韩国集成电路技术发展史(2)

2019-08-20 18:50

1992年末又与美日等先进国家同期开发出64M DRAM,并拥有了世界上第一块64M DRAM芯片,完成了在DRAM领域上的追赶,到1995年领先美日开发出了256M DRAM,从而实现了技术的飞速跨越。

不过,作为韩国尖端技术先导产业的半导体产业,除芯片加工制造及组装技术外,韩国这一产业的整体水平仍处于初级阶段。例如ASIC3技术在发达国家已处于成熟阶段,而韩国仍处于初级阶段。不过韩国在半导体产业仍占据很大优势,因为集成电路的加工制造及组装属于劳动密集型领域,韩国比起发达国家在劳动力成本等方面更有优势,具备了一定的国际竞争力。

从整体发展局势上看,1986年至1989年韩国经历了半导体产业高速发展的黄金时期。1989年之后受世界半导体行业不景气的影响,韩国半导体产业大受挫折。但从1993年起,韩国电子产业转入生产与个人电脑相关的产品,同时受日元升值及产业复苏的影响,到1995年韩国整个电子产业的发展达到巅峰,半导体总产值达到16215亿美元,占全球半导体产品产值的10.17%,产业的出口值创下历史新高。.

之后,1998年亚洲金融风暴爆发,各国都积极重整企业以振兴经济。三星集团也采取了“集中”策略,电子部门便是该策略中的重要一环。这种集中资源、积极推进的策略效果非常明显:三星在1999年之后一跃成为韩国第一大集团,其存储器产品、薄膜晶体液晶显示器(TFT-LCD)及无线通讯产品销售额大幅增长,韩国的DRAM市场占有率开始超过日本,并成为存储器市场的领导者。

截止目前,半导体产业已成为韩国的支柱产业之一,韩国也已成为继美国、 日本之后的世界半导体第三大强国。

三、韩国集成电路制造业的创新模式

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Application Specific Integmted Circuit,专用集成电路。其特点足面向特定用户,它与通用集成电路相比,具自.体积更小、功耗更低、可靠性更好、性能更高、成本史低等优点。

1、整体创新模式

集成电路产业是信息产业生态链中投入大、利润高的产业,也是战略性和市场性同时兼备的产业。韩国集成电路产业从一开始便选择了通用性强的动态随机存储器(DRAM)作为产业发展重点,其发展轨迹是按照行业“lK-4K-16K-64K-256K-lM-4M-16M-64M-256M-1G”的发展顺序实现步步赶超的。

韩国半导体产业是通过加强自主创新实现由技术追赶的典型例子。韩国发展尖端产业的战略一直采取“模仿学习型”的技术发展模式,但并不是单纯的技术模仿,而是将重点放在模仿后的学习,通过模仿积累经验,进而实现自主创新。在八十年代后,韩国芯片制造业的创新模式符合技术追赶理论中的第二种A '-B'-C'-D'-E',比较严格地遵循了技术创新过程中的每一个路径,需要大量的资金与技术投入,单靠企业的投入是无法实现的,政府自始至终都在基础环节中扮演了极其重要的角色。

韩国半导体产业从代工生产(1965年)起步,以引进和购买相关技术为主实现技术积累后,20世纪80年代中期和90年代初期转向自主开发,政府开始制定了“超大规模集成电路共同开发计划”,以政府所属的国家电子研究所为主,三星、现代、LG等大企业参加组成半导体研究开发组合,集中人才、资金,进行从1M到64M的DRAM核心基础技术开发,各大企业则在该技术基础上继续大规模投资,开发生产技术和工艺技术。政府承担了大部分新技术开发风险,并在技术力量上成为开发的核心。作为补偿,企业在使用这些基础技术时,需按其销售额交纳技术适用费,其中一半归政府,一般归韩国电子研究所,而参与基础技术开发的企业则可少缴或不交技术使用费,其它企业则无此优待。借此,终于在1992年末与美日同期开发64M DRAM。在从1M到64M的DRAM核心基础技术开发过程中.韩国政府承担了大部分研发投资。1M到16M的DRAM开发共投资879亿韩元,政府投入500亿韩元:16M和64MD-Z-RAM研发投资900亿韩元。政府投入750亿韩元。1994年自主开发出256M存储器后,韩国半导体进入以自主技术创新为主的技术跨越,成为世界半导体存储技术的领先者。为持续保持并强化竞争优势,韩国政府通过了《新一代半导体基础技术开发项目》,并于1996年成功开发1G DRAM。2001年4月又最早开发出4G DRAM,成为在内存方面世界上技术最强的国家。数据显示:从1989--2003年.韩国在美国申请存储器领域专利年

