了一個整數(shù)規(guī)劃模型

1. 決策變量,參數(shù)及目標函數(shù)

首先,我們先設(shè)定一些重要的模型緯度。以下模型緯度被加以考慮:

在這里我們用公式kmax = CTmax -1 來定義變量 kmax, 假設(shè),我們能將所有產(chǎn)品的最長生產(chǎn)周期縮小到一個時間周期。我們可以引入以下決策變量:

目標函數(shù)是由于追加的銷售預(yù)測而獲得的營業(yè)額 與成本之間的差值(制造, 庫存, 未完成的訂單 以及選擇不同生產(chǎn)工廠 的成本)。

2. 約束條件

以下一些條件約束被考慮到我們的主生產(chǎn)計劃模型。

首先,我們加入庫存平衡:

這個約束能夠確保只有在需要的情況下一批產(chǎn)品才會在一個以上的工廠生產(chǎn)。

將非負約束及布爾約束加入模型,我們得到:

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關(guān)鍵詞：Caxa；數(shù)控車；參數(shù)設(shè)置

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.028

1 軟件介紹

Caxa數(shù)控車軟件是由北京大方數(shù)碼有限公司自主研發(fā)的適合國人學習加工生產(chǎn)的數(shù)控設(shè)計制造類軟件，秉承了機械設(shè)計類的經(jīng)典軟件所擁有的優(yōu)點，在使用界面上改進了autocad2004，使其更加直觀，適合國人熟悉上手。在工作內(nèi)容上除了繼承autocad優(yōu)秀的二維平面圖形設(shè)計功能之外，還針對于國內(nèi)外知名廠家，例如國外的fanuc，simense，國內(nèi)的廣州數(shù)控，華中數(shù)控等生產(chǎn)型，經(jīng)濟型數(shù)控車床量身定做了相應(yīng)的機床參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)以及后置處理生成加工代碼功能。caxa數(shù)控車2015版軟件除了在生產(chǎn)實際中有所運用，更是在近年來的教育系統(tǒng)組織的數(shù)控技術(shù)技能大賽上面大放異彩。雖然有著改進和諸多的優(yōu)點，但是運用caxa數(shù)控車軟件在實際加工中產(chǎn)生的問題也不少，下面就來列舉一些值得進一步研討改進的地方。

2 實際加工中運用軟件發(fā)生的一些問題

（1）caxa進行自動編程的過程，起始于如同autocad一般的二維平面圖抄繪，設(shè)計，按照加工圖紙以及相應(yīng)要求，將標注正確的加工零件圖紙繪制于軟件之上，接下來很重要的一步，存在于標題欄里面的修改，刪除重線，因為制圖過程當中難免有多條線條的交叉，重合，所以如果不在圖形輪廓繪制完成之后及時進行刪除重線功能的話，就會給后面的拾取線條確定加工輪廓和毛坯輪廓帶來干擾。問題來了，有些時候明明存在重線，但是刪除重線的時候卻彈出不存在從重線的對話框，結(jié)果就導(dǎo)致粗加工或者精加工在拾取輪廓線的時候產(chǎn)生失敗，我們回過頭裁減線條或者點擊重線部分進行刪除后，再次滾動鼠標會發(fā)現(xiàn)重線確實存在。

紅線部分的線條一個是使用孔軸指令繪制的，一個是使用直線指令，兩者在端面處產(chǎn)生了重復(fù)，但是在全選圖形之后實行刪除重線指令時，卻沒有到達預(yù)期效果。

針對于這樣問題的產(chǎn)生，就需要操作人員細致一些，在繪制毛坯輪廓的時候計算出正確的節(jié)點，使得線條之間的連接沒有重疊部分，從繪圖方法上避免了重線的產(chǎn)生。

（2）實際加工參數(shù)設(shè)置環(huán)節(jié)，首先是標題欄中的數(shù)控車指令，在進行輪廓粗車時候進行參數(shù)的設(shè)置。在參數(shù)設(shè)置頁面的第一頁最后一行，編程時考慮半徑補償或者機床考慮半徑補償，相對應(yīng)于參數(shù)設(shè)置最后一頁中選擇對刀方式，刀尖尖點還是刀尖圓心，不同的組合產(chǎn)生出來的軌跡仿真以及代碼生成的效果不一樣，實際加工后對于尺寸精度的影響也是不同的。第一種選擇編程時考慮半徑補償，后面選擇對刀方式為刀尖尖點。那么產(chǎn)生的加工軌跡會顯示出過切的跡象，生成的代碼中也會出現(xiàn)第一刀下刀扎刀的實際加工狀況。

