吴德馨

　　吴德馨（1936－）：半导体器件和集成电路专家。女。河北乐亭人。1961年毕业于清华大学无线电电子工程系。中国科学院微电子中心研究员。 60年初，吴德馨作为主要负责人之一，在国内首先研究成功硅平面型高速开关晶体管，所提出的提高开关速度的方案被广泛采用，并向全国推广。六十年代末期研究成功介质隔离数字集成电路和高阻抗运算放大器模拟电路。70年代末研究成功MOS4K位动态随机存储器。在国内首先将正性胶光刻和干法刻蚀等技术用于大规模集成电路的研制，并进行了提高成品率的研究。首先在国内突破了LSI低下的局面。随后又相继研究成功16K位和64K位动态随机存储器。开发成功双层多晶硅和差值氧化工艺，独创了检测腐蚀接触孔质量的露点法。80年代末期自主开发成功3微米CMOSLSI全套工艺技术，用于专用电路的制造。研制成功多种专用集成电路；并研究开发成功VDMOS系列功率场效应器件和砷化嫁异质结高电子迁移率晶体管。90年代研究成功0.8微米CMOSLSI工艺技术，和0.1微米T型栅GaAsPHEMT器件。目前正在从事砷化镓微波集成电路和光电模块的研究。

　　在中国，院士是科学家的终身荣誉。连日来，活跃在人代会上的院士们或直抒胸臆、纵横捭阖，或条分缕析、娓娓道来，“风采”各有不同。但他们的出发点都是相同的，就是为国家各项事业的发展贡献自己的真知灼见，行使宪法和法律赋予的神圣职责。　全国人大代表、中科院院士吴德馨认为，遏制司法腐败，审判制度改革很重要。

　　吴德馨院士从事半导体器件与集成电路的研究与开发，曾获国家和中科院一等奖3项。1992年被国家科委聘为“深亚微米结构器件和介观物理”项目首席科学家。

　　曾任国家重大科技攻关课题负责人；攀登计划首席科学家；国家重大基础研究顾问专家组成员；中科院学部主席团成员；中国电子学会常务理事；半导体与集成技术分会主任；第九届、十届全国人大常委会委员和教科文卫委员会委员等职务。

　　主要从事化合物半导体异质结晶体管和电路的研究，包括0.1微米砷化镓/铝镓砷异质结高迁移率场效应晶体管、砷化镓/铟镓磷HBT晶体管，氮化镓/铝镓氮异质结场效应功率晶体管和研制成功砷化镓/铟镓磷HBT光发射驱动电路。

　　对于集成电路系统级封装（SIP）的发展概况及其趋势做了介绍，对于从事此领域工作的读者有指导性意义。由于集成电路设计水平和工艺技术的提高，集成电路规模越来越大，已可以将整个系统集成为一个芯片（目前已可在一个芯片上集成108个晶体管）。这就使得将含有软硬件多种功能的电路组成的系统（或子系统）集成于单一芯片成为可能。90年代末期集成电路已经进入系统级芯片（SOC）时代。20世纪80年代，专用集成电路用标准逻辑门作为基本单元，由加工线供给设计者无偿使用以缩短设计周期：90年代末进入系统级芯片时代，在一个芯片上包括了CPU、DSP、逻辑电路、模拟电路、射频电路、存储器和其它电路模块以及嵌入软件等，并相互连接构成完整的系统。由于系统设计日益复杂，设计业出现了专门从事开发各种具有上述功能的集成电路模块（称做知识产权的内核，即IP核）的工厂，并把这些模块通过授权方式提供给其他系统设计者有偿使用。设计者将以IP核作为基本单元进行设计。IP核的重复使用既缩短了系统设计周期，又提高了系统设计的成功率。研究表明，与IC组成的系统相比，由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样工艺技术条件下实现更高的系统指标。21世纪将是SOC技术真正快速发展的时期。　　近年来由于整机的便携式发展和系统小型化的趋势，要求芯片上集成更多不同类型的元器件，如Si-CMOSIC、GaAs-RFIC、各类无源元件、光机电器件、天线、连接器和传感器等。单一材料和标准工艺的SOC就受到了限制。近年来在SOC基础上快速发展的系统级封装（SiP），即在一个封装内不仅可以组装多个芯片，还可以将包含上述不同类型的器件和电路芯片叠在u2019—起，构建成更为复杂的、完整的系统。　　SiP与SOC相比较具有

