微电子技术的进展与挑战
微电子技术的创新与发展
微电子技术的创新与发展引言：微电子技术作为一门先进的技术领域，在近几十年来发展迅速。
它的创新和发展为全球电子行业带来了巨大的进步和变革。
本文将围绕微电子技术的创新与发展展开讨论，包括新材料、封装技术、集成电路设计以及应用领域的拓展等方面。
一、新材料的应用与创新微电子技术的创新离不开新材料的应用。
近年来，石墨烯等新材料的引入使得微电子器件的性能得到了极大的提升。
石墨烯具有优良的电子输运性质和热传导性能，它被广泛应用于高速、高频和低功耗的移动通信芯片中，推动了移动通信技术的快速发展。
此外，氮化镓等宽禁带半导体材料的应用也使得功耗更低、工作速度更高的集成电路成为可能。
二、封装技术的创新与推动封装技术是微电子产品中不可或缺的环节之一。
随着集成度的提高，芯片封装也在不断创新。
例如，三维封装技术使得芯片的堆叠更加紧密，减小了元件之间的距离，提高了互连效率。
此外，先进的热管理技术也为芯片的稳定运行提供了保障。
具有自修复功能的封装材料可以修复封装中出现的微裂纹和缺陷，延长了芯片的使用寿命。
三、集成电路设计的突破与创新集成电路设计是微电子领域的核心之一。
随着技术的进步，芯片的集成度不断提高，而设计的复杂性也在迅速增加。
在此背景下，创新的设计方法和工具应运而生。
通过引入先进的算法和优化方法，设计师可以在保证芯片性能的同时，减小功耗、缩短设计周期。
同时，人工智能的发展也为集成电路设计带来了新的机遇。
基于机器学习和神经网络的设计工具，能够提供更高效和准确的设计方案。
四、微电子技术的应用领域拓展微电子技术的创新与发展不仅仅局限于电子领域，它也在其他领域发挥着重要的作用。
例如，在医疗领域，微电子传感器可以实时监测患者的生命体征，用于诊断和治疗疾病。
在能源领域，微电子技术的创新使得太阳能电池、锂电池等能源设备的性能得到提升，并推动了新能源的发展。
在环保领域，微电子技术的应用使得智能监控系统可以实时感知环境信息，实现资源的高效利用。
微电子技术发展趋势及未来发展展望
微电子技术发展趋势及未来发展展望论文概要：本文介绍了穆尔定律及其相关内容，并阐述对微电子技术发展趋势的展望。
针对日前世界局势紧张，战争不断的状况，本文在最后浅析了微电子技术在未来轻兵器上的应用。
由于这是我第一次写正式论文，恳请老师及时指出文中的错误，以便我及时改正。
一．微电子技术发展趋势微电子技术是当代发展最快的技术之一，是电子信息产业的基础和心脏。
微电子技术的发展，大大推动了航天航空技术、遥测传感技术、通讯技术、计算机技术、网络技术及家用电器产业的迅猛发展。
微电子技术的发展和应用，几乎使现代战争成为信息战、电子战。
在我国，已经把电子信息产业列为国民经济的支拄性产业。
如今，微电子技术已成为衡量一个国家科学技术进步和综合国力的重要标志。
集成电路(IC)是微电子技术的核心，是电子工业的“粮食”。
集成电路已发展到超大规模和甚大规模、深亚微米(0.25μm)精度和可集成数百万晶体管的水平，现在已把整个电子系统集成在一个芯片上。
人们认为：微电子技术的发展和应用使全球发生了第三次工业革命。
1965年，Intel公司创始人之一的董事长Gorden Moore在研究存贮器芯片上晶体管增长数的时间关系时发现，每过18～24个月，芯片集成度提高一倍。
这一关系被称为穆尔定律(Moores Law)，一直沿用至今。
穆尔定律受两个因素制约，首先是事业的限制(business Limitations)。
随着芯片集成度的提高，生产成本几乎呈指数增长。
其次是物理限制(Physical Limitations)。
当芯片设计及工艺进入到原子级时就会出现问题。
DRAM的生产设备每更新一代，投资费用将增加1.7倍，被称为V3法则。
目前建设一条月产5000万块16MDRAM的生产线，至少需要10亿美元。