這個問題出現(xiàn)在2013及之前的版本當中，體現(xiàn)在后置生成的代碼里面也是在第一刀下刀的地方，Z值是負值，大小為設(shè)定的刀尖半徑值大小。這個問題存在的損害在于對刀具的直接磨損，如果加工的是45#鋼或者是硬度更高的材料，那么第一次下刀很大概率上會打碎刀尖。針對這種情況，通常采取人為增加一條代加工表面輪廓線，也就是延長啟示加工拾取點處的輪廓線長1-2mm，大于刀尖半徑值的大小，這樣在實際下刀的時候，Z方向上的啟示數(shù)值將是延長線的距離減去刀尖半徑值，為正值的情況下不會產(chǎn)生第一刀扎刀乃至報廢刀具與工件的情況。好在caxa推出的最新的2015數(shù)控車版本中已經(jīng)修改了這個錯誤，之前的類似過切情況只存在于粗加工輪廓時，設(shè)置的徑向毛坯余量為零的情況下，在生成的加工軌跡上會產(chǎn)生過切的痕跡，反之，設(shè)置了合理范圍內(nèi)的毛坯余量，過切現(xiàn)象不會發(fā)生。

（3）精車參數(shù)表存在的問題。粗加工結(jié)束之后，要進行精加工，消除留下的余量部分，車削出最終符合圖紙要求的工件尺寸與精度。caxa數(shù)控車2015版軟件殘留的問題有出現(xiàn)在了精車參數(shù)表上面。在參數(shù)表的第一頁如果設(shè)置編程時考慮半徑補償?shù)牡堆a方式，同時配合最后一頁對刀方式里面選擇上刀尖尖點，那么過切的問題又會發(fā)生。

產(chǎn)生這個問題的原因是拐角過渡方式選擇保護刀尖的圓弧過渡方式時，車削圓弧面，錐度面，非圓曲線等非正交的線形時，會向一方偏移一個刀尖半徑值的量，但是多次通過實際加工的實驗證明，這種參數(shù)設(shè)置的方式并不會影響實際加工后工件的尺寸，反而是如果為了圖形看起來在軌跡生成界面沒有過切痕跡，一切理論上看似合理的走到情況，因而選擇了由機床進行半徑補償，后跟刀尖尖點的方式來加工，或者前者是編程時考慮半徑補償，兩者結(jié)果在實際加工中都存在偏差。我們在數(shù)控車加工中經(jīng)常采用的對刀方法是試切法對刀，它的步驟是，先平端面在刀偏表里面輸入試切長度為零，然后試切一刀外圓，沿軸向退出，停機測量剩余代加工圓柱的直徑，然后輸入至刀偏表中的試切直徑一欄，完成刀尖點在機床坐標系中的位置確定。如果選擇編程時考慮半徑補償，這種對刀方式就可以進行加工了。但如果選擇刀尖圓心的方式對刀，則需要在重復(fù)之前兩項步驟的時候，更改輸入欄中的數(shù)字為長度方向上一個刀尖半徑的長度，直徑方向上則需要二倍的刀尖半徑值累加在測量出的剩余代加工圓柱的直徑值。這樣的做法達到了刀尖半徑補償設(shè)置方式與對刀方式的一致性。

3 結(jié)語

caxa數(shù)控車軟件在工件的自動編程加工中起著越來越便捷的作用，只有不斷地實驗改進才能幫助操機人員高效率地完成達標的工件。

參考文獻：

篇7

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體照明；產(chǎn)業(yè)集群；協(xié)同創(chuàng)新；技術(shù)路線圖

世紀之交，美國、日本、歐盟、韓國、臺灣等國家和地區(qū)相繼推出了半導(dǎo)體照明國家或地區(qū)發(fā)展計劃，大力培育和發(fā)展本國或本地區(qū)的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)。在微觀層面，以美國GE、荷蘭PHILP、德國OSRAM三大世界照明生產(chǎn)巨頭為代表的跨國公司，紛紛與上游半導(dǎo)體公司合作組建半導(dǎo)體照明公司，積極創(chuàng)造競爭優(yōu)勢，并正在中國搶占專利制高點，對我國的半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展形成了合圍之勢。因此，長三角作為中國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化的重要基地，有責任形成產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，通過產(chǎn)業(yè)集群協(xié)同創(chuàng)新，共同應(yīng)對跨國公司的競爭。

長江三角洲地區(qū)的LED產(chǎn)業(yè)集中在上海，江蘇的南京、揚州和無錫，以及浙江的杭州等地區(qū)，開始呈現(xiàn)向園區(qū)聚集的發(fā)展趨勢，且整個半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)鏈的投資都比較活躍。2007年，長三角的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)規(guī)模約占國內(nèi)總體規(guī)模的40％左右。截至2007年，在中國半導(dǎo)體照明聯(lián)盟的73家會員中，長三角地區(qū)的半導(dǎo)體照明企業(yè)和機構(gòu)有26家，占總數(shù)的三分之一。同時，長三角擁有中國六大半導(dǎo)體照明基地中的上?；睾蛽P州基地。其中，上海已經(jīng)在半導(dǎo)體芯片制造和封裝應(yīng)用等方面呈現(xiàn)出良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢，并形成了比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈和企業(yè)群；江蘇在LED封裝及應(yīng)用方面已經(jīng)初具規(guī)模；寧波具有良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和經(jīng)濟區(qū)位優(yōu)勢，是國內(nèi)主要的特種照明燈具生產(chǎn)基地，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

