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知識經(jīng)濟(jì)時代,社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展越來越依賴于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,電子信息產(chǎn)業(yè)作為高新技術(shù)行業(yè),又以集成電路(IntegratedCircuit,IC)的設(shè)計為前沿。作為21世紀(jì)的朝陽產(chǎn)業(yè),IC設(shè)計能力反映了一個國家信息產(chǎn)業(yè)的硬實力,深刻地影響著人們生產(chǎn)、生活的方法面面,對于一國的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展起著舉足輕重的作用。隨著集成電路的規(guī)模依據(jù)摩爾定律不斷呈指數(shù)級別地飛速增長,已經(jīng)實現(xiàn)可以將整個系統(tǒng)集成到一塊單硅芯片上,片上系統(tǒng)(SystemonChip,SoC)的概念應(yīng)運(yùn)而生。然而對于大規(guī)模的SoC開發(fā),無論從設(shè)計的費(fèi)用、周期還是可靠性方面考慮,傳統(tǒng)的方法均已不能滿足需求。加之集成電路產(chǎn)業(yè)分工的日益細(xì)化,外包模式被更多企業(yè)采用,出于對商業(yè)風(fēng)險、市場機(jī)會和材料成本的考慮,集成電路產(chǎn)業(yè)越來越多地使用知識產(chǎn)權(quán)核(IntellectualPropertyCore,IPCore)2復(fù)用的設(shè)計方法。“集成電路設(shè)計業(yè)已步入IP模塊的年代,IP開發(fā)、搜索、集成與服務(wù)是當(dāng)前設(shè)計業(yè)發(fā)展的瓶頸,知識產(chǎn)權(quán)在集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展中的地位至關(guān)重要?!?據(jù)中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院(簡稱CCID)統(tǒng)計,2007年全球SoC市場已達(dá)750億美元,占國際IC市場的29%,其中全球SoC產(chǎn)品設(shè)計85%都采用IP核為主的預(yù)定制模塊,IP核的銷售額達(dá)到40億美元以上4。2012年,國家工信部軟件與集成電路促進(jìn)中心(以下簡稱CSIP)調(diào)研報告顯示,移動互聯(lián)網(wǎng)時代的到來使得全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)生著深刻的變化,而且必將會從量變轉(zhuǎn)入質(zhì)變,其中一個重要的方面就是智能手機(jī)和平板電腦產(chǎn)業(yè)引發(fā)的SoC“核”競賽。國家集成電路人才培養(yǎng)基地專家預(yù)計,到2015年,中國芯片市場規(guī)模將超過1萬億元,SoC“IP核”價值將更為可觀。5隨著我國集成電路產(chǎn)業(yè)自主研發(fā)產(chǎn)品種類的不斷增加,中國IC企業(yè)也越來越多地涉足SoC設(shè)計,對IP核的需求持續(xù)快速增長。CSIP調(diào)研顯示,截止2011年12月,100%的中國IC企業(yè)都使用了第三方提供的IP核,其中34.2%的企業(yè)IP核采購支出占預(yù)算比例達(dá)20%~40%,18.4%的企業(yè)IP核采購支出甚至占到了40%以上,整體技術(shù)依存度畸高。關(guān)于影響國內(nèi)IP核產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素調(diào)查表明,54%的企業(yè)認(rèn)為首要問題是知識產(chǎn)權(quán)保護(hù),許多企業(yè)不愿意推廣自己的IP核,原因幾乎一致,主要還是擔(dān)心知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)不力,辛辛苦苦研發(fā)出來的技術(shù)被別人盜用或濫用。6由于對如何依靠我國現(xiàn)行知識產(chǎn)權(quán)法律保護(hù)IP核缺乏了解,除個別IC企業(yè)掌握少量自主知識產(chǎn)權(quán)的IP核外,絕大多數(shù)國內(nèi)IC企業(yè)仍處于技術(shù)需求方的弱勢地位。不僅如此,“掌握核心技術(shù)的很多國外IP核供應(yīng)商對國內(nèi)知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)也表示懷疑,拒絕將該IP核在中國交易”7使得中國IC企業(yè)難以獲得高質(zhì)量的IP核,并且動輒被懷疑存在抄襲等侵權(quán)行為8,更毋寧說進(jìn)行技術(shù)交流與學(xué)習(xí)創(chuàng)新。
二、中國集成電路IP核發(fā)展的戰(zhàn)略措施分析