据此，64M位的生产线就要17亿美元，256M位的生产线需要29亿美元，1G位生产线需要将近50亿美元。
至于物理限制，人们普遍认为，电路线宽达到0.05μm时，制作器件就会碰到严重问题。
微纳电子技术的应用前景与挑战
微纳电子技术的应用前景与挑战近年来，随着科技的不断进步和人们对信息处理能力的需求不断上升，微纳电子技术的发展成为了热门话题。
微纳电子技术以其独特的优势和广泛的应用领域，成为了科技领域的一颗明星。
本文将探讨微纳电子技术的应用前景和挑战，并分析其可能带来的影响。
首先，让我们来了解一下微纳电子技术究竟是什么。
微纳电子技术是一种研究微米、纳米尺度下电子、光子、力学等现象和器件制备技术的综合学科。
它的出现，极大地推动了电子器件的迷你化和集成化。
例如，微电子芯片的出现使得计算机的体积大幅减小，同时提供了更高的计算速度和更低的能耗。
纳米技术的应用则使得材料具备了新颖的性质和优异的性能，比如超材料可以引导电磁波传播，纳米材料可以运用于超越摩尔定律的新一代芯片。
可以说，微纳电子技术的应用前景是非常广阔的。
一方面，微纳电子技术在信息处理领域有着巨大的应用前景。
随着物联网和人工智能技术的迅猛发展，云计算、大数据、人脑连接等需求不断增长。
而唯有通过微纳电子技术的发展，才能满足这些需求。
微纳电子技术不仅可以使计算机更加小巧，还可以提高计算性能和能源利用效率。
此外，微纳器件的制造技术也可以应用于传感器和检测器等领域，提供了更精确和高灵敏的数据采集和处理能力。
尤其是在医疗领域，微纳电子技术的应用可以实现医学检测的个性化、无创和即时化。
另一方面，微纳电子技术也在能源领域有着广泛的应用前景。
能源紧缺和环境污染日益严重的背景下，人们对清洁、高效的能源技术的需求迫在眉睫。
而微纳电子技术提供了许多可能的解决方案。
例如，纳米能源材料的研发可以提高太阳能电池的效率，提供更廉价和清洁的能源来源。
微纳电子技术还可以促进智能电网、储能技术等新能源设施的高效管理和运营。
此外，通过微纳电子技术的进展，还可以实现能源的自主生产和分布式供应，增强能源供给的可靠性和韧性。
然而，微纳电子技术的应用也面临着一些挑战。
首先，微纳尺度下操作和控制的困难是一个重要因素。
微电子技术的发展现状与未来趋势
微电子技术的发展现状与未来趋势随着科技的迅猛发展，微电子技术作为电子领域的重要组成部分，正以令人瞩目的速度不断发展。
在今天的社会中，微电子技术已经无处不在，从我们日常使用的手机、电脑到各种智能设备，都离不开微电子技术的应用。
本文将从多个角度来探讨微电子技术的发展现状和未来趋势。
首先，我们来看看微电子技术的现状。
目前，微电子技术在各个领域都发挥着重要作用。
在通信领域，微电子技术使得无线通信更加便捷和高效，推动了移动互联网的迅猛发展。
在医疗领域，微电子技术被广泛应用于生物传感器、医疗设备等方面，为医疗行业带来了巨大的进步。
另外，在能源领域，微电子技术也有重要作用，例如太阳能电池、高效节能的微处理器等。
总之，微电子技术的广泛应用使得我们的生活变得更加便利和高效。
然而，我们也应该认识到，微电子技术发展中存在一些挑战和问题。
首先，尽管微电子技术已经取得了巨大的进步，但是其制造成本仍然较高，这限制了其应用范围的扩大。
其次，由于微电子技术对环境的敏感性，电子废弃物的增加成为了一个难题。
此外，微电子技术的安全性问题也备受关注。
随着互联网的普及，网络安全问题对于微电子技术的发展具有重要影响。
因此，在微电子技术的发展过程中，我们需要找到解决这些问题的方法，以推动其向更高水平发展。
接下来，我们来探讨一下微电子技术的未来趋势。
可以预见的是，随着人工智能和物联网技术的不断发展，微电子技术将会在更多领域得到应用。
例如，在智能家居领域，微电子技术可以实现设备之间的互联互通，使得家居设备更加智能化和便捷。
