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微电子技术发展趋势及其应用简介

减小字体 增大字体 作者:杨立峰 陈淮  来源:本站整理  发布时间:2020-2-13 9:31:26


本文简要介绍了微电子技术
的发展水平、特征、方向、关键
技术、需要突破的的技术层次以
及在个领域的基本应用并对其发
展趋势进行展望。
【关键词】微电子 特征 发展趋势 应用
随着科技的发展,微电子技术作为科技
发展到一定阶段的产物对我们社会生产、生活
等领域产生了极大的影响。微电子技术在生产
领域中的应用有效地提高了生产效率。自从
1947 年发明晶体管,1958 年第一块半导体集
成电路的诞生,微电子技术经过近半世纪的高
速发展,微电子技术既是基础,又是高科技。
进入到 21 世纪,微电子技术是当代发展最快
的技术之一,大大推动了航空航天技术,遥测
传感技术,通信技术,计算机技术,网络技及
家用电器产业的迅猛发展。同时,战争也由传
统变为现代的电子战、信息战的高科技战争。
1 什么是微电子技术
微电子技术是在电子电路和电子系统的
超小型化及微型化过程中逐渐形成和发展起来
的,以集成电路为核心的电子技术。是由电路
设计、工艺技术、检测技术、材料配置及物理
组装等形成的技术体系。
2 微电子技术的特征
微电子技术是在传统的电子技术基础上
发展起来的。之所以称之为“微电子”,顾名
思义就是由于它是在微小的范畴内的一种先进
技术,其特征是“四微”:
(1)它对信号的加工处理是在一种固体
内的微观电子运动中实现的;
(2)它的工作范围是固体的微米级甚至
晶格级微区;
(3)对信号的传递交换只在极微小的尺
度内进行;
(4)它的容积很大,可以把一个电子功
能部件,甚至一个子系统集成在一个微型芯片
上。总之,微电子技术是指在几乎肉眼看不见
的范围内进行工作的一种独特而神奇的特种技
术。
微电子技术发展趋势及其应用简介
文/杨立峰 陈淮
本文简要介绍了微电子技术
的发展水平、特征、方向、关键
技术、需要突破的的技术层次以
及在个领域的基本应用并对其发
展趋势进行展望。


3 微电子的发展趋势
当代微电子技术正在向着高集成度、高
速、低功耗、低成本的方向发展。它的进步主
要借助于以下几个方面:
3.1 制造工艺的改进
在制造工艺方面由最初的单层平面分布
发展到后来的多层工艺 ( 有多层高密度和多层
多功能两种方式 ),以降低成本,增加功能。
采用人工超晶格工艺 ( 一种用人工控制晶体晶
格大小制造晶体的新工艺 ),制造的器件叫超
晶格半导体器件。这种器件的速度比硅半导体
器件快 10-100 倍。使用敏感集成电路 ( 在一
块芯片上同时集成各种敏感元件及外围电路 ),
可以缩小体积,降低成本,提高可靠性,增加
功能。系统的集成方法将从二维结构向三维立
体结构发展,这样会实现集成度的新突破,为
集成电路的发展拓出一条新的可行之路。集成
电路面世以来便以集成度每三年便翻两番的摩
尔定律发展。
3.2 材料的更新
科学家正广泛地探索以新材料取代硅晶
体的可行途径。随着微电子技术的高速发展,
硅材料的局限性已逐步暴露出来。采用砷化镓、
磷化铟等氧化物半导体材料和超导材料、金刚
石材料制造集成电路,可以提高集成电路的开
关速度、抗辐射能力和工作温度 ( 金刚石集成
电路可在 500℃ -700℃下正常工作 )。2000 年
2 月 12 日,德国埃森大学和汉诺威大学宣布
联合研制成功在硅板上生长锗半导体,由此制
成的集成电路其开关速度将大大快于硅集成电
路。同时,采用在有机物原子的化学链中储存
信息的技术所研制的“生物芯片”也取得了一
些进展。
3.3 芯片尺寸的增大
芯片尺寸的增大可为集成度的提高提供
物质基础,并且芯片尺寸越大,集成电路的平
均成本越低。1998年,芯片尺寸已由原来的3-4
英寸,增大到 8-10 英寸。目前已经达到 12 英
寸。预计今后几年芯片的容量将达到令人震惊
的程度,即一个芯片上可包含 10 亿个元件,
其电路仅有几个原子那么薄。这必然会带来芯
片功能密度和性能价格比的大幅度提高。
4 微电子技术发展需要突破的技术层次
(1)微细加工关键的加工工艺 --- 光刻
技术还是一个大问题。
(2)互连技术的可靠性问题还有待研究
开发。
(3)新型器件结构新型材料体系还大有
潜力刻挖。
5 微电子技术的广泛应用
微电子技术不仅使电子设备和系统的微
型化成为可能,更重要的是它引起了电子设备
和系统的设计、工艺、封装等的巨大变革。所
有的传统元器件,如晶体管、电阻、连线等,
都将以整体的形式互相连接,设计的出发点不
再是单个元器件,而是整个系统或设备。
除了计算机以外,微电子技术在其他方
面的应用也是相当广泛的。从通信卫星、军事
雷达、无人机、信息高速公路,到程控电话、
手机、GPS,从气象预报、遥感、遥测、医疗
卫生、能源、交通,到环境工程、自动化生产、
日常生活,各个领域无不渗透着微电子技术。
微电子技术对电子产品的消费者市场也
产生了深远的影响。价廉、可靠、体积小、重
量轻的微电子产品层出不穷。而落户于各式各
样的普及型产品之中,进入普通百姓家。例如
电子玩具、游戏机、学习机以及其他家用电器
产品等。就连汽车这种传统的机械产品也渗透
进了微电子技术,采用微电子技术的电子引擎
监控系统、汽车安全防盗系统、现代汽车上有
时甚至要有十几到几十个微处理器。
微电子技术发展日新月异,令人兴奋不
已。它对我们工作、生活和生产的影响无法估
量。
参考文献
[1] 李净 , 唐红洁编著 . 第五章 : 新编现代
科技概论 [M]. 北京:中国政法大学出
社 ,2008(11).
[2] 宗占国主编 . 第二章 : 微电子技术与
计算机技术 [M]. 北京:高等教育出版
社 ,2008(05).
作者单位
92823 部队二中队 海南省三亚市 572021