集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)是電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點,集成電路IP核作為集成電路設(shè)計的關(guān)鍵性技術(shù)成果對于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展意義重大。我國集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)遇到的困難主要是缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)的集成電路IP核,導(dǎo)致IP核對外技術(shù)依存度畸高。為此,需要推動我國集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略,提升集成電路IP核的開發(fā)、獲取和保護(hù)能力,以促進(jìn)我國集成電路產(chǎn)業(yè)的健康、快速發(fā)展。本文認(rèn)為可以考慮從以下三方面著手:
(一)加強(qiáng)IP核知識產(chǎn)權(quán)法律協(xié)調(diào)保護(hù)力度集成電路IP核的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)方法,國際IP核標(biāo)準(zhǔn)化組織VSIA(虛擬插槽接口聯(lián)盟)的《IP核保護(hù)白皮書》9中歸納了三種保護(hù)途徑,第一種是依靠知識產(chǎn)權(quán)法律的“威懾”作用防止IP核被非法傳播與使用,否則將借助司法程序予以制裁。第二種是借助合同、契約等方式,如通過許可證協(xié)議等方式阻止IP核被非授權(quán)性使用,以達(dá)到“防衛(wèi)”的效果。第三種則是通過水印和指紋等技術(shù)手段,對IP核的合法性進(jìn)行“檢測”和追蹤。我國借鑒了VSIA的相關(guān)方案,相繼制定了《集成電路IP核保護(hù)大綱》等11項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),但如上述國家機(jī)構(gòu)的一系列調(diào)研報告表明的情況實施效果不甚理想。究其原因,主要是《集成電路布圖設(shè)計保護(hù)條例》(以下簡稱《IC條例》)制訂后保護(hù)思路的單一與保護(hù)力度的松懈。2001年《IC條例》的頒布讓業(yè)界普遍認(rèn)為依靠《IC條例》就足以解決集成電路設(shè)計保護(hù)方面的所有問題。實則不然,鑒于集成電路IP核技術(shù)的復(fù)雜性與侵權(quán)的隱蔽性,集成電路IP核的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)通常較為困難。技術(shù)上,IP核已經(jīng)發(fā)展到系統(tǒng)級別,依據(jù)設(shè)計流程上的區(qū)別可細(xì)分為多個類別。按照《IC條例》的規(guī)定只能對其中部分形式的IP核進(jìn)行保護(hù),卻容易忽視其它類別的IP核可以納入《著作權(quán)法》《專利法》《反不正當(dāng)競爭法》等的保護(hù)范圍10,造成我國大量IP核創(chuàng)新成果的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)缺失。結(jié)合產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展,加強(qiáng)IP核知識產(chǎn)權(quán)法律間的協(xié)調(diào)保護(hù)力度,提升企業(yè)等創(chuàng)新主體的IP核知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識和保護(hù)能力,無疑將有助于促進(jìn)我國自主知識產(chǎn)權(quán)IP核數(shù)量的增加和設(shè)計質(zhì)量的提高。另外,有擔(dān)心加強(qiáng)IP核知識產(chǎn)權(quán)法律保護(hù)力度可能會更有利于跨國公司而不利于我國本土企業(yè)IP核知識產(chǎn)權(quán)獲取,實際大可不必。集成電路IP核等信息產(chǎn)業(yè)知識產(chǎn)權(quán)領(lǐng)域的一個顯著特點就是容易出現(xiàn)相互制約的知識產(chǎn)權(quán)。只要我國企業(yè)能夠憑借后發(fā)優(yōu)勢獲得一定數(shù)量的IP核知識產(chǎn)權(quán),特別是如果能夠掌握或者突破部分IP核通用或核心技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán),則能夠擁有與跨國公司交叉許可的談判資本,至少可以大幅要求降低許可使用費(fèi)用,同時形成良性循環(huán)并逐步實現(xiàn)全方位的趕超。值得注意的則是我國《反壟斷法》關(guān)于知識產(chǎn)權(quán)反壟斷的配合還需完善,以防止某些跨國公司憑借市場支配地位,通過搭售非必要專利、打包許可過期專利、限制競爭的技術(shù)回授等方式,濫用知識產(chǎn)權(quán)限制競爭,2015年初我國發(fā)生的高通公司壟斷案等已經(jīng)敲響了警鐘。從這個意義上講,加強(qiáng)集成電路設(shè)計業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)法律間協(xié)調(diào)保護(hù)力度,不僅要加強(qiáng)對權(quán)利人正當(dāng)利益的保護(hù),還應(yīng)該加強(qiáng)對于權(quán)利人濫用知識產(chǎn)權(quán)權(quán)利的懲處力度。
