电子与半导体工业

电子与半导体工业（精选四篇）

电子与半导体工业 篇1

光电子元器件的生产过程是一个典型的离散制造生产过程, 具有批量不等、周期较短、产率波动、质检苛刻、个性需求等特点。由于系统的特殊性, 上层企业资源计划系统ERP (Enterprise Resources Planning) 与底层基础自动化系统PCS (Process ControlSystem) 存在沟通不畅, 当生产中出现扰动时, 信息得不到及时反馈, 具体功能不能在控制层执行;另外生产中的产品数据、工艺调整、排班调度等都由人工操作, 大大地降低了效率和管理水平。制造执行系统 (Manufacturing Execution System) MES就是在这样的背景需求下应运而生。美国先进制造研究机构 (Advanced Manufacturing Research, AMR) 提出了制造行业的ERP/MES/PCS三层企业集成模型, 如图1所示。

MES是位于ERP与PCS之间的信息管理系统, 起到了承上启下的桥梁作用, 填补了上下两层之间信息沟通的鸿沟, 主要负责生产管理和调度执行, 通过控制包括物料、设备、人员、流程和环境在内的所有资源来提高竞争力。企业接到订单后MES可以对生产过程进行优化管理, 保证及时交货, 提高生产回报率;有不确定情况发生时, MES能够及时响应, 根据具体情况对异常情况进行处理, 保证生产连续进行。MES的双向通讯极大地提高了生产指令下达的准确及时性, 增强了企业生产力。

随着全球经济的一体化, 半导体光电子企业如果要在激烈的市场竞争中立足, 就必须提高自身适应能力, 满足客户瞬息万变的需求, 所以建立一个完整的MES系统, 提高信息沟通能力, 是企业发展的必要条件, 也受到业界越来越广泛的关注。

1 应用现状

MES产品主要分为三类, 分别是软件供应商提供、企业自主开发、企业与科研院所共同开发。而按照行业来划分, 主要分为半导体、电子、航空、汽车、石化、冶金、烟草等行业, 迄今为止, 还没有一套MES产品能够适应于所有领域。与流程工业以及半导体行业完善的MES体系相比, 半导体光电子行业的MES研究起步较晚, 针对这一行业生产特点的成熟软件比较少, 很多中小企业自己开发系统进行生产管理, 没有统一标准在一定程度上制约了行业的发展

1.1 软件应用

目前市场上成熟的MES产品都是针对硅片生产, 如IBM公司的SIView, AppliedMaterials公司的FAB30、WorkStream、PROMIS和FactoryWorks, 以上MES产品都不能直接用于光电子器件生产, 因此涌现了一批新生套件, 推动了光电子器件的生产信息化。

我国光电子器件MES起步较晚, 有代表性的公司包括巴陆科技AMES、奥比特OrBit-MES等。OrBit-MES构建于中国自有知识产权的基础业务平台之上, 基于MESA/ISA-S95标准, 通过批次过程控制, 将同步数据采集技术应用于企业内部物流的全线追溯、制造工程配置、生产及品质过程控制, 填补了生产现场到ERP间的信息鸿沟。OrBit-MES的实施为光电元器件制造商NewFocus提升了企业的管理水平, 同时该产品也应用到了太阳能行业如BP太阳能等。由于实施对象数量不多, 许多企业担心国内MES产品的性能, 于是有了在已有系统的基础上进行二次实施开发的方式。

此类MES应用的典型包括日银 (IMP) 、上海新进半导体 (SBCD) 等公司, 由于公司规模比较大, 需求很明确, 市场上的软件不适合其生产特点并且价格昂贵, 因此IT部门自主研发了MES系统。这种做法的好处在于MES上线后非常符合实际需求, 维护、升级、拓展容易, 缺点在于要投入大量的人力和时间, 平均耗时在一年以上。

1.2 半导体光电子器件生产特点

与传统的半导体生产相比, 半导体光电子器件的生产有以下特征:

1) 规模小。由于全球对光电子器件的需求量一定, 与半导体生产线相比, 光电子器件规模较小, 同类型的机台数量少, 一旦某台机台故障, 将有可能造成整条生产线停产, 造成很大损失, 因此对设备的维护、定期保养很重要。

