微电子技术发展历程
微电子技术发展历程-从基础研究到产业化
1．引言
诺贝尔奖委员会在2007年的诺贝尔奖授奖公告[1]指出：“巨磁电阻效应的发现打开了一扇通向技术新世界的大门，在这里，将同时利用电子的电荷自旋特性。新兴的纳米技术是发现巨磁电阻的前提条件，而自旋电子学反过来成为促进纳米技术迅速发展的动力。这为研究领域树立了一个异常清晰的例子：基础研究和新技术是如果交互作用和互相支持的。”实际上，在现代科学研究和技术发展历程中，基础研究和新技术交互作用和互相支持的历史事例是非常多的。本文简要介绍集成电路、硬盘技术及扫描电子显微镜的发展等三个例子，探讨基础研究和新技术发展的相互关系，希望能给读者一些启迪和思考。
2．集成电路技术的发展简介
1880年，爱迪生意外地发现在灯泡里加入一支电极，而将它连接到钨丝的电源去，被加热后的钨丝会向电极放电产生电流，这个物理现象被称为“爱迪生效应”。
1904年，曾担任伦敦的爱迪生电灯公司顾问的英国科学家J.A.Fleming发明了用于无线电信中检波器的真空二极管，这个重大发明的基础就是“爱迪生效应”。Fleming将发明了的二极真空管取名Bulb，或称Valve。
1946年2月14日，公认的世界上第一台电子计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生。这部机器使用了18800个真空管，长50英尺，宽30英尺，占地1500平方英尺，重达30吨。它的计算速度为每秒5000次的加法运算。机器被安装在一排2.75米高的金属柜里，占地面积为170平方米左右，总重量达到30吨。它的耗电量超过174千瓦，电子管平均每隔7分钟就要被烧坏一只。ENIAC标志着电子计算机的创世，人类社会从此大步迈进了计算机时代的门槛。
1947年12月，美国Bell实验室的Shockley、Bardeen和Brattain等人发明了晶体三极管[2]。晶体管相较于真空管具有显著的优越性能，因此晶体管促进并带来了“固态革命”，进而推动了全球范围内的半导体电子工业。作为主要部件，它及时、普遍地首先在通讯工具方面得到应用，并产生了巨大的经济效益。由于晶体管彻底改变了电子线路的结构，集成电路以及大规模集成电路应运而生。
1958年，Jack S. Kilby发明了集成电路方法[3]。在不超过4平方毫米的面积上，大约集成了20余个元件。1959年2月6日，Kilby向美国专利局申报专利，这种由半导体元件构成的微型固体组合件，被命名为“集成电路”（IC）。Kilby由此获得2000年诺贝尔物理学奖。Farichild公司的
Robort Noyce和他的研发团队则解决了大规模集成电路生产的关键技术问题。
1965年Intel公司的Moore博士发表论文
Cramming more components onto integrated circuits预言集成电路上能被集成的晶体管数目，将会以每18个月翻一番的速度稳定增长，并在今后数十年内保持着这种势头[4]。Moore的这个预言，因集成电路芯片后来的发展得以证实，并在较长时期保持着有效性，被人誉为“Moore定律”。Moore定律一直指导着微电子产业的发展。
2002年，芯片的特征线宽已达到0.125 mm，，预计到2010年将达
0.05 mm。根据Moore定律的要求，每16个月芯片的集成度要增加一倍，因此需要不断的发展新的加工工艺，达到更高的加工精度。英特尔前总裁
Craig Barrett认为：Moore定律还要有效至少20年。
3．硬盘技术和产业的发展
硬盘是电子计算机最重要的存储设备。1956年9月，根据磁致电阻原理，IBM 科学家Reynold Johnson发明了世界上第一个计算机磁盘储存系统
IBM 350 RAMAC
（Random Access Method of Accounting and Control），它的磁头可以直接移动到盘片上的任何一块存储区域，从而成功地实现了随机存储，这套系统的总容量只有5MB，共使用了50个直径为24英寸的磁盘。
在随后几十年中，随着信息量的激增，人们希望磁盘中能储存更多信息，或将磁盘变得更小，但因为磁致电阻效应只有极小的提高，通常只在1%到2%之间，磁阻材料的研究进展极为缓慢。在20世纪80年代末期，IBM研发的磁阻磁头实现了硬盘内容的大幅上升，其原理依然是磁致电阻原理，这时，科学家们仍然认为磁头的性能不可能有显著提高。
1988年，由法国物理学家Fert领导的一个研究小组，在纳米尺度内，用厚度只几个原子大小的磁性材料铁膜片和非磁性材料铬膜片做成一个纳米尺度的多层膜，发现在低温[4.2K]下磁致电阻可减小50%[5]；与此同时，德国尤利希研究中心的实验物理学家Grünberg领导的研究小组，将铬膜片置入两个铁膜片之间，组装成一个纳米尺度的3层膜，发现室温下磁致电阻提高6%[6]。他们的发现表明：一个由磁性和非磁性导体相间组成的多层薄膜材料放入外来磁场中，磁场的微弱变化会导致电阻的极大变化，这种现象被命名为巨磁电阻效应（GMR）。
IBM的实验科学家Stuart Parkin和他在IBM Almaden研究中心的同事很快意识到巨磁电阻的重要性和它在更灵敏磁头中的应用[7]。Stuart Parkin采用阴极真空喷镀的方法于1994年研制出更为灵敏的读出磁头，磁盘记录密度提高17倍；1997年，第一个基于巨磁电阻效应的硬盘驱动器问世，并很快成为行业技术标准。目前几乎最新的磁头读出技术都是基于巨磁电阻原理研制的。因为在巨磁电阻效应方面的先驱性工作，1997年，欧洲物理学会将惠普欧洲物理学奖颁发给帕金、费尔和格林贝格尔。2006年和2007年，费尔和格林贝格尔共同获得沃尔夫物理奖和日本奖。2007年费尔和格林贝格尔获得诺贝尔物理学奖。
巨磁阻磁头的问世大大激发了工程师在娱乐、通讯及信息产品上的创造力，MP3音乐播放器、掌上电脑等新产品闪亮登场，极大地丰富了人们的生活。从1997年开始，每年超过10亿个使用这种技术的硬盘和MP3涌入市场，给IBM带来了上百亿美元的收入。
诺贝尔奖委员会公告指出：“巨磁电阻效应的发现打开了一扇通向技术新世界的大门，在这里，将同时利用电子的电荷自旋特性。新兴的纳米技术是发现巨磁电阻的前提条件，而自旋电子学正反过来成为促进纳米技术迅速发展的动力。这为研究领域树立了一个异常清晰的例子：基础研究和新技术是如果交互作用和互相支持的。”
4．扫描隧道显微镜的发明
根据量子力学理论的计算和实验证明:当具有电位势差的两个导体之间的距离小到一定程度时，电子将存在一定的几率穿透两导体之间的势垒从一端向另一端跃迁,这种电子跃迁的现象在量子力学中被称为隧道效应，而跃迁形成的电流叫做隧道电流.隧道电流有一种特殊的性质，既对两导体之间的距离非常敏感，如果把距离减少0.1nm，隧道电流就会增大一个数量级。隧道显微镜的原理正是
巧妙利用了隧道效应及隧道电流。
早在量子力学建立之初，G.Gamow就预言过隧道效应。1957年，Leo Esaki发现了半导体的隧道效应，并研制成功隧道二极管。1960年，Giaever成功的观察到了超导体的隧道效应。1962年，Josephson理论预言超导电流能够通过隧道阻挡层。因为在隧道效应方面的研究成就，Brian David Josephson 、Ivar Giaever 和Leo Esaki共同获得1973年的诺贝尔物理学奖[8]。
1982年，IBM苏黎世实验室的Binnig和Rohrer及其同事们共同研制成功了世界第一台新型的表面分析仪器——扫描隧道显微镜
（Scanning Tunneling Microscope, STM）。为表彰STM的发明者们对科学研究的杰出贡献，1986年宾尼和罗雷尔被授予诺贝尔物理学奖。STM及一系列相关仪器的发展推动了微电子、纳米等尖端科学技术及相关产业的快速发展。
5．几点思考
以上三个例子均为基础研究和新技术交互作用和互相支持，从研究到产业化的成功典范。值得我们在制订科学研究和技术创新机制时加以借鉴。
我国的技术创新体制强调以企业为主体的创新机制，强调产学研结合。但从上述例子来看，从基础研究开始，到技术进步再到产业化恐怕是发展的三个不同阶段，三个阶段的时间间隔有长有短，但界限是清晰的，基础研究、技术开发和产业化并不是同时性的，而是有明显的先后顺序。
基础研究是源头，其研究成果和突破不可规划。技术进步和产业发展的主体应该是企业，需要企业在人力和物力的大量投入，但其投入的动力主要应该是来自市场和企业内部需要，来自企业外部的外力推动究竟起到什么作用值得深入探讨。
目前政府制订的产学研联盟政策出发点当然是好的，但一开始就把基础研究、技术改进和产业化进程绑在一块是否有些急于求成。目前政策实施的效果是否一定好，需要实践的检验。
Microelectronics is a subfield of electronics. Microelectronics, as the name suggests, is related to the study and manufacture, or microfabrication, of electronic components which are very small (usually micrometre-scale or smaller, but not always). These devices are made from semiconductors. Many components of normal electronic design are available in microelectronic equivalent: transistors, capacitors, inductors, resistors, diodes and of course insulators and conductors can all be found in microelectronic devices. Unique wiring
techniques such as wire bonding are also often used in microelectronics because of the unusually small size of the components, leads and pads. This technique requires specialized equipment.
Digital integrated circuits (ICs) consist mostly of transistors. Analog circuits commonly contain resistors and capacitors as well. Inductors are used in some high frequency analog circuits, but tend to occupy large chip area if used at low frequencies; gyrators can replace them in many applications.
