03-微电子芯片技术
微电子制造技术的新进展与发展趋势
微电子制造技术的新进展与发展趋势微电子制造技术是当今信息时代的重要支撑之一。
随着信息技术的高速发展，微电子制造技术也在不断进步和发展。
本文将从微电子制造技术的新进展和未来发展趋势两个方面进行探讨。
一、微电子制造技术的新进展随着国内外市场对高品质电子产品需求的日渐增加，微电子制造技术在整个电子产业链中的作用越来越明显。
与此同时，随着人工智能、物联网、云计算等新技术的不断涌现，微电子制造技术也在不断革新和升级。
1、新型晶体管的涌现在微电子制造技术中，晶体器件是非常重要的一环。
传统的CMOS（互补金属氧化物半导体）技术，在达到4nm左右时遇到了困境。
但随着新型晶体管的涌现，这一限制得到了很大程度的突破。
例如，半金属半绝缘体场效应晶体管（FinFET）和多峰形蜗牛晶体管（MBCFET）等，在提高晶体管性能的同时，降低了功耗和散热问题，有望成为未来计算机芯片制造的新选择。
2、3D打印技术的应用3D打印技术的出现，为微电子制造技术带来了全新的突破。
该技术可以用于制造传统的电子元器件，也可以用于制造微纳米制造模板，甚至可以用于直接打印出基于碳纳米管和石墨烯等材料的电子元件。
这些技术对于微电子制造的材料和器件研究，带来了更为广阔的空间。
3、高清晰度显示器的生产高清晰度（High-Definition，简称HD）显示器可以提供更加清晰明晰的显示效果，已经成为移动设备、电视机等电子产品市场的主流趋势。
为了满足市场需求，微电子制造技术也在不断加强高清晰度显示器的制造技术。
例如，在制造宽色域显示器时，采用了类似于“白色LED + 红绿蓝荧光粉”的方式，提高了显示器的亮度和色彩还原度。
二、微电子制造技术的发展趋势除了新型晶体管、3D打印和高清晰度显示器等技术的突破，微电子制造技术在未来的发展趋势中还有以下几个方面的重点发展：1、低功耗和高信噪比低功耗和高信噪比是微电子制造技术需要持续发展的一个方向。
随着物联网的兴起，各种传感器的应用日益广泛。
微电子学中的核心技术
微电子学中的核心技术微电子学是一门关注微型电子元器件和集成电路的科学，它在现代科技和工业中扮演着非常重要的角色。
微电子学的快速发展离不开一系列核心技术的不断创新和应用。
本文将重点探讨微电子学中的几个核心技术，包括半导体材料、微影技术、三维晶体管及集成电路设计。
半导体材料半导体材料是微电子学的基石，是制作各种微型电子元器件和集成电路的必要材料。
半导体材料具有特殊的电子特性，它的导电性介于导体和绝缘体之间，具有一定的电流传导能力，同时也能有效地控制电流传输。
常见的半导体材料有硅、锗、氮化硅等。
硅是目前最为常用的半导体材料，因为它不仅具有良好的电子特性，而且可以比较容易地制备出单晶硅。
单晶硅具有均匀的晶体结构和高度各向同性，有利于微型电子元器件的制备。
此外，硅材料的物理特性和加工工艺的研究比较成熟，具有良好的可制备性和可控制性。
微影技术微影技术是微电子学中不可或缺的一项技术，它是制备微型电子元器件和集成电路的核心工艺之一。
微影技术利用光学系统将光源投射在光刻胶表面上，通过化学反应将光刻胶刻蚀，并在光刻胶上覆盖薄膜，制备出图案化的微型电子元器件和集成电路。
微影技术的准确度和分辨率非常高，可以制备出尺寸小至几纳米的微型器件。
微影技术的发展经历了从紫外线到深紫外线等多个阶段。
其中，深紫外线微影技术是目前最为先进和成熟的微影技术之一。
深紫外线微影技术采用以193nm波长为中心的紫外线光源，最高可以达到10nm的分辨率，可以制作出更加复杂和精细的微型器件。
三维晶体管三维晶体管是微电子学中的一个重要技术，它可以提高集成电路的性能和功耗。
传统的二维晶体管只有通道长度和宽度两个方向，而三维晶体管在垂直方向上也加入了控制门电极，形成了更加复杂的三维结构。
三维晶体管的特点是具有更大的通道宽度和更短的通道长度，可以有效地减小电阻和传输距离，实现更高的性能和功耗。