此外，随着可穿戴设备的普及，微电子技术也将在健康监测、运动追踪等方面发挥作用。
更重要的是，微电子技术的应用将会渗透到更广泛的生活领域，从而改变我们的生活方式。
未来，微电子技术的发展还将面临新的挑战和机遇。
首先，研发更先进的微电子器件和材料将是发展的关键。
例如，研究新型半导体材料、设计更小尺寸的集成电路等将推动微电子技术向更高级别发展。
中国微电子技术发展现状及发展趋势
中国微电子技术发展现状及发展趋势论文概要：介绍了中国微电子技术的发展现状，并阐述对微电子技术发展趋势的展望。
针对日前世界局势紧张，战争不断的状况，本文在最后浅析了微电子技术在未来轻兵器上的应用。
【关键词】：微电子技术生产微电子产品技术发展政策微电子产业统计指标体系发展与应用制造企业数据采集高技术产业政策研究一．我国微电子技术发展状况1956年7月，国务院科学专业化规划委员会正式成立，组织数百各科学家和技术专家编制了十二年（1965—1967年）科学技术远景规划，这个著名的《十二年规划》中，明确地把发展计算机技术、半导体技术、无线电电子学、自动化和遥感技术放到战略的重点上，我国半导体晶体管是1957年研制成功的，1960年开始形成生产；集成电路始于1962年，于1968年形成生产；大规模集成电路始于70年代初，80年代初形成生产。
但是，同世界先进水平相比较，我们还存在较大的差距。
在生产规模上，目前我国集成电路工业还没有实现高技术、低价格的工业化大生产，而国外的发展却很快，美国IBM公司在日本的野洲工厂生产64K动态存贮器，1983年秋正式投产后，每日处理硅片几万片，月产量为上百万块电路，生产设备投资约8000万美元。
日本三菱电机公司于1981年2月开始动土兴建工厂，1984年投产，计划生产64K动态存贮器，月产300万块，总投资约为1.2亿美元。
此外，在美国和日本，把半导体研究成果形成工业化生产的周期也比较短。
在美国和日本，出现晶体观后，形成工业生产能力是3年；出现集成电路后形成工业生产能力是1—3年；出现大规模集成电路后形成工业生产能力是1—2年；出现超大规模集成电路后形成工业生产能力是4年。
我国半导体集成电路工业长期以来也是停留在手工业和实验室的生产方式上。
近几年引进了一些生产线，个别单位才开始有些改观，但与国外的差距还是相当大的。
从产品的产值和产量方面来看，目前，全世界半导体与微电子市场为美国和日本所垄断。
微电子技术发展现状与未来趋势分析
微电子技术发展现状与未来趋势分析随着科技的不断进步，微电子技术已经成为了现代社会中不可或缺的一部分。
从计算机到智能手机，从家电到汽车，微电子技术的应用无处不在。
本文将从微电子技术的发展现状以及未来趋势两方面进行分析。
首先，我们来看微电子技术的发展现状。
近年来，微电子技术在多个领域取得了巨大的进展。
在计算机领域，微电子技术的快速发展推动了计算机性能的大幅提升。
从最初的大型机到个人电脑，再到如今的云计算和人工智能，微电子技术的进步使得计算能力呈指数级增长。
在通信领域，微电子技术的应用使得信息传输更加快捷和稳定。
无线网络的发展以及5G技术的推动，都离不开微电子技术的支持。
此外，微电子技术在医疗、能源、航空航天等领域也有着广泛的应用，不断创造了各种奇迹。
然而，微电子技术的发展并不是一帆风顺的。
随着集成电路规模逐渐缩小，遇到了一系列的挑战。
首先是材料的选择。
传统的硅材料已经无法满足微电子技术对更高性能和更低功耗的需求，因此研究人员开始寻找新的替代材料，如石墨烯、硅基上部分极和氮化镓等。
其次是工艺的突破。
微电子器件的制造需要高精度的加工和控制技术，这对制造工艺提出了更高的要求。
再次是集成度的提升。
随着技术的进步，集成电路上的晶体管数量不断增加，但是其面积却有限。
如何在有限的空间内安置更多的晶体管成为了一个难题。
最后是功耗和散热问题。
随着晶体管数量的增加，功耗和散热都会变得更加复杂。