As techniques improve, the scale of microelectronic components continues to decrease. At smaller scales, the relative impact of intrinsic circuit properties such as interconnections may become more significant. These are called parasitic effects, and the goal of the microelectronics design engineer is to find ways to compensate for or to minimize these effects, while always delivering smaller, faster, and cheaper devices.
When basic researchers started working on semiconductors during the late nineteen thirties and on integrated circuits at the end of the nineteen fifties, they did not know that their work would change the lives of future generations. Very few people at that time recognized the significance of, perhaps, the most important invention of the century. Historians have assigned the invention of integrated
circuits to Jack Kilby and Robert Noyce. In this book, the author argues that the group of inventors was much larger. This richly illustrated account is a personal recollection of the development of integrated circuits and personalities – such as Russell Ohl, Karl Lark-Horovitz, William Shockley, Carl Frosch, Lincoln Derick, Calvin Fuller, Kurt Lehovec. Jean Hoerni, Sheldon Roberts, Jay Last, Isy Haas, Bob Norman, Dave Allison, Jim Nall, Tom Longo, Bob Widlar, Dave Talbert, Frank Wanlass, and Federico Faggin. Here is the first comprehensive behind-the-scenes account of the history of the integrated circuit, the microelectronics industry, and the people
closely involved in the development of the transistor and the integrated circuit.
"Your book is going to make a major contribution to semiconductor history. You and I agree that, while the world loves a hero, semiconductor progress depended on the efforts and ideas of a large number of people, and that moving forward depended on contributors going back a few decades in some cases. Also, as is the case with most inventions, a number of people with access to the same pool of common knowledge were working independently at the same time to put it all together and to make the necessary extensions to the existing technology and who realized that the time was right for society to accept the new concepts. Your diligent research points all of this out."
Dr. Jay Last, Former Shockley Laboratories employee, co-founder of Fairchild Semiconductor, co-founder of Amelco Semiconductor, and manager of Fairchild’s group which designed and produced the world first planar integrated circuit.
"Bo Lojek presents a remarkable document of the most important and significant technical development of our times. He describes in astounding detail the engineering efforts of modern microelectronics. He concentrates on the history of silicon semiconductor devices. California’s "Silicon Valley" is the center of attention, t ogether with its ancestry of transistor invention at Bell Laboratories. He has collected a wealth of illustrative documentation, gives incisive insight into the lives of the main actors and shows the often tragic fates of the engineers and businessmen. He does not hide his firm belief in the individual engineer and warns of the retarding influence of present-day political correctness."
Dr. Hans J. Queisser, Former Shockley Semiconductor scientist and retired director of the Max-Planck-Institute for Solids, Stuttgart, Germany.
"The technical history of the semiconductor history rivals the 1849 California Gold Rush as a period filled with excitement and
opportunity. Although I cannot first hand validate its complete accuracy, I enthusiastically encourage you to read the collected facts, opinions, and views of an author who was actually part of this amazing period, viewing it as a successful practicing Engineer during this "gold rush" - like hey-day of the semiconductor industry.
For educators and technologists you will find this collection of data, facts, and opinions, collected and observed first hand by the author, fascinating! It is a tough read for others due to the writing experience of the author and its technical focus."
John F. Gifford, Former Fairchild Semiconductor Marketing Manager of Linear Integrated Circuits, co-founder of Advanced Micro Devices, and President and Chief Executive Officer of Maxim Integrated Products.
"Bo Lojek gets it right! There are few industries as dynamic as semiconductors and the history of the semiconductor industry is still unfolding. This book gives the history of people, places and technology that resulted in today’s semiconductor industry. I particularly like the inclusion of many technical pieces in the book."
Robert Dobkin, Former National Semiconductor Director of Advanced Circuit Development and co-founder and Chief Technical Officer of Linear Technology Corporation.
