微電子技術(shù)的名詞解釋_特征_地位_影響_發(fā)展前景
微電子技術(shù)的名詞解釋
微電子技術(shù)是建立在以集成電路為核心的各種半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)上的高新電子技術(shù)，特點(diǎn)是體積小、重量輕、可靠性高、工作速度快，微電子技術(shù)對(duì)信息時(shí)代具有巨大的影響。
微電子技術(shù)的特征
微電子技術(shù)[1] 是在傳統(tǒng)的電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。之所以稱之為“微電子”，顧名思義就是由于它是在微小的范疇內(nèi)的一種先進(jìn)技術(shù)，其特征是“四微”：①它對(duì)信號(hào)的加工處理是在一種固體內(nèi)的微觀電子運(yùn)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)的;②它的工作范圍是固體的甚至晶格級(jí)微區(qū);③對(duì)信號(hào)的傳遞交換只在極微小的尺度內(nèi)進(jìn)行;④它的容積很大，可以把一個(gè)電子功能部件，甚至一個(gè)子系統(tǒng)集成在一個(gè)微型芯片上?？傊?，微電子技術(shù)是指在幾乎肉眼看不見(jiàn)的范圍內(nèi)進(jìn)行工作的一種獨(dú)特而神奇的特種技術(shù)。
微電子技術(shù)的地位
微電子技術(shù)影響著一個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力，以及人們的工作方式、生活方式和思維方式，被看作是新技術(shù)革命的核心技術(shù)。可以毫不夸張地說(shuō)，沒(méi)有微電子就沒(méi)有今天的信息產(chǎn)業(yè)，就不可能有計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代通信、網(wǎng)絡(luò)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，就沒(méi)有今天的信息社會(huì)。因此，許多國(guó)家都把微電子技術(shù)作為重要的戰(zhàn)略技術(shù)加以高度重視，并投入大量的人力、財(cái)力和物力進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)。
微電子技術(shù)發(fā)展的影響
由于集成電路實(shí)現(xiàn)了材料、元件和電路的一體化及設(shè)計(jì)和工藝的一體化，大大簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)電子設(shè)備的制作工藝和成本，也使電子設(shè)備的小型化、高可靠性成為可能。在集成電路出現(xiàn)以來(lái)的40多年間，其集成度以每3年翻兩番的速度快速增加，從而推動(dòng)了微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)人類(lèi)社會(huì)的生產(chǎn)、生活產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響。
首先，微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，引起了計(jì)算機(jī)技術(shù)的革命性變革，促進(jìn)了計(jì)算機(jī)在各行各業(yè)的應(yīng)用，推動(dòng)了新技術(shù)革命的迅猛發(fā)展，引起了人類(lèi)社會(huì)的深刻變化。
其次，微電子技術(shù)的發(fā)展，使集成電路可以低成本、高效率大批量生產(chǎn)。由于集成電路所具有的體積小、重要輕、可靠性高、能耗省等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，它已廣泛應(yīng)用于國(guó)防、文化、教育、衛(wèi)生、交通運(yùn)輸、郵電通信、經(jīng)濟(jì)管理和各種消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中。目前，它對(duì)電子產(chǎn)品的滲透率接近100%，成為現(xiàn)代信息社會(huì)的細(xì)胞。
再次，微電子技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展科學(xué)技術(shù)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、推動(dòng)信息化社會(huì)進(jìn)程、加強(qiáng)軍事實(shí)力、提高醫(yī)療水平的關(guān)鍵性基礎(chǔ)技術(shù)。微電子技術(shù)的發(fā)展水平和發(fā)展規(guī)模已經(jīng)成為衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和技術(shù)進(jìn)步的重要尺度，是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的具體表現(xiàn)。
微電子技術(shù)的發(fā)展前景
當(dāng)代微電子技術(shù)正在向著高集成度、高速、低功耗、低成本的方向發(fā)展。它的進(jìn)步主要借助于以下幾個(gè)方面：
1.制造工藝的改進(jìn)。在制造工藝方面由最初的單層平面分布發(fā)展到后來(lái)的多層工藝(有多層高密度和多層多功能兩種方式)，以降低成本，增加功能。采用人工超晶格工藝(一種用人工控制晶體晶格大小制造晶體的新工藝)，制造的器件叫超晶格半導(dǎo)體器件。這種器件的速度比硅半導(dǎo)體器件快10—100倍。使用敏感集成電路(在一塊芯片上同時(shí)集成各種敏感元件及外圍電路)，可以縮小體積，降低成本，提高可靠性，增加功能。系統(tǒng)的集成方法將從二維結(jié)構(gòu)向三維立體結(jié)構(gòu)發(fā)展，這樣會(huì)實(shí)現(xiàn)集成度的新突破，為集成電路的發(fā)展拓出一條新的可行之路?！?2.材料的更新?？茖W(xué)家正廣泛地探索以新材料取代硅晶體的可行途徑。隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，硅材料的局限性已逐步暴露出來(lái)。采用砷化鎵、磷化銦等氧化物半導(dǎo)體材料和超導(dǎo)材料、金剛石材料制造集成電路，可以提高集成電路的開(kāi)關(guān)速度、抗輻射能力和工作溫度(金剛石集成電路可在500℃—700℃下正常工作)。2000年2月12日，德國(guó)埃森大學(xué)和漢諾威大學(xué)宣布聯(lián)合研制成功在硅板上生長(zhǎng)鍺半導(dǎo)體，由此制成的集成電路其開(kāi)關(guān)速度將大大快于硅集成電路。同時(shí)，采用在有機(jī)物原子的化學(xué)鏈中儲(chǔ)存信息的技術(shù)所研制的“生物芯片”也取得了一些進(jìn)展。
3.芯片尺寸的增大。芯片尺寸的增大可為集成度的提高提供物質(zhì)基礎(chǔ)，并且芯片尺寸越大，集成電路的平均成本越低。1998年，芯片尺寸已由原來(lái)的3—4英寸，增大到8—10英寸。目前已經(jīng)達(dá)到12英寸。預(yù)計(jì)今后幾年芯片的容量將達(dá)到令人震驚的程度，即一個(gè)芯片上可包含10億個(gè)元件，其電路僅有幾個(gè)原子那么薄。這必然會(huì)帶來(lái)芯片功能密度和性能價(jià)格比的大幅度提高。
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