如何保持微电子器件的稳定运行成为了一项重要的研究领域。
接下来，让我们来探讨一下微电子技术未来的发展趋势。
首先是人工智能和物联网的大力推动。
随着人工智能和物联网的兴起，对计算能力的需求将进一步增大，这将推动微电子技术更加快速地发展。
其次是可穿戴设备的普及。
随着人们对健康的关注日益增加，可穿戴设备将会成为一个重要的市场。
微电子技术的发展将为可穿戴设备提供更高效、更稳定的性能。
再次是能源领域的突破。
微电子技术的应用将推动能源领域的创新，例如太阳能电池、燃料电池等。
微电子技术发展面临的限制及发展前景论文
微电子技术发展面临的限制及发展前景论文微电子技术发展面临的限制及发展前景论文微电子技术作为电子信息产业的核心技术，对各生产领域产生广泛而深远的影响。
在微电子技术的发展过程中，随着微小型化进一步发展，摩尔定律目前面临极大挑战。
文章介绍了微电子技术的发展及面临的限制与挑战，同时还介绍了微电子技术发展前景。
一、微电子技术的含义及影响当今社会科技发展日新月异，其中影响最大、渗透性最强、最具代表性的乃是以微电子技术为基础的电子信息技术。
微电子技术作为电子信息产业的基础和心脏，对航天航空技术、遥测传感技术、通讯技术、计算机技术、网络技术及家用电器产业的发展产生直接而深远的影响。
微电子技术主要包括三大内容：一是微电子材料制造。
它包括各种半导体基材的制造，最主要的是硅晶片的生产制造;二是微电子制造技术。
主要的是集成电路芯片的制造技术。
它包含了薄膜工艺、图形技术、掺杂工艺及热处理技术;三是微电子封装及装联技术。
主要包括IC芯片的封装和表面组装技术。
如今，微电子技术已成为衡量一个国家科学技术进步和综合国力的重要标志。
二、微电子技术发展面临的限制微电子制造技术，主要的是集成电路芯片的制造技术。
它是微电子技术的核心，其发展推动着信息革命的进程。
随着微电子制造技术的不断进步和创新，制备高纯度的单晶硅片，即晶(圆)片的尺寸愈来愈大，从最初的2英寸，到现在硅晶片直径已达12英寸(300mm)，有报道现在已经能生产14英寸(350mm)的圆晶，半导体材料生产取得了非凡的成就，为IC芯片的制造提供了基材。
制造技术方面，单个芯片上可集成5亿个元件，这使得今天的微电子技术已超越了大规模、超大规模、特大规模集成时代。
但按照Intel 公司创始人之一的Gordon E. Moore 1965年预言的摩尔定律：芯片集成度以每18个月翻一番这一速度发展。
从1958年第一块半导体集成电路诞生到现在，硅芯片制造工业在微型化方面已面临极限挑战。
这个极限可从理论极限和实际限制两个层面上看，具体可归纳成基本物理规律、材料物理属性的限制、器件电路计算机辅助设计与仿真、制造工艺技术和设备的限制、电路与系统等五个方面。
2024年微电子封装市场发展现状
微电子封装市场发展现状引言微电子封装是电子行业的一个重要领域，涉及到电子元器件的封装和连接技术。
随着科技的不断进步和应用需求的增长，微电子封装市场正面临着巨大的发展机遇。
本文将对微电子封装市场的现状进行分析和评估，为读者提供市场发展的全面了解。
市场概述微电子封装市场广泛应用于电子设备、通信设备、汽车电子、医疗设备等行业。
随着智能手机、物联网、5G通信等新技术的兴起，对微电子封装的需求不断增长。
根据市场研究机构的数据显示，微电子封装市场规模在过去几年中保持稳定增长，并有望在未来几年内保持良好的发展趋势。
技术进展微电子封装市场的发展得益于技术的不断进步。
随着微电子封装技术的不断升级，封装密度和性能得到了显著提升，同时尺寸和功耗也得到了有效控制。
新的封装技术，例如薄型封装、多芯片封装和三维封装等，为微电子封装市场注入了新的活力。
市场挑战微电子封装市场面临着一些挑战。
首先，封装成本较高，这限制了一些应用领域的发展。
其次，封装技术的发展速度较慢，难以满足新兴应用对性能和功耗的需求。
