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课程：微电子入门对微电子学的认识学院：信息学院班级：电信0904姓名：董冲学号：200948300413一直以来都对电子方面的知识尤其感兴趣，或许是男生的天性。所以当看到选修课表上的本门课时，就毅然的选择了。经过数个学时的学习之后，对微电子学有了全面系统的认识，也为将来的跨学科学打下了基础。一、 何谓微电子学微电子学（Microelectronics）是电子学的一门分支学科，主要是研究电子或离子在固体材料中的运动规律及其应用，并利用它实现信号处理功能的学科。其核心是集成电路（IC）, 有人甚至直接称集成电路技术为微电子技术。微电子技术包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术，微电子技术是微电子学中的各项工艺技术的总和。它以实现电路和系统的集成为目的的。微电子学中实现的电路和系统又成为集成电路和集成系统，是微小化的；在微电子学中的空间尺寸通常是以微米和纳米为单位的。作为电子学的分支学科，它主要研究电子或粒子在固体材料中的运动规律及其应用，并利用它实现信号处理功能的科学，以实现电路的系统和集成为目的，实用性强。微电子学又是信息领域的重要基础学科，在这一领域上，微电子学是研究并实现信息获取、传输、存储、处理和输出的科学，是研究信息获取的科学，构成了信息科学的基石，其发展水平直接影响着整个信息技术的发展。微电子技术一般是将半导体材料置于超净环境中, 通过极精细的微细加工制造微电子器件、微电子系统的一门技术。微电子产品的特点是尺寸小、重量轻、耗电少、可靠性高、技术附加值高、功能强、性能优、嵌入式和渗透性强等。目前, 集成电路大生产技术的加工尺寸为0. 25微米(相当于一根头发直径的千分之2. 5)。4GDRAM 存贮器的加工精度为0. 15 微米, 芯片尺寸为34 毫米29 毫米(相当一块矩形手表的大小) , 由88 亿个元件组成。其存贮容量转换成文字, 相当1. 6 万页报纸, 如果是8 版的日报, 一块这样的存贮器就可存贮5 年半的报纸,重量却仅有几克。集成电路的功耗为微瓦级, 开关能量(速度功耗) 已达到0. 005 微微焦耳,这比人脑神经活动一次所需能量还低40 倍。由于集成电路是用特殊工艺制造的固体集成产品, 其可靠性可达宇航级, 失效率可低到10- 10元件小时。如果按照绝对值计算, 寿命已达112 万年。这比人脑神经细胞的平均失效率还低1 万倍。说它附加值高, 主要体现在两方面:一是由原材料加工到成为产品, 价值大幅度提高; 二是应用后价值的增加。二、 微电子学技术的发展19世纪末20世纪初发现半导体的三个重要物理效应，即光电导效应、光生伏特效应及整流效应，以及量子力学和材料科学的发展，使晶体管的发明有了理论基础。二战期间雷达等武器的需求，促成了半导体更快的出现。在1949年1月，Bell实验室正式成立半导体研究小组，第一次开始了对半导体的系统性研究。1947年12月23日，第一次观测到了具有放大作用的晶体管。1952年5月，英国科学家G.W.A.Dummer 第一次提出了集成电路的设想，1958年以德克萨斯仪器公司的科学家Clair Kilby为首的研究小组研制出了世界上第一块集成电路，命名为Kilby，并在1959年公布了该结果。接下来的数十年，微电子学得到了迅速的发展，其中具有里程碑意义的重大事件有：1962年Wanlass、C.T.Sah-CMOS技术的发明，其应用在在集成电路产业中占95%以上；1967年Kahng、S.Sze-非挥发存储器；1968年Dennard-单晶体管DRAM；1971年Intel公司微处理器的发明。这些都极大的推动了微电子学的发展。早期的典型硅芯片为1.25毫米见方。