1 長三角區(qū)域半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)集群協(xié)同創(chuàng)新的現(xiàn)狀及問題

1.1　協(xié)同創(chuàng)新現(xiàn)狀

1.1.1　組建戰(zhàn)略聯(lián)盟，實現(xiàn)共同發(fā)展江蘇奧雷光電(鎮(zhèn)江)已形成了從大功率高亮度LED外延片和芯片制造―器件封裝一應(yīng)用三個領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)布局，無論從技術(shù)實力還是產(chǎn)業(yè)布局上都已處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。2005年江蘇奧雷光電與上海宇體光電合作，在大功率高亮度LED外延和芯片進行研發(fā)和生產(chǎn)，并已簽訂協(xié)議，擬組建宇奧光電集團公司，共同發(fā)展LED芯片產(chǎn)業(yè)。

1.1.2　依托跨區(qū)產(chǎn)學研聯(lián)盟，建立企業(yè)技術(shù)中心江蘇日月(鹽城建湖)照明公司、伯樂達集團(鹽城)、鹽城豪邁照明科技公司，分別與清華大學、北京大學、復(fù)旦大學建立長期合作關(guān)系，形成一定規(guī)模的封裝應(yīng)用生產(chǎn)線。此外，揚州市開發(fā)區(qū)先后引進清華大學、南京大學、中科院、中國電子科技集團公司等國內(nèi)一流高等院校、科研單位落戶，合作建立了揚州一南京大學光電研究院、中科院半導(dǎo)體研究中心、江蘇省半導(dǎo)體照明工程技術(shù)研究中心、江蘇省半導(dǎo)體照明檢驗中心、揚州一南京大學半導(dǎo)體照明研究院、揚州半導(dǎo)體照明和太陽能光伏應(yīng)用研究與檢驗中心等研發(fā)機構(gòu)10多家。

1.2　存在的主要問題

近幾年，雖然長三角的LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，但由于均缺乏高新技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)體系作支撐，目前仍在低附加值領(lǐng)域徘徊，LED照明產(chǎn)業(yè)存在的問題主要表現(xiàn)在五個方面：

第一，在產(chǎn)品的應(yīng)用開發(fā)上，低水平重復(fù)，缺少具有產(chǎn)業(yè)支撐度的龍頭企業(yè)和企業(yè)集團。企業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，不能引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸和產(chǎn)業(yè)集聚。產(chǎn)業(yè)整合不夠，絕大部分企業(yè)還是混戰(zhàn)于低端市場，缺乏規(guī)范和約束，過度競爭導(dǎo)致在一定程度上影響到行業(yè)整體聲譽，另外對封裝前沿技術(shù)的研發(fā)廣度和深度不足也需要引起足夠重視。

第二，標準評價體系尚未建立，檢測方法與手段缺乏，市場不能有效規(guī)范，市場競爭無序，產(chǎn)業(yè)管理部門需要加強合作。后應(yīng)用領(lǐng)域本土市場規(guī)模巨大，但無標準、無規(guī)范的現(xiàn)象更加嚴重，產(chǎn)業(yè)高度分散，器件應(yīng)用隨心所欲，因設(shè)計、生產(chǎn)、安裝不規(guī)范導(dǎo)致應(yīng)用產(chǎn)品早期失效的現(xiàn)象比比皆是，給半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展已經(jīng)帶來一定損害。

第三，基礎(chǔ)性研究與產(chǎn)業(yè)化人才缺乏，結(jié)構(gòu)不合理，核心裝備與配套材料國產(chǎn)化的問題急需解決。

第四，行業(yè)發(fā)展缺少必要的政策支持，政府對半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的扶持力度有待加強。

第五，缺乏長三角半導(dǎo)體照明聯(lián)盟和合作平臺，交流信息不充分，也是阻礙長三角產(chǎn)業(yè)聚集的重要原因。

1.3　產(chǎn)生問題的主要原因

1.3.1　缺乏產(chǎn)學研聯(lián)合創(chuàng)新，影響自主創(chuàng)新能力的提升長三角地區(qū)在半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域還沒有很好的形成產(chǎn)學研聯(lián)合創(chuàng)新局面，表現(xiàn)在研究室、實驗中心和各企業(yè)間各自為戰(zhàn)，沒有形成實質(zhì)意義上的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。造成長三角地區(qū)半導(dǎo)體照明領(lǐng)域產(chǎn)學研聯(lián)合創(chuàng)新缺乏的原因有：一是合作的積極性不高，高校、研究所更加關(guān)注這一領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究，例如照明材料的研究，而它又很難在短時間內(nèi)獲得突破，企業(yè)則是關(guān)注應(yīng)用研究：二是高校、研究所管理機制與產(chǎn)學研合作要求不一致，高校教師的職稱評定與論文掛鉤，而企業(yè)更強調(diào)技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)；三是知識產(chǎn)權(quán)以及合作創(chuàng)新的成果歸屬問題目前國家還沒有明確的規(guī)定，致使在合作過程中時有發(fā)生知識產(chǎn)權(quán)的糾紛問題。