2) 周期短。硅片在生产线上的平均加工周期为十几天到几十天, 典型的加工流程需要几百步, 而光电子器件生产周期为两天到三天, 典型的加工流程几十步, 这就要求生产调度有一定的灵活性, 短时间内能够调整从而指导生产。

3) 半自动。半导体生产多为全自动, 通过一段时间的生产可以统计分析出不同设备、不同产品的良率, 而光电子器件存在大量的手工作业, 影响产品良率的稳定并进一步造成库存压力, 因此MES要能够合理安排作业人员, 并充分考虑库存量。

4) 多批次。半导体为大批量生产, 一个订单的数量巨大, 而光电子器件多为小批量, 针对客户的特殊需求, 产出特定的功率、波长的产品, 这就使得设备在生产中频繁调整参数, 因此投料控制极为重要。

5) 非标准。半导体各产品用料可依据经验, 而光电子器件涉及到非标夹具, 导致lead-time各不相同, 因此MES对这种辅助资源调度要做到合理的控制和优化。

1.3 功能模块

如果说生产流程是正向的物流, 那么MES可实现反馈信息流。一个合适的MES系统上线, 对于半导体光电子器件制造会产生很大的改善与帮助, 这就需要MES系统在现场监控、计划规划和数据管理三方面起到推动作用。

1.3.1 现场监控

MES要能够覆盖到整个工作流, 按照实际情况记录每一步动作的数据, 显示设备工作状态, 使得管理人员更加容易的控制生产。同时, MES对各项使用条件、参数应具有指导提醒作用, 并对过程参数监控, 实现无纸化操作, 起到减少错误、节约时间的作用。

1.3.2 计划规划

通过MES系统, 管理者可以全面的掌握在制品情况, 了解库存信息, 处理异常工况;当顾客需求变化时快速反应, 辅助及时调整生产规划, 改善作业绩效。

1.3.3 数据管理

在光电子器件生产过程中会产生很多设备参数数据和半成品测试数据, MES系统要对这些数据统一管理, 形成一个知识库, 通过不断的积累挖掘指导将来的生产加工, 为设备维护、产品研发、产品改进提供支持。

MESA (国际MES联合会) 对MES的功能模块及与其他系统的关系进行了总结, 主要如图2所示, 针对半导体光电子器件的生产特点, 光电子器件MES应具有以下的功能模块:

1) 在制品 (WIP) 管理。在制品, 通常是指原材料在经过部分制造工艺后, 还没有成为最终产品或者还没有经过质量检验, 因而还没有进入到成品仓库的部分。对在制品的管理包括监控它当前的加工状态、计划规划中的状态以及处于整个工作流中的状态。

2) 设备管理。对生产过程中的设备以及器具进行管理, 分为静态和动态两个部分。静态部分设备管理要实现记录设备的编号、用途、各种加工情况运行参数以及责任人等, 动态部分为明确工作状态及运行状态, 在出现异常情况时及时维修, 并做维修记录。

3) 生产计划管理。根据客户订单的生产数量和完成时间, 系统下达生产指令, 包括每个工序的具体任务, 每个任务的参数, 每台设备的工作时间, 加工规格及数量等信息, 当出现异常情况时, 能够及时调整计划, 完成订单。

4) 库存管理。库存管理主要包括原材料的库存管理和产品的库存管理。通过查询原料库存, 可以知道它的供应商以及规格, 通过查询产品库存, 可以了解从物料转化为产品所有经过工序的批号、责任人和质量编号, 能够为全程质量跟踪及企业高效率地管理库存提供规范, 全面提高工作效率和质量。

5) 工程数据采集和统计过程控制 (SPC) 。工程数据采集覆盖生产制造过程中的各种数据信息, 包括生产工艺、产品定额、生产进度、质量数据、设备负荷、在制品加工状态等。SPC利用统计方法利用采集的数据对过程中的各个阶段进行控制, 从而达到改进与保证质量的目的。SPC确保制造过程持续稳定、可预测, 起到提高产品质量、生产能力、降低成本的作用。

6) 订单跟踪。通过采样时间点设备的物料生产以及转移加工情况跟踪现场物流情况, 包括作业开始、结束时间, 批次的数量、位置, 作业设备消耗、运行参数, 产品或者半成品的所有加工责任人, 同时, 记录质量监控数据。