平均增长105.8%,而韩国在美国的全体专利申请年平均增长率是52.5%,两者相差竞有53个百分点。正是这种持之以恒的自主创新努力,韩国才实现了由技术追赶到跨越。

2、代表企业

三星集团是韩国最大的企业,而三星电子又是三星集团的核心部分,同时也是韩国最大的电子企业。1974年,创始人李秉哲买下了归侨姜基东博士创立的韩国第一家半导体企业,这可以说是韩国民营企业参与半导体的奠基之举。最初三星只是小规模地生产晶体管和集成电路,并于1982年建立了半导体研发实验室,致力于MOS的研制。

但真正开始大规模集成电路生产则是从1983年开始的,这一年四大财阀都开始关注这一行业,因为这一年股市行情颇佳,它们获取了大量资金。同时,美国经济的不景气,让韩国企业可以更加容易地选择与美国小型半导体公司合作,这些小公司大多很不景气,十分愿意出售其集成电路技术,而这些技术正是韩国 人所需要的。

1983年2月,李秉哲发表了一项十分著名的声明,他表示要将三星打造成全球内存芯片的大企业。他将当时仍很弱小的三星的前途押在了半导体上。70年代,三星最初也试图采取技术引进,为此向美国德州仪器、摩托罗拉、日本电器、东芝、日立公司先后寻求购买64K DRAM的技术许可证,但都遭拒绝。三星不得不于1982年自己建立研发小组,以其8年的晶体管和集成电路生产经验为基础,谋求向超大规模集成电路迈进。这较之以前的操作需要技术上的重大飞跃,即从5 pm到2.5 u m,从3英寸到5英寸芯片,以及从1K/16K大规模集成电路向64K超大规模集成电路,这是典型的在初始发展阶段上的跨越追赶方式,在产品的发展初期收效往往最为明显。在研发过程中,三星时刻关注美国企业的并购情况,紧接着成功从美国Micron Technology公司购得64K DRAM芯片设计技术许可,从而大大缩短了学习和生产的时间。

三星在这一时期的技术吸收过程是由易到难,是典型的“步步为营\,从组装工艺到工艺开发,然后到芯片制造和检测。首先,三星从Micron Technology公司进口64K DRAM芯片,在韩国国内组装。因为已具备8年制造大规模集成电路的经验,三星在消化组装技术方面较为容易,并且基本达到了当时日本的水平。

在此基础上,三星进一步开始消化吸收设计和工艺水平。

三星开始建立了两个研发小组,让其合作进行64K DRAM的消化吸收及产品化。三星还从美国大学聘请了5名韩裔美国科学家,这些科学家都有从事半导体设计的经验。除此之外,还有其它500名美国工程师,这给三星在揭开超大规模集成电路技术提供了十分关键的帮助。三星还在韩国本土组织了一个特别工作小组,由2名已有64K DRAM技术开发经验的韩裔美国科学家等主持。三星给工作小组提出了在6个月内开发出可行64K DRAM生产系统的目标。最终,小组团队成功开发出8项核心技术之外的生产64K DRAM所需的309项工艺,并在1984年上半年把64K DRAM推向了市场。这仅比美国的首创产品晚了约40个月,比日本的第一代商业化产品也只晚了18个月。韩国成为了世界上第三个引入DRAM芯片的国家,这大大缩短了与美日的差距。这时虽未赶上,但已明显处于追赶中的加速过程,表现为已能够跟随主流产品及缩小产品水平差距。

