微电子技术专业领域的哲学问题

微电子技术专业领域的哲学问题

论文摘要：微电子技术作为近几十年高速发展的学科，它已经从多个方面影响着我们的生活，改变我们的生活。作为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，微电子为我们架起了从微观到宏观的桥梁。用哲学的辩证体系和思想方法思考这架“桥”的形成发展和作用及其影响。

关键字：微电子技术，微观与宏观，哲学

1、绪论

进入21世纪以来，我国信息产业在生产和科研方面都大大加快了发展速度，并已经成为国民经济发展的支柱产业之一。作为信息技术的基础的微电子技术的发展，特别是微电子半导体行业的发展，已经成为衡量一个国家综合国力的重要标志。并且半导体行业已经进入到日常生活的各个领域，在我们的生活中扮演中极其重要的角色。

微电子学（Microelectronics）是研究在固体（主要是半导体）材料上构成的微小化电路，子系统及系统的电子学分支。微电子学作为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。微电子学是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（μm，1μm=10 ? 6m）和纳米（nm，1nm=10 ? 9m）为单位的。

哲学，是理论化、系统化的世界观，是自然知识、社会知识、思维知识的概括和总结,是世界观和方法论的统一。是社会意识的具体存在和表现形式，是以追求世界的本源、本质、共性或绝对、终极的形而上者为形式，以确立哲学世界观和方法论为内容的社会科学。

哲学、微电子学在一般人看来，一个属于理工科的范畴，另一个属于文科。他们中间是对立的两面，彼此在不同的圈子，还是存在必然的联系。其实，从西方学术史看，是哲学衍生出科学，在学术上的哲学，是对这些基本原则的理性根据的质疑、反思，并试图对这些基本原则进行理性的重建。这一套理论体系在创造发展一门学科上起到了指导性的作用，当然微电子学也不会例外。

2、“桥梁”形成中的哲学思想

在日常生活中，我们想象有许多事物是正确的；但是仔细加以观察，就可以发现它们却是如此充满了显明的矛盾，以至于唯有深思才能使我们知道什么是我们真正可以相信的。在探讨真确性时，我们自然是从我们现有的经验出发，而且在某种意义上，知识无疑就是从这些经验派生出来的。但是，直接经验使我们知道那个东西究竟是什么，有关这一点，任何陈述都很可能是错误的。我觉得我此刻正坐在一张椅子上，面前是一张某种形状的桌子，我看到桌上有一些字纸。我转过头来，便看到窗子外边的建筑物，还有云彩和太阳。我相信太阳离地球约为九千三百万英里；我相信它是一个比地球大许多倍的炽热的天体；我相信由于地球的自转，太阳便每天早晨升起，并且未来它仍将继续如此。我相信，如果有个

正常的人走进我的房里，他也会像我一样地看到这些椅子、桌子、书和纸；而且我相信，我所见到的桌子就是我的手压着的这张桌子。这一切，似乎都如此之显然，以至于几乎不值得一提，除非是为了答复一个怀疑我是否能有所知的人。可是，在我们还不能确定我们已经能以完全真确的形式把它们加以说明之前，我们对于一切都有理由怀疑，并且所有这些都需要有许多次审慎的讨论。

我们从一无所知到认识微观世界，发现物质的组成、分子、原子，就是在一次次怀疑，验证试验中产生的。其中，量子理论，作为微电子学的基础理论之一，其产生历程就验证了哲学在新生物产生过程中的解释。

（1）在经典物理学的理论中能量是连续变化的，可以取任意值。19世纪后期，科学家们发现很多物理现象无法用这一理论解释。1900年12月14日，

德国物理学家普朗克（M.Planck，1858－1947）提出：像原子作为一切物

质的构成单元一样，“能量子”（量子）是能量的最小单元，原子吸收或

发射能量是一份一份地进行的。后来，这一天被认为是量子理论的诞生日。

（2） 1900年普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难，引入了能量子概念，为量子理论奠下了基石。随后，爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论的矛盾，提出了光量子假说，并在固体比热问题上成功地运用了能