(二)加快IP核知識產(chǎn)權(quán)海外技術(shù)收購步伐全球化時代的知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略不能隅于一國之內(nèi),隨著我國整體經(jīng)濟(jì)實力的增強(qiáng),中國企業(yè)也開始越來越多的邁出國門,參股投資、兼并收購國外的公司企業(yè)。中國的集成電路產(chǎn)業(yè)也應(yīng)該部署自己的海外戰(zhàn)略,其中尤其應(yīng)當(dāng)重視對于所收購企業(yè)創(chuàng)新能力的考察,特別是知識產(chǎn)權(quán)價值的評估。審時度勢地加快IP核知識產(chǎn)權(quán)海外技術(shù)收購步伐能夠幫助我國集成電路設(shè)計企業(yè)在較短時間內(nèi)獲得自己作為權(quán)利人的IP核知識產(chǎn)權(quán)。進(jìn)行IP核跨國收購應(yīng)對國際上與集成電路設(shè)計IP核業(yè)務(wù)有關(guān)的公司情況進(jìn)行分析判斷。目前國際上,與集成電路設(shè)計IP核業(yè)務(wù)有關(guān)的公司主要有四大類11:一是以IP核授權(quán)或出售為主要贏利途徑的專業(yè)IP核公司,如ARM、Rambus、MIPSTechnologies等。二是大型的集成器件制造商(IDM)公司,如TI、Samsung、Freescale等,由于長期的技術(shù)積累,擁有大量供內(nèi)部重復(fù)使用的IP核;三是電子設(shè)計自動化(EDA)軟件公司,如Synopsys、Cadence、Mentor等,為推廣EDA軟件,這些公司大都開發(fā)了許多可供用戶使用的IP核,配合EDA工具一起銷售;四是晶圓代工(Foundry)廠,如TSMC、UMC、Charter等,為吸引更多的客戶到本公司加工流片,大都提供了包括標(biāo)準(zhǔn)單元庫在內(nèi)的FoundryIP核供客戶免費(fèi)使用。我國集成電路IP核海外收購的主要對象應(yīng)該是正處于創(chuàng)業(yè)期的小型專業(yè)IP核公司。大型的集成器件制造企業(yè)和電子設(shè)計自動化軟件公司除非經(jīng)營遇到極大困難或為調(diào)整發(fā)展方向欲轉(zhuǎn)售相關(guān)業(yè)務(wù)的,如IBM公司將筆記本業(yè)務(wù)與相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓中國聯(lián)想,否則一般很難切入收購相關(guān)IP核等知識產(chǎn)權(quán)。而晶圓代工廠的IP核由于多屬于非核心技術(shù)且通常免費(fèi)提供,收購意義也不大。容易忽略的是各國創(chuàng)新孵化器、高技術(shù)園區(qū)乃至高等院校內(nèi)的IP核創(chuàng)新成果或知識產(chǎn)權(quán)。國外公司對此一直十分重視,據(jù)報道,有世界知名的跨國公司就通過其在中國設(shè)立的子科技公司,逐個與上海高??蒲刑幒炗喪召徃咝0l(fā)明成果的合作框架協(xié)議或合同,而類似的情況還不在少數(shù)12。收購相關(guān)創(chuàng)新成果一則可以掌握最新技術(shù),二則可以通過知識產(chǎn)權(quán)占領(lǐng)被申請國市場,如果是通過PCT申請渠道還可能在多國享有合法的壟斷權(quán)利,更為重要的是有助于整合國外人才促進(jìn)本國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的相關(guān)技術(shù)研發(fā)。中國的IP核海外收購可以學(xué)習(xí)、借鑒跨國公司的經(jīng)驗和案例,本著互惠互利的原則,以公平合理的價格收購有潛力的國外專業(yè)IP核公司。當(dāng)然在收購中最好聘請優(yōu)秀的律師事務(wù)所、專利事務(wù)所和會計師事務(wù)所等中介機(jī)構(gòu)進(jìn)行充分的知識產(chǎn)權(quán)風(fēng)險、價值分析與評估,避免產(chǎn)生不必要地法律糾紛乃至遭遇知識產(chǎn)權(quán)的陷阱。
(三)加大IP核知識產(chǎn)權(quán)研發(fā)保護(hù)資金投入集成電路設(shè)計是個高投入高風(fēng)險的行業(yè),屬于技術(shù)和資本密集型產(chǎn)業(yè)。集成電路設(shè)計研發(fā)費(fèi)用一般要占到銷售額的近15%,而后獲取知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)還需要投入一定的經(jīng)費(fèi),更毋寧說進(jìn)行海外并購等?!拔覈呻娐樊a(chǎn)業(yè)十年以來科技投入1000多億元,但相比國際大企業(yè),國內(nèi)全行業(yè)投入只是英特爾公司的1/6。”13加大IP核知識產(chǎn)權(quán)研發(fā)保護(hù)資金投入,對于目前技術(shù)積累薄弱、自主知識產(chǎn)權(quán)缺乏、融資成本高昂的國內(nèi)集成電路設(shè)計企業(yè)而言無異于注入強(qiáng)勁的動力源泉。資本在促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性和必要性已經(jīng)獲得認(rèn)可,通過政府財政引導(dǎo)加股權(quán)投資基金協(xié)同運(yùn)作的方式被認(rèn)為是有效的手段。