1.3.2　企業(yè)規(guī)模偏小，標準建設(shè)滯后，產(chǎn)業(yè)集中度不高，阻礙了產(chǎn)業(yè)的集群發(fā)展長三角地區(qū)從事半導(dǎo)體照明的企業(yè)規(guī)模相對偏小，都是新成立的企業(yè)，資金薄弱，企業(yè)管理也相對薄弱，競爭不規(guī)范，今后很難在國際上規(guī)模競爭，至今還沒有看到長三角地區(qū)有一家半導(dǎo)體照明企業(yè)上市融資。并且，中小企業(yè)融資難，也是制約長三角地區(qū)半導(dǎo)體照明企業(yè)規(guī)模不大的重要原因。此外，缺乏有影響力和有實力的企業(yè)制定技術(shù)標準，造成半導(dǎo)體照明行業(yè)沒有統(tǒng)一的標準。短期看。沒有統(tǒng)一的標準，將使半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的競爭陷于無序狀態(tài)。長期看，缺乏標準，必將使長三角地區(qū)的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)在國際競爭中處于不利地位。

1.3.3　各地行政壁壘的存在，阻礙了產(chǎn)業(yè)鏈的有效整合上下游產(chǎn)業(yè)有機結(jié)合，專業(yè)化協(xié)作和分工是產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展和成熟的標志，因為半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的上下游產(chǎn)業(yè)的技術(shù)關(guān)聯(lián)度相對較高，范圍經(jīng)濟的屬性較強。但由于行政壁壘的客觀存在，長三角地區(qū)各個城市在制定半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃時，很少站在長三角的角度來考慮，在發(fā)展選擇上幾乎雷同。這樣使企業(yè)集中在比較專業(yè)的領(lǐng)域，很少有企業(yè)能夠在產(chǎn)業(yè)鏈條上進行垂直整合，沒有一家企業(yè)形成了包括“襯底―延―芯片―封裝―應(yīng)用產(chǎn)品”的完整LED產(chǎn)業(yè)鏈，而長三角地區(qū)至今沒有極具規(guī)模的封裝廠。而以國外的發(fā)展經(jīng)驗來看，基本上都是走產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合的發(fā)展道路，如美國的GELCORE的公司。

2　長三角區(qū)域半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)集群協(xié)同創(chuàng)

新的對策建議

2.1　發(fā)展戰(zhàn)略

2.1.1　做強做大的集群發(fā)展戰(zhàn)略　培育長三角的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)，培養(yǎng)一批品牌企業(yè)。龍頭企業(yè)是產(chǎn)業(yè)集群的支撐，產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展，必須要有龍頭企業(yè)的牽動和帶動。在培育龍頭企業(yè)上，長三角各地政府要對獲得全國馳名商標、中國品牌產(chǎn)品等的優(yōu)勢半導(dǎo)體照明企業(yè)實施重獎，并通過項目投資、土地、貸款上的政策，鼓勵一些相關(guān)大企業(yè)集團通過收購、控股等資本運作方式進入半導(dǎo)體照明領(lǐng)域。同時積極引進和培育關(guān)聯(lián)性大、帶動性強的大企業(yè)，鼓勵龍頭企業(yè)提高核心競爭力，發(fā)揮其輻射、示范、信息擴散和銷售網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)業(yè)龍頭作用；重點扶持關(guān)鍵性核心企業(yè)的技術(shù)自主創(chuàng)新項目，提升龍頭企業(yè)帶動力和產(chǎn)業(yè)集群競爭力。通過又強又大的龍頭企業(yè)帶動，在其周圍聚集一大批配套企業(yè)，最終形成產(chǎn)業(yè)的集群發(fā)展。

2.1.2　協(xié)作融合創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略一是加強長三角的科技和經(jīng)濟部門積極與上海世博局開展協(xié)調(diào)和合作，在世博會展覽區(qū)一些照明、裝飾、裝備。采用政府采購的方式，建立半導(dǎo)體照明示范區(qū)。二是加強半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)部之間的整合和協(xié)作，形成合理分工體系。三是加強與第三產(chǎn)業(yè)融合，形成專業(yè)化的半導(dǎo)體照明市場。

2.1.3　技術(shù)標準發(fā)展戰(zhàn)略“一流企業(yè)做標準、二流企業(yè)做技術(shù)、三流企業(yè)做產(chǎn)品”。作為規(guī)范國際秩序的依據(jù)和準則，標準成為企業(yè)競爭的制高點，同時，標準也不再僅僅是技術(shù)和經(jīng)濟層面的問題，而上升到政治層面，國際上一些國家經(jīng)常利用標準來保護本國的產(chǎn)業(yè)。因此，在半導(dǎo)體照明產(chǎn)品還缺乏國際公認的技術(shù)標準背景下，長三角地區(qū)完全可以在培育龍頭企業(yè)的同時，積極參與國家層面的半導(dǎo)體照明技術(shù)標準體系建設(shè)，為我國未來半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展在國際上獲得更多的話語權(quán)。

