第1章1.3 微电子技术
信息技术-第一章习题(有答案)
第一章信息与信息技术【考点】描述信息的基本特征，了解信息技术的历史和发展趋势【涉及教材章节】《信息技术基础》第一章第一、二节■这是一个充满信息的世界，生活中随时随地都能感受到丰富多彩的信息。
能够随意举出身边的信息，了解信息的定义，构成世界的三大要素：物质、能量、信息。
(P2)信息的三种定义：香农----信息是“用来消除不确定的东西”。
维纳----信息是区别于物质和能量的第三类资源，是客观事物的基本存在形式之一。
钟义信----信息是“事物运动的状态与方式”。
●例题1．人类赖以生存与发展的基础资源是（ B ）A．知识、经济、能源B．信息、能量、物质C．工业、农业、轻工业D．物质、材料、通信●例题2．现代社会中，人们把( d )称为构成世界的三大要素。
A．精神、物质、知识 B．财富、能量、知识C．物质、能量、知识 D．物质、能量、信息●例题3：下列不能称为信息的是（ B ）A．报上刊登的广告B．高一的《信息技术》教科书C．电视中播放的刘翔打破世界纪录的新闻D．半期考的各科成绩●例题4．关于信息，以下说法不正确的是__C_____。
A．信息需要通过媒体才能传播 B．信息可以影响人们的行为和思维C．信息是特指计算机中保存的程序 D．消息、情报、数据和信号都称之谓信息●例题5．下面不属于信息表现形式的是___C____。
（A）声音（B）文字（C）磁带（D）图像●例题6．下面有关对信息的理解，哪句是错误的( C )A．在一定程度上，人类社会的发展速度取决于人们感知信息、利用信息的广度和深度B．信息无时不在，无处不在，信息是我们行动决策的重要依据C．电视机、电话机、声波、光波是信息D．人类可以借助信息资源对自然界中有限的物质资源和能量资源进行有效地获取、分配和利用●例题7．下列关于信息技术的描述，正确的是( C )A．现代通信技术的发展产生了信息技术B．21世纪人类进入信息社会，信息、信息技术就相应产生了C．有了人类就有了信息技术D．有了计算机后就有了信息技术●例题8．以下说法正确的是( C )A．信息技术对社会的影响有消极的一面，应该限制发展B．网络上有许多不良信息，青少年应该积极抵制上网C．面对信息技术的发展，我们对其既不要过度地崇拜，也不要因噎废食、盲目排斥D．随着计算机技术的发展，计算机的所有输入手段将全部由语音技术来代替■信息的一般特征(P3)：①载体依附性价值性②可加工和可处理性③可脱离它所反映的事物被存储、保存和传播。
第章sopc技术概述
Nios II /f (快速)
Nios II /s (标准) Nios II /e (经济)
针对最佳性能优化 平衡性能和尺寸 针对逻辑资源占用优化
6级 1 周期 动态 可设置 可设置
5级 3 周期 静态 可设置 无
无 软件仿真实现 无 无 无
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1.3 Nios II软核简介
❖ 外设的可定制性
Altera公司NIOS和NIOS II Xilinx的MicroBlaze
1.3 Nios II软核简介
❖ Nios II是Altera公司2004年6月推出的第二代软核处理器。 ❖ 相对于Nios，Nios II 性能更高，占用FPGA的资源更少，
而与之配套的开发环境更先进，有更多的资源可供用户使用。 ❖ Nios II系列32位RISC嵌入式处理器具有超过200 DMIP的性
1.2 基本概念
❖ 软核
IP软核通常是用HDL文本形式提交给用户，它经过 RTL级设计优化和功能验证，但其中不含有任何具 体的物理信息。据此，用户可以综合出正确的门电 路级设计网表，并可以进行后续的结构设计，具有 很大的灵活性，借助于EDA综合工具可以很容易地 与其他外部逻辑电路合成一体，根据各种不同半导 体工艺，设计成具有不同性能的器件。软IP内核也 称为虚拟组件（VC-Virtual Component）。
1.3 Nios II软核简介
定时器/计数器 用户逻辑接口 外部SRAM接口
SDR SDRAM
PCI DDR2 SDRAM
SHA-1
外部三态桥接 EPCS串行闪存控制 器
JTAG UARTC S8900 10Base-T接口
片内ROM
直接存储器通道 (DMA)
第1章集成电路设计导论
1、微电子（集成电路）技术概述 2、集成电路设计步骤及方法
1
集成电路设计步骤