事實上,美國半導(dǎo)體業(yè)融資的主要渠道就是依靠風(fēng)險投資基金支持。中國臺灣地區(qū)之所以成為全球第四大半導(dǎo)體基地就與其六年建設(shè)計劃對集成電路產(chǎn)業(yè)的重點扶植有密切關(guān)系。我國也可以考慮:政府通過一定的政策,配合財政、稅收、信貸等措施,引導(dǎo)社會資金投入國內(nèi)集成電路IP核設(shè)計等相關(guān)產(chǎn)業(yè),而公司股權(quán)、所獲得集成電路IP核的知識產(chǎn)權(quán)許可使用收益等均可以作為投資回報;或者采用設(shè)立投資基金的方式,以基金投資公司為平臺,扶持國內(nèi)集成電路IP核設(shè)計企業(yè)克服資金短缺的困難、進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等工作。2014年6月,由工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、科技部、財政部等部門編制,國務(wù)院批準(zhǔn)的《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》正式實施,提出要著力發(fā)展集成電路設(shè)計業(yè),強(qiáng)化企業(yè)創(chuàng)新能力,加強(qiáng)集成電路知識產(chǎn)權(quán)的運(yùn)用和保護(hù)。與此同時,繼北京之后,上海、武漢、深圳、合肥、沈陽等多地都加速打造地方版IC產(chǎn)業(yè)股權(quán)投資基金,據(jù)悉國家也將投入巨資以促進(jìn)IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展。相信包括集成電路IP核在內(nèi)的我國IC業(yè)必將產(chǎn)生一大批創(chuàng)新性的技術(shù)成果,同時,也為企業(yè)加強(qiáng)對相關(guān)技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)、完善管理奠定了良好的基礎(chǔ)。當(dāng)然,還可以考慮進(jìn)一步細(xì)化基金支持項目,如果在可能的情況下,有必要建立一個或多個專門針對集成電路IP核等核心技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)的收購基金,以支持我國集成電路產(chǎn)業(yè)的海外技術(shù)并購。
三、結(jié)語
關(guān)鍵詞:集成電路 設(shè)計驗證 發(fā)展策略
1 引言
近些年來,微電子技術(shù)的集成度每過一年半就會翻一番,前后30年的時間里其尺寸縮小了近1000倍,而性能增強(qiáng)了1萬倍。目前,歐美發(fā)達(dá)國家的IC 產(chǎn)業(yè)已經(jīng)非常專業(yè),使設(shè)計、制造、封裝以及測試形成了共同發(fā)展的情形。因為測試集成電路可以作為設(shè)計、制造以及封裝的補(bǔ)充,使其得到了迅速發(fā)展[1]。
我國經(jīng)濟(jì)處于穩(wěn)定增長中。目前,全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)都在重點關(guān)注我國的集成電路產(chǎn)業(yè),因為我國存在著龐大市場、廉價勞動力以及非常優(yōu)越的政策支持等,因此,我國的集成電路產(chǎn)業(yè)在近幾年有了迅速的發(fā)展。而計算機(jī)、通信以及電子類技術(shù)也被集成電路產(chǎn)業(yè)帶動發(fā)展,而廣泛地使用互聯(lián)網(wǎng)也產(chǎn)生了很多新興產(chǎn)業(yè)。與此同時,對集成電路進(jìn)行測試的服務(wù)業(yè)也得到了很大發(fā)展?,F(xiàn)如今,集成電路在我國有世界第二大市場,但是國內(nèi)的自給率低于25%,特別是在計算機(jī)CPU上,國內(nèi)技術(shù)與歐美發(fā)達(dá)國家還存在較大的差距。
微電子技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)邁進(jìn)納米與SoC(系統(tǒng)級芯片)時期,而CPU時鐘也已進(jìn)入GHz,在發(fā)展高端的集成電路產(chǎn)業(yè)上,我國還需要繼續(xù)努力,與發(fā)達(dá)國家縮小差距。尤其與集成電路測試相關(guān)的技術(shù)一直是國內(nèi)發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的薄弱點,因此,必須逐步提升集成電路的測試能力。
2我國集成電路測試技術(shù)能力現(xiàn)狀
上世紀(jì)七十年代,我國開始系統(tǒng)地研發(fā)集成電路的測試技術(shù)。經(jīng)過40年的實際,我國的集成電路已經(jīng)從開發(fā)硬件和軟件發(fā)展到系統(tǒng)集成,從仿制他國變成了獨(dú)立研發(fā)。伴隨著集成電路產(chǎn)業(yè)在我國飛速發(fā)展,與之相關(guān)的檢測技術(shù)與服務(wù)也發(fā)揮著越來越大的作用,公共測試的也有了更大的需求,國內(nèi)出現(xiàn)了一大批專業(yè)芯片測試公司進(jìn)行封裝測試板塊。而集成電路的測試產(chǎn)業(yè)在一定程度上補(bǔ)充了設(shè)計、制造以及封裝,使這些產(chǎn)業(yè)得到飛速發(fā)展。
