（中芯国际集成电路制造（天津）有限公司，天津 300385）
摘要：如今，半导体技术不仅在制造功能强大的IC 及各式各样的半导体分立器件方面，对社会发展起到不可估量的推动作用，而且对其他技术领域也产生了深刻的影响。在当前世界经济衰退浪潮的冲击下，无源电子元件领域借鉴、融合半导体技术以提高自身创新能力，加快产品升级是抵御冲击的值得关注的措施之一。本文对利用半导体技术开发的无源电子元件的新产品进行了阐述。
关键词：无源电子元件；有源电子元件；半导体技术
在发展与改革中，半导体技术起到了至关重要的作用。近年来，半导体技术推动了MEMS 产业、平板显示产业、光伏产业和新型固态照明产业的发展。同样，半导体技术对无源电子元件也已产生或正在产生重要的影响。
一、半导体技术对无源电子元件发展的影响
近半个世纪以来，信息技术的高速发展改变着人类文明的进程，这在很大程度上得益于半导体器件集成技术的不断创新。这一现象被描述为著名的摩尔定律，即半导体集成电路的集成度每18个月翻一番[1]。相比之下，半导体器件以外的为数众多的电子元件，我们统称为无源元件的发展则相对缓慢，构成了电子技术发展的一个瓶颈。
如今，半导体技术跨入了纳米时代，线宽缩小到几十纳米；并能够制备多种组分的导体、半导体和绝缘体等各种薄膜，膜厚可薄至几纳米，在直经为300mm 的晶圆范围内，薄膜厚度的不均匀性小于1.5%，并可以将多层不同性质的薄膜交叠沉积在一起，上下层对位精度仅为几个纳米[2]。在大规模生产中，仍能稳定地保持这样高精度的指标。近几年一些半导体企业利用这样的超精细制造技术，开发了一些超出了IC 和半导体分立器件范畴的新产品[3]。这些新产品具有传统的无源电子元件的功能，而且在某些方面比相应的无源电子元件优越。虽然这样的半导体新产品还为数不多，与门类繁多的无源电子元件相比，仅沧海一粟，但通过这种现象让人们再次看到一个不可回避的事实，即近年来，无源电子元件制造技术的发展落后于半导体技术，自身的创新活力也不及有源电子元件。在当代电子科技需求高集成度、微型化、组件化、模块化、多功能、高性能、低功耗和低成本的新型电子元器件情况下，无源电子元件企业借鉴、吸纳、融合半导体技术以增强自身创新能力，应是值得重视的途径之一。
二、半导体与无源电子元件的新产品
1、基础无源电子元件。半导体技术可以制造电阻、电感和电容等基础元件，与无源技术相比较，半导体技术制造的产品体积小、精度高和易于集成，具有自身的特色。
2、射频无源电子元件。半导体技术可以制造性能优越的射频模块，同时也能制造性能优越的无源电子元件。例如某型号的Silicon Capacitor，在同等尺寸等级下，其容量精度、Q值、Res、FSR和寄生电感全都优于无源技术制造的陶瓷电容。在1 MHz 至几GHz 的频率范围内，其电容量的变化很小。这种半导体产品的比容比陶瓷电容高10倍以上，比无源薄膜电容器高约9倍。适用于表面贴装工艺，由于其端电极在一个平面上，所以不会出现墓碑现象。
3、薄膜无源电子元件。由于生产设备先进，半导体技术制造各种薄膜的工艺水平比传统的无源薄膜工艺优越许多，可以制造更精密的薄膜元件。虽然目前其品种规格尚不及无源电子元件那么丰富，但它具有无可比拟的特性，它是制造多种微米级无源电子元件的重要途径，发展前景异常广阔。
