第1章11～12 信息与微电子技术.doc

本文由zyajolin贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第1章 信息技术概述 1.1 信息与信息技术 1.2 微电子技术简介 1.1 信息与信息技术 （1）什么是信息 ） （2）信息技术 ） （3）信息处理系统 ） 同方2011专转本 信息是什么？(1) 关于信息（information），至今并没有统一 的定义 日常生活中比较笼统和模糊的几种解释是： 语言、文字、图画、照片等表示的内容（新闻、消 息或知识） 读书、上课、交谈等所学习和了解的知识、方法、 事实和情况 为了做判断、订计划或求解问题等所需要的数据、 资料 同方2011专转本 鸡叫蛙鸣？ 发短信？ 日升月落？ 同方2011专转本 信息是什么？(2) 中国大百科全书的解释：从认识论层次来看，信 息是指认识主体所感知或主体所表述的 “事物运 动的状态及状态变化的方式” 信息因它所表达的内容而有一定的价值，也因能 相互交流而体现其作用 信息有多种表现形式，语言、文字、声音、图片 等都是信息的表现形式(载体) 信息与物质和能量同样重要，它是人们认识世界、 改造世界的一种基本资源 同方2011专转本 什么是信息处理？ 信息处理指的是与下列内容相关的行为和活 动： 信息的收集(如信息的感知、测量、获取、输入等) 信息的加工(如信息的分类、计算、分析、转换等) 信息的存储(如书写、摄影、录音、录像等) 信息的传递(如邮寄、电报、电话等 ) 信息的施用(如控制、显示等) 同方2011专转本 人工进行信息处理的过程 信息传递 (神经系统 神经系统) 神经系统 信息加工与 存储(大脑 大脑) 存储 大脑 眼/耳/鼻/舌/身 耳鼻舌身 手/脚/身 脚身 信息传递 (神经系统 神经系统) 神经系统 信息获取 (感觉器官 感觉器官) 感觉器官 事物客体 事物客体 信息施用 (效应器官 效应器官) 效应器官 人工信息处理的不足： 算不快 记不住 传不远 看（听）不清 同方2011专转本 信息技术（ ） 信息技术（IT） 什么是信息技术？ 信息技术（Information Technology，简称IT） 指的是用来扩展人们信息器官功能、协助人 们更有效地进行信息处理的一门技术。 信息技术包括： 扩展感觉器官功能的感测(获取)与识别技术 扩展神经系统功能的通信技术 扩展大脑功能的计算(处理) 与存储技术 扩展效应器官功能的控制与显示技术 同方2011专转本 信息技术的发展历史 语言的形成和使用 文字的创造 印刷技术的发明 望远镜、显微镜 电报和电话通信 广播、电视 雷达、卫星（遥感感测） 计算机、机器人 因特网（Internet） 同方2011专转本 什么是信息处理系统？ 用于辅助人们进行信息获取、传递、存储、加工 处理、控制及显示的综合使用各种信息技术的系 统，可以通称为信息处理系统 信息处理系统的结构： 通信/存储 通信 存储 信息加工 通信/存储 通信 存储 感测与识别 控制与显示 同方2011专转本 1.2 微电子技术简介 （1）微电子技术与集成电路 ） （2）集成电路的制造 ） （3）集成电路的发展趋势 ） （4）IC卡 ） 卡 同方2011专转本 现代信息技术 3大核心技术： 采用微电子技术 通信技术 计算机技术 主要特征： 以数字技术为基础 以计算机为核心 同方2011专转本 (1)微电子技术与集成电路 微电子技术是信息技术领域中的关 键技术，是发展电子信息产业和各项 键技术， 高技术的基础 ? 微电子技术的核心是集成电路技术 电子电路中元器件的发展演变 电子 管 (1904) 晶体管 (1948) 中/小规模 小规模 集成电路 (1950s) 大规模/超大规模 大规模 超大规模 集成电路(1970s) 集成电路 微电子技术是以集成电路为核心的电子技术， 微电子技术是以集成电路为核心的电子技术， 集成电路为核心的电子技术 它是在电子元器件小型化、 它是在电子元器件小型化、微型化的过程中 发展起来的。 