为拓宽师生学术视野,深化对半导体技术前沿与产业格局的认识,11月3日上午10点,物电学院在云塘校区理科楼B113举办学术讲座。本次讲座以“面向人工智能和信息处理的半导体技术:趋势、应用、可靠性,与展望”为主题,特邀山东科技大学刘俊杰教授主讲。刘教授是国家高层次人才专家、IEEE/IET/AAIA会士。学院相关专业师生参加讲座。

讲座伊始,刘俊杰教授从半导体技术的核心方向讲起,系统梳理了半导体材料从硅/锗(第一代)、砷化镓/磷化铟(第二代)到氮化镓/碳化硅(第三代)的发展脉络,以及器件设计、电路设计、电子设计自动化(EDA)、工艺制造与可靠性等关键环节。他以Intel微处理器的演进为例,介绍了从1971年4004处理器(10微米工艺、约1万个晶体管、主频10MHz)到2000年Pentium处理器(90纳米工艺、4200万个晶体管、主频约1.5GHz)的跨越,展示了摩尔定律驱动下芯片技术的飞速发展。

随后,刘教授深入讲解了晶体管结构的演变。他指出,人工智能和数据处理器件的性能与晶体管速度密切相关,晶体管的结构已从传统的平面晶体管,逐步演进到鱼鳍晶体管(FinFET)、鱼鳍晶体管(GAAFET),未来还将向全环绕栅极晶体管(CFET)等三维结构发展;与此同时,晶圆尺寸也从200毫米、300毫米向450毫米乃至675毫米演进,先进封装技术(如2.5D/3D封装、CoWoS封装)已成为提升芯片集成度的重要路径。
在应用层面,刘教授结合全球半导体产业格局,分析了目前主要半导体技术的掌控情况:从先进AI GPU、EDA软件、光刻设备到基芯片厂商,各国各地区各有所长。他重点介绍了面向人工智能的应用,谈到当前ChatGPT、Claude、Gemini、DeepSeek等大模型的迅猛发展,指出AI已从“聊天工具”进入“应用工具”阶段,全球相关企业数量已超过18000家;同时,AI数据中心的巨大能耗、手机前端集成电路等高频信息处理应用,都对半导体器件的性能与可靠性提出了更高要求。

展望未来,刘教授认为硅工艺凭借材料成本低、工艺成熟度高、可靠性好等优势仍不可被取代,第三代半导体、新型显示材料、传感器融合等方向前景广阔,我国对高端半导体材料、制造设备、设计软件(EDA)与可靠性技术有着迫切需求,这也为相关专业的师生提供了广阔的发展空间。
此次学术讲座内容翔实、深入浅出,既有对半导体技术发展脉络的系统梳理,也有对产业格局与前沿趋势的深刻洞察,帮助师生更好地了解了半导体领域的发展现状与未来方向,进一步激发了大家投身相关领域科学研究的热情。学院将继续邀请国内外知名专家开展学术交流,助力学科建设与人才培养。
(文、图/周浩然 一审/邹望辉 二审/刘斯 三审/张国强)