此外，市场竞争激烈，技术壁垒较高，对企业的创新能力提出了更高的要求。
发展趋势微电子封装市场在未来几年中有望保持持续增长。
首先，5G通信的商用化将推动微电子封装市场的快速发展。
其次，人工智能、物联网等新兴技术的普及将提高对微电子封装的需求。
此外，节能环保、小型化等市场需求也将促进微电子封装技术的创新和升级。
市场竞争格局微电子封装市场竞争激烈，主要厂商包括英特尔、三星电子、台积电、中芯国际等。
这些企业在封装技术研发、生产能力和市场份额方面具有较强优势。
此外，新兴企业也在不断涌现，通过技术创新和市场定位寻求突破。
结论微电子封装市场是一个充满机遇与挑战并存的市场。
随着新技术的不断涌现和应用领域的不断扩展，微电子封装市场有望进一步发展壮大。
为保持竞争力，企业需加强技术创新、提高生产效率，并关注市场趋势的变化，及时调整发展战略。
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微电子技术的进展与挑战3教授、博导 林鸿溢(北京理工大学电子工程系,北京100081) 教 授 李映雪(北京大学微电子研究所,北京100871)摘 要:微电子技术自巴丁、布拉顿和肖克莱发明晶体管至今,经历了半个世纪的发展,已经取得巨大进步,成为人类社会众多领域的关键技术,从而有力地推动,并将继续推动着人类社会全面进入信息时代。
关键词: 微电子技术 集成电路 纳米电子学 微机电系统 单芯片系统 一项伟大的发明诞生在1947年12月23日。
这一天Bell实验室科学家J.Bardeen和W.Brattanin在实验中观测到点接触型锗晶体管功率放大现象,标志着人类首次成功地发明了一种新型的固体电子器件。
仅仅一个月后,1948年1月,该研究组组长W.Schokley就提出了结型晶体管理论—PN结理论。
1951年锗结型晶体管研制成功。
从此拉开了人类社会步入电子时代的序幕,从而开创了微电子技术发展进步的历程。
为表彰三位科学家的重大贡献,他们共同获得1956年诺贝尔物理学奖。
今天,事实雄辩地表明,微电子技术的加速发展对人类的生产方式和生活模式产生了并将继续产生深刻的影响。
微电子技术所引起的世界性的技术革命比历史上任何一次技术革命对社会经济、政治、国防、文化等领域产生的冲击都更为巨大。
据预计,2000年信息技术产品市场将达到9000亿美元,电子信息产业将成为世界第一大产业,人类社会将进入信息化世纪。
微电子技术是信息社会的核心技术,正以其巨大的动力推动人类社会的更大进步。
1 微电子技术的重大技术突破与集成度的提高1.1 重大技术突破50年来,微电子技术迅速发展的历程中,实现了几次重大的技术突破,从而加速了微电子技术的高速发展。
1.1.1 从真空到固体20世纪初(1905年)世界上第一个真空电子管的发明,标志着人类社会进入了电子化时代,电子技术实现了第一次重大技术突破。
这是控制电子在真空中的运动规律和特性而产生的技术成果。
从此产生了无线电通信,雷达,导航,广播,电视和各种真空管电子仪器及系统。
经过第二次世界大战后,人们发现真空管还存在许多问题,如仪器设备的体积大,重量大,耗电大,可靠性和寿命受限制等。
因此,研究新型电子管的迫切需求被提出来了。
1947年美国贝尔实验室两位科学家J.Bardeen和W.Brattain在作锗表面实验过程中发明了世界上第一个点接触型锗晶体管。
一个月后被誉为电子时代先驱的科学家W.Schokley发表了晶体管的理论基础—PN理论。
此后,结型晶体管研制成功,晶体管进入实用阶段。
晶体管的发明为微电子技术揭开了序幕,也是电子技术的第二次重大技术突破。
为表彰三位科学家的重大贡献,他们共同获得1956年诺贝尔物理学奖。
1.1.2 从锗到硅晶体管发展初期是利用锗单晶材料进行研制的。