发展起来的。 同方2011专转本 什么是集成电路？ 集成电路 (Integrated Circuit，简称IC)： 以半导体单晶片作为基片,采用平面工 艺，将晶体管、电阻、电容等元器件 及其连线所构成的电路制作在基片上 所构成的一个微型化的电路或系统 集成电路的优点： 体积小、重量轻 功耗小、成本低 速度快、可靠性高 同方2011专转本 小规模集成电路 超大规模集成电路 集成电路的分类 按用途分： 通用集成电路 专用集成电路（ASIC） 集成电路规模 小规模集成电 路（SSI） 中规模集成电 路（MSI） 元器件数目 100 1003000 300010万 10万100万 100万 按电路的功能分： 数字集成电路 模拟集成电路 大规模集成电 按晶体管结构、电路和工艺 路（LSI） 分： 超大规模集成 双极型（Bipolar）电路 金属氧化物半导体(MOS)电路 电路（VLSI） 极大规模集成 电路（ULSI） 按集成度(芯片中包含的元器 件数目)分： 同方2011专转本 (2)集成电路的制造(选学) 集成电路的制造工序繁多，从原料熔炼开始到最 集成电路的制造工序繁多， 终产品包装大约需要400多道工序， 400多道工序 终产品包装大约需要400多道工序，工艺复杂且技 术难度非常高，有一系列的关键技术。 术难度非常高，有一系列的关键技术。许多工序必 须在恒温、恒湿、超洁净的无尘厂房内完成。 须在恒温、恒湿、超洁净的无尘厂房内完成。 ? 目前兴建一个有两条生产线能加工8英寸晶圆的 目前兴建一个有两条生产线能加工8 集成电路工厂需投资人民币10亿元以上。 集成电路工厂需投资人民币10亿元以上。 10亿元以上 集成电路的制造流程 硅抛光片 硅平面工艺 检测、 晶圆 检测、分类 芯片 封装 集成电路 成品测试 成品 单晶 硅锭 单晶硅锭经切 割、研磨和抛 光后制成镜面 一样光滑的圆 形薄片， 形薄片，称为 硅抛光片” “硅抛光片” 同方2011专转本 硅平面工艺包括氧化、光刻、 硅平面工艺包括氧化、光刻、 掺杂和互连等工序， 掺杂和互连等工序，最终在 硅片上制成包含多层电路及 电子元件的集成电路。 电子元件的集成电路。通常 每一硅抛光片上可制作成百 上千个独立的集成电路， 上千个独立的集成电路，这 种整整齐齐排满了集成电路 的硅片称作“晶圆” 的硅片称作“晶圆” 对晶圆上的每个 电路进行检测， 电路进行检测， 然后将晶圆切开 成小片， 成小片，把合格 的电路分类， 的电路分类，再 封装成一个个独 立的集成电路 进行成品测试， 进行成品测试， 按其性能参数 分为不同等级， 分为不同等级， 贴上规格型号 及出厂日期等 标签， 标签，成品即 可出厂 (3)集成电路的发展趋势 集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺寸。 集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺寸。 晶体管的尺寸越小，其极限工作频率越高， 晶体管的尺寸越小，其极限工作频率越高，门电路 的开关速度就越快， 的开关速度就越快，相同面积的晶片可容纳的晶体 管数目就越多。 管数目就越多。 ? 所以从集成电路问世以来，人们就一直在缩小晶 所以从集成电路问世以来， 体管、电阻、电容、连接线的尺寸上下功夫。 体管、电阻、电容、连接线的尺寸上下功夫。 