➢ “自底向上”（Bottom-up）
“自底向上”的设计路线，即自工艺开始，先进行单元设 计，在精心设计好各单元后逐步向上进行功能块、子系统 设计直至最终完成整个系统设计。在模拟IC和较简单的数 字IC设计中，大多仍采用“自底向上”的设计方法 。
5
半定制方法
半定制的设计方法分为： 门阵列（GA：Gate Array）法； 门海（GS：Sea of Gates）法； 标准单元（SC: Standard Cell）法； 积木块（BB：Building Block Layout）； 可编程逻辑器件（PLD：Programmable Logic Device)设计法。
标准单元法也存在不足：பைடு நூலகம்
(1) 原始投资大：单元库的开发需要投入大量的人力物力；当工艺变化时， 单元的修改工作需要付出相当大的代价，因而如何建立一个在比较长的时 间内能适应技术发展的单元库是一个突出问题。 (2) 成本较高：由于掩膜版需要全部定制，芯片的加工也要经过全过程，因 而成本较高。只有芯片产量达到某一定额(几万至十几万)，其成本才可接受。
不满足 后仿真
满足
VLS流I数片、字封I装C、的测设试 计流图
功能要求
系统建模 （Matlab等）
不满足 电路仿真
满足 手工设计
版图 不满足
后仿真 满足
模流拟片、IC封的装、设测计试 流图
3
集成电路设计方法
➢ 全定制方法（Full-Custom Design Approach） ➢ 半定制方法（Semi-Custom Design Approach）
电子科学与技术专业英语(微电子技术分册)第一章译文
——电材专业英语课文翻译Semiconductor Materials• 1.1 Energy Bands and Carrier Concentration• 1.1.1 Semiconductor Materials•Solid-state materials can be grouped into three classes—insulators(绝缘体）, semiconductors, and conductors. Figure 1-1 shows the electrical conductivities δ(and the corresponding resistivities ρ≡1/δ)associated with(相关）some important materials in each of three classes. Insulators such as fused（熔融）quartz and glass have very low conductivities, in the order of 1E-18 to 1E-8 S/cm;固态材料可分为三种：绝缘体、半导体和导体。
图1－1 给出了在三种材料中一些重要材料相关的电阻值（相应电导率ρ≡1/δ)。
绝缘体如熔融石英和玻璃具有很低电导率，在10-18 到10-8 S/cm;and conductors such as aluminum and silver have high conductivities, typically from 104 to 106 S/cm. Semiconductors have conductivities between those of insulators and those of conductors. The conductivity of a semiconductor is generally sensitive to temperature, illumination（照射）, magnetic field, and minute amount of impurity atoms. This sensitivity in conductivity makes the semiconductor one of the most important materials for electronic applications.导体如铝和银有高的电导率，典型值从104到106S/cm;而半导体具有的电导率介乎于两者之间。
第一章-绪论(现代电子技术与应用)PPT课件
1.2 现代电子信息系统主要技术指标
五、响应速度 ▪ 被测对象的信号频率越来越高，而且动态测量和快
