集成電路和微電子學(xué)

1、集成電路和微電子學(xué)姓名：朱傳明班級(jí)：過(guò)控111學(xué)號(hào)：201101041029集成電路（IntegratedCircuit，簡(jiǎn)稱IC）：一半導(dǎo)體單晶片作為基片，采用平面工藝，將晶體管、電阻、電容等元器件及其連線所構(gòu)成的電路制作在基片上所構(gòu)成的一個(gè)微型化的電路或系統(tǒng)。微電子是研究電子在半導(dǎo)體和集成電路中的物理現(xiàn)象、物理規(guī)律，病致力于這些物理現(xiàn)象、物理規(guī)律的應(yīng)用，包括器件物理、器件結(jié)構(gòu)、材料制備、集成工藝、電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)、自動(dòng)測(cè)試以及封裝、組

2、裝等一系列的理論和技術(shù)問(wèn)題。微電子學(xué)研究的對(duì)象除了集成電路以外，還包括集成電子器件、集成超導(dǎo)器件等。集成電路的優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕功耗小、成本低；速度快、可靠性高；微電子學(xué)是一門(mén)發(fā)展極為迅速的學(xué)科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微電子學(xué)發(fā)展的方向；衡量微電子技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志要在三個(gè)方面：一是縮小芯片器件結(jié)構(gòu)的尺寸，即縮小加工線條的寬度；而是增加芯片中所包含的元器件的數(shù)量，即擴(kuò)大集成規(guī)模；三是開(kāi)拓有針對(duì)性的設(shè)計(jì)應(yīng)用。微電子技術(shù)的發(fā)展歷

3、史1947年晶體管的發(fā)明；到1958年前后已研究成功一這種組件為基礎(chǔ)的混合組件；1958年美國(guó)的杰克基爾比發(fā)明了第一個(gè)鍺集成電路。1960年3月基爾比所在的德州儀器公司宣布了第一個(gè)集成電路產(chǎn)品，即多諧振蕩器的誕生，它可用作二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、移位寄存器。它包括2個(gè)晶體管、4個(gè)二極管、6個(gè)電阻和4個(gè)電容，封裝在0.25英寸0.12英寸的管殼內(nèi)，厚度為0.03英寸。這一發(fā)明具有劃時(shí)代的意義，它掀開(kāi)了半導(dǎo)體科學(xué)與技術(shù)史上全新的篇章。1960年宣布發(fā)

4、明了能實(shí)際應(yīng)用的金屬氧化物—半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。1962年生產(chǎn)出晶體管——晶體管邏輯電路和發(fā)射極耦合邏輯電路；由于MOS電路在高度集成和功耗方面的優(yōu)點(diǎn)，70年代，微電子技術(shù)進(jìn)入了MOS電路時(shí)代；隨著集成密度日益提高，集成電路正向集成系統(tǒng)發(fā)展，電路的設(shè)計(jì)也日益復(fù)雜、費(fèi)事和昂貴。實(shí)際上如果沒(méi)有計(jì)算機(jī)的輔助，較復(fù)雜的大規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)是不可能的。微電子發(fā)展?fàn)顟B(tài)與趨勢(shì)微電子發(fā)展?fàn)顟B(tài)與趨勢(shì)微電子也就是集成電路，它是電子信息科學(xué)與技術(shù)的一門(mén)前沿學(xué)

5、科。中國(guó)科學(xué)院王陽(yáng)元院士曾經(jīng)這樣評(píng)價(jià)：微電子是最能體現(xiàn)知識(shí)經(jīng)濟(jì)特征的典型產(chǎn)品之一。在世界上，美國(guó)把微電子視為他們的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，日本則把它擺到了“電子立國(guó)”的高度?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，微電子技術(shù)是當(dāng)今信息社會(huì)和時(shí)代的核心競(jìng)爭(zhēng)力。增加一倍，即芯片集成度18個(gè)月翻一番，這視為引導(dǎo)半導(dǎo)體技術(shù)前進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)法則。換句話說(shuō)，工藝技術(shù)的進(jìn)展對(duì)IC集成度的提高起到乘積的效果，使得每個(gè)芯片可以集成的晶體管數(shù)急劇增加，其CAGR—累計(jì)平均增長(zhǎng)率達(dá)到每年58%，即

6、三年四番（1.583=4）。第一，將以硅基ＣＭＯＳ電路為主流工藝。微電子技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)是不斷地提高集團(tuán)系統(tǒng)的性能及性價(jià)比，因此要求提高芯片的集成度，這是不斷縮小半導(dǎo)體器件特征尺寸的動(dòng)源泉。以ＭＯＳ技術(shù)為例，溝道長(zhǎng)度縮小可以提高集成電路的速度，同時(shí)縮小溝道長(zhǎng)度和寬度還可以減少四件尺寸，提高集成度，從而在芯片上集成更多數(shù)目的晶體管，將結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜、性能更加完善的電子系統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上。另外，隨著集成度的提高，系統(tǒng)的速度和可靠性也大大提高，

7、價(jià)格大幅度下降。由于片內(nèi)信息的延遲遠(yuǎn)小于芯片間的信號(hào)延遲，這樣在縮小后，即使器件本身的性能沒(méi)有提高，整個(gè)集成系統(tǒng)的性能也會(huì)得到很大提高。也就是說(shuō)，２１世紀(jì)前半葉，微電子產(chǎn)業(yè)仍將以尺寸不斷縮小的硅基ＣＭＯＳ工藝技術(shù)為主流。第二，集成系統(tǒng)是本世紀(jì)初微電子技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。迄今為止，微電子芯片一直是以成電路（ＩＣ）為基礎(chǔ)進(jìn)行的，然后再利用這些ＩＣ芯片通過(guò)印刷電路板等技術(shù)實(shí)現(xiàn)完整的統(tǒng)。而信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是高速度、低功耗、低電壓和多媒體、網(wǎng)絡(luò)化、

8、移動(dòng)化，這就要求系統(tǒng)能夠快速地處理各種復(fù)雜的智能問(wèn)題。而在傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)中，盡管ＩＣ芯片的速度可以很高、功耗可以很小，但由于印刷電路板中ＩＣ芯片之間的延時(shí)、印刷電路板的可靠性以及重量等因素的限制，使整個(gè)系統(tǒng)集成在一個(gè)或幾個(gè)芯片上，從而構(gòu)成系統(tǒng)芯片的集成系統(tǒng)概念。同時(shí)，飛速發(fā)展的集成電路技術(shù)已經(jīng)可以在一個(gè)芯片上集成高達(dá)１０的八次方－１０的九次方個(gè)晶體管，２１世紀(jì)的微電子技術(shù)將從目前的３Ｇ逐步發(fā)展到３Ｔ（即存儲(chǔ)容量由Ｇ位發(fā)展到Ｔ位、集成電路