1.特征尺寸

从技术发展路线说，半导体制造的驱动力之一是特征尺寸（feature size）不断缩小。集成度是集成电路技术进步的标识性参数，提高集成度的关键是缩小晶体管尺寸，而缩小晶体管尺寸集的关键是微细加工技术，其标志即半导体制造的特征尺寸，是衡量集成电路工艺水平的关键指标。

特征尺寸，指的是半导体制造工艺可以实现的平面结构的最小尺寸，通常是指最窄的线宽。把集成电路芯片放大，可以看到类似印制电路板上的线条（见图1.6）。而集成电路的细胞是晶体管，是由不同导电物理性能的区域形成，这些区域从平面看就是不同形状、不同尺寸的线条。特征尺寸指的就是可以做到的线宽或间隙的最小尺寸，显然这个尺寸越小，晶体管的尺寸就越小，在硅片的单位面积所容纳的晶体管就越多，集成电路的集成度就越高。换句话说，同样规模的集成电路，特征尺寸越小，占用的硅片面积就越小，集成电路的成本就越低。

图1.6　特征尺寸与关键尺寸

特征尺寸是集成电路水平的标志，集成电路特征尺寸的大小取决于一系列制造工艺的复杂性和设备的精确度，其中最关键的是光刻工艺和设备，有关技术将在后面专门介绍。特征尺寸越小，技术门槛越高，制造厂需要的投资越大。从早期的几十亿美元到近年超过百亿美元的巨大投资和随之而来的风险，使特征尺寸一次又一次地减小成为企业激烈竞争的焦点。特征尺寸的减小带来的进步，不仅仅是集成度的提高。在电路内部，特征尺寸越小，信号传递距离越短，速度越快；同时还有工作电源电压降低，功率消耗降低的优点。特征尺寸的关键，又称为关键尺寸（Critical Dimension，CD），是芯片上的最小物理尺寸，是衡量工艺难度的标志，代表集成电路的工艺水平。

2.晶圆尺寸(www.daowen.com)

半导体制造的驱动力之二是晶圆尺寸不断增大。晶圆直径增加一半，产出芯片数量翻番。2018年，上海华力一条12 inch（1 inch≈2.54 cm）全自动芯片线上，首批55 nm工艺产品顺着轨道进入流水线，开始试流片。这标志着总投资135亿元的“909”工程升级改造项目，历经短短16个月，已建成第一条国资控股、超大规模的12 inch集成电路芯片生产线，验收后将跨入更高工艺级别。显微镜下，一片锅盖大小的“晶圆”，集成排布着万千枚芯片。当今集成电路业界，高端晶圆直径渐大，可达16 inch（约45 cm）；以直径计算半导体晶圆的尺寸主要有50 mm（2 inch）、75 mm（3 inch）、100 mm（4 inch）、150 mm（6 inch）、200 mm（8 inch）与300 mm（12 inch）等规格，现以12 inch为主，如图1.7所示。在摩尔定律的影响下，半导体硅片正在不断向大尺寸的方向发展。

图1.7　“wafer晶圆”直径变大示意

同时，代表芯片刻制细密程度的CD渐小，可达5 nm以下。一片晶圆从8 inch放大到12 inch，直径增加50%，单位面积上可产出的芯片数量则增加100%，技术能级翻番，规模效应显著。中国的集成电路企业将形成“12 inch＋8 inch”这一国际主流的芯片制造格局，制造大量国内急需的高端集成电路，并具备承担和支撑国家“核高基”重大科技专项的能力。

任务二学习成果评价

以团队小组为单位完成任务，以学生个人为单位实行考核。