微電子

微電子

微電子技術是隨著積體電路,尤其是超大型規模積體電路而發展起來的一門新的技術。微電子技術包括系統電路設計、器件物理、工藝技術、材料製備、自動測試以及封裝、組裝等一系列專門的技術,微電子技術是微電子學中的各項工藝技術的總和。

基本信息

發展

微電子微電子

1947年電晶體的發明,後來又結合印刷電路組裝使電子電路在小型化的方面前進了一大步。到1958年前後已研究成功以這種組件為基礎的混合組件。積體電路的主要工藝技術,是在50年代後半期矽平面電晶體技術和更早的金屬真空塗膜學技術基礎上發展起來的。1964年出現了磁雙極型積體電路產品。

1962年生產出電晶體——電晶體理邏輯電路和發射極藉合邏輯電路。MOS積體電路出現。由於MOS電路在高度集成方面的優點和積體電路對電子技術的影響,積體電路發展越來越快。

70年代,微電子技術進入了以大規模積體電路為中心的新階段。隨著集成密度日益提高,積體電路正向集成系統發展,電路的設計也日益複雜、費時和昂貴。實際上如果沒有計算機的輔助,較複雜的大規模積體電路的設計是不可能的。70年代以來,積體電路利用計算機的設計有很大的進展。製版的計算機輔助設計、器件模擬、電路模擬、邏輯模擬、布局布線的計算輔助設計等程式,都先後研究成功,並發展成為包括校核、最佳化等算法在內的混合計算機輔助設計,乃至整套設備的計算機輔助設計系統。

積體電路製造的計算機管理,也已開始實現。此外,與大規模集成和超大規模集成的高速發展相適應,有關的器件材料科學和技術、測試科學和計算機輔助測試、封裝技術和超淨室技術等都有重大的進展。電子技術發展很快,在工藝技術上,微細加工技術,如電子束離子束X射線等複印技術和乾法刻蝕技術日益完善,使生產上在到亞微米以至更高的光刻水平,積體電路的集成棄將超大型越每片106—107個元件,以至達到全圖片上集成一個複雜的微電子系統。高質量的超薄氧化層、新的離子注入退火技術、高電導高熔點金屬以其矽化物金屬化和淺歐姆結等一系列工藝技術正獲得進一步的發展。在微電子技術的設計和測試技術方面,隨著集成度和集成系統複雜性的提高,冗餘技術、容錯技術,將在設計技術中得到廣泛套用。

戰略作用

積體電路產業對國民經濟的戰略作用首先表現在當代食物鏈關係上,現代經濟發展的數據表明,GDP每增長100元,需要10元左右電子工業產值和1元-3元積體電路產值的支持。據美國半導體協會(SIA)預測,到2012年,積體電路全行業銷售額將達到1萬億美元,它將支恃6萬億到8萬億美元的電子裝備、30萬億美元的電子信息服務業和約50萬億美元GDP
21世紀經濟是信息經濟,已開發國家信息產業產值已占國民經濟總產值的40%-60%,國民經濟總產值增長部分的65%與積體電路有關。因此,抓住了積體電路產業發展,就能促進國民經濟的高速發展。
上世紀90年代以來,美國經濟持續高速發展,主要得益於IT產業的發展,而它的基礎是微電子技術。實際上,不僅計算機更新換代,即使是家電的更新換代都基於微電子技術的進步。電子裝備,包拆機械裝置,其靈巧程度直接關係到它的高附加值和市場競爭力,都依賴於積體電路晶片的“智慧”程度和使用程度。
在信息社會時代,產品以其信息含量的多少和處理信息能力的強弱,決定著其附加值的高低,從而決定它在國際市場分工中的地位。幾乎所有的傳統產業只要於微電了技術結合,用積體電路晶片進行智慧型改造,就會使傳統產業重新煥發青春。例如微機控制的數控工具機己不再是傳統的工具機;又如汽車的電子化導致汽車工業的革命,目前先進的現代化汽車,其電子裝備已占其總成本的70%。進人信息化社會,積體電路成為武器的-個組成單元,於是電子戰、智慧型武器應運而生。雷達的精確定位和導航,戰略飛彈的減重增程,戰術飛彈的精確制導,巡航飛彈的圖形識別與匹配,以及各類衛星的有效載荷和壽命的提高等等,其核心技術都是微電子技術。

