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中國(guó)電子信息工程科技發(fā)展研究——微電子光電子專題 版權(quán)信息
- ISBN:9787030730824
- 條形碼:9787030730824 ; 978-7-03-073082-4
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù):暫無(wú)
- 重量:暫無(wú)
- 所屬分類:>
中國(guó)電子信息工程科技發(fā)展研究——微電子光電子專題 本書特色
對(duì)國(guó)家不同層面和不同領(lǐng)域的各界專家學(xué)者、工程科技管理人才、科研工作者、在校相關(guān)專業(yè)學(xué)生的工作和學(xué)習(xí)具有較高的參考價(jià)值。
中國(guó)電子信息工程科技發(fā)展研究——微電子光電子專題 內(nèi)容簡(jiǎn)介
本書概述了微電子光電子兩大領(lǐng)域的全球產(chǎn)業(yè)及關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,對(duì)微電子光電子重點(diǎn)熱點(diǎn)領(lǐng)域,及當(dāng)前缺芯、供應(yīng)鏈重構(gòu)等重大問題進(jìn)行了分析,重點(diǎn)闡述了存算一體、Chiplet、光子集成等熱點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新方向及當(dāng)前進(jìn)展和應(yīng)用情況,在全面闡述相關(guān)技術(shù)全球發(fā)展態(tài)勢(shì)的基礎(chǔ)上分析了我國(guó)現(xiàn)狀以及國(guó)際地位,*后對(duì)光電融合的進(jìn)展情況進(jìn)行了展望。基于微電子光電子技術(shù)構(gòu)建的各種網(wǎng)絡(luò)(互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等)、各種終端(手機(jī)、電腦等,以及各類有傳感、通信功能的工具、儀表、機(jī)器、設(shè)備等)形成現(xiàn)代社會(huì)的神經(jīng)、五官、四肢,大量的數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算/邊緣計(jì)算平臺(tái)、超算中心等形成現(xiàn)代社會(huì)的大腦。
中國(guó)電子信息工程科技發(fā)展研究——微電子光電子專題 目錄
《中國(guó)電子信息工程科技發(fā)展研究》編寫說明
前言
第1章 全球微電子光電子發(fā)展形勢(shì) 1
1.1 全鏈條多要素推動(dòng)微電子持續(xù)升級(jí) 1
1.1.1 半導(dǎo)體行業(yè)仍處在高速增長(zhǎng)階段 1
1.1.2 半導(dǎo)體全鏈條技術(shù)創(chuàng)新活躍 5
1.1.3 全球缺芯態(tài)勢(shì)持續(xù)蔓延 24
1.1.4 半導(dǎo)體供應(yīng)鏈加速重構(gòu)重塑 25
1.1.5 圍繞新興方向深化拓展研究創(chuàng)新 27
1.2 集成引領(lǐng)光電子技術(shù)快速發(fā)展 29
1.2.1 集成是光電子發(fā)展熱點(diǎn),美歐日積極布局 29
1.2.2 光電子集成具有廣闊市場(chǎng)空間,龍頭企業(yè)強(qiáng)化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì) 32
1.2.3 光電子集成具有良好發(fā)展前景,技術(shù)快速進(jìn)步 34
第2章 我國(guó)微電子光電子發(fā)展現(xiàn)狀 40
2.1 微電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)持續(xù)進(jìn)步,部分關(guān)鍵技術(shù)尚待突破 40
2.1.1 產(chǎn)業(yè)能力不斷升級(jí),發(fā)展力度持續(xù)加大 40
2.1.2 技術(shù)迎來(lái)多點(diǎn)突破,壟斷受限局面未變 43
2.2 光電子技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力逐步增強(qiáng),尚需突破高端,提升自主發(fā)展能力 45
2.2.1 技術(shù)進(jìn)步顯著,中國(guó)發(fā)展為全球光電子重地 45
2.2.2 尚未實(shí)現(xiàn)全面突破,自主發(fā)展能力待提升 47
第3章 我國(guó)微電子光電子未來(lái)趨勢(shì) 50
3.1 依托大國(guó)大市場(chǎng)優(yōu)勢(shì),加快微電子創(chuàng)新升級(jí)步伐 50
3.2 把握集成機(jī)遇,以創(chuàng)新謀求光電子發(fā)展主導(dǎo)權(quán) 51
3.2.1 中國(guó)光電子處于三個(gè)發(fā)展機(jī)遇期 52
3.2.2 力促技術(shù)創(chuàng)新,提升中國(guó)光電子可持續(xù)發(fā)展能力 53
3.2.3 聚力光子集成,以高端突破謀求發(fā)展主導(dǎo)權(quán) 54
第4章 微電子光電子領(lǐng)域熱點(diǎn)亮點(diǎn) 58
第4.1 高端通用芯片 58
4.1.1 全球態(tài)勢(shì)與國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 58
4.1.2 當(dāng)期重要進(jìn)展或突破 62
4.2 專用架構(gòu)芯片 64
4.2.1 全球態(tài)勢(shì)與國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 64
4.2.2 當(dāng)期重要進(jìn)展或突破 68
4.3 Chiplet 70