但是,因為IC芯片的應(yīng)用技術(shù)需要越來越高的要求與性能,所以必須提高測試芯片的要求。對于國內(nèi)剛步入正軌的半導(dǎo)體行業(yè)來說,其測試能力與IC設(shè)計、制造和封裝相比較是很薄弱的一個環(huán)節(jié)。尤其是產(chǎn)品已經(jīng)邁進(jìn)性能較高的CPU和DSP 時代,而高性能的CPU和DSP產(chǎn)品的發(fā)展速度遠(yuǎn)高于其他各類IC產(chǎn)品。相比較于設(shè)計行業(yè)的飛速發(fā)展,國內(nèi)的測試業(yè)的非常落后,不但遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上發(fā)達(dá)國家的步伐,也不能完全滿足國內(nèi)集成電路發(fā)展的需求,從根本上制約著我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,缺少可以獨(dú)立完成專業(yè)測試的公司,不能完全滿足國內(nèi)IC設(shè)計公司的分析驗證與測試需要,已經(jīng)是我國發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的瓶頸。盡管有很多外企在我國設(shè)置了測試機(jī)構(gòu),但是他們中的大部分都不會提供對外測試的服務(wù),即便提供服務(wù),也極少對小批量的高端產(chǎn)品進(jìn)行測試開發(fā)、生產(chǎn)測試和驗證。目前國內(nèi)對于一些高端技術(shù)的集成電路產(chǎn)品的測試通常是到國外進(jìn)行。而對于IC發(fā)展,不僅僅對其測試設(shè)備有著新要求,測試技術(shù)人員也必須有較高的素質(zhì)。將硬件和軟件進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,完善管理制度,才可以保證測試IC的質(zhì)量,從而使整機(jī)系統(tǒng)的可靠性得到保障[2]。因此,必須加快建設(shè)國內(nèi)獨(dú)立的專業(yè)化集成電路測試公司,逐步在社會中展開測試芯片的工作,能夠大量減少測試時間,增強(qiáng)測試效果,最終使企業(yè)減少測試花銷,從根本上解決我國測試能力現(xiàn)存的問題,才能夠加強(qiáng)集成電路設(shè)計和制造能力,從而使國內(nèi)的集成電路產(chǎn)業(yè)得到發(fā)展。
3我國集成電路測試的發(fā)展策略
伴隨著不斷壯大的IC 設(shè)計公司,關(guān)于集成電路產(chǎn)業(yè)的分工愈發(fā)精細(xì),建立一個有著強(qiáng)大公信力的中立測試機(jī)構(gòu)進(jìn)行專業(yè)化的服務(wù)測試,是國內(nèi)市場發(fā)展的最終趨勢與要求。因此,系統(tǒng)地規(guī)劃和研究集成電路測試業(yè)的策略,對設(shè)計、制造與封裝進(jìn)行強(qiáng)有力的技術(shù)支撐,必將使集成電路產(chǎn)業(yè)得到飛速發(fā)展。以下是使我國集成電路測試產(chǎn)業(yè)得到進(jìn)一步發(fā)展的建議:
3.1發(fā)展低成本測試技術(shù)
目前,我國的高端IC 產(chǎn)品還沒有占據(jù)很高的比例,市場主要還是被低檔與民用的消費(fèi)類產(chǎn)品占據(jù),例如MP3 IC、音視頻處理IC、電源管理IC以及功率IC等,其使用的芯片售價本來就比較低,所以沒有能力承受非常昂貴的測試費(fèi),因此企業(yè)需要比較低成本的測試。這就從根本上決定國內(nèi)使用的IC 測試設(shè)備還不具有很高的檔次,所以,選擇測試系統(tǒng)時主要應(yīng)該注重經(jīng)濟(jì)實惠以及有合適技術(shù)指標(biāo)的機(jī)型。
3.2研發(fā)高端測試技術(shù)
伴隨著半導(dǎo)體工藝的迅速發(fā)展,IC產(chǎn)品中的SoC占據(jù)了很大的比重,產(chǎn)值也越來越多。但是SoC在產(chǎn)業(yè)化以前需要通過測試。所以,快速發(fā)展的SoC 市場給其相關(guān)測試帶來了非常大的市場需要。在進(jìn)入SoC時代之后,測試行業(yè)同時面臨著挑戰(zhàn)和機(jī)遇。SoC的測試需要耗費(fèi)大量的時間,必須生產(chǎn)很多測試圖形與矢量,還必須具有足夠大的故障覆蓋率。以后,SoC會逐漸變成設(shè)計集成電路主要趨勢。為了良好地適應(yīng)IC 設(shè)計的發(fā)展,對于測試高端芯片技術(shù)也必須進(jìn)行儲備,測試集成電路的高端技術(shù)的研究應(yīng)該快于IC設(shè)計技術(shù)的發(fā)展[3]。
4結(jié)束語
我國作為世界第二大生產(chǎn)集成電路的國家,目前測試集成電路的技術(shù)還比較落后,比較缺乏設(shè)計高水平測試集成電路裝備的能力。對集成電路進(jìn)行測試是使一個國家良好發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)不可或缺的條件。集成電路企業(yè)需要不斷地增強(qiáng)測試技術(shù)的消化、吸收以及創(chuàng)新,政府也需要發(fā)揮自身的導(dǎo)向性,為集成電路企業(yè)設(shè)計和建立服務(wù)性的測試平臺。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞微電子技術(shù);發(fā)展歷史;應(yīng)用;發(fā)展趨勢
