微纳电子学是信息技术学的基础，是信息时代产业发展的基石。《中国学科发展战略·“后摩尔时代”微纳电子学》依据微纳电子学科的生态系统，将该学科细化为“后摩尔时代新型器件基础研究”“基于新材料的器件与集成技术基础研究”“新工艺基础研究”“设计方法学基础研究”“集成微系统技术基础研究”五个领域进行具体阐述，通过对微纳电子学发展历程的研究，提炼出“摩尔时代”微纳电子学研究的一般性规律和方法；通过对微纳电子学当前研究前沿热点的跟踪，预测出“后摩尔时代”微纳电子学的发展趋势；并在此基础上结合我国目前该学科的发展状况，提出相关的政策建议。
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总序 i
摘要 v
Abstract ix
第一章 绪论 1
第一节 微纳电子学科的科学意义与战略价值 1
一、科学发展的历史轨迹 1
二、信息的市场需求与技术推动 13
三、微纳电子学科的战略价值 31
第二节 微纳电子学科的发展规律和特点 36
一、微纳电子学科的发展 36
二、微纳电子技术产业链的发展 46
第三节 我国微纳电子学科的发展 64
一、20世纪我国微纳电子学科的发展 64
二、21世纪我国微纳电子学科的发展 70
第四节 微纳电子学科发展的障碍与“后摩尔时代”的来临 72
一、微纳电子学科发展的障碍 72
二、微纳电子学科的发展方向 76
第五节 对我国“后摩尔时代”微纳电子学科发展的建议 102
一、基础研究工作要提前10年进行战略部署 102
二、以提高器件性能/功耗比为切入点 102
三、注重软硬件协同发展 105
四、R&D要保障高强度的持续投入 107
五、制定并实施有利于微纳电子学科发展的政策 108
六、人才培养 109
本章参考文献 110
第二章 器件 113
第一节 概述 113
第二节 国内外器件研究进展和发展趋势 116
一、摩尔定律延续背景下的器件研究现状 116
二、存储领域内的器件小型化和新器件研究现状 125
三、新材料器件和新机理器件 138
四、“后摩尔时代”器件发展趋势的总结 151
第三节 “后摩尔时代”器件研究面临的挑战与机遇 152
第四节 “后摩尔时代”器件研究的关键技术 154
第五节 器件研究发展的相关政策建议 156
本章参考文献 158
第三章 材料 160
第一节 概述 160
一、基于新材料的硅基器件 161
二、化合物半导体器件与集成技术 162
三、基于新材料的硅基集成技术 163
四、基于CMOS工艺的硅基混合光电集成技术 164
第二节 基于新材料的器件及其集成技术研究的国内外研究现状与发展趋势 165
一、历史梳理 167
二、规律总结 187
三、基于新材料的器件及其集成技术研究的发展趋势 193
第三节 “后摩尔时代”基于新材料的器件及其集成技术面临的挑战与机遇 201
一、新材料体系的原子级调控与生长动力学 201
二、大尺寸、大失配硅基化合物半导体材料生长 202
三、超高频、超强场、纳米尺度下载流子输运机理与行为规律 203
四、基于新材料的集成技术中电、磁、热传输机制与耦合机制 204
五、基于新材料的器件和电路可靠性机理 205
第四节 基于新材料的器件及其集成技术研究中的若干关键技术 206
一、大失配异质外延中的生长动力学与缺陷控制 207
二、大尺寸硅基GaN和SiC单晶的材料制备技术 208
三、化合物器件的界面控制 211
四、纳米尺度下非平衡载流子输运机理与量子力学问题 212
五、光电子与CMOS工艺兼容技术 212
六、硅基化合物器件和高压、大功率器件的可靠性问题 212
第五节 基于新材料的器件及其集成技术研究学科发展方向建议 213
一、技术现状的反思及建议 214
二、产业层面的反思及建议 215
三、政策层面的反思及建议 216
四、人才培养层面的反思及建议 217
五、对外交流和合作层面的反思及建议 217
六、鼓励创新 217
本章参考文献 218
第四章 工艺 225
第一节 概述 225
第二节 集成电路新工艺的国内外研究现状与发展趋势 230
一、历史梳理 230
二、规律总结 243
三、集成电路新工艺技术的发展趋势 246
第三节 “后摩尔时代”集成电路新工艺基础研究面临的挑战与机遇 260
第四节 集成电路新工艺基础研究中的若干关键技术 266
一、计算光刻技术 267
二、定向自组装技术 269
三、EUV光刻技术 269
四、纳米压印技术 270
五、束曝光技术 271
六、新型沟道材料 273
七、存储工艺技术 274
八、新型互连工艺 286
九、新型封装技术 288
十、大生产相关技术 304
第五节 集成电路新工艺学科发展方向建议 305
本章参考文献 311
第五章 设计 325
第一节 概述 325
一、集成电路设计方法学的基本概念与范畴 325
二、EDA 在集成电路设计中的作用 327
三、集成电路设计流程及EDA工具的组成 328
第二节 国内外集成电路设计方法学与EDA工具发展状况 333
一、国外发展历史、现状 333
二、国内发展历史、现状 334
三、发展过程 335
四、未来发展趋势 337
五、“后摩尔时代”集成电路设计面临的挑战和机遇 338
第三节 “后摩尔时代”集成电路设计需要突破的关键技术 372
一、面向新型器件的设计方法与设计流程 372
二、应对工艺漂移与扰动的设计方法和EDA技术 374
三、支持DFM/DFY的EDA技术 374
四、3D互连/3D封装设计方法与EDA技术 374
五、复杂集成电路的设计验证方法与EDA技术 380
六、极低功耗集成电路设计方法与EDA技术 380
七、海量集成电路设计数据处理技术 383
八、协同化设计验证技术 384
第四节 学科发展方向建议 387
一、系统级自动化设计理论与技术研究 388
二、DFM/DFY/DFR相关理论与数学分析方法研究 388
三、超低功耗集成电路设计方法研究 389
四、可重构计算架构研究 389
本章参考文献 391
第六章 微机电系统 392
第一节 概述 392
第二节 集成微系统技术的国内外研究现状与发展趋势 394
一、历史梳理 394
二、规律总结 396
三、集成微系统技术的发展趋势 397
四、我国在该领域具有的优势及产业已有的突破 400
第三节 “后摩尔时代”集成微系统技术面临的挑战与机遇 401
一、集成微系统技术在“后摩尔时代”的主要挑战和机遇 401
二、国内外差距分析 406
第四节 集成微系统技术中的若干关键技术 411
一、复杂三维结构的制造方法 412
二、集成微系统可控性制造技术 417
三、微系统的集成方法 420
四、模型与模拟 424
五、集成微系统封装技术 425
六、器件及应用关键技术 428
第五节 集成微系统技术学科重点发展方向建议 429
一、复杂集成微系统加工新方法研究 430
二、微纳复合器件和系统研究 431
三、网络化集成微系统研究 432
四、生物微系统研究 432
本章参考文献 433
关键词索引 436
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