4.3.1 全球態(tài)勢(shì)與國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 70
4.3.2 當(dāng)期重要進(jìn)展或突破 73
4.4 存算一體 74
4.4.1 全球態(tài)勢(shì)與國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 74
4.4.2 當(dāng)期重要進(jìn)展或突破 81
4.5 高速光模塊 83
4.5.1 全球態(tài)勢(shì)與國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 83
4.5.2 當(dāng)期重要進(jìn)展或突破 86
4.6 硅基光子集成 89
4.6.1 全球態(tài)勢(shì)與國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 89
4.6.2 當(dāng)期重要進(jìn)展或突破 92
4.7 混合集成 96
4.7.1 全球態(tài)勢(shì)與國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 96
4.7.2 當(dāng)期重要進(jìn)展或突破 100
第5章 光電融合及展望 104
5.1 光子與電子是信息技術(shù)的基礎(chǔ),各有長(zhǎng)短 104
5.2 電子信息技術(shù)面臨帶寬、能耗挑戰(zhàn) 111
5.3 光電融合成為信息技術(shù)發(fā)展的必然 114
5.3.1 連接/傳輸 116
5.3.2 路由/交換 120
5.3.3 計(jì)算/處理 122
5.4 光電信息時(shí)代及其挑戰(zhàn)、展望 126
5.4.1 光電信息時(shí)代 126
5.4.2 光電融合的挑戰(zhàn)和展望 129
第6章 領(lǐng)域熱詞 132
參考文獻(xiàn) 136
中國(guó)電子信息工程科技發(fā)展研究——微電子光電子專題 節(jié)選
第1章 全球微電子光電子發(fā)展形勢(shì) 1.1 全鏈條多要素推動(dòng)微電子持續(xù)升級(jí) 微電子領(lǐng)域重大科技突破如圖1.1所示。 1.1.1 半導(dǎo)體行業(yè)仍處在高速增長(zhǎng)階段 全球半導(dǎo)體市場(chǎng)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。在全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇和疫情刺激線上消費(fèi)需求的大背景下,電子信息產(chǎn)品銷售反彈,帶動(dòng)上游半導(dǎo)體市場(chǎng)的高速上漲。整體來(lái)看,據(jù)研究機(jī)構(gòu)IC Insights統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2021年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模提升至6,139億美元,同比增幅高達(dá)25%;預(yù)計(jì)2022年,全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將進(jìn)一步提升至6,806億美元,同比增幅近11%,市場(chǎng)前景可期。從細(xì)分領(lǐng)域看,半導(dǎo)體行業(yè)主要分為集成電路、傳感器、分立半導(dǎo)體、光電子器件等四個(gè)部分,2021年全球集成電路、傳感器、分立半導(dǎo)體和光電子器件的市場(chǎng)規(guī)模分別為5,098億美元、209億美元、350億美元、484億美元,同比增幅分別為26%、27%、26%、10%,傳感器、分立半導(dǎo)體、光電子器件銷售額占整體半導(dǎo)體市場(chǎng)銷售額的近17%,占比不斷提升。從行業(yè)投資看,行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟(jì)反彈對(duì)半導(dǎo)體組件需求上漲,帶動(dòng)2021年全球半導(dǎo)體企業(yè)資本支出表現(xiàn)更加活躍,共投入資金達(dá)到1,521億美元,規(guī)模同比增幅超過1/3,預(yù)計(jì)2022年將進(jìn)一步增長(zhǎng)至1,904億美元,接近2,000億美元規(guī)模,同比增幅達(dá)到24%。 圖1.1 微電子領(lǐng)域重大科技突破總覽 領(lǐng)先半導(dǎo)體廠商格局再次調(diào)整。據(jù)研究機(jī)構(gòu)IC Insights統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),如表1.1所示,2021年全球營(yíng)收排行前10半導(dǎo)體供應(yīng)商包括6家美國(guó)企業(yè)、2家韓國(guó)企業(yè)、2家中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)企業(yè),銷售額總計(jì)約3,900億美元,同比增長(zhǎng)達(dá)到26%。其中,受到存儲(chǔ)器市場(chǎng)復(fù)蘇和需求高漲的助力,三星在2021年以超過800億美元的營(yíng)收和33%的增長(zhǎng),再次取代英特爾重回全球半導(dǎo)體供應(yīng)商霸主地位。英特爾銷售業(yè)績(jī)表現(xiàn)相對(duì)平淡,2021年全年銷售額較2020年僅增長(zhǎng)1%,位列第2位。臺(tái)積電作為唯一的純晶圓代工廠,憑借568億美元的收入穩(wěn)坐第3位。海力士、美光和高通則以超過30%的同比增速,分別維持第4至6位排名。聯(lián)發(fā)科受惠于智能手機(jī)芯片市場(chǎng)的增長(zhǎng),排名相比2020年上升3位,位列第9位。此外,在全球營(yíng)收排行前25的供應(yīng)商中,美國(guó)擁有13家,歐洲和日本各3家,韓國(guó)2家,中國(guó)4家(其中1家位于大陸,3家位于臺(tái)灣省)。