IC集成度提高的规律 例：Intel微处理器集成度的发展 微处理器集成度的发展 Moore定律：单块集成电路的集成度平均每18个月 翻一番 (Gordon E.Moore,1965年) 晶体管数 100,000,000 Pentium 4 Pentium III Pentium 80486 80386 80286 8086 10,000 8080 8008 4004 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 1,000 100,000 10,000,000 Pentium II 1,000,000 安腾 Itanium 2（2002） 221M晶体管 1.7B 晶体 同方2011专转本 安腾双核 Itanium 2 Dual-Core（2006） 管 集成电路技术的发展趋势 1999 工艺(m) 晶体管(M) 时钟频率(GHz) 面积(mm2) 连线层数 晶圆直径(英寸) 引脚数目 功耗（w） 0.18 23.8 1.2 340 6 12 700 90 2001 0.13 47.6 1.6 340 7 12 2004 0.09 135 2.0 390 8 14 957 130 2008 0.06 539 2.655 468 9 16 2014 0.014 3500 10 901 10 18 3350 183 同方2011专转本 进一步提高集成度的问题与出路 问题： 问题： 线宽进一步缩小后，晶体管线条小到纳米级 纳米级时 线宽进一步缩小后 ， 晶体管线条小到 纳米级 时 ， 其电流微 弱到仅有几十个甚至几个电子流动，晶体管将逼近其物理 弱到仅有几十个甚至几个电子流动， 极限而无法正常工作 出路： 出路： 纳米尺寸下 纳米结构会表现出一些新的量子现象和效 在 纳米尺寸 下 ， 纳米结构会表现出一些新的 量子现象和效 人们正在利用这些量子效应研制具有全新功能的量子 应 ， 人们正在利用这些量子效应研制具有全新功能的 量子 器件，使能开发出新的纳米芯片和量子计算机 器件，使能开发出新的纳米芯片和 纳米芯片 同时，正在研究将光作为信息的载体，发展光子学， 同时 ， 正在研究将 光 作为信息的载体 ， 发展光子学 ， 研制 集成光路，或把电子与光子并用，实现光电子集成 集成光路，或把电子与光子并用，实现光电子集成 同方2011专转本 1本文由weikai070306贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 大学计算机信息技术 徐州医学院计算机教研室 徐州医学院计算机教研室 1 大学计算机信息技术教程 1. 信息技术概述 2. 计算机组成原理 3. 计算机软件 4. 计算机网络与因特网 5. 数字媒体及应用 6. 信息系统与数据库 2 第1章 信息技术概述 章 1.1 信息与信息技术 1.2 微电子技术简介 1.3 通信技术入门 1.4 数字技术基础 1.1 信息与信息技术 （1）什么是信息 ） （2）信息处理与信息技术 ） （3）信息处理系统 ） 4 信息是什么？ 信息是什么？(1) 关于信息（ ），至今并没有统一的定 关于信息（information），至今并没有统一的定 ）， 义 日常生活中比较笼统和模糊的几种解释是： 日常生活中比较笼统和模糊的几种解释是： 语言、文字、图画、照片等表示的内容（新闻、消息 语言、文字、图画、照片等表示的内容（新闻、 或知识） 或知识） 读书、上课、交谈等所学习和了解的知识、方法、 读书、上课、交谈等所学习和了解的知识、方法、事 实和情况 为了做判断、订计划或求解问题等所需要的数据、 为了做判断、订计划或求解问题等所需要的数据、资 料 5 信息是什么？ 信息是什么？(2) 中国大百科全书的解释：从认识论层次来看， 中国大百科全书的解释：从认识论层次来看，信息是指 认识主体所感知或主体所表述的 “事物运动的状态及状 态变化的方式” 态变化的方式” 信息因它所表达的内容而有一定的价值， 信息因它所表达的内容而有一定的价值，也因能相互交 流而体现其作用 信息有多种表现形式，语言、文字、声音、图片等都是 信息有多种表现形式，语言、文字、声音、 信息的表现形式(载体 信息的表现形式 载体) 载体 信息与物质和能量同样重要，它是人们认识世界、 信息与物质和能量同样重要，它是人们认识世界、改造 世界的一种基本资源 世界的一种基本资源 6 什么是信息处理？ 