量子概念，为量子理论的发展打开了局面。

（3） 1923年，德布罗意提出了物质波假说，将波粒二象性运用于电子之类的粒子束，把量子论发展到一个新的高度。1925年-1926年薛定谔率先沿着物质波概念成功地确立了电子的波动方程，为量子理论找到了一个基本公式，并由此创建了波动力学。

在这些理论的形成轨迹中都能看到先根据已有的知识从经验出发，当解释不了一些现象后，就大胆提出假设，然后设计实验验证假设，最后提出具有说服力的理论。哲学的体系和思想发挥了巨大的作用。

3、“桥梁“应用中的哲学思想

在自然辩证法中，讲到了系统观，现代系统观认为，事物的普遍联系和永恒运动是一个总体过程，要全面地把握和控制对象，综合地探索系统中要素与要素、要素与系统、系统与环境、系统与系统的相互作用和变化规律，把握住对象的内、外环境的关系，以便有效地认识和改造对象。

与之类似，在电子系统的设计中，要处理好电子系统内部各个元素之间的关系，具体来讲就是处理好各个芯片、各个元器件之间的关系，它们之间怎样进行信号传输、怎样进行耦合、元器件之间是否有干扰、是不是可以忽略这些干扰或者消除减小等等，同时，电子系统在其数量、结构、功能等方面不等同于各个自然要素（元器件、芯片等）的简单叠加，因而，电子系统相对于元器件来说，是具有不可还原性的；对于一个电子系统，它与内部的各个元器件是相统一的，各个元器件通过相互联系成为一个系统，而电路系统在整个应用中可能也只是其中的一个部件，同样，在一个电路系统中，它会有一些芯片，而这些芯片本身就是一个非常复杂的集成系统。因此，系统与要素两者同生共存、密不可分。

例如在设计反相器中，并不是将两个EMOS简单的连接起来。最初用电阻作为负载，但数值大的电阻在IC制作中不易实现；就改用EMOS作为负载管，

但考虑到衬底偏置效应会使波形严重失真，也不成功；最后采用具有“自举”

功能的改进型电路或用CMOIS器件。以至于”MOS元素”成功的组成了反相器这一小系统。

4、“桥梁”拓展中的哲学问题

微电子技术放在整个科学，社会中也只能算作是一个小小的元素，如何实现学科交叉运用，和防止闭门造车，制作适用性不强，没有市场的产品？

哲学中认为求是并不意味着一成不变，不意味着呆板；创新也不意味着不以事实的发展规律为依据，它正是建立在事实求是的基础之上的，也就是说他们之间是相辅相成的．

事物的发展都是遵循一定规律的．也就是说当他发展到一定的时候就会发生变化．我们常说的量变引起质变，当人的经验积累到一定的时候，工作的方式方法就会有所改进，这就是创新．但你又了新的更好的工作方法以后，又得遵循实事求是的科学精神，不然你的创新就是失败的，是没有实际效果的．

哲学很好的给出了问题的答案——求是和创新。求是，遵循微电子领域的发展规律，不可天方夜谭。例如，微电子器件随着工作环境的变化参数会有很大变化，所以设计的时候不能什么都理想化，不考虑实际影响。创新，微电子学只是科学的一个小小分支，如果与机械，计算机，通信领域结合起来，在更高的地方统筹起来，创造出新的产品，增强社会功能性。

总结：科学技术的产生发展，应用过程中都能看到哲学影响的痕迹。作为一名从事微电子行业的学生，认识哲学所阐述的思想体系，例如自然辩证法就显得尤为重要了。只有懂得了其中的本质，精华，才能在当自己面对一件新鲜实物和未触及过的领域时，不会慌张，能快速把握主线。特别是以前接触的哲学思想不多，就更需努力了。

参考文献：

1、《哲学问题》，罗素著，何兆武译2007-4-1 商务印书馆；

2、《浅说自然辩证法在微电子技术中的点与滴》，佚名，百度文库；

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7,、《半导体集成电路》，朱正涌，张海洋，朱正红编著，清华大学出版社；

8，《量子力学发展史的学习与启迪》，邱家俊，天津大学机械学院力学系，豆丁网，10-5-12

9、《一个基于事实的假设推理框架》，庄晓辉，论文网，2006-5-29；

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