速控制是现代电子仪器发展的方向，这就要求处理 电路有较快的响应速度，以便进行实时测量和控制。 ▪ 如果电路的响应速度太低，会导致信号失真和回路 振荡等现象，使测量精度减低或控制系统不稳定。
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1.3 现代电子信息系统设计方法
一、总体方案设计 ▪ 处理器选择。处理器主要类型有单片机、DSP、
CPLD/FPGA、ARM和嵌入式计算机主板等。 ▪ 软件、硬件功能分配。为降低产品成本和提高系统
可靠性和稳定性，尽量考虑用软件实现系统的功能。 在实时性要求高的场合下考虑选择硬件实现方式。 ▪ 低功耗设计。尽量采用低电压供电方式和低功耗电 子元件。 ▪ 信号传输方式。有线通讯方式具有信号传输可靠、 传输速度快等特点，但在布线困难和有线方式使用 不便等场合下，考虑采用无线通讯方式。
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1.3 现代电子信息系统设计方法
三单元电路设计 ▪ 模拟电路的设计需要计算电路参数、选择元器件。。若单元
电路采用高集成度芯片，则单元电路的指标主要由芯片的性 能决定，电阻和电容等元件参数根据单元电路的指标要求和 集成芯片使用手册确定。 ▪ 数字电路的实现可以采用数字集成芯片或可编程器件。可编 程器件的设计依靠VHDL和Verilog等硬件描述语言以及可编 程器件编程环境。 ▪ 考虑到电阻噪声的影响和导线电阻存在等因素，电阻值不能 选择太大和太小，一般在几百欧以上到几兆欧以下。还要考 虑电阻功率和其电感量大小。 ▪ 电容选择主要考虑信号的频带范围和电容标称值，还要考虑 其耐压、泄漏电阻和极性要求。
现代电子技术及应用
信息技术概述概念解释doc资料
第1章信息技术概述概念解释1.1 信息与信息技术信息事物运动的状态及状态变化的方式。
信息是资源。
信息处理为获取更有效的信息而施加于信息的所有操作。
信息技术扩展人的信息器官功能进行信息处理的技术。
包括：信息感知与识别技术，信息通信与存储技术，信息处理(计算)技术，信息控制技术。
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。
1.2 微电子技术微电子技术以集成电路为核心的电子技术。
集成电路以半导体单晶片作为材料，经平面工艺加工制造，将大量晶体管、电阻、电容、电感等元器件及相互连线构成的电子线路集成在基片上，构成一个微型化的电路或系统。
集成电路的制造材料主要是硅(Si)，也可以是砷化镓(GaAs)等化合物半导体。
按照电信号类型和功能将集成电路分为数字集成电路和模拟集成电路两大类。
集成电路的集成度集成电路芯片中单位面积内包含的基本电子元件的数量。
集成电路的工作速度集成电路的工作速度取决于组成门电路的晶体管尺寸，晶体管尺寸越小，集成度越高，门电路的开关速度就越快，集成电路的工作速度也就越快。
Moore定律单块集成电路的集成度平均每18~24个月翻一番。
IC卡把集成电路芯片密封在塑料卡基片内，使其成为能存储、处理和传递数据的载体。
1.3 通信技术通信各种信息的远距离传递。
现代通信使用电波或光波通过特定传输媒体双向传递信息的技术。
通信系统主要组成部分为“信源”、“信宿”、“信道”。
使用的主要物理设备为“终端设备”、“传输介质”和“交换设备”。
信号信源发送通过信道传输给信宿用于承载信息的电信号或光信号。
信号分为“模拟信号”和“数字信号”两类。
模拟信号的典型波形为正弦波，数字信号的典型波形为脉冲方波。
调制与解调将数字信号转换为模拟信号的过程称之为调制。
将模拟信号还原为数字信号的过程称之为解调。
使用的设备是调制解调器（Modem）。
常用调制方法有：调频、调幅和调相。
2011年春计算机基础理论汇编答案
2011年春计算机基础理论汇编第1章信息技术概述1.1 信息与信息技术1．现代信息技术涉及众多领域，例如通信、广播、计算机、微电子、遥感遥测、自动控制、机器人等。
（正确）（正确错误）2．信息处理过程就是人们传递信息的过程。
（错误）（正确错误）3．信息技术是用来扩展人们信息器官功能、协助人们进行信息处理的一类技术。
（正确）（正确错误）4．信息技术是指用来取代人的信息器官功能，代替人们进行信息处理的一类技术。
（错误）（正确错误）5．信息技术主要包括信息获取与识别技术、通信与存储技术、计算技术、控制与显示技术等内容。
（正确）（正确错误）6．信息是人们认识世界和改造世界的一种基本资源。