1微電子技術(shù)概述
從本質(zhì)上來看,微電子技術(shù)的核心在于集成電路,它是在各類半導(dǎo)體器件不斷發(fā)展過程中所形成的。在信息化時代下,微電子技術(shù)對人類生產(chǎn)、生活都帶來了極大的影響。與傳統(tǒng)電子技術(shù)相比,微電子技術(shù)具備一定特征,具體表現(xiàn)為以下幾個方面:①微電子技術(shù)主要是通過在固體內(nèi)的微觀電子運(yùn)動來實現(xiàn)信息處理或信息加工。②微電子信號傳遞能夠在極小的尺度下進(jìn)行。③微電子技術(shù)可將某個子系統(tǒng)或電子功能部件集成于芯片當(dāng)中,具有較高的集成性,也具有較為全面的功能性。④微電子技術(shù)可在晶格級微區(qū)進(jìn)行工作[1]。
2微電子技術(shù)的發(fā)展歷史
微電子技術(shù)是一門以集成電路為核心的各種半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)上的高新電子技術(shù),其具有工作速度快、重量輕、體積小、可靠性高等諸多優(yōu)點。微電子技術(shù)是一項起源于19世紀(jì)末20世紀(jì)初的新興技術(shù),微電子技術(shù)的發(fā)展史從某種意義上說是集成電路的發(fā)展史。
現(xiàn)階段大規(guī)模集成電力的集成度代表著微電子技術(shù)的發(fā)展水平。從集成電路在1958年被發(fā)明以來,集成電路的發(fā)展規(guī)律依然遵循著“摩爾定律”,即DRAM的儲存量每隔3年就變?yōu)樵瓉淼?倍,集成電路芯片上的元件數(shù)量每18個月增加1倍。微電子技術(shù)的發(fā)展歷程如下,美國貝爾實驗室于1947年制造出第一個晶體管,這為制造體積更小的集成電路奠定了相關(guān)的技術(shù)基礎(chǔ)。1958年美國德克薩斯儀器公司的基比爾于研究員制造出第一個集成電路模型,并于次年該公司宣布發(fā)明了第一個集成電路。1959年美國仙童公司將微型晶體管的制造工藝—“平面工藝”經(jīng)過一定的技術(shù)改進(jìn)后用于集成電路的制造過程中,實現(xiàn)了集成電路由實驗階段向工業(yè)生產(chǎn)階段的過渡。1964年相關(guān)的技術(shù)人員又研制出PMOS集成電路,大大減小了集成電路的體積,其與分立元件相比較PMOS集成電路具有可靠性高、功耗低、制造工藝簡單和適于大量生產(chǎn)等諸多優(yōu)點。到目前為止,與第一塊集成電路相比集成電路的集成度的尺寸縮小了200多倍,集成度提高了550多萬倍,元件成本降低了100多萬倍[2]。
3微電子技術(shù)的應(yīng)用
3.1生活應(yīng)用方面
隨著信息化時代的到來,在信息知識爆炸的年代,微電子技術(shù)下的產(chǎn)品影響著我們生活的方方面面,如我們?nèi)缃褡顬槌S玫耐ㄐ殴ぞ摺謾C(jī),上下班坐公交車使用的IC卡,洗衣服用的全自動洗衣機(jī),做飯用的電飯煲,燒水用的電水壺,茶余飯后的欣賞電視節(jié)目。這些和我們生活息息相關(guān)的電子產(chǎn)品都采用了微電子技術(shù)處理而完成其功能性的發(fā)揮,給我們的生活帶來了便捷,帶來了高品質(zhì)的享受。對提高我們的生活質(zhì)量有著積極的影響。
3.2工業(yè)制造應(yīng)用方面
隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,給工業(yè)制造產(chǎn)業(yè)帶來了良好的發(fā)展機(jī)遇。面對全球性工業(yè)革命的到來,傳統(tǒng)落后的工業(yè)生產(chǎn)制造模式難以滿足社會生產(chǎn)的需求。為了能夠快速地適應(yīng)新時代工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢,目前許多的工業(yè)制造企業(yè)都積極地引進(jìn)微電子技術(shù)支持下的設(shè)備來提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的精準(zhǔn)度,以此提高市場競爭優(yōu)勢,進(jìn)而實現(xiàn)企業(yè)的長期發(fā)展。比如,在汽車制造行業(yè),以微電子技術(shù)為支持的監(jiān)控系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)。通過微電子的融入研發(fā)了電子引擎監(jiān)控系統(tǒng),有效地解決了引擎不容易控制的問題;將微電子技術(shù)融入汽車的監(jiān)控系統(tǒng)中,一旦汽車遭遇被盜情況,電子防盜系統(tǒng)會立即發(fā)出警報。
3.3軍工產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面