Content Level ? Research
Keywords ? History of technology - Integrated circuit - Microelectronics industry - Transistor
Related subjects ?Electronics & Electrical Engineering - General Issues - Materials - Optics & Lasers
微电子技术的发展历史与前景展望
微电子技术的发展历史与前景展望 姓名：张海洋班级：12电本一学号：1250720044 摘要：微电子是影响一个国家发展的重要因素,在国家的经济发展中占有举 足轻重的地位，本文简要介绍微电子的发展史，并且从光刻技术、氧化和扩散技术、多层布线技术和电容器材料技术等技术对微电子技术做前景展望。 关键词：微电子晶体管集成电路半导体。 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，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。微电子产业是基础性产业，是信息产业的核心技术，它之所以发展得如此之快，除了技术本身对国民经济的巨大贡献之外，还与它极强的渗透性有关。 微电子学兴起在现代，在1883年，爱迪生把一根钢丝电极封入灯泡，靠近灯丝，发现碳丝加热后，铜丝上有微弱的电流通过，这就是所谓的“爱迪生效应”。电子的发现，证实“爱迪生效应”是热电子发射效应。 英国另一位科学家弗莱明首先看到了它的实用价值，1904年，他进一步发现，有热电极和冷电极两个电极的真空管，对于从空气中传来的交变无线电波具有“检波器”的作用，他把这种管子称为“热离子管”，并在英国取得了专利。这就是“二极真空电子管”。自此，晶体管就有了一个雏形。 在1947年，临近圣诞节的时候，在贝尔实验室内，一个半导体材料与一个弯支架被堆放在了一起，世界上第一个晶体管就诞生了，由于晶体管有着比电子管更好的性能，所以在此后的10年内，晶体管飞速发展。 1958年，德州仪器的工程师Jack Kilby将三种电子元件结合到一片小小的硅片上，制出了世界上第一个集成电路（IC）。到1959年，就有人尝试着使用硅来制造集成电路，这个时期，实用硅平面IC制造飞速发展.。 第二年，也是在贝尔实验室，D. Kahng和Martin Atalla发明了MOSFET，因为MOSFET制造成本低廉与使用面积较小、高整合度的特点，集成电路可以变得很小。至此，微电子学已经发展到了一定的高度。 然后就是在1965年，摩尔对集成电路做出了一个大胆的预测：集成电路的芯片集成度将以四年翻两番，而成本却成比例的递减。在当时，这种预测看起来是不可思议，但是现在事实证明，摩尔的预测诗完全正确的。 接下来，就是Intel制造出了一系列的CPU芯片，将我们完全的带入了信息时代。 由上面我们可以看出，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。时至今日，微电子技术变得更加重要，无论是在航天航空技术、遥测传感技术、通讯技术、计算机技术、网络技术或家用电器产业，都离不开微电子技术的发展。甚至是在现代战争中，微电子技术也是随处可见。在我国，已经把电子信息产业列为国民经济的支拄性产业，微电子信息技术在我国也正受到越来越多的关注，其重要性也不言而喻，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，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。
微电子导论论文--发展及历史
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。 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。这两国集成电路的产量约占体世界产量的百分之九十，早期是美国独占市场，而日本后起直追。1975年美国的半导体与集成电路的产值是66亿美元，分离器件产量为110多亿只，集成路为50多亿块；日本的半导体与集成电路的产值是30亿美元，分离器件产量为122亿只，集成电路为17亿块。1982年美国的半导体与集成电路的产值为75美元，分离器件产量为260多亿只，集成电路为90多亿块；日本的半导体与集成电路的产值为38亿美元，分离器件产量300多亿只，集成电路40多亿块。我国集成电路自1976年至1982年，产量一直在1200万块至3000万块之间波动，没有大幅度的提高，1982年我国半导体与集成电路的产值是0.75亿美元，产量为1313万块，相当于美国1965年和日本1968年的水平。（1965年美国的半导体与集成电路的产值是0.79亿美元，产量为950万块；1968年日本的半导体与集成电路的产值为0.47亿美元，产量为1988万块）。 在价格、成本、劳动生产率、成品率等方面，差距比几十倍还大得多，并且我国小规模集成电路的成品率比国外低1—3倍；中规模集成电路的成品率比国外低3—7倍。目前中、小规模集成电路成品率比日本1969年的水平还低。从经济效益和原材料消耗方面考虑，国外一般认为，进入工业生产的中、小规模集成电路成品率不应低于50%，大规模集成电路成品率不应低于30%。我国集成电路成品率的进一步提高，已迫在眉睫，这是使我国集成电路降低成本，进入工业化大生产、提高企业经济效益带有根本性的一环。从价格上来看，集成电路价格是当前我国集成电路工业中的重大问题，产品优质价廉，市场才有立足之地。我国半导体集成电路价格，长期以来，降价较缓慢，近两三年来，集成电路的平均价格为每块10元左右，这种价格水平均相当于美国和日本1965
微电子技术的发展
什么是集成电路和微电子学 集成电路（Integrated Circuit，简称IC）：一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微型化的电路或系统。 微电子技术 微电子是研究电子在半导体和集成电路中的物理现象、物理规律，病致力于这些物理现象、物理规律的应用，包括器件物理、器件结构、材料制备、集成工艺、电路与系统设计、自动测试以及封装、组装等一系列的理论和技术问题。微电子学研究的对象除了集成电路以外，还包括集成电子器件、集成超导器件等。 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； 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； 衡量微电子技术进步的标志要在三个方面：一是缩小芯片器件结构的尺寸，即缩小加工线条的宽度；而是增加芯片中所包含的元器件的数量，即扩大集成规模；三是开拓有针对性的设计应用。 微电子技术的发展历史 1947年晶体管的发明；到1958年前后已研究成功一这种组件为基础的混合组件； 1958年美国的杰克基尔比发明了第一个锗集成电路。1960年3月基尔比所在的德州仪器公司宣布了第一个集成电路产品，即多谐振荡器的诞生，它可用作二进制计数器、移位寄存器。