7) 文档管理。存储及管理各种生产、质量、工艺文档, 在车间现场或质量管理中, 调用相关文档, 为工作提供指导参考。

8) 质量管理。质检过程对制造过程各阶段的质量数据进行采集, 通过实时的测试数据, 对故障记录进行分类分析, 对设备、工具、仪器的定期复检, 提供对产品质量状态的全程跟踪、质量归零管理、质量成本管理。质量管理为企业在建立质量保证体系过程中提供信息化的辅助支持, 提供对质量数据进行统计分析的工具。

2 发展方向

在我国, 流程工业MES已经日渐趋于成熟并逐渐普及, 但是面向半导体光电子器件行业的MES软件在开发与应用方面还比较薄弱。由于半导体光电子制造技术的发展和信息系统的推动因素, 一些新的需求也在不断涌现出来, 未来光电子行业的MES应在以下几个方面进行完善:

1) 模型规范性。对于半导体光电子器件行业的MES模型, 目前国际以及国内的研究刚刚起步, 建立一个符合国际标准并符合行业特点的模型是系统开发实施的前提, 因此在理论方面有所突破将推动光电子行业的MES的发展。

2) 系统兼容性。由于MES处于信息系统的中间, 起到上下沟通的作用, 因此半导体光电子行业MES应具有通用的接口, 可以与任何厂商的软件进行通信, 打造无障碍信息平台。构造可重构、可扩展、可交互、可集成的MES系统是未来半导体光电子行业MES系统发展的一个重要方向。

3) 调度优化性。半导体光电子生产线是一个复杂的混合重入调度问题, 其计算复杂性为强NP-hard。目前很多MES的调度还是人工输入, 不能达到最优的效果。因此如何建立调度模型并构造有效的优化算法指导生产, 是需要解决的技术难点。

4) 动态实时性。半导体光电子器件行业是个典型的离散行业, 它的新产品开发频繁, 生产中各制造过程的关联性很强, 作业计划变更的几率非常大, 随时面临插单、材料短缺、市场需求变化等问题, 因此需要MES系统具有动态实时性, 能够对这些不确定性及时做出快速响应, 保证平稳高效生产。

3 结论

应用MES系统能够促进半导体光电子产业的发展, 如果能够吸收现有系统的成功经验, 开发出适应于我国光电子企业的MES软件产品, 满足企业对业务过程可集成性、可扩展性和可靠性的要求, 实现PCS-MES-ERP的紧密集成, 进而提出我国半导体光电子行业MES的技术规范与实施标准, 对提升我国光电子行业信息化水平, 增强与国际先进企业竞争的能力, 都具有着重要的意义。

摘要：对半导体光电子行业MES (Manufacturing Execution System) 的应用现状做了总结, 分析了现有系统的功能属性、模块分类及使用效果, 归纳了目前系统的技术特点和存在的问题, 并在此基础上指出了半导体光电子行业MES系统体系结构的发展方向, 以供企业设计MES系统参考。

关键词：半导体光电子,制造业,MES

参考文献

[1]余金中.日本半导体光电子器件研究与开发的新进展[J].半导体光电, 2000.

[2]方忠.新型半导体光电子器件的发展动向[J].机械与电子, 2007.

[3]王宏安, 荣冈, 冯梅, 张朝俊.化工生产执行系统MES[M].化学工业出版社:北京, 2007.

[4]王飞.面向ERP/MES的光电子行业车间管理系统的研究[D].武汉:武汉理工大学, 2007.

[5]冯毅萍, 荣冈.流程工业MES体系结构及模型设计[J].化工自动化及仪表, 2006.

《半导体工业报告》（摘　要） 篇2

一、半导体及相关产业展望

（一）行业概况

经过近两年的供应链能力的缩减、库存消化和压缩成本，估计2003年半导体工业将达到均衡，并恢复增长。但并非所有企业都能从中受益，半导体工业的兼并重组进程将继续。

1.电子系统销售可望增长

尽管整个终端市场需求仍然不旺，但《IC Insights》预测，2003年全球电子系统销售增长5％。PC和通信市场仍不明朗，有可能抑制行业强劲反弹。从长期来看，预计消费类产品市场可能是下一波“杀手级应用”的源泉，包括无线联网、家庭自动化或家庭娱乐等。

