微电子技术及其应用

微电子技术及其应用

041050107陈立

一、微电子技术简介

如今，世界已经进入信息时代，飞速发展的信息产业是这个时代的特征。而微电子技术制造的芯片则是大量信息的载体，它不仅可以储存信息，还能处理和加工信息。因此，微电子技术在如今已是不可或缺的生活和生产要素。

微电子学是研究在固体（主要是半导体）材料上构成的微小型化电路、电路及系统的电子学分支。

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。微电子科学技术的发展水平和产业规模是一个国家经济实力的重要标志。

微电子学是一门综合性很强的边缘学科，其中包括了半导体器件物理、集成电路工艺和集成电路及系统的设计、测试等多方面的内容；涉及了固体物理学、量子力学、热力学与统计物理学、材料科学、电子线路、信号处理、计算机辅助设计、测试和加工、图论、化学等多个领域。

微电子学是一门发展极为迅速的学科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微电子学发展的方向。信息技术发展的方向是多媒体（智能化）、网络化和个体化。要求系统获取和存储海量的多媒体信息、以极高速度精确可靠的处理和传输这些信息并及时地把有用信息显示出来或用于控制。所有这些都只能依赖于微电子技术的支撑才能成为现实。超高容量、超小型、超高速、超高频、超低功耗是信息技术无止境追求的目标，是微电子技术迅速发展的动力。

微电子学渗透性强，其他学科结合产生出了一系列新的交叉学科。微机电系统、生物芯片就是这方面的代表，是近年来发展起来的具有广阔应用前景的新技术。

二、微电子技术核心—-集成电路技术

集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，这样，整个电路的体积大大缩小，且引出线和焊接点的数目也大为减少，从而使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”。

集成电路的分类

1．按功能结构分类

集成电路按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路

模拟集成电路又称线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号（指幅度随时间变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等），其输入信号和输出信号成

比例关系。而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号（指在时间上和幅度上离散取值的信号。例如3G手机、数码相机、电脑CPU、数字电视的逻辑控制和重放的音频信号和视频信号）

2.按制作工艺分类

集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和薄膜集成电路。

3.按集成度高低分类

集成电路按集成度高低的不同可分为

SSI 小规模集成电路(Small Scale Integrated circuits)

MSI 中规模集成电路(Medium Scale Integrated circuits)

LSI 大规模集成电路(Large Scale Integrated circuits)

VLSI 超大规模集成电路(Very Large Scale Integrated circuits)

ULSI 特大规模集成电路(Ultra Large Scale Integrated circuits)

GSI 巨大规模集成电路(Giga Scale Integration)。

4. 按用途分类

集成电路按用途可分为电视机用集成电路、音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像机用集成电路、电脑（微机）用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。

1.电视机用集成电路包括行、场扫描集成电路、中放集成电路、伴音集成电路、彩色解码集成电路、AV/TV转换集成电路、开关电源集成电路、遥控集成电路、丽音解码集成电路、画中画处理集成电路、微处理器（CPU）集成电路、存储器集成电路等。

2.音响用集成电路包括AM/FM高中频电路、立体声解码电路、音频前置放大电路、音频运算放大集成电路、音频功率放大集成电路、环绕声处理集成电路、电平驱动集成电路，电子音量控制集成电路、延时混响集成电路、电子开关集成电路等。

3.影碟机用集成电路有系统控制集成电路、视频编码集成电路、MPEG解码集成电路、音频信号处理集成电路、音响效果集成电路、RF信号处理集成电路、数字信号处理集成电路、伺服集成电路、电动机驱动集成电路等。

4.录像机用集成电路有系统控制集成电路、伺服集成电路、驱动集成电路、音频处理集成电路、视频处理集成电路。

发明者

杰克·基尔比（Jack Kilby，1923年11月8日－2005年6月20日）在我们这个世界上，如果说有一项发明改变的不是某一领域，而是整个世界和革新了整个工业体系，那就是杰克发明的【集成电路IC】。

1958年9月12日，这是一个伟大时刻的开始，美国德州仪器公司工程师“杰克.基尔比”发明了世界上第一个【集成电路IC】。这个装置揭开了人类二十世纪电子革命的序幕，同时宣告了数字信息时代的来临。

2000年他获得了诺贝尔物理学奖，这是一个迟来了四十二年的诺贝尔物理学奖。这份殊荣，因为得奖时间相隔越久，也就越突显他的成就。迄今为止，人类的电脑、手机.互联网.电视.照相机.DVD及所有电子产品内的核心部件【集成电路】，都源于他的发明。

1947年，正好是贝尔实验室宣布发明了晶体管的一年，应用晶体管组装的电子设备还是太笨重了。显然这时个人拥有一台计算机，仍然是一个遥不可及的梦想。科技总是在一个个梦想的驱动下前进。1952年，英国雷达研究所的G·W·A·达默首先提出了集成电路的构想：把电子线路所需要的晶体三极管、晶体二极管和其它元件全部制作在一块半导体晶片上。虽然从对杰克·基尔比的自述中我们看不出这一构想对他是否有影响，但我们也能感受