（正确）（正确错误）7．信息是事物运动的状态及状态变化的方式，世间一切事物都会产生信息。
（正确）（正确错误）8．信息系统的感测与识别技术可用于替代人的感觉器官功能，但不能增强人的信息感知的范围和精度。
（错误）（正确错误）9．信息系统的计算与处理技术可用于扩展人的思维器官功能，增强对信息的加工处理能力。
（正确）（正确错误）10．以下几种信息传输方式中，（ D ）不属于现代通信范畴。
（A）电报（B）电话（C）传真（D）DVD影碟1.2 数字技术基础1．采用某种进制表示时，如果4×5＝17，那么3×6＝15 。
2．从取样图像的获取过程可以知道，一幅取样图像由M行×N列个取样点组成，每个取样点是组成取样图像的基本单位，称为像素。
3．对两个1位的二进制数1与1分别进行算术加、逻辑加运算，其结果用二进制形式分别表示为（ C ）。
（A）1、10 （B）1、1 （C）10、1 （D）10、104．计算机使用二进制的原因之一是，具有（ B ）个稳定状态的电子器件比较容易制造。
（A）1 （B）2 （C）3 （D）45．计算机在进行以下运算时，某一位的运算结果可能会受到其它位影响的是（ D ）操作。
（A）两个数作“逻辑加”（B）两个数作“逻辑乘”（C）对一个数作按位“取反”（D）两个不同符号的数“相减”7．十进制数205.5的八进制数表示为(315.4)8 。
《电子技术基础》正式教案
《电子技术基础》正式教案第一章：电子技术概述1.1 电子技术的定义与发展介绍电子技术的定义讲解电子技术的发展历程1.2 电子技术的基本组成部分介绍电子电路的基本组成部分讲解电子元件的功能和特点1.3 电子技术的基本测量与测试方法介绍电子技术的测量与测试方法讲解测量工具的使用和测量原理第二章：模拟电子技术基础2.1 模拟电子元件介绍电阻、电容、电感等基本元件的特性讲解二极管、晶体管等有源元件的功能和特点2.2 模拟电子电路分析并讲解基本放大电路、滤波电路、振荡电路等介绍模拟集成电路的基础知识2.3 模拟信号处理讲解模拟信号的采样与保持介绍模拟信号的调制与解调第三章：数字电子技术基础3.1 数字电子元件介绍逻辑门、逻辑电路的功能和特点讲解触发器、计数器等数字电路的应用3.2 数字电路设计分析并讲解组合逻辑电路、时序逻辑电路的设计方法介绍数字集成电路的基础知识3.3 数字信号处理讲解数字信号的编码与解码介绍数字信号的滤波与加密技术第四章：电子电路的设计与实践4.1 电子电路设计的基本原则和方法讲解电子电路设计的基本原则介绍电子电路设计的方法和步骤4.2 电子电路仿真与实验讲解电子电路仿真软件的使用方法安排电子电路实验项目，讲解实验原理和方法4.3 电子电路的安装与调试讲解电子电路的安装工艺和注意事项介绍电子电路调试的方法和技巧第五章：现代电子技术应用与发展5.1 微电子技术及其应用介绍微电子技术的基本概念和特点讲解微电子技术在现代电子产品中的应用5.2 通信技术及其应用介绍通信技术的基本原理和分类讲解通信技术在现代通信系统中的应用5.3 嵌入式系统及其应用介绍嵌入式系统的基本概念和组成讲解嵌入式系统在现代工业中的应用第六章：传感器与信号检测6.1 传感器的基本原理与应用介绍传感器的作用和分类讲解常见传感器的原理及其在电子技术中的应用6.2 信号检测技术讲解信号检测的基本原理和方法介绍信号处理技术在电子技术中的应用6.3 传感器与信号检测实验安排传感器与信号检测实验项目讲解实验原理和操作方法第七章：电源技术与电子测量7.1 电源技术基础介绍电源的分类和基本原理讲解电源电路的设计和保护7.2 电子测量技术介绍电子测量的基本概念和方法讲解电子测量仪器仪表的使用和维护7.3 电源与电子测量实验安排电源与电子测量实验项目讲解实验原理和操作方法第八章：可编程逻辑器件与计算机8.1 可编程逻辑器件介绍可编程逻辑器件的分类和特点讲解可编程逻辑器件的设计和应用8.2 计算机硬件基础介绍计算机硬件系统的组成和功能讲解中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等的基本原理和应用8.3 计算机软件与编程介绍计算机软件的分类和特点讲解计算机编程语言及其应用第九章：电子技术在工程应用中的案例分析9.1 电子技术在通信工程中的应用分析电子技术在通信系统、设备中的应用案例讲解通信工程中的关键技术及其解决方案9.2 电子技术在自动化控制中的应用分析电子技术在自动化控制系统中的应用案例讲解自动化控制工程中的关键技术及其解决方案9.3 电子技术在现代医疗设备中的应用分析电子技术在医疗设备中的应用案例讲解医疗电子工程中的关键技术及其解决方案第十章：电子技术的创新与发展趋势10.1 电子技术的创新与发展介绍电子技术在科研、产业等领域的创新成果分析电子技术的发展趋势和前景10.2 现代电子技术的应用领域讲解电子技术在物联网、大数据、等领域的应用10.3 电子技术的创新与产业发展探讨电子技术产业发展对经济社会的影响分析电子技术创新对人才培养的需求和挑战重点解析本文档是《电子技术基础》正式教案的完整版，共包含十个章节。