微電子技術(shù)不僅在生活、工業(yè)等產(chǎn)業(yè)中得以廣泛應(yīng)用,而且在軍工產(chǎn)業(yè)中也扮演著重要的角色。眾所周知,在信息化時代,現(xiàn)代軍事力量的強(qiáng)大與否主要體現(xiàn)在軍事裝備信息化程度的高低。如果一個國家軍事裝備中融入的現(xiàn)代微電子信息技術(shù)較多,就會在戰(zhàn)爭中取得先機(jī)。例如,依靠微電子技術(shù)通過遠(yuǎn)程計算機(jī)控制的無人戰(zhàn)斗機(jī),就是很好應(yīng)用微電子技術(shù)的例子。此外,偵察機(jī)上的數(shù)字地圖裝置能夠為野外訓(xùn)練的士兵提供準(zhǔn)確的天氣、情報、敵軍位置以及周邊地形等準(zhǔn)確信息數(shù)據(jù)。通過無線計算機(jī)網(wǎng)路技術(shù)將搜集到的信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)街笓]中心,為軍事方案的制定提供了重要的支持。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,微電子在國防中的應(yīng)用深度也會越來越大,為確保國家安定奠定了堅實基礎(chǔ)[3]。
4微電子制造技術(shù)的發(fā)展趨勢和主要表現(xiàn)形式
總體上,推動微電子制造技術(shù)發(fā)展的動力來自于應(yīng)用需求和其自身的發(fā)展需要。作為微電子器件服務(wù)的主要對象,信息技術(shù)的發(fā)展需求是微電子制造技術(shù)發(fā)展的主要動力源泉。信息的生成、存儲、傳輸和處理在超高速、大容量等技術(shù)要求下,一代接一代地發(fā)展,從而也推動微電子制造技術(shù)在加工精度、加工能力等方面相應(yīng)發(fā)展。
微電子制造技術(shù)在發(fā)展的歷史進(jìn)程中融合了其他制造技術(shù)上的應(yīng)用,所以這項技術(shù)近年來的突出表現(xiàn)是集成電路的開發(fā)與使用,在使用過程中可以兼容其他的格式進(jìn)行工作。電子制造技術(shù)以及集成電路信息技術(shù)在融合的過程中,讓電子生產(chǎn)企業(yè)的效率得到了穩(wěn)步的提升,由此我們可以從中了解到這種多種技術(shù)相融合的集成方式,可以將應(yīng)用領(lǐng)域的生產(chǎn)效率進(jìn)行實際性的整合。所以,研究人員應(yīng)該對這項技術(shù)的使用進(jìn)行重點開發(fā),在研發(fā)與技術(shù)處理過程中將生產(chǎn)上的效率提升到最大。
5結(jié)束語
在微電子技術(shù)不斷發(fā)展的過程中,它的影響力變得愈來愈大,并逐漸成為衡量國家科學(xué)技術(shù)實力的重要標(biāo)志。未來,微電子技術(shù)還將具備更大的發(fā)展空間,它將成為引導(dǎo)人類社會發(fā)展、推動技術(shù)革命的重要因素。
作者:鄧哲
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:數(shù)字控制系統(tǒng) 發(fā)展 CNC
1、數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展史
自從20世紀(jì)50代世界上第一臺數(shù)控機(jī)床問世至今已經(jīng)歷50余年。數(shù)控機(jī)床經(jīng)過了2個階段和6代的發(fā)展歷程。
第1階段是硬件數(shù)控(NC):第1代1952年的電子管;第2代1959年晶體管(分離元件);第3代1965年小規(guī)模集成電路;
第2階段是軟件數(shù)控(CNC):第4代1970年的小型計算機(jī),中小規(guī)模集成電路;第5代1974年的微處理器,大規(guī)模集成電路。
2、數(shù)控(NC)階段(1952~1970年)
早期計算機(jī)的運(yùn)算速度低,雖然對當(dāng)時的科學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理影響還不大,但不能適應(yīng)機(jī)床實時控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路"搭"成一臺機(jī)床專用計算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng),被稱為硬件連接數(shù)控(HARD-WIRED NC),簡稱為數(shù)控(NC)。隨著元器件的發(fā)展,這個階段歷經(jīng)了三代,即1952年的第一代--電子管;1959年的第二代--晶體管;1965年的第三代--小規(guī)模集成電路。
常見的電子管是真空式電子管:不管是二極,三極還是更多電極的真空式電子管,它們都具有一個共同結(jié)構(gòu)就是由抽成接近真空的玻璃(或金屬,陶瓷)外殼及封裝在殼里的燈絲,陰極和陽極組成。直熱式電子管的燈絲就是陰極,三極以上的多極管還有各種柵極。以電子管收音機(jī)為例,這種收音機(jī)普遍使用五六個電子管,輸出功率只有1瓦左右,而耗電卻要四五十瓦,功能也很有限。打開電源開關(guān),要等1分多鐘才會慢慢地響起來。如果用于數(shù)控機(jī)床可想而知其耗電量、控制速度。
晶體管是用來控制電路中的電流的重要元件。1956年,晶體管是由貝爾實驗室發(fā)明的,榮獲諾貝爾物理學(xué)獎,創(chuàng)造了企業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)有史以來因技術(shù)發(fā)明而獲諾貝爾獎的先例,晶體管的發(fā)明對今后的技術(shù)革命和創(chuàng)新具有重要的啟示意義。晶體管的發(fā)明,終于使由玻璃封裝的、易碎的真空管有了替代物。同真空管相同的是,晶體管能放大微弱的電子信號;不同的是,它廉價、耐久、耗能小,并且?guī)缀跄軌虮恢瞥蔁o限小。