什么是信息处理？ 信息处理指的是与下列内容相关的行为和活动： 信息处理指的是与下列内容相关的行为和活动： 信息的收集(如信息的感知、测量、获取、输入等 信息的收集 如信息的感知、测量、获取、输入等) 如信息的感知 信息的加工(如信息的分类、计算、分析、转换等 信息的加工 如信息的分类、计算、分析、转换等) 如信息的分类 信息的存储(如书写、摄影、录音、录像等) 信息的存储 如书写、摄影、录音、录像等 如书写 信息的传递(如邮寄、电报、 信息的传递 如邮寄、电报、电话等 ) 如邮寄 信息的施用(如控制、显示等 信息的施用 如控制、显示等) 如控制 7 人工进行信息处理的过程 信息传递 (神经系统 神经系统) 神经系统 信息加工与 存储(大脑 大脑) 存储 大脑 眼/耳/鼻/舌/身 耳鼻舌身 手/脚/身 脚身 信息传递 (神经系统 神经系统) 神经系统 信息获取 (感觉器官 感觉器官) 感觉器官 事物客体 事物客体 信息施用 (效应器官 效应器官) 效应器官 人工信息处理的不足： 人工信息处理的不足： 算不快 记不住 传不远 看（听）不清 8 信息技术（ ） 信息技术（IT） 什么是信息技术？ 什么是信息技术？ 信息技术（ 信息技术（Information Technology，简称 ）指 ，简称IT） 的是用来扩展人们信息器官功能、 的是用来扩展人们信息器官功能、协助人们更有效 地进行信息处理的一门技术。 地进行信息处理的一门技术。 信息技术包括： 信息技术包括： 扩展感觉器官功能的感测 获取 扩展感觉器官功能的感测(获取 与识别技术 感测 获取)与识别技术 扩展神经系统功能的通信技术 扩展神经系统功能的通信技术 扩展大脑功能的计算 处理 扩展大脑功能的计算(处理 与存储技术 计算 处理) 扩展效应器官功能的控制与显示技术 扩展效应器官功能的控制与显示技术 9 什么是信息处理系统？ 什么是信息处理系统？ 用于辅助人们进行信息获取、传递、存储、加工处理、 用于辅助人们进行信息获取、传递、存储、加工处理、 综合使用各种信息技术的系统， 控制及显示的综合使用各种信息技术的系统 控制及显示的综合使用各种信息技术的系统，可以通称 为信息处理系统 信息处理系统的结构： 信息处理系统的结构： 通信/存储 通信 存储 信息加工 通信/存储 通信 存储 感测与识别 控制与显示 10 1.2 微电子技术简介 （1）微电子技术与集成电路 ） （2）集成电路的制造 ） （3）集成电路的发展趋势 ） （4）IC卡 ） 卡 11 (1)微电子技术与集成电路 (1)微电子技术与集成电路 微电子技术是信息技术领域中的关 键技术， 键技术，是发展电子信息产业和各项 高技术的基础 ? 微电子技术的核心是集成电路技术 电子电路中元器件的发展演变 电子管 (1904) 晶体管 (1948) 中/小规模 小规模 集成电路 (1950s) 大规模/超大规模 大规模 超大规模 集成电路(1970s) 集成电路 微电子技术是以集成电路为核心的电子技术， 微电子技术是以集成电路为核心的电子技术， 集成电路为核心的电子技术 它是在电子元器件小型化、 它是在电子元器件小型化、微型化的过程中 发展起来的。 发展起来的。 13 什么是集成电路？ 什么是集成电路？ 集成电路 (Integrated Circuit，简称 ： ，简称IC)： 以半导体单晶片作为基片,采用平面工艺， 以半导体单晶片作为基片 采用平面工艺， 采用平面工艺 将晶体管、电阻、 将晶体管、电阻、电容等元器件及其连线 所构成的电路制作在基片上所构成的一个 微型化的电路或系统 集成电路的优点： 集成电路的优点： 体积小、 体积小、重量轻 功耗小、 功耗小、成本低 速度快、 速度快、可靠性高 14 小规模集成电路 超大规模集成电路 集成电路的分类 按用途分： 按用途分：