它包括2个晶体管、4个二极管、6个电阻和4个电容，封装在0.25英寸*0.12英寸的管壳内，厚度为0.03英寸。这一发明具有划时代的意义，它掀开了半导体科学与技术史上全新的篇章。 1960年宣布发明了能实际应用的金属氧化物—半导体场效应晶体管（metal-oxide-semiconductor field effect transistor ，MOSFET）。 1962年生产出晶体管——晶体管逻辑电路和发射极耦合逻辑电路； 由于MOS电路在高度集成和功耗方面的优点，70年代，微电子技术进入了MOS电路时代；随着集成密度日益提高，集成电路正向集成系统发展，电路的设计也日益复杂、费事和昂贵。实际上如果没有计算机的辅助，较复杂的大规模集成电路的设计是不可能的。 微电子发展状态与趋势 微电子也就是集成电路，它是电子信息科学与技术的一门前沿学科。中国科学院王阳元院士曾经这样评价：微电子是最能体现知识经济特征的典型产品之一。在世界上，美国把微电子视为他们的战略性产业，日本则把它摆到了“电子立国”的高度。可以毫不夸张地说，微电子技术是当今信息社会和时代的核心竞争力。 在我国，电子信息产业已成为国民经济的支柱性产业，作为支撑信息产业的微电子技术，近年来在我国出现、崛起并以突飞猛进的速度发展起来。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。 1.微电子发展状态 1956年五校在北大联合创建半导体专业：北京大学、南京大学、复旦大学、
浅谈我对微电子的认识
[键入公司名称] 浅谈我对微电子的认识 [键入文档副标题] X [选取日期] [在此处键入文档摘要。摘要通常为文档内容的简短概括。在此处键入文档摘要。摘要通常为文档内容的简短概括。]
我是电子信息科学与技术专业的学生，考虑到微电子对我们专业知识学习的重要性，我怀着极大的热情报了《微电子入门》这门选修课。希望通过这门课的学习，使我对微电子有更深入的认识，以便为以后的专业课学习打下基础。 微电子是一门新兴产业，它的发展关系着国计民生。它不仅应用于科学领域，也被广泛应用于国防、航天、民生等领域。它的广泛应用，使人们的生活更见方便。现代人的生活越来越离不开电子。因此，对电子的了解显得十分重要。微电子作为电子科学的一个分支，也发挥着日益重要的作用。通过几周的学习，我对微电子有了初步的认识。 首先，我了解了微电子的发展史，1947年晶体管的发明，后来又结合印刷电路组装使电子电路在小型化的方面前进了一大步。到1958年前后已研究成功以这种组件为基础的混合组件。集成电路的主要工艺技术，是在50年代后半期硅平面晶体管技术和更早的金属真空涂膜学技术基础上发展起来的。1964年出现了磁双极型集成电路产品。 1962年生产出晶体管——晶体管理逻辑电路和发射极藉合逻辑电路。MOS集成电路出现。由于MOS电路在高度集成方面的优点和集成电路对电子技术的影响，集成电路发展越来越快。 70年代，微电子技术进入了以大规模集成电路为中心的新阶段。随着集成密度日益提高，集成电路正向集成系统发展，电路的设计也日益复杂、费时和昂贵。实际上如果没有计算机的辅助，较复杂的大规模集成电路的设计是不可能的。70年代以来，集成电路利用计算机的设计有很大的进展。制版的计算机辅助设计、器件模拟、电路模拟、逻辑模拟、布局布线的计算辅助设计等程序，都先后研究成功，并发展成为包括校核、优化等算法在内的混合计算机辅助设计，乃至整套设备的计算机辅助设计系统。 微电子技术是随着集成电路，尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新的技术。微电子技术包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术，微电子技术是微电子学中的各项工艺
(完整版)微电子技术发展现状与趋势
本文由jschen63贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 微电子技术的发展 主要内容 微电子技术概述；微电子发展历史及特点；微电子前沿技术；微电子技术在军事中的应用。 2010-11-26 北京理工大学微电子所 2 2010-11-26 北京理工大学微电子所 3 工艺流程图 厚膜、深刻蚀、次数少多次重复 去除 刻刻蚀 牺牲层，释放结构 多 工艺 工工艺 2010-11-26 工 5 微电子技术概述 微电子技术是随着集成电路，尤其是超大规模集成电路而发展起来的一门新的技术。微电子技术包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术，微电子技术是微电子学中的各项工艺技术的总和；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；衡量微电子技术进步的标志要在三个方面：一是缩小芯片中器件结构的尺寸，即缩小加工线条的宽度；二是增加芯片中所包含的元器件的数量，即扩大集成规模；三是开拓有针对性的设计应用。 2010-11-26 北京理工大学微电子所 6 微电子技术的发展历史 1947年晶体管的发明；到1958年前后已研究成功以这种组件为基础的混合组件； 1962年生产出晶体管——晶体管逻辑电路和发射极耦合逻辑电路；由于MOS电路在高度集成和功耗方面的优点，70 年代，微电子技术进入了MOS电路时代；随着集成密度日益提高，集成电路正向集成系统发展，电路的设计也日益复杂、费时和昂贵。实际上如果没有计算机的辅助，较复杂的大规模集成电路的设计是不可能的。 2010-11-26 北京理工大学微电子所 7 微电子技术的发展特点 超高速：从1958年TI研制出第一个集成电路触发器算起，到2003年Intel推出的奔腾4处理器（包含5500 万个晶体管）和512Mb DRAM（包含超过5亿个晶体管），集成电路年平均增长率达到45％；辐射面广：集成电路的快速发展，极大的影响了社会的方方面面，因此微电子产业被列为支柱产业。
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。 从集成电路的发展看，每前进一步，线宽将乘上一个0.7的常数。即：如果把0.25μm看作下一代技术,那么几年后又一代新产品将达到 0.18μm(0.25μm×0.7)，再过几年则会达到0.13μm。依次类推，这样再经过两三代，集成电路即将到达0.05μm。每一代大约需要经过3年左右。 二.微电子技术的发展趋势 几十年来集成电路(IC)技术一直以极高的速度发展。如前文中提到的，著名的穆尔(Moore)定则指出，IC的集成度(每个微电子芯片上集成的器件数)，每3年左右为一代，每代翻两番。对应于IC制作工艺中的特征线宽则每代缩小30％。根据按比例缩小原理(Scaling Down Principle)，特征线条越窄，IC的工作速度越快，单元功能消耗的功率越低。所以，IC的每一代发展不仅使集成度提高，同时也使其性能(速度、功耗、可靠性等)大大改善。与IC加工精度提高的同时，加工的硅圆片的尺寸却在不断增大，生产硅片的批量也不断提高。以上这些导致