發展趨勢

微電子技術發展已進入系統集成晶片(SOC-ystemOnChip)的時代。可將整個系統或子系統集成在一個矽晶片上。進一步發展,可以將各種物理的、化學的和生物的敏感器(執行信息獲取功能)和執行器與信息處理系統集成在一起,從而完成從信息獲取、處理、存儲、傳輸到執行的系統功能,這是一個更廣義上的系統集成晶片。可以認為這是微電子技術又一次革命性變革。它已如同細胞組成人體一樣,成為現代工農業、國防裝備和家庭耐用消費品的細胞。

國際微電子發展的趨勢是:積體電路的特徵尺寸將繼續縮小,積體電路(IC)將發展為系統晶片(SOC)。微電子技術和其他學科相結合將產生很多新的學科生長點,與其它產業結合成為重大經濟成長點。

1999年中國積體電路的總消耗量折合人民幣為436億元,其中國產晶片的總量為83.8億元人民幣,占世界晶片產量的0.6%。雖然中國微電子產業的發展有了很大進步,但與已開發國家相比還很落後,生產技術總體上還有2代左右的差距。國內積體電路需求的自給率很低,特別是技術含量高的產品,基本上依靠進口。

中國現狀

中國的積體電路產業起步於1965年,經過30多年的發展,現已初步形成了包括設計、製造、封裝業共同發展的產業結構。晶片生產技術已達到8英時、0.25微米-0.18微米水平。1999年銷售額僅占國際市場份額的0.7%,只能滿足國內市場需求的16%。

目前中國微電子存在的主要問題有:

1.缺乏高標準和可持續發展的長遠規劃和措施以及建立微電子產業群體的目標。

2.機制上不適應微電子產業自身發展的要求。產業投資方式單一;投資和其它政策方面的決策太慢,使發展滯後;科研和產業嚴重脫節,而且科研和開發的投資嚴重不足。

3.缺乏系統的市場戰略。國內市場被國外大公司瓜分。對於有戰略意義而且量大面廣的如中央處理器(CPU)和存儲器等關鍵晶片市場沒有給予足夠的重視和決心自主研製開發的決心。整機設計開發與晶片廠脫節,產品不能配套生產。

4.政策環境不適應現代化微電子產業的發展。中國微電子企業資金有較大一部分是貸款,加之增值稅過重,使得企業負擔很重。

5.微電子領域人才流失現象嚴重,缺乏吸引和激勵人才的有效措施。

微電子學

微電子學是研究在固體(主要是半導體)材料上構成的微小型化電路、電路及系統的電子學分支。
作為電子學的分支學科,它主要研究電子或離子在固體材料中的運動規律及其套用,並利用它實現信號處理功能的科學,以實現電路的系統和集成為目的,實用性強。微電子學又是信息領域的重要基礎學科,在這一領域上,微電子學是研究並實現信息獲取、傳輸、存儲、處理和輸出的科學,是研究信息獲取的科學,構成了信息科學的基石,其發展書評直接影響著整個信息技術的發展。微電子科學技術的發展水平和產業規模是一個國家經濟實力的重要標誌。

微電子學是一門綜合性很強的邊緣學科,其中包括了半導體器件物理、積體電路工藝和積體電路及系統的設計、測試等多方面的內容;設計了固體物理學量子力學熱力學與統計物理學、材料科學、電子線路、信號處理、計算機輔助設計、測試和加工、圖論、化學等多個領域。
微電子學是一門發展極為迅速的學科,高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微電子學發展的方向。信息技術發展的方向是多媒體(智慧型化)、網路化和個體化。要求系統獲取和存儲海量的多媒體信息、以極高速度精確可靠的處理和傳輸這些信息並及時地把有用信息顯示出來或用於控制。所有這些都只能依賴於微電子技術的支撐才能成為現實。超高容量、超小型、超高速、超高頻、超低功耗是信息技術無止境追求的目標,是微電子技術迅速發展的動力。
微電子學滲透性強,其他學科結合產生出了一系列新的交叉學科。微機電系統、生物晶片就是這方面的代表,是近年來發展起來的具有廣闊套用前景的新技術。

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