2.2　路徑選擇

根據(jù)長三角地區(qū)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀特點、存在的問題以及半導(dǎo)體照明技術(shù)發(fā)展趨勢，制定長三角區(qū)域半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)集群演化關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新路線圖，見圖1。創(chuàng)新路徑分三步走：

第一步，加強要素交流，通過引進發(fā)達地區(qū)的生產(chǎn)設(shè)備，建立半導(dǎo)體照明產(chǎn)品的企業(yè)，生產(chǎn)半導(dǎo)體照明的應(yīng)用產(chǎn)品。但是，引進不是簡單的引進。把技術(shù)和設(shè)備引進之后必須繼之以消化、吸收和創(chuàng)新。同樣的設(shè)備，別人制造出了一流產(chǎn)品，我們做不出來，原因很簡單，我們沒有掌握引進的設(shè)備，沒有掌握工藝技術(shù)。同時，這個階段的創(chuàng)新主要是集中在半導(dǎo)體照明下游產(chǎn)品的研發(fā)上。此外，在半導(dǎo)體的上游技術(shù)也要加強，為后續(xù)創(chuàng)新打下基礎(chǔ)。

第二步，加強產(chǎn)業(yè)資源整合，通過市場機制推動有實力的企業(yè)兼并。國外都是大公司在發(fā)展半導(dǎo)體照明技術(shù)，他們的技術(shù)與研發(fā)資金雄厚，而國內(nèi)的半導(dǎo)體照明企業(yè)規(guī)模偏小，市場競爭混亂，不利于產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的增強和產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。因此，國家可以出臺一系列的鼓勵政策，在長三角等市場經(jīng)濟較為發(fā)達的地區(qū)，鼓勵一些大型上市公司，通過資本運作，來兼并相關(guān)半導(dǎo)體照明企業(yè)，加強在產(chǎn)業(yè)鏈上的垂直整合，加強半導(dǎo)體照明中游產(chǎn)品研發(fā)，強化半導(dǎo)體照明技術(shù)的集成創(chuàng)新。

第三步，加大融合與協(xié)同創(chuàng)新，在產(chǎn)業(yè)層次上做到有所為有所不為。從技術(shù)路線角度考慮，國內(nèi)可以分幾個梯隊進行研究，第一梯隊主要圍繞國際上主流的技術(shù)路線去走，在主要技術(shù)路線上創(chuàng)造新的知識產(chǎn)權(quán)。而第二或第三梯隊就要研究國外也沒有實現(xiàn)批量生產(chǎn)的新方法，走出國際三種技術(shù)路線的包圍。例如開發(fā)直接發(fā)白光的芯片，開發(fā)受激發(fā)后直接發(fā)白光的白光熒光粉。從產(chǎn)業(yè)鏈角度考慮，長三角應(yīng)當重點發(fā)展封裝和應(yīng)用技術(shù)，但上游技術(shù)領(lǐng)域也不能放棄。

2.3　發(fā)展對策

2.3.1 建立專利訴訟預(yù)警機制，增強企業(yè)的應(yīng)訴能力 由于長三角地區(qū)的半導(dǎo)體照明企業(yè)的規(guī)模相對較小，還沒有引起國外半導(dǎo)體照明大公司的注意。但到了上海2010年舉辦世界工業(yè)博覽會之后，半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)可能做大后，國內(nèi)企業(yè)由于缺乏半導(dǎo)體照明的核心專利技術(shù)，導(dǎo)致被訴訟的概率會更高。因此，長三角應(yīng)該建立一個產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，建立專利訴訟的預(yù)警機制，以應(yīng)對長三角的半導(dǎo)體照明企業(yè)在遭遇國外專利訴訟而處于的不利地位，做到未雨綢繆，變被動為主動。一是要建立該領(lǐng)域國外專利訴訟的信息共享機制，成立專家顧問中心，聘請各領(lǐng)域?qū)＜覍β?lián)盟成員提供指導(dǎo)，為聯(lián)盟的對外交涉提供咨詢，及時發(fā)出預(yù)警信息。二是訴訟經(jīng)驗的共享機制，一旦遭到，而可作到有備而來。

2.3.2　合縱連橫，形成專利聯(lián)盟　隨著半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)國際競爭加劇。國外一些知名企業(yè)紛紛組建戰(zhàn)略聯(lián)盟，采取專利相互授權(quán)，共同打擊專利侵權(quán)行為。因此，在國外大公司采取專利相互授權(quán)的聯(lián)合包圍的策略之時，長三角乃至國內(nèi)的企業(yè)也要采取合縱連橫和建立聯(lián)盟的反突圍的策略，眾人拾柴火焰高，共同抵御國外大公司的專利包圍，尋找突破口。所謂合縱，就是要聯(lián)合長三角地區(qū)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的上中下游的企業(yè)，采取交叉授權(quán)，建立專利戰(zhàn)略聯(lián)盟，形成專利池效應(yīng)。所謂連橫，就是要長三角地區(qū)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)同一產(chǎn)業(yè)鏈上企業(yè)，采取相互授權(quán)的方式，增加彼此的專利擁有數(shù)量，增強專利擁有的質(zhì)量，這樣一旦有企業(yè)在國內(nèi)或國外遭到專利訴訟，可以增加談判的籌碼，同時可分擔高昂的律師費，互通信息，減少單獨應(yīng)訴帶來的風險。