2.行业步入复苏的第二阶段

自2001年开始的半导体工业下降与以往不同。除了有生产能力过剩和全球GDP增长下降为因素，其基础更广，并且受到库存过剩的影响。但复苏已经开始。第一阶段是逐步消化过剩库存。第二阶段将依靠终端市场需求的强劲反弹。

3.销量增长，平均售价不涨，但库存降低提供了希望

销量连续数月增长，但价格持续疲软。在库存较低的情况下，终端市场需求兴旺将使半导体平均售价提高。

4.OEM调整重点，半导体供应商面临外包机遇

OEM公司将资源分流到硬件和软件，目前指望半导体供应商提供系统级和软件方案。这有利于提供标准方案和有强大系统级专有技术的公司。

5.一代设计公司被湮没

过去3年，OEM和供应商一级的计划大幅度削减，客户削减R&D预算，集中发展少数关键项目。

6.半导体公司的财务业绩仍很弱，但亏损风险下降

经过2年的成本削减，仍有许多企业在盈亏线下经营。其中许多公司要靠收入反弹以恢复盈利。

（二）漫长而艰难的复苏之路

半导体工业是全球电子产品供应链的一部分。订单通过供应链逐步往下传递。发生在供应链顶层的削减通常越到价值链下部影响越大。

1.原始设备制造（OEM）

（1）通信

通信服务商市场经历了大调整。电信公司将其设备投资削减到最低水平。估计2002年全球电信公司设备投资下降35％～40％，2003年再下降10％～15％。通信工业正处于收缩期，该收缩期以电信公司为起点，并影响到设备供应商和半导体供应商。

（2）个人计算机（PC）

PC市场已经成熟，发达国家的PC渗透率在50％以上。目前，需求的主要动力来自于更新。

（3）消费类电子产品

在数码相机和DVD播放机的引领下，消费类电子产品仍是行业亮点。估计游戏机市场是2003年的另一个增长领域。

2、半导体设备

2002年半导体设备投资与半导体销售明显背离，在IC销售增长1%的同时，半导体设备销售下降32%。这比2001年半导体设备投资下降41%有所好转。半导体设备投资从2000年高峰的480亿美元下跌至2002年的将近200亿美元。

3.印制电路板（PCB）

最近两年印制电路板行业步履维艰，特别是在北美。美国印制电路板制造市场估计继2001年下跌31%后，2002年再下降25%。

4.半导体销售

2003年，大部分市场研究团体估计全球半导体销售呈现正增长。从数量上看，半导体复苏已经开始，但价格仍疲软。在前沿能力偏紧的情况下，终端市场的需求反弹有可能在2003年下半年驱使价格走高。

5.兼并不可避免

半导体行业粥少僧多，过多的R&D在为数不多的“几个锅里争食”，收益很低，许多新企业注定只能“啃骨头”。不少资金实力雄厚的公司对兼并抱有希望。行业淘汰和兼并不可避免。

二、半导体的应用和行业增长动力

（一）半导体应用

自1948年世界上第一枚晶体管和1958年第一块集成电路（IC）问世以来，通过迅速创新，到2002年半导体工业发展成为1400多亿美元的行业。

（二）行业增长的动力：持续创新

最近10年，推动半导体增长的主要动力是通信和网络应用市场的不断创新。

（三）投放市场的时间是关键

半导体产品进入市场的时间至关重要。功能最全的产品不一定能赢得市场份额，迅速进入市场的差异化产品往往能够取胜。

（四）产业高度周期化

半导体工业经历了几个涨落周期，高速增长期后紧接着就是急剧下降。尽管半导体工业受到全球宏观经济形势的影响，但结构驱动因素（如PC普及率提高和全球通信基础设施建設）形成了强大的需求动力。

迄今大幅度下降大部分是由新增供应能力跟进造成的能力过剩引起。增加能力的决策通常是在高速增长期作出，一般都有几家公司同时增加设施。几年后一旦这些新能力建成，供应失衡必然导致利用水平降低和价格压力。

三、半导体制造业的发展趋势

（一）设计和加工

半导体的设计越来越复杂，每块电路的设计工作量不断增加。芯片设计采用自动化工具如CAD程序和EDA（电子设计自动化）。作为一般规律，设计对资本要求不高，但需要大量人才，而制造要求大量资本，但不要太多人才。晶片加工工艺极其复杂，设备和工具投资要几十亿美元。因此进入壁垒很高。