集成电路设计集成电路设计是微电子学中的关键技术之一，它是将各种微型电子元器件集成在一起形成复杂电路的过程。
微电子技术和芯片设计
微电子技术和芯片设计在当今信息时代，微电子技术和芯片设计已成为重要的科技领域。
随着微型化、高性能、低功耗等需要的增加，这一领域的发展进入了一个新的时代。
本文将从微电子技术和芯片设计的发展历程、技术应用、未来趋势等方面进行探析。
一、微电子技术和芯片设计的发展历程微电子技术是集电子、物理、化学、材料、光学等学科于一体的新兴学科。
其核心是对微小的电子器件进行设计、制备和应用，目的是为了实现高速、高集成度、低功耗的电子器件。
微电子技术的发展历程可以分为4个阶段。
第一阶段：1950年代到1960年代，微电子技术刚刚诞生，主要是以硅为基础的微电子器件的研究和开发。
这个阶段的主要发明是晶体管，其应用推动了半导体工业的崛起。
第二阶段：1970年代到1980年代，微电子技术进入了高集成度时代。
大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）得到了广泛应用。
同时，加工工艺和自动化技术的不断进步也为集成度的提高提供了支持。
第三阶段：1990年代到21世纪初，微电子技术进入了系统级集成时代。
系统级集成是指将多种芯片模块集成到一个芯片上，形成一个完整的系统。
此时，计算机、通信等领域的重要应用得到了极大的发展。
第四阶段：21世纪至今，微电子技术正在向纳米级别迈进。
纳米技术可以实现器件功能的单一化和可重构性，大大提高芯片的性能和功能。
随着芯片尺寸的缩小和集成度的提高，微电子技术在人类生活、商业发展和国家安全等领域中的作用也越来越大。
二、微电子技术和芯片设计的技术应用微电子技术和芯片设计在许多领域都有广泛的应用。
比如：1. 通信领域：通过微电子技术和芯片设计，可以开发出更高速、更稳定、更低功耗的通信设备。
手机、无线通信技术、卫星通信技术等都是微电子技术的应用。
2. 汽车产业：汽车电子化越来越普及，汽车电子控制单元（ECU）也越来越重要。
通过微电子技术和芯片设计，可以降低汽车的油耗、减少排放、提高安全性等。
3. 医疗行业：微电子技术和芯片设计在医疗行业的应用非常广泛。
微电子技术微型电子器件与电路的研究与应用
微电子技术微型电子器件与电路的研究与应用微电子技术是近年来快速发展的一门前沿技术，它涉及微型电子器件和电路的设计、制造、测试和应用等多个领域。
本文将介绍微电子技术在微型电子器件与电路研究和应用方面的一些重要进展和应用案例。
一、微电子器件的研究与应用1. MOSFETMOSFET是微电子器件中的一种关键器件，它是现代集成电路的基础。
通过研究不同工艺参数对MOSFET性能的影响，可以实现器件的优化设计。
同时，MOSFET在数字电路、模拟电路和功率电子等领域都有广泛应用。
2. MEMSMEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）是一种将微机械系统与微电子技术相结合的新颖技术。
通过微纳加工工艺，制造出微小的机械结构，并借助电子技术对其进行控制和感知。
MEMS在加速度计、陀螺仪、微型传感器等领域有广泛应用。
3. NEMSNEMS（Nano-Electro-Mechanical Systems）是MEMS技术的延伸，主要研究纳米尺度的微型机械系统。
NEMS的特点是尺寸更小、力学性能更好，具有更高的灵敏度和更低的功耗。
NEMS在生物传感、纳米机器人等领域有重要应用前景。
二、微型电子电路的研究与应用1. 集成电路集成电路是将数百万甚至上亿个微型电子器件集成在一个芯片上的产物。
通过研究不同的集成电路设计与制造工艺，可以实现电路的小型化、高速化和低功耗化。
集成电路在计算机、通信、消费电子等领域的应用十分广泛。
2. 射频电路射频电路是指在无线通信系统中起中频、射频信号放大与处理的电路。