2.3.3　聯(lián)合制定技術(shù)標準。促進產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展長三角地區(qū)的半導(dǎo)體照明技術(shù)和產(chǎn)業(yè)在國家中具有一定地位，應(yīng)該在標準之中有所作為，聯(lián)合起來，制定標準。主要工作有：盡快完善測試方法、試驗方法等基礎(chǔ)標準：器件標準應(yīng)與已有的半導(dǎo)體器件標準協(xié)調(diào)：研究、制定較成熟產(chǎn)品門類，如芯片的通用規(guī)范；對于尚不成熟的產(chǎn)品，應(yīng)密切關(guān)注、研究，適時制定標準；注意產(chǎn)業(yè)鏈上中下游之間的協(xié)調(diào)；部門之間、行業(yè)之間強強聯(lián)手，共同合作；積極參與國際標準的制定，適時提出國際標準提案。

篇8

[關(guān)鍵詞]半導(dǎo)體；晶體管；超晶格

中圖分類號：O47

文獻標識碼：A

文章編號：1006-0278（2013）08-185-01

一、半導(dǎo)體物理的發(fā)展

（一）半導(dǎo)體物理早期發(fā)展階段

20世紀30年代初，人們將量子理論運用到晶體中來解釋其中的電子態(tài)。1928年布洛赫提出著名的布洛赫定理，同時發(fā)展完善固體的能帶理論。1931年威爾遜運用能帶理論給出區(qū)分導(dǎo)體、半導(dǎo)體與絕緣體的微觀判據(jù)，由此奠定半導(dǎo)體物理理論基礎(chǔ)。到了20世紀40年代，貝爾實驗室開始積極進行半導(dǎo)體研究，且組織一批杰出的科學家工作在科學前沿。1947年12月，布拉頓和巴丁宣布點接觸晶體管試制的成功。1948年6月，肖克利研制結(jié)接觸晶體管。這三位科學家做出杰出貢獻，使得他們共同獲得1956年諾貝爾物理學獎。

晶體管的發(fā)明深刻改變?nèi)祟惣夹g(shù)發(fā)展的進程與面貌，也是社會工業(yè)化發(fā)展的必然結(jié)果。早在20世紀30年代，生產(chǎn)電子設(shè)備的企業(yè)希望有一種電子器件能有電子管的功能，但沒有電子管里的燈絲，這因為加熱燈絲不但消耗能量且要加熱時間，這會延長工作啟動過程。因此，貝爾實驗室研究人員依據(jù)半導(dǎo)體整流和檢波作用特點，考慮研究半導(dǎo)體能取代電子管的可能性，從而提出關(guān)于半導(dǎo)體三極管設(shè)想。直到1947，他們經(jīng)反復(fù)實驗研制了一種能夠代替電子管的固體放大器件，它主要由半導(dǎo)體和兩根金屬絲進行點接觸構(gòu)成，稱之為點接觸晶體管。之后，貝爾實驗室的結(jié)型晶體管與場效應(yīng)晶體管研究工作成功。20世紀50年代，晶體管重要的應(yīng)用價值使半導(dǎo)體物理研究蓬勃地展開。到了20世紀60年代，半導(dǎo)體物理發(fā)展達到成熟和推廣時期，在此基礎(chǔ)上迎來微處理器與集成電路的發(fā)明，這為信息時代到來鋪平道路。1958年，安德森提出局域態(tài)理論，開創(chuàng)無序系統(tǒng)研究新局面，這也為非晶態(tài)半導(dǎo)體物理奠定基礎(chǔ)。1967年，Grove等人對半導(dǎo)體表面物理研究已取得重要進展，并使得Si-MOS集成電路穩(wěn)定性能得以提高。1969年，江崎與朱兆祥提出通過人工調(diào)制能帶方式制備半導(dǎo)體超晶格。正是在半導(dǎo)體超晶格研究中，馮·克利青發(fā)現(xiàn)整數(shù)量子霍爾效應(yīng)。在1982年，崔琦等發(fā)現(xiàn)了分數(shù)量子霍爾效應(yīng)，這一系列物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)正揭開現(xiàn)代半導(dǎo)體物理發(fā)展序幕。