（二）技术发展趋势

随着产品生命周期和收益高峰期的缩短，具有先发优势的企业不仅在市场上的时间更长，而且有更大的能力来影响标准，获得关键的设计地位和合作主动权。

（三）经营模式的调整

1.垂直一体化瓦解

竞争加剧、资本密集度的迅速提高，迫使一体化元器件制造商(IDM)逐步缩小核心业务。

2.独立的纯委托加工厂和无工厂公司兴起

目前的晶片加工厂大概要几十亿美元的投资。能够负担得起这种投资水平的企业不多，所以出现了无工厂半导体公司。无工厂公司利用其知识产权资本，而不需要巨额的制造投资。

3.专业化的IP销售

IP许可业务模式使密集型的R&D，只要很少的资本投资或流动资金就可以产生很大的资金流动。

4.合作

由于巨大的资本要求和技术挑战加剧，企业正在探索新的风险分担方式。许多公司与过去的竞争者展开合作。

四、半导体元器件分类及市场概述

根据半导体工业协会（SIA）的划分，半导体市场的范围很广，从微处理器和存储器，到逻辑和模拟元器件。

五、通信和网络IC市场

（一）狂热的后遗症

历史上，PC工业是半导体需求的主要动力。1999年和2000年基础设施投资过热，服务提供商争相投巨资升级通信基础设施。当泡沫破灭时，行业面临的是需求下降和大量的库存。2002年，通信半导体下降到占市场总额的20%。

（二）网络应用半导体

网络应用半导体包括LAN芯片、接入IC，以及传输和交换IC。

（三）通信处理器和网络处理器

据IDC的数据，2002年通信处理器、网络处理器、协处理器和交换结构/背板半导体市场合计为10.4亿美元，比上年下降9%。预计2002～2006年，该市场将是增长最快的市场之一，增速可达18%，仅次于WLAN芯片组。

六、存储器的应用向网络扩展

存储器市场是资本高度密集型的和周期性的。但始终不变的是：交付的比特单位持续上升、存储器价格持续下跌以及新的应用不断要求更高的存储密度。目前，存储器IC的应用扩大到非PC产品，特别是通信和网络应用。在通信和网络设备中，光靠总线宽度不能解决所有问题，许多功能都要用存储器。随着网络速度的极大提高，存储器的存取速度非常重要。因此，内容可访问存储器（CAM）市场成为存储器和网络半导体供应商日益重要的领域。

七、图形半导体和芯片组

图形芯片的发展超越了摩尔定律，其性能每6个月翻番，而不是18～24个月。目前行业的大部分收入来自成熟的PC工业。2002年，整个PC图形市场估计在35亿～40亿美元。图形半导体发货量增长8%，达到1.88亿个。如果加上整个核心逻辑芯片组市场的收入，目前的市场规模估计为70～80亿美元/年。

（一）图型半导体市场趋势

1.竞争压力加大、利润缩减

2.设计和产品生命周期非常短

3.进入壁垒极高

4.集成图形和核心逻辑芯片组的兴起

5.新市场如移动和手持市场的发展

6.英特尔的参与竞争

（二）图形半导体的应用市场

目前图形半导体市场大部分针对台式机市场。鉴于PC市场的成熟度，半导体厂家更多关注以下新兴市场。

1.笔记本

笔记本市场的增长远高于台式机市场。这种趋势增加了对可靠、低功率图形芯片的需求。

2.工作站

这是一个为CAD/CAM专业人员和数字内容制作行业的专业人员服务的成熟市场，但平均售价和利润率更高。

3.游戏机

根据IDC的数据，2001年视频游戏机半导体市场估计为41亿美元，估计2002年增至45亿美元，市场潜力巨大。

注：（1）根据摩尔定律，半导体性能大约每18个月提高一倍。

（2）梅特卡夫通信定律认为，网络效应等于用户数的平方。

电子与半导体工业 篇3

自2004年全球半导体工业再次达到峰值之后，至今工业未见负的增长。如2004年半导体业增长达24.6%;2005年为6.8%;2006年为8.9%及2007年为3%左右。似乎违背了之前工业的周期性规律。