60年代初，国际上出现的集成电路产品，每个硅片上的元件数在100个左右；1967所已达到1000个晶体管，这标志着大规模集成阶段的开端；到1976年，发展到一个芯片上可集成1万多个晶体管；进入80年代以来，一块硅片上有几万个晶体管的大规模集成电路已经很普遍了，并且正在超大规模集成电路发展。如今，已出现属于第五代的产品，在不到50平方毫米的硅芯片上集成的晶体管数激增到200万只以上。伴随着上世纪50年代晶体管的诞生，微电子技术得到了迅速的发展，目前已进入甚大规模集成电路和系统集成时代，微电子已经成了整个信息时代的标志和基础。可以毫不夸张地说，没有微电子就没有今天的信息社会。三、 微电子学的现状1现在的微电子技术 （1） 器件尺寸不断缩小，目前器件特征尺寸已进入纳米量级。器件尺寸继续缩小将遇到很多物理问题和技术挑战，为了解决这些问题和挑战，必须进行新器件、新结构、新工艺等研究。（2） 集成度不断提高，目前已经可以把整个电子系统或子系统集成在一个芯片里，形成集成系统芯片（SOC）。系统芯片与集成电路的设计思想和方法是不同的。这就要求微电子专业培养的人才不仅能从事IC设计，还能从事SOC设计，研究SOC的设计方法。（3） 与集成电路技术相关的新材料不断涌现，高K栅介质、低K互连介质、新型化合物半导体材料等都成为目前的研究热点。2微电子技术面临的困难与挑战按照微电子技术的发展趋势，在材料、工艺、设计、测试、封装等方面都面临着困难和挑战。在国际半导体技术路线图中，将微电子技术分为12个相对独立的部分：(1) 设计，(2) 测试与测试设备，(3) 工艺集成、器件和结构，(4) 前端工艺，(5) 光刻，(6) 互连线，(7) 工厂集成，(8) 组装与封装，(9) 环境、安全与健康，(10) 成品率，(11) 计量，(12) 模型与模拟。3国内微电子技术现状与社会需求近30年来，集成电路技术一直按照摩尔定律向前发展。集成电路工艺中的特征尺寸更小（100nm），集成密度更高，集成电路材料趋于多元化（不再仅仅是硅基、二氧化硅和铝引线等），集成的元件种类更多（各种传感器），集成的系统更为复杂、庞大，集成电路的功能更为完善和强大（一个芯片就是一个独立完整的系统-SOC），集成系统的功耗更低，成为半导体工业（微电子工业）基本发展趋势。我国的集成电路发展起步于1965年，由于体制等众多的原因，我国在这一领域与国外差距越来越大。从市场份额来看，2002年国产芯片年销售额为130.3亿元，占世界芯片产量的0.7%左右；从技术上看，总体上还有两代左右的差距。2002年，我国芯片自给率才25%，其他75%均需要进口，进口集成电路耗资33.6亿美元，特别是技术含量高的产品，基本上依靠进口。根据国家有关权威部门的预测，2010年我国微电子产业的产值将达到3000亿人民币，占到当时全世界集成电路产值的6，其中芯片制造业的产值约为1500亿元，设计业和封装业1500亿元。由于世纪80年代国内经济的迅速发展和半导体行业的相对滞后，许多高校已停止了半导体工艺人才培养，导致集成电路工艺人才更是奇缺。未来10年我国集成电路设计业需要2025万设计人才，芯片制造业产值约需要10万名工艺技术人才，而目前我国集成电路人才奇缺，设计人才全国不足万人，因此今后10年对微电子方面的人才的需求是极为迫切的。从2003集成电路行业年会的数字显示，国内IC设计从业人员实际不足5000人，其中真正完全成熟的系统设计工程师不过1000人；每年从各大学微电子专业毕业的研究生只有300多人，本科生也不过10000人，对比上海半导体和IC研讨会发布的2008年大陆IC产业对IC设计工程师需求量250000人，这不过是杯水车薪。当今世界经济已从工业化进入信息化的发展阶段，微电子技术是高科技和信息产业的核心技术，成为当前新经济时代的基础产业。它在国民经济、国防建设以及现代信息化社会中起着极其重要的战略意义。我国微电子产业与国际水平相比还属于幼稚工业，无论技术水平、产品水平还是综合实力都无法与发达国家同行的实力相抗衡。四、 微电子学的发展趋势说到微电子学的发展趋势，不能不提的即是集成电路的发展趋势。随着集成方法学和微细加工技