微电子的技术发展方向
1 微电子技术发展方向 21世纪初微电子技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流；随着IC设计与工艺水平的不断提高，系统集成芯片将成为发展的重点；并且微电子技术与其他学科的结合将会产生新的技术和新的产业增长点。 1.1 主流工艺——硅基CMOS电路 硅半导体集成电路的发展，一方面是硅晶(圆)片的尺寸愈来愈大，另一方面是光刻加工线条（特征尺寸）愈来愈细。 从硅片尺寸来看，从最初的2英寸，经过3英寸、4英寸、5英寸、6英寸发展到当今主流的8英寸。据有关统计，目前世界上有252条8英寸生产线，月产片总数高达440万片，现在还在继续建线。近几年来又在兴建12英寸生产线，硅晶片直径达12英寸（300mm），它的面积为8英寸片（200mm）的2.25倍。1999年11月下旬，由Motorola与Infineon Technologies联合开发的全球首批300mm 晶片产品面市。该产品是64M DRAM，采用的是0.25μm工艺技术，为标准的TSOP 封装。据介绍，300mm晶片较200mm晶片，每个芯片的成本降低了30%～40%。到目前，已经达到量产的12英寸生产线已有6条，它们是： （1）Semiconductor 300公司，位于德国德累斯顿，开始月产1500片，由0.25μm进到0.18μm。 （2）Infineon公司，位于德国德累斯顿，0.14μm，开始月产4000片。 （3） TSMC公司，位于我国台湾新竹， Fab12工厂生产线，由0.18μm进到0.15μm以至0.13μm，开始月产4500片。 （4）三星公司，位于韩国，Line 11生产线，0.15/0.13μm，开始月产1500片。 （5）Trecenti公司，位于日本那珂N3厂，月产能7000片，0.15/0.13μm。 （6）Intel公司的D1C厂，开始月产4000片，0.13μm。 此外，已经建厂，开始试投的也已有9条线；正在建的有4条线。 采用12英寸晶片生产的IC产品，据报道已有：韩国三星公司批量生产512M 内存（DRAM）；美国Altera公司在台湾TSMC公司加工生产可编程逻辑器件（PLD），采用0.18μm技术；美国Intel公司在2001年3月份宣布，在当年采用0.13μm 技术建12英寸生产线量产CPU。其余各线主要做存储器电路,DRAM、SRAM或Flash。 在光刻加工线条（特征尺寸）方面，如前所述，在主流0.25μm技术之后，已有0.18μm、0.15μm以至0.13μm技术连续开发出来并投入使用。
微电子行业前景与就业形势
微电子行业前景与就业形势 当前，我们正在经历新的技术革命时期，虽然它包含了新材料、新能源、生物工程、海洋工程、航空航天技术和电子信息技术等等，但是影响最大，渗透性最强，最具有新技术革命代表性的乃是以微电子技术为核心的电子信息技术。 自然界和人类社会的一切活动都在产生信息，信息是客观事物状态和运动特征的一种普通形式，它是为了维持人类的社会、经济活动所需的第三种资源（材料、能源和信息）。社会信息化的基础结构，是使社会的各个部分通过计算机网络系统，连结成为一个整体。在这个信息系统中由通讯卫星和高速大容量光纤通讯将各个信息交换站联结，快速、多路地传输各种信息。在各信息交换站中，有多个信息处理中心，例如图形图像处理中心、文字处理中心等等；有若干信息系统，例如企事业单位信息系统，工厂和办公室自动化系统，军队连队信息系统等等；在处理中心或信息系统中还包含有许多终端，这些终端直接与办公室、车间、连队的班排、家庭和个人相连系。像人的神经系统运行于人体一样，信息网络系统把社会各个部分连结在信息网中，从而使社会信息化。海湾战争中，以美国为首的多国部队的通讯和指挥系统基本上也是这样一个网络结构，它的终端是直接武装到班的膝上（legtop）计算机，今后将发展到个人携带的PDA（Person-al Date Assistant）。 实现社会信息化的关键部件是各种计算机和通讯机，但是它的基础都是微电子。当1946年2月在美国莫尔学院研制成功第一台名为电子数值积分器和计算器（Electronic Numlerical Inte-grator and Computer）即ENIAC问世的时候，是一个庞然大物，由18000个电子管组成，占地150平方米，重30吨，耗电140KW，足以发动一辆机车，然而不仅运行速度只有每秒5000次，存储容量只有千位，而且平均稳定运行时间才7分钟。试设想一下，这样的计算机能够进入办公室、企业车间和连队吗所以当时曾有人认为，全世界只要有4台ENIAC就够了。可是现在全世界计算机不包括微机在内就有几百万台。造成这个巨大变革的技术基础是微电子技术，只有在1948年Bell实验室的科学家们发明了晶体管（这可以认为是微电子技术发展史上的第一个里程碑），特别是1959年硅平面工艺的发展和集成电路的发明（这可以认为是微电子技术第二个里程碑），才出现了今天这样的以集成电路技术为基础的电子信息技术和产业。而1971年微机的问世（这可以认为是微电子技术第三个里程碑），使全世界微机现在的拥有率达到％，在美国每年由计算机完成的工作量超过4000亿人年的手工工作量。美国欧特泰克公司总裁认为：微处理器、宽频道连接和智能软件将是下世纪改变人类社会和经济的三大技术创新。 当前，微电子技术发展已进入“System on Chip”的时代，不仅可以将一个电子子系统或整个电子系统“集成”在一个硅芯片上，完成信息加工与处理的功能，而且随着微电子技术的成熟与延拓，可以将各种物理的、化学的敏感器（执行信息获取的功能）和执行器与信息处理系统“集成”在一起，从而完成信息获取、处理与执行的系统功能，一般称这种系统为微机电系统（MEMS：Micro Electronics Machinery System），可以认为这是微电子技术又一次革命性变革。集成化芯片不仅具有“系统”功能，并且可以以低成本、高效率的大批量生产，可靠性好，耗能少，从而使电子信息技术广泛地应用于国民经济、国防建设乃至家庭生活的各个方面。在日本每个家庭平均约有100个芯片，它已如同细胞组成人体一样，成为现代工农业、国防装备和家庭耐用消费品的细胞。集成电路产业产值以年增长率≥13％，在技术上，集成度年增长率46％的速率持续发展，世界上还没有一个产业能以这样高的速度持续地增长。1990年日本以微电子为基础的电子工业产值已超过号称为第一产业的汽车工业而成为第一大产业。2000年电子信息产业，将成为世界第一产业。集成电路的原料主
微电子技术的发展