（二）半導(dǎo)體超晶格物理的發(fā)展

建立半導(dǎo)體超晶格物理是半導(dǎo)體的能帶理論發(fā)展的必然。之后，人們對各種規(guī)則晶體材料性能有相當認識，從而開創(chuàng)以能帶理論作為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體物理體系，也借助其來解釋出現(xiàn)的一系列現(xiàn)象。1969年與1976年的分子束外延和金屬有機物化學汽相沉積薄膜生長技術(shù)正為半導(dǎo)體科學帶來一場革命。隨微加工技術(shù)的逐步發(fā)展，加之超凈工作條件的建立，實現(xiàn)了晶體的低速率生長，也使人們能創(chuàng)造高質(zhì)量的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，同時為新型半導(dǎo)體器件設(shè)計及應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)。1969年，江崎和朱兆祥第一次提出“超晶格”概念，這里“超”的意思是在天然的周期性外附加人工周期性。1971年，卓以和利用分子束外延技術(shù)生長出第一個超晶格材料。從此拉開了超晶格、量子點、量子線和量子阱等等低維半導(dǎo)體材料研究序幕。

二、半導(dǎo)體物理的啟示

綜上所述，文章簡單地對半導(dǎo)體物理的一個發(fā)展歷程進行了回顧，并可以從中得到以下幾點啟示：

（一）半導(dǎo)體物理的發(fā)展一直與科學實驗與工業(yè)技術(shù)應(yīng)用緊密聯(lián)系

20世紀30年代之前，人們已經(jīng)制成整流器、檢波器、光電探測器等半導(dǎo)體器件，同時在實驗中發(fā)現(xiàn)金屬——半導(dǎo)體的接觸材料上一些導(dǎo)電特性，可是無法理解這其中的物理機理。一直到能帶理論建立后，基礎(chǔ)建立起金屬——半導(dǎo)體接觸理論。隨后，在實驗過程中卻發(fā)現(xiàn)該理論與實驗測量是有出入的，又提出半導(dǎo)體表面態(tài)理論。正由于考慮到半導(dǎo)體表面態(tài)影響，貝爾實驗室才能成功研制晶體管，這又促進半導(dǎo)體物理發(fā)展。不難發(fā)現(xiàn)，半導(dǎo)體物理的發(fā)展與實驗是離不開的，因新的實驗結(jié)論推動相應(yīng)理論的建立，而理論發(fā)展又會反過來去指導(dǎo)實驗的研究。19世紀30年代法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律，這為電力的廣泛應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)，架起電能和機械能相互轉(zhuǎn)化的橋梁，為第二次工業(yè)革命鋪路。晶體管的成功研制，大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路出現(xiàn)，導(dǎo)致第三次工業(yè)革命。這都是涉及信息技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)、空間技術(shù)和生物技術(shù)等眾多領(lǐng)域的一場信息技術(shù)革命。

篇9

1、申請數(shù)量和趨勢分析

我國半導(dǎo)體封裝專利申請情況

無錫市半導(dǎo)體封裝專利申請情況

分析： 2006-2007年我國半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域?qū)＠暾埩砍掷m(xù)增長，2007年達到峰值968件；2008年申請量開始減退，2009年為793件。無錫市在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域?qū)＠暾埱闆r不同于全國狀況，2009年前申請量穩(wěn)定在較低水平，2009年快速增長，全年申請45件，增幅260%。

2、專利類型分析

國內(nèi)半導(dǎo)體封裝專利分類

無錫市半導(dǎo)體封裝專利分類

分析：從半導(dǎo)體封裝專利類型來看，國內(nèi)該技術(shù)領(lǐng)域發(fā)明專利2931件，占比83%，說明該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)含量較高。對無錫市半導(dǎo)體封裝專利類型分布，可以發(fā)現(xiàn)無錫市有關(guān)半導(dǎo)體封裝專利中發(fā)明專利為88件，占比僅為60%，低于全國平均水平，技術(shù)含量較低，需要進一步提高技術(shù)開發(fā)能力。

3、國內(nèi)申請的申請人分析

國內(nèi)半導(dǎo)體封裝專利申請人國別分析

國內(nèi)半導(dǎo)體封裝專利申量前十位名單

分析：我國半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域?qū)＠暾堉斜緡鴮＠急炔桓撸瑑H為67%；日本、美國、韓國在華申請專利分占總量的16%、8%、8，合計占32%。根據(jù)企業(yè)專利申請量排名情況來看，排名前十位企業(yè)中無一家大陸企業(yè)，臺資企業(yè)7家、日資企業(yè)1家、韓國企業(yè)2家，可見國內(nèi)企業(yè)在技術(shù)實力和研發(fā)能力上與臺資外資企業(yè)相比有較大差距。

無錫市在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域的專利申請大部分來自“長電科技”，從專利申請的角度來說，“長電科技”在無錫地區(qū)已處于半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)地位，具備較強的行業(yè)壟斷能力。

篇10

不管出于哪種需要，環(huán)保也好，節(jié)約成本也好，節(jié)能都是熱門的話題?？墒枪?jié)能也變成一個很有炒作噱頭的話題，甚至被許多廠商拿來作為產(chǎn)品宣傳的殺手锏。節(jié)能自然是好事情，不過節(jié)能不應(yīng)僅僅只是一個炒作的名詞，節(jié)能更應(yīng)該落實到實處。