通过研究射频电路的设计和优化，可以实现无线通信设备的高性能和高可靠性。
射频电路在无线电通信、雷达、卫星通信等领域发挥重要作用。
3. 数模混合电路数模混合电路是指将数字电路和模拟电路相结合的电路。
它能够在数字信号处理的同时实现高精度的模拟信号处理，具有广泛的应用前景。
数模混合电路在音频处理、图像处理、模拟信号采集等领域有重要作用。
微电子技术的发展现状与未来趋势分析
微电子技术的发展现状与未来趋势分析追溯微电子技术的历史，我们可以发现它已经在过去数十年间实现了蓬勃发展。
微电子技术通过将电子元器件电缆化、小型化和高度集成化，从而使得电子设备的性能大幅提升，其潜力和前景也越来越显著。
首先，让我们来看看微电子技术领域目前的现状。
我们可以将其划分为两个方面：硬件技术和应用领域。
在硬件技术方面，微电子技术的发展主要包括集成电路技术、封装技术和芯片制造技术等。
集成电路技术是微电子技术的核心，它将数百万甚至上亿个晶体管集成在一个芯片上，从而实现了电子设备的高度集成化。
随着半导体工艺的不断进步，集成电路的密度也在不断提高，使得芯片的性能得以极大地增强。
另一方面，封装技术则是为了保护芯片以及将其连接到电子产品中。
目前，3D封装和薄膜封装是封装技术的主要发展方向。
而芯片制造技术则是研究如何制造高度集成芯片的技术，包括光刻技术、薄膜沉积技术等。
在应用领域方面，微电子技术已经广泛应用于各个领域。
信息技术是微电子技术的一个重要应用领域，例如移动通信、计算机硬件和互联网等。
这些应用领域的发展离不开微电子技术的推动。
另外，医疗卫生领域也是微电子技术的重要应用领域之一。
微电子技术可以用于制造医学传感器、可植入芯片和医学成像设备，从而提供了更加精确和高效的医疗服务。
更为重要的是，微电子技术还在能源、交通和环境保护等领域发挥着重要作用。
通过微电子技术的应用，我们可以实现能源的高效利用、交通的智能化和环境的监控与保护。
接下来，让我们展望一下微电子技术未来的发展趋势。
从目前的发展态势来看，未来微电子技术可能呈现以下几个趋势。
首先，随着智能化和物联网技术的快速发展，微电子技术将会更加智能化。
例如，智能手机和智能家居等设备的普及，将需要更加高效和智能的微电子技术。
微电子技术将不仅仅解决硬件技术问题，还将涉及到软件开发、人工智能等方面的问题。
其次，随着人工智能技术的发展，微电子技术将逐渐融入到人工智能技术中。
FM11NT020芯片技术手册--复旦微电子
FM11NT020NFC Forum Type2 Tag芯片技术手册2013. 08本资料是为了让用户根据用途选择合适的上海复旦微电子集团股份有限公司（以下简称复旦微电子）的产品而提供的参考资料，不转让属于复旦微电子或者第三者所有的知识产权以及其他权利的许可。
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目录目录 (3)1说明 (4)2产品综述 (5)2.1产品简介 (5)2.2产品特点 (5)2.2.1射频接口 (5)2.2.2EEPROM存储器 (5)2.2.3NFC Forum Type2 Tag兼容性 (5)2.2.4场检测 (5)2.2.5安全特性 (5)2.3结构框图 (6)2.4引脚说明 (6)3功能描述 (8)3.1总体描述 (8)3.2存储器 (8)3.2.1UID (9)3.2.2Lock 设置 (9)3.2.3CC区 (10)3.2.4出厂配置 (10)3.3通信原理 (11)3.4指令系统 (12)3.4.1REQA (13)3.4.2WUPA (13)3.4.3ANTICOLLISION和SELECT(第一级) (14)3.4.4ANTICOLLISION和SELECT(第二级) (15)3.4.5READ (16)3.4.6HALT (16)3.4.7WRITE (17)3.4.8COMPATIBILITY WRITE (17)4电气参数 (19)4.1极限额定参数 (19)4.2推荐工作条件 (19)4.3电参数 (19)4.4存储器参数 (19)5典型应用 (20)6订货信息 (21)7封装信息 (22)7.1DFN4封装 (22)7.2TSOT封装 (23)版本信息 (24)上海复旦微电子集团股份有限公司销售及服务网点 (25)1 说明本文档为FM11NT020芯片技术手册。