微 电子技术的发展 摘要：微电子技术是科技发展到一定阶段的时代产物，是对当今社会经济最具影响力的高新技术之一。本文主要对微电子技术的概念、发展及其在社会各大产业中的应用进行了浅析的探讨。 【关键词】微电子技术发展应用 微电子技术的核心技术是半导体集成电路，微电子技术的发展及应用影响我们生产生活的方方面面。对促使经济发展，人类的进步有着巨大的影响力。随着社会经济的发展，为了达到社会经济的发展对微电子技术的需求，实现社会经济在技术支持下快捷稳定发展，我们必须要不断地对微电子技术进行优化和改进，积极地探索更深层次的微电子技术知识，使微电子技术更好地服务于社会经济发展。相信微电子技术不仅是在当今，乃至未来社会发展中微电子技术必将是促使社会发展进步的主导产业。 1微电子技术的概念 微电子技术是信息化时代最具代表性的高新技术之一，它的核心技术半导体集成电路技，术由电路设计、工艺技术、检测技术、材料配置以及物理组装等购置技术体系。微电子技术基于自身集成化程度高，反应敏捷、占用空间较小等优势特点目前在有关涉及电子产业中得以广泛的应用。 2 微电子技术的发展现状 国外微电子的发展 自1965年发明第一块集成电路以来，特别是过去的十年中，全球微电子产业一直处于高速发展的时期，推动着信息产业的高速发展。集成电路产业及其产品是带动整个经济增长的重要因素。集成电路已发展到超大规模和甚大规模、深亚微米μ
m)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。自从20 世纪50 年代后期集成电路问世以来, 就一直追求在芯片上有更多的晶体管, 能够完成更多的功能, 从一代到下一代芯片的基本价格变化却很小, 这是由于较高的集成度导致完成每项功能的价格降低。这是驱动芯片发展的最基本动力。现在还在向更小的工艺发展。技术飞速的进步, 促使人们不断探究现代半导体器件最终的物理极限。 国内微电子发展 早在1965年，我国的集成电路就开始起步，而此时世界上最著名的芯片制造商英特尔还没有成立。由于体制等众多的原因，我国在这一领域与国外差距越来越大。目前，我国集成电路产业已具备了一定的发展规模，形成了从电路设计、芯片制造和电路封装三业并举，与集成电路有关的主要材料、测试设备、仪器等支持业也相继配套发展，在地域上呈现相对集中的格局，京津、苏浙沪、粤闽地区成为集成电路产业较为发达的区域。。我国集成电路设计业在过去的几年中有了长足的进步，高等院校、科研院所、企业从事集成电路设计的单位越来越多。然而国内集成电路设计企业规模，设计人员的平均数量还未达到国际同类公司的水平。随着信息时代的到来，微电子技术得以快速发展，在信息时代中扮演中重要角色，是影响时代发展的关键技术之一。从微电子技术的发展历程来看，上世纪五十年代贝尔实验室发明了晶体管，晶体管的面世标志着微电子技术的诞生。在随后的几年内经过科学家的不断努力，又发明了集成电路。集成电路的发明为后来的微型计算机的发明奠定了坚实的技术基础。直至上世纪七十年代，集成电路在微型计算机中的成功应用，标志着微电子技术的发展达到了空前的高度。随着微电子技术的进一步发展，以集成电路为核心的微电子技术经过科学家的优化和改进，较上世界刚诞生的微电子技术集成化程度足足提高了近500 万倍，另外在微电子技术产品体积方面也大大地缩小。一个微小的单独的集成片就能集成几千万个集体管。自改革开发以来，国家对微电
微电子技术发展趋势与展望
微电子技术发展趋势与展望 摘要：随着科技不断发展和人们生活需求不断提高，在日常生活中，微电子技术已经应用的比较广泛了，然而只有不断利用、研究、开发和探索，把微电子技术投入到更多人们生活的领域中，为生活提供更多的方便。现在通过对微电子技术的一些探讨的同时，也对未来生活中更多方面使用微电子技术的美好憧憬和展望。 关键词：微电子；技术；趋势 一、前言 如今国家在科研方面取得较大进步，都来源于科学技术不断的创新，微电子技术就是如此，在生活中随处可见，小到一个简单的玩具跑车，大到国家核心装备，这些都离不开微电子技术。作为一名高中生，微电子技术已经逐渐踏入高中校园，在物理课实验中通过老师介绍了集成电路等，我们或多或少的对微电子技术有了些许了解。微电子技术从核心意义上来说具有体积小，把较为繁琐的任务简单处理，由于体积小的这一特征，使得微电子技术能够在科学发展中占有重要地位。 二、微电子技术的发展 微电子技术在我们生活中能够占领如此重要地位，是因为微电子技术在每个人不断努力下，逐渐对这项技术不断完善，在完善中逐渐成熟，所以才能够投入到生活中为方便生活所用。（1）微电子技术的兴起。早在1957年的时候，我国就开始对微电子技术付出努力，成立了专门机构和选拔出了大量的科研人才投入到这项技术的开发，随后随着技术不断的更新，半导体晶体管、无线电和集成电路等相继被研发利用。但是对比与80年代的美国等发达国家而言，在这些技术上的比较还是相差甚远。但也是这时候，国家对这项技术的投入也加大了许多，包括经济和人才的投入，知道近些年来，国家把微电子技术视为国家科技发展的重要核心之一。（2）微电子技术的现状。从微电子技术被发明到现在，它已经凭借着速度快、质量轻、工作效率高的多种特点，在在各种科技产品中得到重用，它是一款结合集成电路和半导体材料高水平电子技术，最近几年来，我国在微电子技术行业取得很大的进步，把提升国民经济和微电子技术相结合起来，在电子
微电子技术发展现状与趋势
班级：应用物理班姓名： 学号：题目：微电子技术发展现状与趋势微电子技术发展现状与趋势 微电子也就是集成电路，它是电子信息科学与技术的一门前沿学科。中国科学院王阳元院士曾经这样评价：微电子是最能体现知识经济特征的典型产品之一。在世界上，美国把微电子视为他们的战略性产业，日本则把它摆到了“电子立国”的高度。可以毫不夸张地说，微电子技术是当今信息社会和时代的核心竞争力。 在我国，电子信息产业已成为国民经济的支柱性产业，作为支撑信息产业的微电子技术，近年来在我国出现、崛起并以突飞猛进的速度发展起来。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。 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，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，微电子信息技术在我国也正受到越来越多的关注，其重要性也不言而喻，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，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。 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。几十年来集成电路(IC)技术一直以极高的速度发展。IC的集成度(每个微电子芯片上集成的器件数)，每3年左右为一代。
微电子发展现状与趋势