信息技术导论
第一章绪论信息技术的发展彻底的改变了人类获取/处理/传播信息的手段和方式，特别是互联网的诞生，使人们能够更加方便/迅速/多途径的获取和发送信息。
全面了解现代信息技术并在实际工作中应用这些技术将有助于人们提高生活质量/工作效率以及信息素质。
1.1信息概念的定义与内涵各学科基本概念是很重要的，信息在很多学科属于基本概念。
但是，到目前为止学术界仍然没有给出一个能够被普遍接受的信息的定义，各学科对信息的定义完全不同。
1.1.1信息概念的三个层次人们对信息的认识和解释可以分为3个层次：哲学层次/学科层次和日常生活层次。
从这三个层次认识信息并把握3个层次之间的关系，可以帮助人们正确/全面理解信息概念，这3个层次的含义具有密切的联系。
哲学层次的信息概念是从最基本/最普遍的意义上揭示信息的本质/特征和形态，是最为广义的信息概念。
在众多学科层次信息概念和日常生活层次信息概念的基础上可以抽象/概括出哲学层次的信息概念。
学科层次的信息概念是哲学层次的信息概念在各学科领域的具体表现，它们具有各自学科自身的特点，具有实用性。
对学科层次的信息概念的研究可以丰富和充实哲学层次的信息概念的内涵。
日常生活的信息含义是学科层次信息概念和日常生活层次信息概念的实用化和通俗化的表达。
哲学层次的信息概念揭示了信息的本质，但是它不能直接引用在各具体的学科之中，因为它已脱去了具体学科的特性和实用性。
有着各自学科特性的信息概念虽然不能揭示信息的本质，但是却在特定的领域充当着重要角色。
它们使得信息的表现更为具体化和多样化。
生活层次的信息概念虽然是通俗化的，但是依然是信息在生活领域中的表现形式。
1.1.2生活层次的信息概念生活层次的信息概念是直观化的/通俗化的和更为实用化的概念，它的表现形式更为丰富多样。
人们日常的生活离不开信息。
1.1.3学科层次的信息概念“负熵”:熵函数的负向变化量；负熵是物质系统有序化/组织化/复杂化状态的一种量度。
狭义信息论：1.申农：信息是减少或者消除一种情况不确定的东西；2.信息是系统组织程度有序性的标志（负熵）。
微电子器件授课教案
微电子器件授课教案第一章：微电子器件概述1.1 教学目标了解微电子器件的基本概念和分类掌握微电子器件的发展历程和趋势理解微电子器件在现代科技领域的应用1.2 教学内容微电子器件的定义和特点微电子器件的分类及性能指标微电子器件的发展历程和趋势微电子器件在现代科技领域的应用1.3 教学方法采用讲授和互动讨论相结合的方式，引导学生了解微电子器件的基本概念和分类通过案例分析，使学生掌握微电子器件的发展历程和趋势利用实际应用场景，让学生理解微电子器件在现代科技领域的重要作用第二章：半导体物理基础2.1 教学目标掌握半导体的基本性质和导电机制了解半导体物理中的重要概念和原理理解半导体器件的工作原理和性能特点2.2 教学内容半导体的基本性质和导电机制半导体物理中的重要概念和原理半导体器件的工作原理和性能特点2.3 教学方法通过讲解和示例，让学生掌握半导体的基本性质和导电机制利用实验和仿真，使学生了解半导体物理中的重要概念和原理结合具体器件，让学生理解半导体器件的工作原理和性能特点第三章：二极管和三极管3.1 教学目标掌握二极管和三极管的结构、原理和性能学会分析二极管和三极管在不同电路中的应用了解二极管和三极管的发展趋势和新型器件3.2 教学内容二极管和三极管的结构和工作原理二极管和三极管的性能参数和测试方法二极管和三极管在不同电路中的应用二极管和三极管的发展趋势和新型器件3.3 教学方法通过讲解和示例，让学生掌握二极管和三极管的结构和工作原理利用实验和仿真，使学生了解二极管和三极管的性能参数和测试方法结合具体应用案例，让学生学会分析二极管和三极管在不同电路中的应用介绍二极管和三极管的发展趋势和新型器件，激发学生的学习兴趣和探究精神第四章：集成电路和微电子技术了解集成电路的基本概念和分类掌握集成电路的设计和制造工艺理解微电子技术的发展和应用领域4.2 