其中,中國(guó)大陸晶圓代工廠中芯國(guó)際憑借54.4億美元的銷售額,位列供應(yīng)商名單第25位,相比于2020年,實(shí)現(xiàn)39%的同比增長(zhǎng)。2021年華為海思未進(jìn)入排行前25名單中。 表1.1 2021年全球營(yíng)收排行前10半導(dǎo)體供應(yīng)商 全球半導(dǎo)體領(lǐng)域并購(gòu)熱度略減。據(jù)研究機(jī)構(gòu)IC Insights統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),自2020年全球半導(dǎo)體行業(yè)并購(gòu)金額創(chuàng)下近1,200億美元新高后,行業(yè)并購(gòu)態(tài)勢(shì)趨緩,主要以中小型并購(gòu)為主,如圖1.2所示。2021年1~8月全球半導(dǎo)體行業(yè)并購(gòu)交易總額達(dá)到220億美元,有14家半導(dǎo)體公司宣布并購(gòu)計(jì)劃,其中多起并購(gòu)的宣布時(shí)間集中在第三季度,主要包括瑞薩以59億美元收購(gòu)英國(guó)公司Dialog、高通以45億美元收購(gòu)自動(dòng)駕駛公司Veoneer、美滿以11億美元收購(gòu)網(wǎng)絡(luò)芯片初創(chuàng)公司Innovium、安森美以4.15億美元收購(gòu)美國(guó)碳化硅(SiC)公司GT Advanced Technologies等。 圖1.2 近年全球半導(dǎo)體行業(yè)并購(gòu)情況(引自研究機(jī)構(gòu)IC Insights) 1.1.2 半導(dǎo)體全鏈條技術(shù)創(chuàng)新活躍 1.總體情況 總體來(lái)看,未來(lái)微電子技術(shù)將沿著圖1.3所示的“摩爾定律”、“超越摩爾定律”以及“后摩爾”三個(gè)方向持續(xù)演進(jìn)。電氣與電子工程師協(xié)會(huì)(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE)在2021年發(fā)布的國(guó)際集成電路發(fā)展路線圖(International Roadmap for Devices and Systems,IRDS)中從系統(tǒng)與架構(gòu)(systems and architectures)、延續(xù)摩爾(more Moore)、系統(tǒng)外部互聯(lián)(outside system connectivity)、后摩爾(beyond CMOS)、超越摩爾(more than Moore)、光刻(lithography)、量子信息處理(quantum information processing)、測(cè)量(metrology)、產(chǎn)率提升(yield enhancement)、工廠集成(factory integration)等10個(gè)方面對(duì)未來(lái)15年全球微電子技術(shù)做出規(guī)劃和展望[1]。 系統(tǒng)與架構(gòu)方面,重點(diǎn)圍繞云系統(tǒng)、移動(dòng)設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和信息物理系統(tǒng)四大領(lǐng)域加速升級(jí)。**,云邊端協(xié)同設(shè)計(jì)成為趨勢(shì)。邊緣側(cè)數(shù)據(jù)快速激增和泛終端平臺(tái)逐漸普及,將加速覆蓋云邊端的不同層級(jí)、不同算力間深度融合和體系打通,因此將四類計(jì)算系統(tǒng)作為統(tǒng)一整體而非離散體進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)將成為重要發(fā)展方向。第二,人工智能和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)作為計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展和市場(chǎng)增長(zhǎng)的新型驅(qū)動(dòng)力,已成為集成在計(jì)算系統(tǒng)中的重要功能模塊,將顯著提升系統(tǒng)對(duì)于大規(guī)模數(shù)據(jù)流分析和多方信息協(xié)作交互的處理能力。第三,新技術(shù)加速系統(tǒng)架構(gòu)創(chuàng)新。專用計(jì)算架構(gòu)、新型非易失性存儲(chǔ)、芯粒(Chiplet)集成、2.5D/3D封裝等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)一步加速計(jì)算架構(gòu)異構(gòu)化、多元化演進(jìn),硅基光子開關(guān)、光通信有效降低傳輸時(shí)延和提升系統(tǒng)擴(kuò)展能力,RISC-V指令集和其他開源硬件項(xiàng)目開發(fā)將推進(jìn)計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)向更加專業(yè)靈活、開放創(chuàng)新路線發(fā)展,并對(duì)管理眾多異構(gòu)性硬件系統(tǒng)的應(yīng)用程序和基礎(chǔ)軟件開發(fā)形成挑戰(zhàn)。第四,新型計(jì)算系統(tǒng)持續(xù)涌現(xiàn)。隨著互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)晶體管等效縮放優(yōu)勢(shì)逐漸減弱,碳納米管、有機(jī)和無(wú)機(jī)材料網(wǎng)絡(luò)以及量子計(jì)算、類腦計(jì)算、低溫計(jì)算等新材料、新理 圖1.3 微電子領(lǐng)域創(chuàng)新總體態(tài)勢(shì)
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