实验发现,用锗单晶制作的晶体管漏电流大,工作电压低,表面性能不稳定,随温度的升高,性能下降,可靠性和寿命不佳。
科学的道路是没有尽头的,科学家通过大量的实验分析,发现半导体硅比锗有更多的优点。
在锗晶体管中所表现出来的缺点,利用硅单晶材料将会产生不同程度的改进,硅晶体管的性能有大的提高。
特别是硅表面可以形成稳定性好,结构致密,电学性能好的二氧化硅保护层。
这不仅使硅晶体管比锗晶体管更加稳定,性能更加好,而且更重要的是在技术上大大前进一步,即发明了晶体管平面工艺,为50年代末集成电路的问世准备了可靠的基础,这正是微电子技术的第二次重大技术突破,也是电子技术的第三次重大技术突破。
1.1.3 从小规模到大规模微电子技术发展过程中最令人惊奇的是从1958年到1987年20年间集成电路的集成度从10个元件的数量级提高到10万个元件,是微电子技术的第三次重大技术突破,也是电子技术的第四次重大技术突破。
今天,集成度已进一步3 国防预研和国家自然科学基金项目。
提高到1000万个元件,更是令人兴奋不已!事实上,1988年,美国国际商用机器公司(IBM)已研制成功存储容量达64兆位的动态随机存取存储器芯片,集成电路的条宽只有0.35微米。
目前已经做到0.25微米的批量生产,并向0.1微米和更小的尺寸进军。
空间尺度在0.1～100nm定义为纳米空间[1～8],在纳米空间电子的波动性质将以明显的优势显示出来。
微电子技术将面临挑战,于是纳米电子技术应运而生。
我们看到微电子学向纳米电子学发展的必然趋势[9]。
1.1.4 从成群电子到单个电子微电子技术面临挑战,但科学家在挑战面前并不歇脚,仍在不断地探索解决问题的新途径。
事物发展过程常常会在一定条件下发生转化,有些制约条件,只要科学合理地加以应用,就可能转化为一种新的技术途径。
正是“山穷水尽疑无路,柳暗花明又一村”。
美国电话电报公司的贝尔实验室于1988年研制成功隧道三极管。
这种新型电子器件的基本原理是在两个半导体之间形成一层很薄的绝缘体其厚度在1～10纳米之间,此时电子会有一定的几率穿越绝缘层。
这就是量子隧道效应。
由于巧妙地利用了量子隧道效应,所以器件的尺寸比目前的集成电路小100倍,而运算速度提高1000～10000倍,功率损耗只有传统晶体管的1/1000～1/ 10000。
显然,体积小,速度快,功耗低的崭新器件,对超越集成电路的物理限制具有重要的意义,是微电子技术的第四次重大技术突破,也是电子技术的第五次重大技术突破。
随着研究工作的深入发展,近年已研制成功单电子晶体管,只要控制单个电子就可以完成特定的功能。
1.2 集成度的提高晶体管是控制成群电子的集体运动状态的器件,它的发明和发展导致1958年半导体集成电路的产生。
集成电路与由分立元器件组成的电路相比较,有体积小,重量轻,功耗下降,速度提高,高可靠和低成本等优点,即性能/价格比大幅度提高,因而引起学术界和工业界的极大兴趣和关注。
从此,逐步形成新兴工业技术,成为整个电子工业技术的重要组成部分。
微电子技术作为现代高技术的重要支柱,经历了若干发展阶段[10～11]。
50年代末发展起来的小规模集成电路(SSI),集成度在100个元器件;60年代发展了中规模集成电路(MSI),集成度在1000个元器件;70年代又发展了大规模集成电路(L SI),集成度大于1000个元器件;紧接着70年代末进一步发展了超大规模集成电路(VL SI),集成度在105个元器件;80年代更进一步发展了特大规模集成电路(UL2 SI),集成度又比VL SI提高了一个数量级,达到106个元器件以上。
随着集成电路集成度的提高,版图设计的条宽不断减小。
1985年,1兆位特大集成电路的集成度达到200万个元器件,要求条宽为1μm;1992年,16兆位的芯片,集成度达到3200万个元器件,条宽减到0.5μm,即500nm;1995年, 64兆位的集成电路,其条宽已达0.3μm,即300nm;1998年, 256兆位线宽为0.25μm,即250nm,下世纪初线宽将更细,集成度会更大提高,在计算机记忆芯片上将集成数十亿个晶体管。