教学内容集成电路的基本概念和分类集成电路的设计和制造工艺微电子技术的发展和应用领域4.3 教学方法采用讲解和互动讨论相结合的方式，引导学生了解集成电路的基本概念和分类通过案例分析和实验，使学生掌握集成电路的设计和制造工艺利用实际应用场景，让学生理解微电子技术的发展和应用领域第五章：微电子器件的应用5.1 教学目标了解微电子器件在不同领域的应用掌握微电子器件的选型和使用方法理解微电子器件在现代科技中的重要作用5.2 教学内容微电子器件在电子设备中的应用微电子器件在通信系统中的应用微电子器件在计算机领域的应用微电子器件在其他领域的应用通过讲解和示例，让学生了解微电子器件在不同领域的应用利用实验和仿真，使学生掌握微电子器件的选型和使用方法结合具体应用场景，让学生理解微电子器件在现代科技中的重要作用第六章：功率器件和功率集成电路6.1 教学目标掌握功率器件的结构、原理和性能了解功率集成电路的基本概念和分类理解功率器件和功率集成电路在电力电子领域的应用6.2 教学内容功率器件的结构和工作原理功率器件的性能参数和测试方法功率集成电路的基本概念和分类功率器件和功率集成电路在电力电子领域的应用6.3 教学方法通过讲解和示例，让学生掌握功率器件的结构和工作原理利用实验和仿真，使学生了解功率器件的性能参数和测试方法结合具体应用案例，让学生了解功率集成电路的基本概念和分类介绍功率器件和功率集成电路在电力电子领域的应用，激发学生的学习兴趣和探究精神第七章：传感器和微电子器件7.1 教学目标了解传感器的基本概念和分类掌握传感器的原理和性能理解传感器和微电子器件在智能化领域的应用7.2 教学内容传感器的基本概念和分类传感器的原理和性能传感器和微电子器件在智能化领域的应用7.3 教学方法采用讲解和互动讨论相结合的方式，引导学生了解传感器的基本概念和分类通过案例分析和实验，使学生掌握传感器的原理和性能利用实际应用场景，让学生理解传感器和微电子器件在智能化领域的应用第八章：光电器件和光电子集成电路8.1 教学目标掌握光电器件的结构、原理和性能了解光电子集成电路的基本概念和分类理解光电器件和光电子集成电路在光通信领域的应用8.2 教学内容光电器件的结构和工作原理光电器件的性能参数和测试方法光电子集成电路的基本概念和分类光电器件和光电子集成电路在光通信领域的应用8.3 教学方法通过讲解和示例，让学生掌握光电器件的结构和工作原理利用实验和仿真，使学生了解光电器件的性能参数和测试方法结合具体应用案例，让学生了解光电子集成电路的基本概念和分类介绍光电器件和光电子集成电路在光通信领域的应用，激发学生的学习兴趣和探究精神第九章：微电子器件的可靠性9.1 教学目标了解微电子器件的可靠性基本概念掌握微电子器件的可靠性参数和测试方法理解微电子器件可靠性对系统的影响9.2 教学内容微电子器件的可靠性基本概念微电子器件的可靠性参数和测试方法微电子器件可靠性对系统的影响9.3 教学方法采用讲解和互动讨论相结合的方式，引导学生了解微电子器件的可靠性基本概念通过案例分析和实验，使学生掌握微电子器件的可靠性参数和测试方法利用实际应用场景，让学生理解微电子器件可靠性对系统的影响第十章：微电子器件的发展趋势10.1 教学目标了解微电子器件的最新发展动态掌握未来微电子器件的技术发展趋势理解微电子器件对现代社会的影响10.2 教学内容微电子器件的最新发展动态未来微电子器件的技术发展趋势微电子器件对现代社会的影响10.3 教学方法通过讲解和示例，让学生了解微电子器件的最新发展动态利用实验和重点和难点解析：1. 微电子器件的分类和性能指标：学生需要理解不同类型微电子器件的特点和应用场景，以及如何评估它们的性能。
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第1章信息技术概述1.3 微电子技术简介1.3 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(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高技术的基础•微电子技术的核心是集成电路技术什么是电子电路？电路板电子电路由电阻，电容，电感和二极管、晶体管等元器件组成，它们通过导线连接起来，使电流在其中流动，完成信号的生成、放大、变换或传输等功能过去，电路由单个元器件（分立元件）和电线连接而成，现在则大多制作成集成电路形式电子电路中元器件的发展演变晶体管(1948)中/小规模集成电路(1950’s)•微电子技术是以集成电路为核心的电子技术，它是在电子元器件小型化、微型化的过程中发展起来的。
