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微电子技术工程结业论文指导老师：李斌斌姓名：周洋 学号：080520220论文正文未来科技的先导技术微电子技术 微电子技术在高科技领域的应用及发展前景随着集成电路技术的发展，使整机、电路与元件、器件之间的明确界限被突跛。器件问题、电路问题和整机系统问题已经结合在一起，体现在一小块硅片上，这就形成了固体物理、硅器件工艺与电子学三者交叉的新技术微电子技术。 微电子技术是现代信息科技的基础，主要包括半导体技术、集成电路技术等，其核心和代表是集成电路技术。微电子技术是二十世纪下半叶才发展起来的，现正朝着上亿个集成元件的特大集成电路发展。微电子技术与传统电子技术相比，其主要特征是器件和电路的微小型化。它把电路系统的设计和制造工艺紧密结合起来，适于进行大规模的批量生产，因而成本低和可靠性高。目前，微电子技术的发展呈现出“三微四最”的特征，“三微”指尺寸微米级、功耗微瓦级、速度毫微秒级，“四最”指最佳方案、最洁净环境、最低成本和最精细工艺。 微电子技术在现代高科技工业设计和制造业中发挥着诸多至关重要的作用,下面我们简要谈谈微电子技术在以下两个领域的应用。一、微电子技术与纳米电子学近几十年来，电子计算机已历经了几代的更迭，而代代更迭都是以存储或处理信息的基本电子学单元的尺度变化为标志的。从年代开始，科学家开始探索特征尺寸为纳米量级的电子学，纳米电子学主要研究以扫描隧道显微镜为工具的单原子或单分子操纵技术。这些技术都有可能在纳米量级进行加工，目前已形成纳米量级的、信息存储器，存储状态已维持一个月以上，希图用此技术去制作16GB的存储器。德国的福克斯博士等制出了原子开关，达到了比现今芯片高100万倍的存储容量，获得了莫里斯奖。量子力学告诉我们，电子与光同时都具有粒子波的特性，今天的微电子学和光电子器件将缩到。0.1线宽，电子的波动性质再也不能忽视，把电子视为一种纯粹粒子的半导体理论基础已经动摇。这时电子所表现出来的波动特征和拥有的量子功能就是纳米电子学的任务。纳米电子学有更多诱人之处。科学家们已经预言，纳米电子学将导致一场电子技术的革命。二、微电子技术与大规模集成电路微电子技术是现代电子信息技术的直接基础。美国贝尔研究所的三位科学家因研制成功第一个结晶体三极管，获得1956年诺贝尔物理学奖。晶体管成为集成电路技术发展的基础，现代微电子技术就是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术。集成电路的生产始于1959年，其特点是体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快。衡量微电子技术进步的标志要在三个方面：一是缩小芯片中器件结构的尺寸，即缩小加工线条的宽度；二是增加芯片中所包含的元器件的数量，即扩大集成规模；三是开拓有针对性的设计应用。大规模集成电路指每一单晶硅片上可以集成制作一千个以上的元器件。集成度在一万至十万以上元器件的为超大规模集成电路。国际上80年代大规模和超大规模集成电路光刻标准线条宽度为0.7-0.8微米，集成度为108 。90年代的标准线条宽度为0.3-0.5微米，集成度为109。集成电路有专用电路(如钟表、照相机、洗衣机等电路)和通用电路。通用电路中最典型的是存贮器和处理器，应用极为广泛。计算机的换代就取决于这两项集成电路的集成规模。 存贮器是具有信息存贮能力的器件。随着集成电路的发展，半导体存贮器已大范围地取代过去使用的磁性存贮器，成为计算机进行数字运算和信息处理过程中的信息存贮器件。存贮器的大小(或称容量)常以字节为单位，字节则以大写字母B表示，存贮器芯片的集成度已以百万位(MB)为单位。目前，实验室已做出8MB的动态存贮器芯片。一个汉字占用2个字节，也就是说，400万汉字可以放入指甲大小的一块硅片上。动态存贮器的集成度以每3年翻两番的速度发展。 中央处理器(CPU)是集成电路技术的另一重要方面，其主要功能是执行“指令”进行运算或数据处理。现代计算机的CPU通常由数十万到数百万晶体管组成。70年代，随着微电子技术的发展，促使一个完整的CFU可以制作在一块指甲大小的硅片上。度量CPU性能最重要的指标是“速度”，即看它每秒钟能执行多少条指令。60年代初，最快的CPU每秒能执行100万条指令（常缩写成MIPS)。1991年，高档微处理器的速度已达5000万一 8000万次。现在继续提高CPU速度的精简指令系统技术(即将复杂指令精减、减少)以及并行运算技术(同时并行地执行若干指令)正在发展中。以上就是微电子技术在纳米电子学以及大规模集成电路中的应用。可以充分看到微电子技术所发挥的举足轻重的作用。除此之外，由于微电子技术体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快的特点，微电子技术对信息时代具有巨大的影响。可以预见微电子技术将是未来衡量一个国家科技发展水平的一个重要指标。在21世纪，微电子技术是改变生产和生活面貌的先导技术。例如，采用微电子技术制成的集成电路芯片（微芯片）已发展到进入GSI时代；微芯片上的器件密度已达到人脑中神经元密度水平。这样水平的微芯片将促使计算机及通信产业更新换代，大大改变人们生产、生活的面貌。科学家们已在讨论把微芯片记忆线路植入人的大脑以治疗老年性痴呆症，或增加人的记忆能力的可能性。而用微芯片制作的手提式超级计算机、电子笔记本、微型翻译机和便携式电话等已陆续出现。在信息社会时代，产品以其信息含量的多少和处理信息能力的强弱，决定着其附加值的高低，从而决定它在国际市场分工中的地位。如果我们不发展集成电路产业，将使我们的IT行业只能停留在装配业水平上，挣的是“辛苦钱”，在国际分工中我们将只能处于低附加值的低端上。微电了产业的发展规模和科学技术水平已成为衡量一个国际综合实力的重要标志。几乎所有的传统产业只要于微电子技术结合，用集成电路芯片进行智能改造，就会使传统产业重新焕发青春。例如微机控制的数控机床己不再是传统的机床；又如汽车的电子化导致汽车工业的革命，目前先进的现代化汽车，其电子装备已占其总成本的70%。进人信息化社会，集成电路成为武器的-个组成单元，于是电子战、智能武器应运而生。雷达的精确定位和导航，战略导弹的减重增程，战术导弹的精确制导，巡航导弹的图形识别与匹配.以及各类卫星的有效载荷和寿命的提高等等，其核心技术都是微电子技术。 微电子技术拥有强大的生命力，它源于可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其他学科相结合，便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点。作为与微电子技术成功结合的典型例子便是MEMS（微电子机械系统或称微机电系统）技术和生物芯片等。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的，后者则是与生物工程技术结合的产物。目前，集成电路在整机中的应用，以计算机最大，通讯次之，第三位则是消费类电子。集成电路枝术是一种使其他所有工业黯然失色，又使其他工业得以繁荣发展的技术，其设计规则从1959年以来40多年间缩小为原来的140分之一，而晶体管的平均价格降低为原来的百万分之一。如果小汽年也按照此速度进步的活，那么现在小汽年的价格只需1美分。难怪日本人认为控制了超大规模集成电路技术，就控制了世界产业。”可以认为微电子技