微电子封装的技术
微电子封装的技术首先，从封装的水平来看，微电子封装技术可以分为芯片级封装（CSP）和模块级封装（MCP）两种。
芯片级封装是将单个芯片封装到粘土封装或球栅阵列（BGA）封装中，以实现零部件的完整性和可操作性。
模块级封装则是将多个芯片和其他器件集成到一个模块中，以实现更高的集成度和功能丰富性。
其次，从封装的类型来看，微电子封装技术包括无封装（bare die）、芯片封装（chip scale package，CSP）、双面封装（flip chip）、三维封装等。
无封装是将芯片直接焊接到基板上，这样可以减少封装的体积和重量；芯片封装则是将芯片封装到封装结构中，以实现电连接和机械保护；双面封装则是将芯片倒置焊接到基板上，以提高电连接密度和散热功效；三维封装则是将多个芯片层叠封装在一起，以实现更高的芯片密度和性能。
最后，从封装的材料来看，微电子封装技术涉及多种封装材料，如基板材料、封装介质、焊料和导电线材料等。
基板材料常用的有有机基板（如FR-4）、无机基板（如陶瓷）和半导体基板（如硅）；封装介质常用的有塑料（如环氧树脂）、高分子（如聚酰亚胺）和陶瓷等；焊料常用的有锡铅合金、无铅合金和微合金等；导电线材料常用的有铜、金等。
在微电子封装技术的发展过程中，还涌现出一些新的封装技术。
例如，无线集成电路（RFIC）的封装技术，可以实现高频信号的传输和噪声的抑制，从而提高无线通信系统的性能；3D-IC封装技术，可以将时钟电路、处理器和内存等集成到同一个硅芯片上，实现更高效的数据处理和操作；新型材料的应用，如碳纳米管和石墨烯等材料的应用，可以改善芯片的电性能和热性能，提高封装的可靠性和散热效果。
综上所述，微电子封装技术是一门涉及多个方面的技术，包括封装的水平、封装的类型和封装的材料等。
随着微电子器件的不断发展和需求的增加，微电子封装技术也在不断创新和改进，以适应不断变化的技术需求。
《微电子技术》课件
微电子技术用于制造军事设备 ，如导弹制导系统、雷达、通
信设备等。
微电子技术的发展趋势
纳米技术
随着芯片上元件尺寸的 不断缩小，纳米技术成 为微电子技术的重要发
展方向。
3D集成
通过将多个芯片垂直集 成在一起，实现更高的
性能和更低的功耗。
柔性电子
柔性电子是将电子器件 制造在柔性材料上的技 术，具有可弯曲、可折
将杂质元素引入半导体材料中的 技术。
离子注入掺杂
利用离子注入机将杂质离子注入 到半导体材料中的技术。
化学气相掺杂
利用化学气相沉积的方法，将含 有杂质元素的化合物沉积到半导
体材料中的技术。
04
集成电路设计
集成电路设计流程
需求分析
明确设计要求，分析性能指标，确定设计规 模和复杂度。
逻辑设计
根据规格说明书，进行逻辑设计，包括算法 设计、逻辑电路设计等。
《微电子技术》 ppt课件
contents
目录
• 微电子技术概述 • 微电子器件 • 微电子工艺技术 • 集成电路设计 • 微电子封装技术 • 微电子技术发展面临的挑战与机遇
01
微电子技术概述
微电子技术的定义
微电子技术是一门研究在微小 尺寸下制造电子器件和系统的 技术。
它涉及到利用半导体材料、器 件设计和制造工艺，将电子系 统集成在微小尺寸的芯片上。
02
微电子技术领域的竞争非常激烈，企业需要不断提升自身的技
术水平和产品质量，以获得竞争优势。
客户需求多样化
03
客户需求多样化，要求企业提供更加定制化的产品和服务，以
满足不同客户的需求。
新材料、新工艺的机遇
新材料的应用