微电子发展状态与趋势 微电子也就是集成电路，它是电子信息科学与技术的一门前沿学科。中国科学院王阳元院士曾经这样评价：微电子是最能体现知识经济特征的典型产品之一。在世界上，美国把微电子视为他们的战略性产业，日本则把它摆到了“电子立国”的高度。可以毫不夸张地说，微电子技术是当今信息社会和时代的核心竞争力。 在我国，电子信息产业已成为国民经济的支柱性产业，作为支撑信息产业的微电子技术，近年来在我国出现、崛起并以突飞猛进的速度发展起来。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。 1.微电子发展状态 1956年五校在北大联合创建半导体专业：北京大学、南京大学、复旦大学、吉林大学、厦门大学。 1982年：成立电子计算机和大规模集成电路领导小组 80年代：初步形成三业（制造业、设计业、封装与测试业）分离状态 到2001年12月29日深圳获批为止，科技部依次批准了上海、西安、无锡、北京、成都、杭州、深圳共7个国家级IC设计产业化基地。我国国产IC约占世界半导体销售额的1％，国内市场满足率不到20％。要发展我国的IC产业，IC 设计是当务之急，而核心技术的实现依赖的是高水平IC设计人才。 集成电路（IC）的生产制造可分为三个过程：IC 设计、IC 制造、IC 封装和成品测试。 据不完全统计，根据全国半导体行业协会集成电路设计分会在2002年10月的统计，国内从事集成电路设计的公司（或组织）约390家，2002年底己超过400家，目前己达600家。而在2000年底这一数字仅为100家左右。但是相对雨后春笋般诞生的设计公司，设计人才特别是高级人才的极度匮乏成为日益突出的大问题：一些新开办的设计单位，公司注册了、牌子也挂了，却到处找不到高水平的设计师，虚位以待的情况比比皆是。更糟糕的是由于设计师的紧缺，导致了各用人单位之间对这类人才的恶性争夺。 集成电路设计是资金密集型、技术密集型和智力密集型的高科技产业，其中资金和技术均可以通过一些方式全面引进，但IC设计人才必须以自己培养为主，
微电子学技术调研报告范本
微电子前沿技术报告09电信1班 张磊
微电子学技术调研报告 摘要：介绍微电子学的发展历史、产业现状，及未来的发展趋势和必须突破的关键技术，提出了利用纳米技术实现单电子晶体管的设想以延续摩尔定律。 引言：微电子技术是随着集成电路，尤其是超大规模集成电路而发展起来的一门新的技术。微电子技术包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术，微电子技术是微电子学中的各项工艺技术的总和。微电子技术的核心是集成电路。目前，以集成电路为基础的信息产业已超过了以汽车、石油、钢铁为代表的传统产业，因此，集成电路产业已成为改造传统产业，奔向数字时代的强大引擎。现代经济发展的数据表明，每l～2元的集成电路产值可带动10元左右的电子工业产值，进而能大体带动100元的GDP增长。预计未来10年内，世界集成电路销售额将以年均15%的速度增长，2010年将达到6000～8000亿美元。作为当今世界经济竞争的焦点，拥有自主知识产权的集成电路已日益成为经济发展的命脉和国际竞争的筹码。然而，摩尔定律发展至今，技术瓶颈开始显现。由于量子隧道效应的影响，集成电路的进一步微型化遇到了挑战。而碳纳米管晶体管技术及进一步的单电子晶体管技术为实现集成电路微型化提供了方向。
1.微电子学技术的发展 微电子技术是现代电子信息技术的直接基础。美国贝尔研究所的三位科学家因研制成功第一个结晶体三极管，获得1956年诺贝尔物理学奖。晶体管成为集成电路技术发展的基础，现代微电子技术就是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术。集成电路的生产始于1959年，其特点是体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快。 自上世纪初，真空电子管发明后，至今电子器件至今已经历了五代的发展过程。集成电路的诞生，使电子技术出现了划时代的革命，它是现代电子技术和计算机发展的基础，也是微电子技术发展的标志。 在发展过程中，人们按芯片上所含逻辑门电路或晶体管的个数作为划分标志。一般将单块芯片上包含100个元件或10个逻辑门以下的集成电路称为小规模集成电路；而将元件数在100个以上、1000个以下，或逻辑门在10个以上、100个以下的称为中规模集成电路；门数有100─100000个元件的称大规模集成电路（LSI），门数超过5000个，或元件数高于10万个的则称超大规模集成电路（VLSI）。 电路集成化的最初设想是在晶体管兴起不久的1952年，由英国科学家达默提出的。他设想按照电子线路的要求，将一个线路所包含的晶体管和二极管，以及其他必要的元件统统集合在一块半导体晶片上，从而构成一块具有预定功能的电路。
微电子发展趋势及展望
21世纪的硅微电子技术方向 现今，信息技术发展史上有三个重要定律：第一个就是众所周知的“摩尔定律”；另外还有“光子定律”，表明光传输数据每9个月翻一番；还有“迈特卡夫定律”，这个网络定律说明网络价值与联网设备数的平方成正比。假设联网设备数增加10倍，那么该网络的价值就增加100倍，其增长是以平方关系实现的。从以上三个定律可以看出，世界上没有哪个行业的增长速度可与信息技术相比。预测微电子技术的发展趋势的目的是为了确定今天的研发方向，基于这样一个考虑，下面将具体分析一下今后微电子技术的发展方向。根据美国半导体工业协会预测，至少到2016年，集成电路(IC)线宽依然会按“摩尔定律”缩小下去，2016年可达到25nm的技术水平。根据发表的大量资料可知，在2016年以后的十几年，芯片的特征尺寸依然会继续缩小。此外，还有一个重要发展方向就是系统芯片(sOc)，它的发展时间可能更长，在下文还要详细分析。另外，微电子可能会与其它技术相融合，产生新的技术增长点。因此微电子技术的发展方向主要有：(1)IC的特征尺寸将进一步缩小；(2)Ic将逐步走向系统集成芯片(sOc)；(3)微电子技术将与其它学科相结合，诞生一系列新的经济和技术增长点，例如MEMs和生物芯片。 微电子器件的特征尺寸将继续缩小 首先从三个层次分析Ic特征尺寸进一步缩小所面临的问题。第一个层次，根据预测，至少到2016年，Ic线宽依然会按照“摩尔定律”变化，器件的最小特征尺寸应该在13nm左右。大家知道硅的晶格常数是5．43i，也就是0．5nm，13nm 也就意味着只有20几个原子那么大。到这种程度，线宽可能还会继续缩小，但缩小的余地已经非常有限了。随着器件特征尺寸的缩小，我们面临几个关键问题：第一个就是如何制造这么小的器件，现在，0．13~0．1mm的器件可以批量生产了，至少在0．1mm左右，我们仍可用准分子激光(即紫外线)的方式进行光刻。但如何实现亚50纳米半导体器件的批量加工，目前还不是十分清楚。现在，很多人认为13．4nm紫外线光刻设备最有希望，另外电子束光刻设备也在研究中，但这些仍然是未知数，所以半导体的加工手段能做到什么程度，实际上依赖于微细加工技术的发展，这是一个重要的方面。 第二，随着特征尺寸的缩小，互连问题显得越来越严重。对于0．13“m技术代的IC，必须采用铜互连工艺，因为原来的铝互连技术已经不能满足要求了，比如存在着电迁移、应力迁移等一系列问题。到了0．09”m这个技术代的时候，如果采用铜／Si0，互连体系，它需要的连线层数应达到11—12层，而采用铝互连和Si0，介质的话，在0．13“m就需要14层金属线。根据现在的观点，Ic的金属连线超过10层的话，工艺上和成本上就不能承受了，所以，对于0．10um以下的IC，我们就不仅仅要使用铜互连技术，而且互连介质也不能使用si0，，必须寻找低介电常数的介质进行互连，以便降低寄生电容。 第三个关键问题就是传统的结构不能满足要求。例如，在0．1“m的时候，siO，栅介质的厚度大概只有1nm，已经不能再缩小下去，这时，为了在等效厚度不变的情况下，使物理的绝缘介质厚度能够增加，需要寻找高介电常数的绝缘介质，来替代原有的栅介质材料。另外，传统的多晶硅／硅化物栅电极也不能满足要求了，要选择金属栅电极，甚至体硅技术也不能满足要求，需要发展新型的SOI 材料等一些新技术、新材料。也就是说会有一系列的新技术被广泛采纳。 现在，很多人有这样一个观点：假如微电子技术接近其物理极限，也就是说当摩尔定律不再成立的时候，微电子技术将从一个幼稚的产业走向一个成熟的产