预计本世纪无疑将出现1G兆位的特大规模集成电路,那时条宽将只有0.1μm,即100nm。
2 发展战略与市场竞争世界半导体市场由四大区域组成,即美国、日本、欧洲和东南亚,东南亚是指除日本外的亚太地区,主要包括韩国、台湾、马来西、泰国、新加坡等国家和地区。
韩国、台湾半导体起步晚,发展快,已成为世界半导体市场的第3位和第4位。
70年代,日本引进美国的晶体管技术和集成电路技术。
1976年,日本成立了超L SI技术攻关组,由富士通、日立制作所、三菱电机、日本电气和东芝等5家竞争对手组成共同开发计算机系统VL SI技术,共同研究微细加工技术、晶体技术、设计技术、工艺技术和测试评价技术。
1977年研究出世界上第一块超大规模集成电路64K位随机存取存储器,后来又在1兆位、4兆位和16兆位随机存取存储器的研究方面超过美国,取得领先地位。
接着又研制成功了集成度超过1亿个元件的世界第一块特大规模集成电路(UL SI)64K 兆位的随机存取存储器。
从1986年起日本在半导体总产值和市场占有率方面都超过美国,居世界第一位。
美国政府调整了发展战略,提出了4个基础技术战略计划:①超高速集成电路(VHSIC)计划,以开发1.25～0.5μm的制造技术为主,投资6.8亿美元;②微波毫米波单片集成电路(MIMIC)计划,开发军用的砷化镓模拟集成电路,投资5.4亿美元;③微电子科学技术(MMST)计划,建立一条0.5μm,月投片800大圆片,1000个品种的集成电路生产线,投资1.125亿美元;④半导体制造技术联合体计划Sematech制造出0. 8μm的芯片,赶上了日本。
1990年又完成了0.5μm计划,重新占领50%的市场,又居世界第一位。
竞争激烈。
3 若干蓬勃发展的研究方向3.1 纳米电子学固体内显然是一个多体运动体系,单就电子来说也在1022/cm3的数量级。
通常只注意到电子作为粒子的集体运动之宏观效应,而忽略了电子的波动性质。
但在纳米空间电子的波动性是不可忽略的。
在经过特殊设计的纳米器件(nanoscale device)中,电子将以波动性质来表征其特性,这种器件也称量子功能器件(quantum function device),在纳米空间电子所表现出来的特征和功能将是纳米电子学研究的范畴。
纳米器件在结构上有一个显著的特点就是低维结构[12],即2维、1维和0维。
3.1.1 2维量子阱半导体量子阱(quantum wells)是2维结构器件。
利用分子束外延(MBE)技术已经制备出半导体超晶格量子阱。
半导体超晶格是由周期交替生长的两种半导体超薄膜构成的。
每种材料的厚度通常为晶格常数的2～20倍。
取垂直于超晶格界面的方向为Z方向,则电子在平行于两种材料界面的平面内,即XY平面内的运动不受影响,可以取任意动量,而具有自由粒子的性质,形成2维电子气。
电子在XY平面内运动所具有的动能为E xy=h 22m3(K 2x +K 2y )(1)这里h =h/2π,h 是普朗克常数,Kx ,Ky 是波矢分量,m 3是电子的有效质量。
在X Y 平面内电子的动能仍然是准连续的。
在垂直于界面的方向上,电子在势阱中量子化能级上能量为E z =h22m3(πd )2(n +1)2 n =0,1,2,……(2)式中d 是势阱宽度。
事实上电子的运动受到超晶格所附加的周期势的影响,使原来的能带又分裂成许多子能带(图1)。
图1 超晶格结构导带分裂成子能带3.1.2 1维量子线量子线(quantum lines )的线宽尺度为纳米量级(<100nm )。
1维量子线在温度降低到某一临界温度时,导体材料会变成半导体或绝缘体;反之,某些半导体或绝缘体量子线,当温度升高达到某临界温度时,变成导体甚至超导体。