4、无源/有源集成产品。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在一般的印刷电路板上，无源电子元件占91%的数量、41%的面积和29%的焊点，占安装成本的55%，占体积的70%。由此可见，无源集成度是降低整机成本，缩小整机体积的关键一环，无源/有源集成是新型电子元器件发展的必然趋势。目前有多种集成方式。从发展趋势来看，用半导体技术来集成无源/有源电子元器件的方式相当成功。如铁电陶瓷与半导体及压电陶瓷与微电子的融合集成已经产生了多种多功能、模块化和智能化的新产品。近年来出现的低温共烧陶瓷技术（LTCC）使无源元件的集成成为可能。LTCC技术是集互联、无源元件和封装于一体的多层陶瓷制造技术。其基本原理是将多层陶瓷元件技术与多层电路图型技术相结合，利用低温烧结陶瓷与金属内导体在900℃以下共烧，在多层陶瓷内部形成无源元件和互连，制成模块化集成器件或三维陶瓷基多层电路。该技术为无源电子元件的集成和高密度、系统级电子封装提供了理想的平台。系统封装（SOP）更为人们描绘出了超越摩尔定律的美好前景。
5、电路保护元件。利用瞬态电压抑制二极管(TVS)或陶瓷压敏电阻器进行静电放电(ESD)过电压保护已有多年历史，这两种方式各有优缺点。目前，采用陶瓷叠层技术制成的叠层型片式氧化锌压敏电阻器获得了广泛的应用。近几年，一些半导体企业，利用无源/有源集成技术，将EMI 滤波器与ESD保护二极管集成在一起，制造出单线和双线阵列。每线都同时具有EMI滤波器和ESD保护的两大功能。而且封装尺寸很小，每一线的PCB占位面积不超过0.6mm2。具有相当的竞争力。
6、音频EMI滤波器。一些半导体公司利用成熟的有源/无源电子元件集成技术，将各种无源EMI滤波器与ESD保护二极管集成一起，推出了具有静电保护功能的EMI滤波器系列。通常在便携式电子产品的音频线路中，都需要串入一个抑制音频噪声的元件。使用普通的片式磁珠，在20 Hz 至20 kHz 音频范围内效果不好。某半导体公司研制了三绕组共模扼流圈，三个绕组分别接入左、右、中三线，取得良好效果。同时由于ESD保护二极管的加入，使得其滤除音频噪声能力比无源滤波器高几倍，而且自身具有ESD保护功能。显然这种半导体产品对无源EMI抑制元件是有益的补充。
7、数字滤波器。在无源电子元件中，模拟滤波器是一个重要门类。属于半导体范围的数字滤波器是另一个重要门类。这两类滤波器的基本特性及应用场合是不同的，但也有重合的范围。数字滤波器是由硬件组成，也可以完全用软件来实现。而模拟滤波器只能由硬件来组成。在某些场合，数字滤波器比模拟滤波器成本低、性能好。
随着电子信息整机产品制造的规模化，其对上游产品的配套能力要求日益强烈，电子元器件制造业作为基础产品的重要地位日益明显。目前我国电子信息产业处于高速增长时期，一方面，新一代电子整机产品市场规模迅速扩张，急需各种电子元器件产品，尤其是新型电子元器件为之配套；另一方面，随着电子整机产品向数字化、信息化方向发展，电子元器件在电子整机产品中所占的比重日益增加，电子整机产品对电子元器件的依存度也越来越大。
从产量上看，我国的多种无源元件产品，如电容器、电阻器、磁性元件等在世界上均名列前茅。但从销售额来看，这些产品多不占世界首位，这说明高档产品还有一定差距。如何将我国从电子元件大国变成为电子元件强国，一直是我国政府、产业界和科技工作者长期探索、努力解决的一个问题。那些缺乏创新能力、不能降低成本和不能缩短供货周期的企业势必被淘汰出局，而在这些方面占据优势的企业将获得发展壮大的良机。当前电子产品创新的重要特征是相互融合，即计算机、通信和娱乐三大类电子产品之间的相互融合。通过这些融合，从而创造出更具市场竞争力的新品种。
参考文献
[1]周济.光学光刻的过去、现在和未来[J].中国集成电路,2012,62(7):65.
[2]董大为.半导体设备是信息产业的基石[J].世界电子产品与技术,2013,(10):9－11.
[3]李龙土.半导体设备是信息产业的基石[J].中国集成电路,2012,(9).
论文作者:何慧斌 高旭东
论文发表刊物:《知识-力量》2018年8月上
论文发表时间:2018/7/23
标签：无源论文; 半导体论文; 电子元件论文; 技术论文; 滤波器论文; 元件论文; 产品论文; 《知识-力量》2018年8月上论文;