微电子技术及其应用
微电子技术及其应用随着科技的发展，微电子技术在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
微电子技术指的是将电子学器件做得非常小而又高效率的技术，其中主要包括微电子材料、微电子器件、微电子制造工艺等方面。
在实际应用中，微电子技术已经被广泛地应用于计算机、手机、数码相机、汽车等各种领域。
本文将主要探讨微电子技术及其应用的相关问题。
一、微电子技术的具体应用1.计算机领域计算机作为一种被广泛使用的工具，是微电子技术的一个十分重要的应用领域。
微电子技术可以将计算机所需的电路封装得极其小巧，从而实现计算机系统的高速运转。
例如，高端服务器芯片芯片采用的多晶硅工艺和SOI工艺，使得服务器在数据处理和存储速度上相比以前有了极大提升。
同时，系统上运行的软件也越来越大，对于计算速度和计算器的数据网络连接性能也提出了更高的要求，微电子技术可以使计算机系统的效率和运作速度达到更高的水平。
2.手机领域随着智能手机的普及，微电子技术也在手机领域里得到了广泛应用。
智能手机里内置的各种功能，包括摄像头、触摸屏、蓝牙等都离不开微电子技术的支持。
微电子技术能够为手机提供稳定的电源，保证手机的稳定性和效率。
这一技术的应用，既使手机的重量更加轻便，同时还能够拥有更高清晰度的屏幕、更自然的交互体验等，从而提高手机的用户体验。
3.汽车领域现在很多汽车采用了先进的汽车电子技术，已经成为了现代汽车的标配。
微电子器件被广泛应用于汽车的发动机控制、车载通信、汽车电子设备等领域。
新能源汽车的发展也离不开微电子技术的应用。
比如在电动汽车的电动机控制方面就要求片上集成度已经非常高，需要更高速、更高效率的芯片来实现这一需求，微电子技术成为了实现这一梦想的核心技术。
二、微电子技术的优势和发展趋势微电子技术作为一种与机械、电气、物理等多学科关联的技术，它具有精度高，功耗低，速度快等许多优势。
例如，射频遥控器芯片，在使用功率低、重量小、体积小的同时，还能功耗低于1mW，在通信效果上更加优于传统的电气设备。
微电子芯片设计中的抗辐射与抗干扰技术
微电子芯片设计中的抗辐射与抗干扰技术微电子芯片是现代电子设备的核心组成部分，广泛应用于通信、计算机、航空航天等领域。
然而，由于电子设备在工作过程中会受到各种干扰和辐射的影响，因此对微电子芯片进行抗辐射和抗干扰技术的设计和研究显得尤为重要。
一、辐射对微电子芯片的影响辐射是指来自外部环境的电磁辐射、粒子辐射等，它们会对微电子芯片的正常工作产生不利影响。
辐射会导致芯片内部电子的能级发生变化，从而引起芯片的逻辑电平变化，甚至导致芯片的失效。
尤其是在航空航天等高辐射环境下，微电子芯片面临更加严峻的挑战。
二、抗辐射技术在微电子芯片设计中的应用1. 电路层面的抗辐射设计在电路层面，可以采取多种措施来增强微电子芯片的抗辐射能力。
例如，通过采用低功耗设计，减少芯片内部电流的大小，从而降低辐射对芯片的影响。
此外，还可以采用冗余设计，增加芯片内部的备用电路，以提高芯片的容错能力。
2. 材料层面的抗辐射设计在材料选择方面，可以选择具有较高辐射抗性的材料来制造微电子芯片。
例如，硅材料具有较好的抗辐射性能，可以有效减少辐射对芯片的影响。
此外，还可以采用多层金属层的封装结构，以提高芯片的屏蔽能力。
三、抗干扰技术在微电子芯片设计中的应用干扰是指来自外部环境或其他电子设备的电磁信号对芯片正常工作的干扰。
干扰会导致芯片内部信号的失真和误判，从而影响芯片的性能和可靠性。
因此，在微电子芯片设计中，抗干扰技术也是不可忽视的重要环节。
1. 电磁兼容设计电磁兼容设计是指在芯片设计过程中，考虑到芯片与外部环境或其他电子设备之间的电磁兼容性。
通过合理布局电路、减小电路面积、优化电路走线等方式，可以降低芯片对外部电磁信号的敏感度，提高芯片的抗干扰能力。