评价半导体工业的参数

工业能否准确的预估?应该是能，但也困难，因为有规律，但也有非规律的因素存在。通常情况下，总存在两个不同方向的判断，这反映工业的复杂性及本来面貌。通常有些参数可用来综合进行工业的评价。

B/B, book/bill;也可称订单/销售额;是反映“未来/过去”。Book表示“未来”而bill表示“过去”，己经完成的销售，所以B/B的值通常接近1，越大越好。例如半导体设备的B/B值，能表示6个月之后芯片制造业的盛衰。如2007年9月及10月的设备B/B值在0.8左右，反映2008年的Q1及Q2的半导体设备订单下降。

库存，如果回忆06及07年的年初的不景气都是由于库存过剩惹的祸。正常的库存以流转天数来计。没有库存也不可能，但库存大时将影响销售业绩。半导体产品的库存周期正常应该在40至50天左右。

ASP，平均销售价格。半导体芯片价格总的趋势是不可逆的下降，但每个芯片的复杂性及功能在不断地提高。如5 1 2 M b DRAM芯片，2007年1月时价格为6.5美元，至11月时己下降为不到1美元，幅度达80%。如果ASP的下降超出预期，工业将陷入供大于求局面。

工业的发展趋势，需要一个综合的评价体系，不可能单依某个数据来作判断。除了上述几个典型参数外，还要看终端产品市场的需求，如目前全球最大的两大类产品——计算机及手机，相对来说更为重要。

2006年以来，PC及手机都有近两位数的增长，反映芯片的需求量仍是节节上升。除此之外，工业的预测还与全球的经济大环境，尤其是美国经济状况有关。近期油价急速上升及美国因次贷危机等问题，致使美国GDP上升速度放缓，都有可能减缓半导体工业的增长。

在进行综合评价时，一般分析师总有乐观、正常及看淡三种心态，这些都是可以的，因为可以不断地根据新的情况进行多次修正。

有许多市场机构在作半导体工业的分析与评估，其中比较著名，有权威性的公司如下;Gartner、iSuppli、ICInsight、SIA、SEMI、WSTS等，尤其是WSTS的每年春秋两季的数字预测对于业界有指导性的影响。

2008年半导体工业能否再次跃起

2007年底，各分析机构均对分析数据作出了最终的修正。如i Suppli公司11月的最新预测为全球半导体工业07年有4.1%的增长，达2700亿美元，修正9月时发布的3.5%的看法。英特尔以339亿美元、三星201亿美元及东芝125亿美元，分别列于第一、二及第三名。

预测08年工业比较乐观的还有英国的Future Horizon，它是从全球芯片需求量角度，认为2006年时增长18.1%，而2007年有12%的增长，都高于芯片工业长期的10%需求增量。因此，基于ASP可能有2%的恢复及芯片需求量仍有10%的增长，预测2008年全球半导体业有12%的高增长。

支持08年半导体业前景仍好的依据是终端市场的两大类产品，PC及手机仍有大于10%的增长及中国奥运拉动全球经济等。另外，大部分市场机构目前对于08年半导体业前景都表示乐观的看法。

从终端应用市场，P C中除了微软的Vista软件，已经推出近1年，正在逐渐酝酿发酵过程，形成新一波的换机高潮外，预计在2008年中笔记本电脑将首度超过台式机，销量达亿台。另外，在麻省理工学院等发起的OLPC概念推动下，全球低价电脑风潮崛起，它的对象与100美元PC不同，主要目标是老人、孩子以及第一次电脑的购买者，要求操作方便，简单。中国台湾的华硕，大众等厂已捷足先登，称作EeePC，态势比预期要好得多。业界大胆地预测未来5年的低价PC的市场容量将达10亿台，平均每年有2亿台的销售量。

资料来源:SIA/J PMorgan/iSuppli综合整理

此外，手机在苹果iPhone等概念推动下，智能、高附加值的手机市场值得看好，2008年将达2亿台。同样低价手机在新兴四国，中国，印度，俄罗斯及巴西中的潜力巨大，预测2008年全球手机仍有两位数以上的增长，达13亿台。