微电子技术的发展和应用微电子技术的发展和应用
微电子技术的发展和应用微电子技术的发展和应用 摘要微电子在人们的日常生产生活中扮演着重要的角色，直接影响到人们正常的生产生活。本文分析了微电子技术的发展历史，同时对微电子技术的应用做出了探讨。希望通过本文，让同学们对微电子技术的发展和应用有更深入的了解。 关键词微电子技术；发展历史；应用；发展趋势 1 微电子技术概述 从本质上来看，微电子技术的核心在于集成电路，它是在各类半导体器件不断发展过程中所形成的。在信息化时代下，微电子技术对人类生产、生活都带来了极大的影响。与传统电子技术相比，微电子技术具备一定特征，具体表现为以下几个方面：①微电子技术主要是通过在固体内的微观电子运动来实现信息处理或信息加工。②微电子信号传递能够在极小的尺度下进行。③微电子技术可将某个子系统或电子功能部件集成于芯片当中，具有较高的集成性，也具有较为全面的功能性。④微电子技术可在晶格级微区进行工作[1]。 2 微电子技术的发展历史 微电子技术是一门以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术，其具有工作速度快、重量轻、体积小、可靠性高等诸多优点。微电子技术是一项起源于19世纪末20世纪初的新兴技术，微电子技术的发展史从某种意义上说是集成电路的发展史。 现阶段大规模集成电力的集成度代表着微电子技术的发展水平。从集成电路在1958年被发明以来，集成电路的发展规律依然遵循着“摩尔定律”，即DRAM 的储存量每隔3年就变为原来的4倍，集成电路芯片上的元件数量每18个月增加1倍。微电子技术的发展历程如下，美国贝尔实验室于1947年制造出第一个晶体管，这为制造体积更小的集成电路奠定了相关的技术基础。1958年美国德克萨斯仪器公司的基比尔于研究员制造出第一个集成电路模型，并于次年该公司宣布发明了第一个集成电路。1959年美国仙童公司将微型晶体管的制造工艺—“平面工艺”经过一定的技术改进后用于集成电路的制造过程中，实现了集成电路由实验阶段向工业生产阶段的过渡。1964年相关的技术人员又研制出PMOS 集成电路，大大减小了集成电路的体积，其与分立元件相比较PMOS集成电路具有可靠性高、功耗低、制造工艺简单和适于大量生产等诸多优点。到目前为止，与第一块集成电路相比集成电路的集成度的尺寸缩小了200多倍，集成度提高了550多万倍，元件成本降低了100多万倍[2]。 3 微电子技术的应用 3.1 生活应用方面
微电子封装工艺的发展
微电子封装技术的发展 一、封装技术的发展 从80年代中后期，开始电子产品正朝着便携式、小型化、网络化和多媒体化方向发展，这种市场需求对电路组装技术提出了相应的要求，单位体积信息的提高(高密度)和单位时间处理速度的提高(高速化)成为促进微电子封装技术发展的重要因素。 1.1 片式元件：小型化、高性能 片式元件是应用最早、产量最大的表面组装元件。它主要有以厚薄膜工艺制造的片式电阻器和以多层厚膜共烧工艺制造的片式独石电容器，这是开发和应用最早和最广泛的片式元件。随着工业和消费类电子产品市场对电子设备小型化、高性能、高可靠性、安全性和电磁兼容性的需求，对电子电路性能不断地提出新的要求，片式元件进一步向小型化、多层化、大容量化、耐高压、集成化和高性能化方向发展。在铝电解电容和钽电解电容片式化后，现在高Q值、耐高温、低失真的高性能MLCC已投放市场；介质厚度为10um的电容器已商品化，层数高达100层之多；出现了片式多层压敏和热敏电阻，片式多层电感器，片式多层扼流线圈，片式多层变压器和各种片式多层复合元件；在小型化方面，规格尺寸从3216→2125→1608→1005发展，目前最新出现的是0603(长0.6mm，宽0.3mm)，体积缩小为原来的0.88%。集成化是片式元件未来的另一个发展趋势，它能减少组装焊点数目和提高组装密度，集成化的元件可使Si效率(芯片面积/基板面积)达到80%以上，并能有效地提高电路性能。由于不在电路板上安装大量的分立元件，从而可极大地解决焊点失效引起的问题。 1.2 芯片封装技术：追随IC的发展而发展 数十年来，芯片封装技术一直追随着IC的发展而发展，一代IC就有相应一代的封装技术相配合，而SMT的发展，更加促进芯片封装技术不断达到新的水平。六七十年代的中、小规模IC，曾大量使用TO型封装，后来又开发出DIP、PDIP，并成为这个时期的主导产品形式。八十年代出现了SMT，相应的IC封装形式开发出适于表面贴装短引线或无引线的LCCC、PLCC、SOP等结构。在此基础上，经十多年研制开发的QFP不但解决了LSI的封装问题，而且适于使用SMT在PCB或其他基板上表面贴装，使QFP终于成为SMT主导电子产品并延续至今。为了适应电路组装密度的进一步提高，QFP的引脚间距目前已从1.27mm发展到了0.3mm 。由于引脚间距不断缩小，I/O数不断增加，封装体积也不断加大，给电路组装生产带来了许多困难，导致成品率下降和组装成本的提高。另一方面由于受器件引脚框架加工精度等制造技术的限制0.3mm已是QFP引脚间距的极限，这都限制了组装密度的提高。于是一种先进的芯片封装BGA(Ball Grid Array)应运而生，BGA是球栅阵列的英文缩写，它的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，引线间距大，引线长度短。BGA技术的优点是可增加I/O数和间距，消除QFP技术的高I/O数带来的生产成本和可靠性问题。 BGA的兴起和发展尽管解决了QFP面临的困难，但它仍然不能满足电子产品向更加小型、更多功能、更高可靠性对电路组件的要求，也不能满足硅集成技术发展对进一步提高封装效率和进一步接近芯片本征传输速率的要求，所以更新的封装CSP(Chip Size Package)又出现了，它的英文含义是封装尺寸与裸芯片相同或封装尺寸比裸芯片稍大。日本电子工业协会对CSP规定是芯片面积与封装尺寸面积之比大于80%。CSP与BGA结构基本一样，只是锡球直径和球中心距缩小了、更薄了，这样在相同封装尺寸时可有更多的I/O数，使组装密度进一步提高，可以说CSP是缩小了的BGA。 CSP之所以受到极大关注，是由于它提供了比BGA更高的组装密度，而比采用倒装片的板极组装密度低。但是它的组装工艺却不像倒装片那么复杂，没有倒装片的裸芯片处理问题，基本上与SMT的组装工艺相一致，并且可以像SMT那样进行预测和返工。正是由于这些无法比拟的优点，才使CSP得以迅速发展并进入实用化阶段。目前日本有多家公司生产CSP，而且正越来越多地应用于移动电话、数码录像机、笔记本电脑等产品