2. 信号层面的抗干扰设计在信号层面，可以采取差分信号传输、屏蔽层设计等技术手段来减少干扰对芯片信号的影响。
差分信号传输可以有效抵消干扰信号的影响，提高信号的抗干扰能力。
屏蔽层设计可以通过设置地线层、电源层等来隔离芯片内部信号与外部干扰信号，减少干扰的影响。
微电子技术的发展及应用前景
微电子技术的发展及应用前景近年来，随着科技的不断发展，微电子技术的应用越来越广泛，成为了科技领域的一个新的热点。
微电子技术是指利用微纳米尺度的半导体器件制造技术，实现集成电路、传感器、复杂系统等微观领域的电子器件和电路的制作和研究。
现今，随着各种技术的进步和应用需求的增加，微电子技术也在不断地发展与壮大。
本篇文章将从微电子技术的发展历程、应用领域以及发展前景做详细介绍。
一、微电子技术的发展历程微电子技术起源于20世纪50年代的美国，当时最初的芯片制造技术只能制造简单的晶体管化的电路。
60年代，随着技术的逐渐成熟，集成电路变得越来越复杂，并取代了传统的电子器件。
70年代中期，CMOS技术开始普及，LMCU也由此诞生。
20世纪末，微电子技术开始迅速发展，人们从单一的集成电路逐渐发展到电子信息产业链的整个应用服务体系，为移动通信、计算机、消费电子、汽车、医疗等行业提供了全方位的支持。
21世纪，人们在摩尔定律、光电子集成技术、生物电子学技术等方面不断开拓创新，推进了微电子技术的发展与前进。
至今，微电子技术已经成为人类社会中不可缺少的一部分。
二、微电子技术的应用领域在计算机领域中，微电子技术的应用技术已经十分成熟。
随着芯片工艺的不断更新，计算机的处理速度以及存储容量得到了质的飞跃。
目前，普及的计算机中已经全面采用了微电子技术，例如CPU、硬盘、内存等都是采用高集成度的微电子器件。
2.通讯在通讯领域中，微电子技术也得到了广泛的应用。
例如，智能手机成为人们生活中不可少的一部分，该设备集成了许多微电子元器件，比如处理器、传感器等，大大提高了设备的性能和用户的体验。
智能电视、家庭影院、多媒体播放器等娱乐设备也都是在微电子技术的支持下得以实现的。
3.汽车在汽车行业中，微电子技术的应用领域十分广泛。
智能汽车系统、车载娱乐系统、电子稳定控制系统等都需要利用微电子技术，提高车辆的性能、安全性以及舒适性。
4.医疗微电子技术在医疗健康领域的应用也日益广泛。
微电子技术中的芯片设计与制造研究
微电子技术中的芯片设计与制造研究Chapter 1：微电子技术简介微电子技术是指将集成电路技术应用于微型电子元件制造与电路设计领域。
随着电子技术的不断发展，微电子技术已经成为了电子科技领域中备受重视的一个分支。
而芯片的设计与制造二者又是微电子技术中极为重要的一环。
芯片是微电子技术非常重要的产物，即集成电路芯片。
芯片的设计与制造涉及到很多的技术与专业知识，下面将从两个方面来进行介绍，看看其中设计与制造的具体内容。
Chapter 2：芯片设计技术2.1 功能描述与需求分析芯片的设计一开始就要涉及到芯片的功能描述与需求分析。
在此基础上，设计人员可以进一步完成芯片的结构设计、电路设计、物理设计等工作。
2.2 线路电路设计芯片的线路设计是芯片设计的重要环节，直接关系到芯片功能的实现。
线路设计是芯片设计中最基本的环节，要求设计人员具备大量的电路及其组成的对微电子元件的基础知识。
在电路设计中，设计人员要考虑到高精度、低噪声、低功率、高速度等一系列因素。
并且还需要结合分析芯片布局与每层INTO与OUT区联络的数据路径设计。
2.3 物理设计物理设计包括版图的设计、布线、填充等等。
芯片的物理设计则关系到芯片层次、面积、线宽、线距、电源布局、块间延迟等等。
对于计算机芯片来说，物理设计是非常重要的，因为计算机芯片需要大量的线路进行连接。
2.4 集成设计芯片设计中最重要的环节是对各式各样的单元电路进行集成设计。
集成设计涉及到大量的单元电路，这需要设计人员具备跨越不同专业领域的技术能力。
集成设计需要设计人员克服男女版图设计中的种种问题，在极小的空间中容纳大量电路。