大规模/超大规模集成电路(1970’s)电子管(1904)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小规模集成电路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、可靠性高超大规模集成电路各种各样的集成电路IC是所有电子产品的核心集成电路的分类⏹按用途分：⏹通用集成电路⏹专用集成电路（ASIC）⏹按电路的功能分：⏹数字集成电路⏹模拟集成电路⏹按晶体管结构、电路和工艺分：⏹双极型（Bipolar）电路⏹金属氧化物半导体(MOS)电路⏹······⏹按集成度(芯片中包含的元器件数目)分：集成电路规模元器件数目小规模集成电路（SSI）＜100中规模集成电路（MSI）100~3000大规模集成电路（LSI）3000~10万超大规模集成电路（VLSI）10万~几十亿极大规模集成电路（ULSI）＞100万(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。
许多工序必须在恒温、恒湿、超洁净的无尘厂房内完成。
•兴建一个有两条生产线能加工8英寸晶圆的集成电路工厂需投资人民币10亿元以上。
—制造业—集成电路的制造过程晶片封装硅锭切开的晶片切片硅抛光片氧化、光刻、掺杂等处理晶圆测试后的晶片晶片切割晶片测试集成电路成品成品测试封装后的晶片集成电路的制造过程硅抛光片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，称为“硅抛光片”晶圆硅平面工艺硅平面工艺包括氧化、光刻、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。
通常每一硅抛光片上可制作成百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”晶片检测、分类集成电路封装对晶圆上的每个电路进行检测，然后将晶圆切开成小片，把合格的电路分类，再封装成一个个独立的集成电路成品测试成品进行成品测试，按其性能参数分为不同等级，贴上规格型号及出厂日期等标签，成品即可出厂集成电路生产线集成电路产业发展迅速，创新能力不断增强。
图为我国中芯国际集成电路有限公司12英寸超大规模集成电路生产线Core i7/i5/i3 CPU 的LGA 封装）主板上的CPU 插座集成电路的封装•集成电路封装目的：电功能、散热功能、机械与化学保护功能(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。
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，相同面积的晶片可容纳的晶体管数目就越多。
•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)例：Intel 微处理器集成度的发展⏹酷睿2双核（2006）291～410M 晶体管⏹酷睿2四核（2007）820M 晶体管⏹Core i7 六核（2010）>10亿晶体管100019701975198019851990199520001000010000010610x106100x10640048008808080868028680386PentiumPentium IIPentium III Pentium 4晶体管数8048620101000x106CORE 2Duo CORE 2Quad CORE i7集成电路技术的发展趋势•减小蚀刻尺寸，缩小晶体管、电阻、电容和连线的尺寸•增大硅晶圆的面积：使每块晶圆能生产更多的芯片199920012004200820102014工艺(μm)0.180.130.090.0450.0320.014晶体管(M)23.847.613553910003500时钟频率(GHz) 1.2 1.6 2.0 2.655 3.8 5 (?)