一直困扰的存储器价格下跌，有望在2008年的Q1或Q2探底，自此价格将再逐步回升，迎来全球存储器业的新高潮。

另一方面，看淡08年半导体业的的因素仍较多，归纳起来：ICInsight于2007年12月数据，认为全球固定资产投资，2006年升18%，2007年升3%，而2008年投资下降9%，为510亿美元。其中存储器的投资将下降30%，台积电和联电也声称投资将下降20%以上。全球固定资产投资占半导体销售额的百分比，从2007年占22%，下降到2008年的18%。

另一家公司Gartner表示08年可能又是一个间冰期 (理解为时好时坏) 。全球半导体工业增长趋缓，原因为模拟IC、DRAM、F P G A、N A N D闪存等的市场需求不足。Gartner己经作了调整，07年半导体业增长由9.2%调低为6.4%。

另外，与半导体业紧密相关的设备工业，06年设备工业升幅达23%，是少有的繁荣年，07年时半导体设备市场为416.8亿美元，较2006年仅升3%，而08年却将下降2%，直到09年再反弹，2010年时达479.9亿美元。

DRAM及NAND的价格持续下跌，还不清楚何时能真正探底。供求关系是影响存储器价格的主因，但三星、海力士等为争全球第一，谁也不愿首先收手，因此存储器供大于求的局面什么时候能改善，还甚难言。

电子与半导体工业 篇4

关键词 半导体物理 教学改革 教学质量

中图分类号：G047 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2015）19-0007-02

从第一个半导体点接触式晶体管发明以来，半导体产业已经成为了国民经济重要的组成部分，世界各国均竞相大力发展本国的半导体产业，以期在国际舞台的较量中争得主动权。因此，它关系到国民经济整体效益和国家安全，关系国家前途的重要战略产业。现代半导体科学的迅猛发展、知识的不断翻新、竞争的不断深入、对人才素质要求的不断提高都给我国半导体产业的发展提出了严峻挑战，也给半导体物理基础教育提出了新的、更高的要求。

半导体物理主要介绍了半导体材料和器件中的重要物理现象，阐述了半导体物理性质和理论，确定了半导体有关物理量的实验方法。半导体物理是微电子类相关专业，如电子科学与技术、微电子、集成电路设计等专业核心重点课程，作为微电子技术的理论基础，半导体物理研究、半导体材料和器件的基本性能和内在机理是研究集成电路工艺、设计及应用的重要理论基础；作为微电子学相关专业的特色课程及后续课程的理论基础，半导体物理的教学直接影响了后续专业理论及实践的教学。但是，由于半导体物理的学科性很强，理论较为深奥，涉及知识点多，理论推导繁琐，对于学生的数学物理的基础要求较高，学生在学习的过程中存在一定的难度。因此，对授课教师提出了更高的要求，不仅要对半导体物理有充分的理解，还要熟悉半导体工艺和半导体集成电路设计。同时，必须针对目前教学过程中存在的问题与不足，优化和整合教学内容，丰富教学手段，结合科技发展热点问题，探索教学改革措施，激发学生的学习兴趣，提高半导体物理课程的教学质量。

一、优化整合教学内容

重庆邮电大学采用的教材为刘恩科主编的《半导体物理学》（第七版，电子工业出版社），该教材是电子科学与技术类专业精品教材。同时，半导体物理课程学科领域发展极为迅速，新的理论和研究前沿不断涌现，研究领域不断扩展，学科交叉渗透性越来越强，知识更新也很快。针对以上问题，授课教师应与时俱进，在保持课程知识结构与整体系统性的同时，对教学内容进行合理取舍，压缩与其它课程重叠的内容，删除教材中相对陈旧的知识，密切跟踪科技前沿与研究热点，加入近几十年来发展成熟的新理论、新知识，突出研究热点问题，力求做到基础性和前瞻性的紧密结合，使学生在掌握基础知识的同时能对半导体的发展历程和发展趋势有一个清晰的认识，让学生能从中掌握事物的本质，促进思维的发展，形成技能；同时注重与信息化技术相结合，互联网搜索最近几年半导体技术的最新研究成果，以多媒体录像及图片的形式，使学生能及时掌握前沿发展趋势，激发学生的学习热情，培养学生的科学精神。例如，在正式开始《半导体物理学》相关内容课程教学前，应将前置课程中重要的基本知识贯穿于教学过程中，以免造成学生认识上的巨大跳跃感；在讲解半导体能带结构前，增加适量学时讲授近代理论物理知识，使学生了解原子中电子能级和电子壳层分布，掌握泡利不相容原理、玻耳兹曼分布律和玻尔频率条件等微观粒子运动的基本规律。这些都是学习《半导体物理学》必备的知识，只有在透彻理解这些基本概念的前提下，才能对现有课程知识有更深入的了解和掌握。否则将造成学生理解上的障碍，最终导致学生失去继续学习的兴趣。 因此在授课内容的选择、排列上要遵循循序渐进的原则。再例如在讲授半导体元器件的结构及性能时，适当补充半导体器件的制备工艺，结合半导体器件的制备视频，让学生结合某种半导体器件分析其结构与性能。

