全球奈米半導體技術發展及主要國家發展策略研究

====章節目錄====

第一章 緒論…1-1

　　第一節 研究緣起及目的…1-1

　　　　一、緣起…1-1

　　　　二、目的…1-2

　　第二節　研究方法與架構…1-4

　　　　一、方法…1-4

　　　　二、架構…1-4

第二章 奈米半導體技術的簡介…2-1

　　第一節　奈米微影技術…2-1

　　　　一、引言…2-1

　　　　二、線寬回顧及預測…2-2

　　　　三、解析度加強科技…2-3

　　　　四、材料與設備…2-4

　　第二節　新型CMOS電子元件…2-7

　　　　一、引言…2-7

　　　　二、Strained-Si MOSFET…2-7

　　　　三、SOI…2-8

　　　　四、SOI CMOS…2-9

　　　　五、雙閘極電晶體…2-11

　　第三節　High-k介電材料…2-15

　　　　一、引言…2-15

　　　　二、閘極介層的電性需求…2-15

　　　　三、閘極介層材料選擇的考量…2-16

　　　　四、常見的高介電係數閘極介層材料…2-20

　　　　五、未來非傳統式元件與高介電係數閘極介層的應用…2-24

　　第四節　單電子電晶體…2-25

　　　　一、引言…2-25

　　　　二、SET的元件結構…2-26

　　　　三、SET的電流特性…2-26

　　　　四、SET的能階及電子穿隧…2-27

　　第五節　自旋電子元件…2-29

　　　　一、引言…2-29

　　　　二、自旋電子的起源…2-29

　　　　三、與微電子的特性比較…2-30

　　第六節　相變化記憶體…2-32

　　　　一、起源…2-32

　　　　二、相變化記憶體的性能…2-36

　　　　三、相變化材料電性及記憶原理…2-40

　　第七節　奈米矽鍺光電元件…2-42

　　　　一、引言…2-42

　　　　二、矽鍺光發射器…2-43

　　　　三、矽鍺光接收器…2-48

　　第八節 奈米碳管電子元件…2-53

　　　　一、引言…2-53

　　　　二、奈米碳管…2-53

　　　　三、奈米碳管單電子電晶體…2-55

　　　　四、奈米碳管場效電晶體…2-56

　　　　五、奈米碳管邏輯元件…2-57

　　第九節　奈米碳管場發射顯示器…2-59

　　　　一、傳統場發射顯示器…2-59

　　　　二、傳統場發射顯示器技術原理…2-59

　　　　三、奈米碳管場發射顯示器的優點…2-60

第三章 奈米半導體技術應用…3-1

　　第一節　單電子元件…3-1

　　　　一、記憶體…3-1

　　　　二、量子邏輯…3-2

　　　　三、感測器…3-2

　　第二節　自旋電子…3-3

　　　　一、自旋電子電晶體…3-3

　　　　二、自旋電子記憶體－MRAM…3-4

　　　　三、磁頭…3-5

　　　　四、感測器…3-6

　　　　五、精確定位…3-7

　　第三節　奈米碳管場發射顯示器…3-8

　　第四節　綜合探討…3-9

　　　　一、奈米雷射將廣泛應用在3C…3-9

　　　　二、不與矽直接競爭…3-9

第四章 全球奈米半導體的供需…4-1

　　第一節　需求面…4-1

　　　　一、全球奈米科技應用市場…4-1

　　　　二、全球奈米半導體…4-2

　　　　三、奈米記憶體…4-4

　　　　四、奈米碳管場發射顯示器…4-7

　　第二節　產品及其供應…4-8

　　　　一、Strained Silicon…4-8

　　　　二、High-K介電材料…4-9

　　　　三、單電子元件…4-13

　　　　四、自旋電子記憶體…4-14

　　　　五、相變化記憶體…4-15

　　　　六、奈米碳管場發射顯示器…4-16

　　　　七、奈米半導體設備…4-19

　　第三節　其他相關廠商…4-21

　　　　一、台積電…4-21

　　　　二、聯電…4-23

　　　　三、智原科技…4-24

第五章 奈米半導體技術的挑戰及預測…5-1

　　第一節　光學微影技術…5-1

　　　　一、下一代光學微影技術…5-1

　　　　二、從130nm發展到35nm的挑戰…5-2

　　第二節　新型CMOS…5-4

　　　　一、雙閘極電晶體…5-4

　　　　二、Strained-Si MOSFET在製程上的挑戰…5-5

　　　　三、Strained-Si MOSFET的供應來源…5-5

　　第三節　High-k介電材料…5-6

　　　　一、氧化層厚度縮減…5-6

　　　　二、直接穿隧效應…5-6

　　第四節　單電子電晶體…5-7

　　　　一、室溫操作…5-7

　　　　　　　　二、背景電荷…5-7