不是簡單的省就是節(jié)能。或者說就一定會被消費者接受。比如典型的節(jié)能車普銳斯(Prius)，論環(huán)保理念大幅領(lǐng)先同級車，但市場一直得不到廣泛認可，主要是因為其造價昂貴。售價的差額已經(jīng)足夠正常行駛8―10年的燃油節(jié)省費用(油價為80美元／桶左右)，這是許多消費者無法接受的。所以，對于應(yīng)用新的技術(shù)和部件以實現(xiàn)節(jié)能來說，節(jié)能不僅僅意味著節(jié)省，還意味著更多成本方面的考慮。

具體到電子產(chǎn)品，節(jié)能主要是通過減少不必要的能量損耗和提高能效以實現(xiàn)節(jié)能，其中應(yīng)用更多半導(dǎo)體產(chǎn)品是有效手段。家電節(jié)能是節(jié)能市場的重點，幾乎所有家電都有半導(dǎo)體產(chǎn)品。因此節(jié)能當從半導(dǎo)體開始。不過，如同前面的例子一樣。引進更多半導(dǎo)體一方面會增加產(chǎn)品的成本，另一方面則需要更多的電力來驅(qū)動半導(dǎo)體產(chǎn)品工作。家電產(chǎn)品增加節(jié)能半導(dǎo)體固然重要，如果增加過多的成本就會提升產(chǎn)品的價值。這就可能影響消費者的采購意愿。那么對于半導(dǎo)體來說，什么才算是真正節(jié)能的半導(dǎo)體產(chǎn)品呢?借用NXP大中國區(qū)多重市場半導(dǎo)體市場高級總監(jiān)梅潤平的觀點，衡量一個半導(dǎo)體芯片是否真的節(jié)能最根本的原則是芯片工作中節(jié)省下來的能量成本遠高于生產(chǎn)和驅(qū)動它的能源的總成本。如果一顆芯片所節(jié)省的能源成本不足以抵消生產(chǎn)和運作他的成本，那就不能達到真正節(jié)能的目的。

作為一種整體社會行為。特別是隨著能源價格不斷攀升。半導(dǎo)體節(jié)能已經(jīng)不是簡單的企業(yè)道德或者市場競爭行為，政府機關(guān)已經(jīng)將節(jié)能作為法規(guī)主導(dǎo)整個電子產(chǎn)業(yè)節(jié)能。比如現(xiàn)在許多政府規(guī)定的能效標準效率為80％，未來兩三年內(nèi)將要提升到90％。實現(xiàn)這個目標最根本的途徑來源于半導(dǎo)體產(chǎn)品的應(yīng)用。在技術(shù)上要求電源能效設(shè)計有許多突破，特別是對半導(dǎo)體廠商來說。如何把一個通用的產(chǎn)品和方案應(yīng)用到不同功耗的產(chǎn)品上，同時保持高達90％的能效，這就是一個多重技術(shù)上的挑戰(zhàn)。在產(chǎn)品設(shè)計觀念上，以前只要性能滿足，需要多大的電能就供給多少，而現(xiàn)在產(chǎn)品的更新設(shè)計則是在電能消耗保持一定的前提下，提升設(shè)計的性能指標，進而達到節(jié)能設(shè)計的目的。

節(jié)能技術(shù)正在逐漸成熟，而節(jié)能增效的要求似乎是永無止境的，因此未來節(jié)能半導(dǎo)體市場的門檻會越來越高，半導(dǎo)體公司需要運用更多的策略應(yīng)對節(jié)能新挑戰(zhàn)。TI首席科學家方進先生認為，便攜設(shè)備獲得極大繁榮的原因就是性能和功耗的平衡，這等于功耗將以幾何速度降低。著名的方進定律(Gene's Law)，即半導(dǎo)體功耗每18個月降低一半，和性能增加同步。當半導(dǎo)體制造工藝進入90nm時。該定律出現(xiàn)漏電流問題，必須繼續(xù)尋找新的方法來避免、控制或是利用它。另一方面，NXP的梅潤平認為，節(jié)能還需要與整個價值鏈上的廠商通力協(xié)作，來發(fā)揮設(shè)計者和整機廠商在不同環(huán)節(jié)上的技術(shù)優(yōu)勢，除此之外。還有提升半導(dǎo)體產(chǎn)品的應(yīng)用廣度和與終端應(yīng)用的貼近程度等。而節(jié)能作為未來一個法規(guī)性要求，必然將決定許多電子產(chǎn)品的生存命運，而電子產(chǎn)品的成敗反過來影響著半導(dǎo)體廠商的生存。半導(dǎo)體市場的競爭已經(jīng)擺脫僅僅依靠性能、成本就可以取勝的格局，在節(jié)能這個新市場標桿的衡量下，完全有可能讓半導(dǎo)體業(yè)因節(jié)能技術(shù)的優(yōu)劣而重新洗牌。