二、强调基本概念与物理模型，提高教学质量

半导体物理课程涉及到的基本概念和物理模型较多，仅凭教材中的定义理解这些概念和模型，学生很难完全掌握。教师授课时应重在与应用相结合，以必需、够用为度，结合实用性和先进性，力求内容精简、重点突出、概念明确、说理清晰。将书本上的理论推导与结论同相关实验相结合，使学生对抽象的课堂相关知识能顺利地转化为直观认识，增强教学效果。实践是检验真理的标准，在理论教学的同时，适当安排学生进行相关实验操作，观察实验现象，既加深了对理论的认识，锻炼了动手能力，又能通过做实验使学生切身体会到一个物理结论是怎样体现了理论和实践的完美统一，从中领悟出科学研究的普遍方法和过程。

部分深奥的物理模型，学生比较难以理解，教师应运用恰当的类比，进行形象分析，加深学生对物理模型的理解，增加学生的学习兴趣。例如讲电子能态密度以及电子密度的概念，部分学生较容易混淆的概念。为了帮助学生理解，教师可以通过教学楼里面的学生人数与半导体中的电子数目进行类比：同楼层不同的教室对应不同的能态，教室里座位数对应能态的数目，把学生当作半导体中的电子。这样计算电子能态密度就相当于计算教室里单位面积的座位数，计算半导体电子浓度就相当于计算教室单位面积内学生人数。一个学生坐在某一排的某个座位上，即认为这个电子态被电子占有。通过这种生动形象的类比，学生对这两个概念的理解就清楚多了。半导体物理课程中理论推导和数学上的近似处理较多，繁琐的公式推导增加了学生对物理模型理解的难度。物理模型和简单的数学推导用多媒体或视频的形式展示给学生，复杂的数学推导则采用黑板板书的形式加以讲解，这样能适当地把物理模型和公式推导分开，使学生在彻底理解物理模型的基础上掌握理论推导。

课前预习和课后练习也是提高课堂教学的两个重要的环节。应适当给学生布置相关的课后作业，引导学生进行独立思考，在下一堂课开始安排一定的时间进行个别回答或集体讨论，及时解决学生的疑惑，从而形成可持续发展的模式。

三、考核方式的改革

为了客观地评价教学效果和教学质量，针对半导体物理课程特点，对考核方式作如下尝试：1.考试是课程教学过程中一个非常重要的环节，平时成绩是衡量学生平时学习表现的主要指标，所以本课程考核方式之一采用期末试卷笔试与平时成绩结合的方式；2.在授课过程中，针对课程的某些从实验得出的理论结论，开放实验室，让学生分组协作完成实验结验证，从而将课本知识转化为实践动手能力。

四、结束语

总之，半导体物理是电子科学与技术专业专业基础核心课，在教学过程中合理安排教学内容，采用现代化教学手段，不断进行教学改革，提高了半导体物理课程的课堂教学效果，为学生后续专业课程的学习奠定了扎实的基础，培养适应社会需求的专业型人才。

参考文献：

[1]汤乃云.微电子“半导体物理”教学改革的探索[J].中国电力教育，2012，（13）：59-60.

[2]刘恩科，朱秉升，罗晋生. 半导体物理学[M]. 北京：电子工业出版社，2011.

[3]刘德伟，李涛. 半导体物理课程教学改革探讨[J].中国电力教育，2013，（34）：85-86.

基金项目：中地共建项目-重庆国际半导体学院教学团队建设（2013.10-2015.12）；重庆国际半导体学院产学研用结合培养模式研究与实践（111023）。