　　（1）可提供更多新功能;

　　（2）多种工艺兼容性好;

　　（3）灵活性和适应性强；

　　（4）低成本；

　　（5）易于分块测试； （6）开发周期较短等优点。　　SOC和SiP二者互为补充，一般认为SOC主要应用于更新换代较慢的产品和军事装备要求高性能的产品，SiP主要用于换代周期较短的消费类产品，如手机等。SiP在合格率和计算机辅助设计方面尚有待进一步提高。　　由于SiP的复杂性，无论是在设计和工艺技术方面都提出了更高的要求。在设计方面需要系统工程师、电路设计、版图设计、硅技术设计、测试和制造等工程师团队一起合作共同实现最好的性能、最小的尺寸和最低的成本。首先通过计算机辅助模拟设计采用的IC芯片、功率和无源元件等参数及布局；设计高密度布线中要考虑消除振荡、过冲、串扰和辐射等；热耗散和可靠性的考虑；基板材料的选择（包括介电常数、损耗、互连阻抗等）；制定线宽、间距和通孔等设计规则；最后设计出母板的布图。

　　SiP采用近十年来快速发展的倒装焊互连技术，倒装焊互连比引线键合具有直流压降低、互连密度高、寄生电感小、热特性和电学性能好等优点，但费用较高。SiP的另一大优点是可以集成各种无源元件。无源元件在集成电路中的用量日益增加，如在手机中无源元件和有源器件之比约为50：1。采用近年来发展的低温共烧多层陶瓷（LTCC）和低温共烧铁氧体（LTCF）技术，即在多层陶瓷内集成电阻、电容、电感、滤波器和谐振器等无源元件，就如同在硅片中集成有源器件一样。此外，为了提高管芯在封装中所占面积比多采用两个以上的芯片叠层结构，在Z方向上进行三维集成。其叠层芯片之间超薄柔性绝缘层底板的研制、底板上的铜布线、互连通孔和金属化等新工艺技术得到了发展。　　SiP以其进入市场快、更小、薄、轻和更多的功能的竞争力，目前己在工业界得到广泛地应用。其主要应用领域为射频/无线应用、移动通信、网络设备、计算机和外设、数码产品、图像、生物和MEMS传感器等。　　到2010年预计SiP的布线密度可达6000cm/cm2，热密度达到100W/cm2，元件密度达5000/cm2,I/O密度达3000/cm2。系统级封装设计也像SOC的自动布局布线一样朝着计算机辅助自动化的方向发展。Intel公司最先进的SiP技术已将五片叠层的闪存芯片集成到1．0mm的超薄封装内。日本东芝的SiP目标是把移动电话的全部功能集成到一个封装内。日本最近预测如果全世界LSI系统的1/5采用SiP技术，则SiP的市场可达1．2万亿日元。SiP以其进入市场快的优势，在未来几年内将以更快的增长速度发展。中国在加快发展集成电路设计和芯片制造的同时，应当加大系统级封装的研究和开发。

　　在国内率先提出了利用MEMS结构实现激光器和光纤的无源耦合。并研究成功工作速率达10Gbps的光发射模块。其中“先进的深亚微米工艺技术及新型器件”获2003年北京市科学技术一等奖。

　　独立自主开发成功全套0.8微米CMOS工艺技术。获1998年中科院科技进步一等奖和1999年国家科技进步二等奖。作为国家攀登计划首席科学家负责“深亚微米结构器件及介观物理项目研究。开展了12项课题的研究。为介观物理基础和新结构器件的进一步研究打下基础。

　　作为工艺负责人研究成功N沟MOS4K、16K动态随机存储器和成品率的提高。独创了检验接触孔质量的露点检测法。并推广到上海器件五厂。分别获得1980和1981年中科院科技成果一等奖两次。负责平面型高速开关管的研究，独立解决了提高开关速度的关键问题，并推广至上海器件五厂和109厂，为两弹一星采用的109计算机提供器件基础。获国家新产品一等奖。2004年，获何梁何利技术科学奖。