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：過控111學(xué)號：201101041029集成電路（IntegratedCircuit，簡稱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、自動測試以及封裝、組

2、裝等一系列的理論和技術(shù)問題。微電子學(xué)研究的對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：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)進步的標(biāo)志要在三個方面：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，即擴大集成規(guī)模；三是開拓有針對性的設(shè)計應(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年美國的杰克基爾比發(fā)明了第一個鍺集成電路。1960年3月基爾比所在的德州儀器公司宣布了第一個集成電路產(chǎn)品，即多諧振蕩器的誕生，它可用作二進制計數(shù)器、移位寄存器。它包括2個晶體管、4個二極管、6個電阻和4個電容，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)明具有劃時代的意義，它掀開了半導(dǎo)體科學(xué)與技術(shù)史上全新的篇章。1960年宣布發(fā)

4、明了能實際應(yīng)用的金屬氧化物—半導(dǎo)體場效應(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，70年代，微電子技術(shù)進入了MOS電路時代；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)計也日益復(fù)雜、費事和昂貴。實際上如果沒有計算機的輔助，較復(fù)雜的大規(guī)模集成電路的設(shè)計是不可能的。微電子發(fā)展?fàn)顟B(tài)與趨勢微電子發(fā)展?fàn)顟B(tài)與趨勢微電子也就是集成電路，它是電子信息科學(xué)與技術(shù)的一門前沿學(xué)

5、科。中國科學(xué)院王陽元院士曾經(jīng)這樣評價：微電子是最能體現(xiàn)知識經(jīng)濟特征的典型產(chǎn)品之一。在世界上，美國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”的高度?？梢院敛豢鋸埖卣f，微電子技術(shù)是當(dāng)今信息社會和時代的核心競爭力。增加一倍，即芯片集成度18個月翻一番，這視為引導(dǎo)半導(dǎo)體技術(shù)前進的經(jīng)驗法則。換句話說，工藝技術(shù)的進展對IC集成度的提高起到乘積的效果，使得每個芯片可以集成的晶體管數(shù)急劇增加，其CAGR—累計平均增長率達到每年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)是不斷地提高集團系統(tǒng)的性能及性價比，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源泉。以ＭＯＳ技術(shù)為例，溝道長度縮小可以提高集成電路的速度，同時縮小溝道長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、價格大幅度下降。由于片內(nèi)信息的延遲遠小于芯片間的信號延遲，這樣在縮小后，即使器件本身的性能沒有提高，整個集成系統(tǒng)的性能也會得到很大提高。也就是說，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。迄今為止，微電子芯片一直是以成電路（ＩＣ）為基礎(chǔ)進行的，然后再利用這些ＩＣ芯片通過印刷電路板等技術(shù)實現(xiàn)完整的統(tǒng)。而信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是高速度、低功耗、低電壓和多媒體、網(wǎng)絡(luò)化、

8、移動化，這就要求系統(tǒng)能夠快速地處理各種復(fù)雜的智能問題。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、印刷電路板的可靠性以及重量等因素的限制，使整個系統(tǒng)集成在一個或幾個芯片上，從而構(gòu)成系統(tǒng)芯片的集成系統(tǒng)概念。同時，飛速發(fā)展的集成電路技術(shù)已經(jīng)可以在一個芯片上集成高達１０的八次方－１０的九次方個晶體管，２１世紀(jì)的微電子技術(shù)將從目前的３Ｇ逐步發(fā)展到３Ｔ（即存儲容量由Ｇ位發(fā)展到Ｔ位、集成電路