　　　　三、同時穿隧…5-8

　　　　四、元件均勻性…5-8

　　　　五、高密度的元件…5-9

　　第五節　相變化記憶體…5-10

　　　　一、引言…5-10

　　　　二、記憶胞及線路…5-10

　　　　三、讀寫反覆循環次數…5-10

　　　　四、在不同介質層對寫入功率之影響…5-11

　　　　五、作成元件之後將可能面對的問題…5-11

　　第六節　奈米矽鍺光電元件…5-13

　　第七節　奈米碳管電子元件…5-15

　　　　一、分離技術…5-15

　　　　二、排列與定位技術…5-17

　　第八節　奈米碳管場發射顯示器…5-20

　　　　一、薄膜製程製作場發射顯示器的發展限制…5-20

　　　　二、奈米碳管場發射顯示器的大型化…5-20

　　　　三、厚膜式奈米碳管場發射顯示器…5-21

　　第九節　奈米電腦…5-22

　　　　一、從基本原理上尋找電腦發展的突破點…5-22

　　　　二、超導電腦…5-22

　　　　三、分子電腦…5-23

　　　　四、光子電腦…5-25

　　　　五、量子電腦…5-26

　　　　六、奈米電腦的願景…5-26

　　第十節　奈米與生物及資訊技術的結合…5-28

　　　　一、Nano+Bio+IT三種技術攜手將顛覆世界目前的模式…5-28

　　　　二、奈米資訊的關鍵技術…5-28

　　　　三、奈米＋生物＋資訊產業的技術介面與運用…5-29

　　　　四、分子電子、奈米電子、奈米光子和奈米光電子的架構…5-29

　　第十一節　奈米半導體技術預測…5-32

　　　　一、等效氧化層厚度…5-32

　　　　二、以CMOS製程整合SoC…5-32

　　　　三、ITRS 2001對技術的評估及預測…5-33

　　　　四、全球奈米半導體的技術預測…5-40

　　　　五、我國奈米半導體的技術預測…5-41

第六章 全球奈米半導體的現況及策略…6-1

　　第一節　世界主要領先國…6-1

　　　　一、美國…6-1

　　　　二、日本…6-5

　　　　三、南韓…6-11

　　　　四、歐洲…6-11

　　　　五、大陸…6-14

　　　　六、比較各國現況及策略…6-16

　　第二節　我國研發機構…6-18

　　　　一、國家奈米元件實驗室…6-18

　　　　二、工研院電子所發展的奈米電子元件…6-22

　　　　三、工研院電子所發展的奈米顯示元件…6-27

　　　　四、工研院材料所應用奈米材料於各型顯示器…6-30

第七章　結論及建議…7-1

　　第一節　結論…7-1

　　　　一、全球奈米技術主要發展方向…7-1

　　　　二、尺度微縮的奈米技術…7-2

　　　　三、量產中的MRAM及OUM…7-3

　　　　四、奈米顯示技術－CNT-FED…7-4

　　　　五、其它前瞻技術…7-4

　　第二節　對我國奈米半導體發展之策略建議…7-6

　　　　一、我國發展的項目及時程…7-6

　　　　二、尺度微縮是業界目前的主力…7-7

　　　　三、MRAM是產研合作的目標…7-7

　　　　四、CNT-FED是CRT業者轉型的機會…7-8

　　　　五、其它前瞻技術…7-9

第八章 參考文獻…8-1

====表目錄====

表2-1 常見的高介電係數閘極介電材料…2-21

表2-2 不同閘極介層材料的相關問題…2-22

表2-3 高介電係數閘極介層之相關研究結果…2-23

表2-4 自旋電子與微電子的特性比較…2-31

表2-5 常見相變化記憶體研究材料…2-34

表2-6 相變化記錄媒體之材料需求…2-36

表2-7 適合作為相變化記憶體之用的材料性質…2-40

表2-8 相變化材料電性及記憶原理…2-41

表3-1 各類型大尺寸顯示器的規格優劣比較…3-8

表4-1 全球奈米科技市場預估…4-3

表4-2 新型記憶體技術的項目…4-4

表4-3 新型記憶體市場－“Universal Memory”…4-5

表4-4 新型記憶體技術之成功因素的比較(1)…4-6

表4-5 新興微奈米記憶體技術之成功因素的比較(2)…4-6

表4-6 高介電係數閘極介層相關專利…4-10

表4-7 全球在單電子電晶體元件的研究狀況…4-14

表4-8 投入MRAM的主要國際大廠…4-15

表4-9 AMAT主要新產品…4-19

表5-1 相變化記憶體作成元件之後將可能面對的問題…5-12

表5-2 奈米邏輯元件(1)…5-35

表5-3 奈米邏輯元件(2)…5-35

表5-4 奈米記憶體(1)…5-36

表5-5 奈米記憶體(2)…5-37

表5-6 各種奈米電腦技術的比較(1)…5-38

表5-7 各種