Wybrane technologie i konstrukcje scalone

Rozwój technologii mikroelektronicznych postępuje bardzo szybko, w tempie nie spotykanym w innych dziedzinach. Można przyjąć, że co trzy lata:
-    minimalny wymiar charakterystyczny tranzystora maleje prawie 1.5 raza (obecnie długość kanału w zaawansowanych ale standardowych technologiach CMOS wynosi ok. 0.18 mm),
-    w podobnym tempie rośnie wielkość układów (maksymalna powierzchnia wynosi kilka cm²),
-    maksymalna liczba tranzystorów rośnie ok. 4 razy (kilkadziesiąt milionów),
-    szybkość działania rośnie ok. 3 razy (obecnie maksymalna częstotliwość zegara kilka GHz).

Tendencja miniaturyzacji ulega spowolnieniu ze względu na ograniczenia fizyczne procesów litografii i szybki wzrost kosztów sprzętu technologicznego o wysokiej rozdzielczości. Problemem w technologiach submikrometrowych jest także odprowadzanie ciepła (konieczność zmniejszania poboru mocy) i redyfuzja domieszek w kolejnych procesach termicznych.
Niezależnie od doskonalenia klasycznych technologii, postępują prace nad przyrządami nanoelektroniki w których inny jest mechanizm transportu nośników – wykorzystuje się efekty kwantowe.

Wzrost szybkości działania jest pochodną zmniejszania wymiarów elementów i skracania połączeń wewnątrzukładowych. Istotnym parametrem decydującym o czasie przelotu nośników ładunku jest ich ruchliwość – stosunkowo niewielka w krzemie. Alternatywnym materiałem półprzewodnikowym jest arsenek galu GaAs wykorzystywany do realizacji układów mikrofalowych. Jest to jednak proces kosztowny i wydaje się, że wprowadzanie warstw krzemo-germanowych pozwoli rozszerzyć zakres częstotliwości dostępnych w technologii krzemowej.

Poszukiwanie nowych materiałów dotyczy także dielektryka bramkowego w strukturach MIS. Dwutlenek krzemu ma stosunkowo niewielką przenikalność dielektryczną, a grubości wykonywanych już warstw (kilka nm) są blisko granicy możliwości technologicznych i wytrzymałości elektrycznej (przebicia).

Do technologii szybko rozwijających się należy MOS-SOI (Silicon On Insulator), w której cienka warstwa krzemu ograniczona jest z dwóch stron dielektrykiem, co eliminuje szereg niekorzystnych efektów objętościowych klasycznej technologii krzemowej, a ponadto stwarza możliwość sterowania dwiema bramkami.

Do głównych obszarów produkcyjnych należą:
-    układy katalogowe (pamięci, mikroprocesory itd.),
-    układy specjalizowane ASIC (głównie programowalne i złożone z komórek standardowych),
-    mikrosystemy: mikroczujniki i mikromechanizmy (np. mikrosilniki, pompki)
Układy katalogowe są produkowane przez nieliczne koncerny międzynarodowe (np. Intel, Siemens, Global Foundry,  itd.), układy programowalne też produkują wielkie firmy, ale ich funkcje definiuje użytkownik, inne układy specjalizowane produkowane są w licznych fabrykach nawet w niewielkich krajach (np. AMS w Austrii, IMEC w Belgii, VTT w Finlandii, TCMS i UMC na Tajwanie), a wiele nowych firm podejmuje wytwarzanie mikrosystemów. 

Z punktu widzenia projektantów nowych wyrobów elektronicznych jest istotny coraz łatwiejszy dostęp do producentów układów specjalizowanych, na co składa się:
-    dostęp do kursów projektowania (np. w Instytucie Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszawskiej),
-    dostęp do zaawansowanych narzędzi programowych wspomagających projektowanie (CAD) (licencje komercyjne, tańsze licencje na pierwsze wyroby na specjalnych warunkach finansowych, firmy projektowe – design houses),
-    możliwość przesyłania projektu zapisanego w odpowiednim formacie do producenta (vendor) przez internet,
-    niewygórowane koszty produkcji prototypów w systemie MPW (Multi project Wafer), który zrównuje koszty z produkcją wielkoseryjną,
-    możliwość uzyskania dofinansowania innowacyjnych projektów w ramach programów krajowych i międzynarodowych.