面积(mm2)340340390468600901连线层数6789910晶圆直径(英寸)121214161618进一步提高集成度的问题与出路⏹问题：⏹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极限而无法正常工作⏹出路：⏹在纳米尺寸下，纳米结构会表现出一些新的量子现象和效应，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⏹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(4) IC卡简介几乎每个人每天都与IC卡打交道，例如我们的身份证、手机SIM卡、公交卡、校园卡等，什么是IC卡？它有哪些类型和用途？工作原理大致是怎样的？下面是简单介绍。
什么是IC卡？⏹IC卡(chip card、smart card)，又称为集成电路卡，它是把集成电路芯片密封在塑料卡基片内，使其成为能存储信息、处理和传递数据的载体⏹特点：⏹存储信息量大⏹保密性能强⏹可以防止伪造和窃用⏹抗干扰能力强⏹可靠性高⏹应用举例：⏹作为电子证件，记录持卡人的信息，用作身份识别（如身份证、考勤卡、医疗卡、住房卡等）⏹作为电子钱包（如校园卡、公交卡、加油卡等）IC卡的类型(按芯片分类)⏹存储器卡：封装的集成电路为存储器，信息可长期保存，也可通过读卡器改写。
结构简单，使用方便，有一定安全措施。
用于电话卡、校园卡、公交卡等⏹CPU卡：封装的集成电路为中央处理器（CPU）和存储器，还配有芯片操作系统(Chip Operating System)，处理能力强，保密性更好，常用作银行卡和信用卡使用。
手机中使用的SIM卡就是一种专用的CPU卡CPU卡举例：手机的SIM卡⏹SIM卡由5部分组成：⏹CPU(8位/16位/32位)⏹程序存储器ROM⏹工作存储器RAM⏹数据存储器EEPROM⏹串行通信单元⏹作用：⏹保存个人识别码、加密密钥及用户的电话簿等信息⏹在接入通信网络时进行身份认证⏹对通话的语音信息进行加密，防止窃听IC 卡的类型(按使用方式分类)⏹接触式IC卡(如电话IC卡)⏹表面有方型镀金接口，共8个或6个镀金触点。
使用时必须将IC卡插入读卡机，通过金属触点传输数据。
⏹用于信息量大、读写操作比较复杂的场合,但易磨损、怕脏、寿命短⏹非接触式IC卡(射频卡、感应卡)⏹采用电磁感应方式无线传输数据，解决了无源（卡中无电源）和免接触问题⏹操作方便，快捷，采用全密封胶固化，防水、防污，使用寿命长⏹用于读写信息较简单的场合，如身份验证等⏹双界面卡：既可通过接触方式的触点，也可相隔一定距离以射频方式使用的IC卡接触式IC卡非接触式IC卡双界面卡非接触式IC卡的工作原理（选学）读卡器发出一组固定频率的无线电波(射频信号)，通过天线向外发射IC卡激活后，通过辐射电磁信号将卡内数据发射出去(或接收读卡器送来的数据)当IC卡处在读卡器有效范围(一般为5~10cm)内时，卡内的一个LC串联谐振电路(谐振频率相同的)便产生电磁共振，使电容充电，从而为卡内其它电路提供2V的工作电压读卡器收到数据后，通过接口将IC卡数据传送给PC，PC将判断该卡的合法性，作出相应处理选学：非接触式IC卡在身份证中的使用⏹第二代身份证使用非接触式CPU卡，可实现“电子防伪”和“数字管理”两大功能：⏹电子防伪措施：个人数据和人脸图像经过加密后存储在芯片中，需要时可通过非接触式读卡器读出进行验证。
还可以将人体生物特征如指纹等保存在芯片中，以进一步提高防伪性能⏹数字管理功能：⏹存储器能储存多达几兆字节的信息，采用分区存储，按不同安全等级授权读写⏹采用数据库和网络技术，实现全国联网快速查询和身份识别，使二代证在公共安全、社会管理、电子政务、电子商务等方面发挥重要作用选学：什么是电子标签(RFID)？⏹电子标签RFID(Radio Frequency Identification)，即射频标识技术，用于控制、检测和跟踪物体⏹标签进入阅读器磁场的有效范围后，发送出存储在芯片中的产品信息(无源标签)，或者主动发送某一频率的信号(有源标签)；阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理电子标签天线阅读器当电子标签进入阅读器的磁场后，它接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量，发送出存储在芯片中的信息，由阅读器读取，然后送CPU进行处理使用RFID的车辆电子收费系统（2）（3）（4）（5）（4）（1）（2）。