晶體管是現(xiàn)代科技史上最重要的發(fā)明之一,究其原因有三個方面。第一,它取代了電子管,成為電子技術(shù)的最基本元件,原因是性能好、體積小、可靠性大和壽命長。第二,它是微電子技術(shù)革命的發(fā)動者,而信息時代至今的發(fā)展就是由微電子技術(shù)、光子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三次技術(shù)革命組成的,所以它的出現(xiàn)成為報曉信息時代的使者。第三,晶體管是集成電路和芯片的組成單元,也是光電器件和集成光路的基本組成單元,更是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ),只不過光電子晶體管是微電子晶體管的演變或發(fā)展罷了。由于這三方面的原因,晶體管的發(fā)明在信息科技的迅速發(fā)展中起了決定性的重要作用,它的意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了一種元器件的發(fā)明范圍,而成為揭開現(xiàn)代技術(shù)新領(lǐng)域和變革幾乎各種技術(shù)基礎(chǔ)的關(guān)鍵。所以晶體管發(fā)明過程中的突出特點,對于其他科技的產(chǎn)生和發(fā)展有重要的參考和啟示意義。
小規(guī)模集成電路:晶體管誕生后,首先在電話設(shè)備和助聽器中使用.逐漸地,它在任何有插座或電池的東西中都能發(fā)揮作用了。將微型晶體管蝕刻在硅片上制成的集成電路,在20世紀(jì)50年展起來后,以芯片為主的電腦很快就進(jìn)入了人們的辦公室和家庭。
3、計算機(jī)數(shù)控(CNC)階段(1970年~現(xiàn)在)
到1970年,通用小型計算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件,從此進(jìn)入了計算機(jī)數(shù)控(CNC)階段(把計算機(jī)前面應(yīng)有的"通用"兩個字省略了)。
到1971年,美國INTEL公司在世界上第一次將計算機(jī)的兩個最核心的部件--運(yùn)算器和控制器,采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上,稱之為微處理器(MICROPROCESSOR),又可稱為中央處理單元(簡稱CPU)。
到1974年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因為小型計算機(jī)功能太強(qiáng),控制一臺機(jī)床能力有富裕(故當(dāng)時曾用于控制多臺機(jī)床,稱之為群控),不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理。而且當(dāng)時的小型機(jī)可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高,但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決。由于微處理器是通用計算機(jī)的核心部件,故仍稱為計算機(jī)數(shù)控。
到了1990年,PC機(jī)(個人計算機(jī),國內(nèi)習(xí)慣稱微機(jī))的性能已發(fā)展到很高的階段,可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于PC的階段。最常用的形式:CNC嵌入PC型,在PC內(nèi)部插入專用的CNC控制卡。
將計算機(jī)用于數(shù)控機(jī)床是數(shù)控機(jī)床史上的一個重要里程碑,因為它綜合了現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)及測量技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)等領(lǐng)域的最新成就,使機(jī)械加工技術(shù)達(dá)到了一個嶄新的水平。(隨著科技的發(fā)展晶體管的體積越來越小,已達(dá)到納米級。(1納米為1米的10億分之一),納米晶體管的出現(xiàn)將導(dǎo)致未來可以制造出更強(qiáng)勁的計算機(jī)芯片。把20納米的晶體管放進(jìn)一片普通集成電路,形同一根頭發(fā)放在足球場的中央?,F(xiàn)代微處理器包含上億的晶體管。
CNC與NC相比有許多優(yōu)點,最重要的是:CNC的許多功能是由軟件實現(xiàn)的,可以通過軟件的變化來滿足被控機(jī)械設(shè)備的不同要求,從而實現(xiàn)數(shù)控功能的更改或擴(kuò)展,為機(jī)床制造廠和數(shù)控用戶帶來了極大的方便。
4、結(jié)語
總之,計算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即1970年的第四代--小型計算機(jī);1974年的第五代--微處理器和1990年的第六代--基于PC(國外稱為PC-BASED)?;赑C的運(yùn)動控制器,目前最流行的是PMAC。(PMAC(Program Multiple Axises Controller)是美國delta tau 公司生產(chǎn)制造的多軸運(yùn)動控制卡)。
參考文獻(xiàn)
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