1984年,大批量生产64K DRAM成功后,三星公司又成立了第二支研发团 队,一支在国内工作,一直赴硅谷进行256K DRAM的开发。为缩短与美日在 256K DRAM的商品化方面的差距,三星国内团队再一次决定从Micron Technology公司引进电路设计技术。对于更为艰难的256K DRAM的开发,团队遇到不少困难,尤其是几项关键技术,如2um电路工艺开发,1.1 um金属行距等,公司为此采取了危机管理模式,终于又在1984年10月成功开发出了可行的芯片模具。这一回,三星在256KDRAM的研发追赶时间从64K DRAM的4年缩短到了2年。三星的256K DRAM于1986年实现大批量生产。经过自主开发,三星在追赶美日的进程上又成功地缩短了2年。

随着256K DRAM的大批量生产系统成功的开发,三星研发团队从1985年9月开始,将重点集中到了1M DRAM的开发上。这一次值得注意的是,三星已可以从美国企业购买1M DRAM的设计技术,但三星还是决定自己开发,这一次三星又将任务分配给了国内和硅谷的两支研发团队。三星决定自己研发有其外部原因,256K DRAM能够从美日获得许多前期经验,但1M DRAM却很难获得有关技术规范方面的知识、样品等,因为美日公司已经抢先制定了防止模仿性分解研究的规定。但三星还是运用了其危机管理模式,克服了诸多困难,1986年6月制造出了可行的模具,把与日本领先公司的差距从研制256KDRAM的2年缩短到了1M DRAM

的1年时间,在硅谷的工作小组也在3个月后成功研发除了1MDRAM,这表明研发能力已转到了韩国国内。当在面对下一步4M DRAM的开发时,三星遇到了不少困难。1986年德州仪器向三星及八家日本芯片制造商提起了诉讼,指控其侵犯DRAM设计专利权,最终三星以对其过去和未来存储产品销售额赔付专利使用费告终。这表明,如果继续开发4MDRAM芯片,三星有可能会面临更大的竞争压力与挑战。为此,韩国政府参与了进来。1986年10月,韩国政府参与到半导体工业发展规划上来,指定4MDRAM研发为国家级项目,政府的研究与开发研究所、电子和通讯研究所与三星、现代、LG组成联营企业,目标是在1989年开发并大量生产4MDRAM,完全消除与日本的技术差距。在联营的3年期间(1986-1989),共投入1.1亿美元用于研发,其中政府就占到57%,可见政府在其中所起到的关键作用之大。但政府的2家研究所内部发生分歧,导致2家研究所各自开发,三家企业也分别转入不同的领域研发。1988年,三星最早宣布完成了4MDRAM的设计,仅比日本晚6个月。最终,早生产能力与研发上,韩国财团主宰了4M和16M DRAM的世界市场。

政府又指定了16M DRAM和256M DRAM的开发为国家级项目。政府也相应地组织了一个类似的联营企业。但三家财团已经建立起了足够的技术研发力量,已能够分别独自进行研发,更重要的是,彼此不愿分享经验与成果,所以联营企业只是在分配政府拨款上起到协调作用。三星1992年先于竞争对手现代和LG开发出64M DRAM。更为重要的是,三星等财阀开始进一步投资用于改进64M DRAM的研发,这使得三星的同类产品技术开始优于美日产品。到1994年下半年,三星就已成为世界上最大的64M DRAM商业样机的供货商,向美国超大用户如惠普、IBM等提供产品。三星的成功追赶以在1992年的64M DRAM为标志,实现了在技术、市场方面的巨大成功。此后,256M DRAM及更高的DRAM研发上,三星一直处于超越阶段。

四、技术发展史年表

韩国集成电路的技术发展史,实际上完全是DRAM技术的创新史。DRAM存储器是韩国集成电路产业进入自主研发阶段最先选中的突破口,而且其研发历程一直延续至今。可以说,韩国正是通过DRAM强势进入集成电路产业的,并且通过DRAM技术的不断突破引领世界存储器集成电路产业的发展。在DRAM领域,自从


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