Chapter 3：芯片制造技术3.1 掩模生产掩模生产是芯片制造的重要环节。
制造芯片需要许多重复的掩形生产过程，掩形相当于微电子领域中对线路板的蚀刻，以这种方法制造芯片不仅可以保证生产出来的芯片性能均一，而且对芯片制造的高效性至关重要。
3.2 光刻技术芯片制造技术中最重要的一项是光刻技术。
微电子技术的发展与应用
微电子技术的发展与应用微电子技术是指将电子元器件和集成电路系统集成到微小尺寸的半导体芯片中，使设备的体积更小、功耗更低、效率更高，在通信、计算机、军事、医疗等领域得到广泛应用。
随着信息技术的不断进步，微电子技术的发展和应用也日趋成熟和广泛。
一、微电子技术的发展历程微电子技术的发展主要经历了三个阶段：第一阶段：晶体管技术20世纪50年代，美国贝尔实验室研制出了第一片晶体管，德州仪器公司又在1958年开发出了世界上第一款集成电路芯片，这时的微电子技术还处于起步阶段。
第二阶段：集成电路技术20世纪70年代，集成电路技术开始快速发展，生产技术也得到了大幅度提升，芯片集成度不断提高，生产成本也得到显著降低。
同时，微电子技术也被广泛应用于电脑、手机、数码相机等消费电子产品中。
第三阶段：微纳电子技术21世纪以来，微电子技术进入了微纳电子技术阶段。
采用奈米尺度制造工艺，制造出了能够处理大量信息的微型芯片，设备更加小巧，更加高效。
二、微电子技术的应用领域微电子技术在科技领域得到了广泛的应用。
其中最重要的应用领域就是计算机与通信领域。
除此以外，微电子技术也广泛应用于医疗、工业、电力等领域。
1.计算机与通信领域计算机和通信行业是微电子技术最核心的应用领域。
随着计算机和通信技术的不断更新，市场需求也愈发庞大。
微电子技术的发展推动着计算机能耗的降低，效率的提高。
CPU的运作速度也得到了飞跃性的提升。
随着物联网的兴起，人们对于智能家居、智能交通、智能制造等领域的需求也不断增长。
微电子技术的成熟发展，助推了这些行业的创新与发展。
2.医疗领域微电子技术在医疗领域的应用涉及到心血管疾病、肺部病毒、糖尿病等疾病的检测和治疗。
例如，随着医学治疗手段的不断推广，微电子技术已经被广泛应用于心脏起搏器、人工晶体眼等器械中，大大的提高了治疗效果。
3.工业和电力行业工业和电力领域也是微电子技术应用的主要领域之一。
随着智能制造和智能电力系统的不断发展，微电子技术的应用范围也越来越广泛。
《微电子学概论》--Chap03
深亚微米CMOS晶体管结构
STI(Shallow Trench Isolation)（浅沟道绝缘）
二、MOS数字集成电路
1 . MOS开关(以增强型NMOS为例)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Vg
Vo/（Vg-Vt）
Vi
T Cl
Vo 1
Vo=Vg-Vt
1
Vi/（Vg-Vt）
一个MOS管可以作为一个开关使用，电路中Cl是其负载
• 串连的PMOS可构造NOR函数 • 并联的PMOS可构造NAND函数
AB
X A
Y Y = X if A AND B = A + B
X
B Y
Y = X if A OR B = AB
PMOS Transistors pass a “strong” 1 but a “weak” 0
CMOS与非门（NAND）
第三章 大规模集成电路基础
3. 1 半导体集成电路概述
集成电路（Intergrated Circuit，IC）
集成电路领域 中两个常用术 语
芯片（Chip, Die）：没有封装的单个集成电路。 硅片（Wafer）：包含许多芯片的大圆硅片。
集成电路的成品率：
硅片上好的芯片数
Y= 硅片上总的芯片数
100%
栅源短接的E/D反相器
Vdd
Ml Vo
Me Vi
Vss
E/R、E/E、E/D反相器都是有比电路(ratioed gate): 即输出低电平和驱动管的尺寸有关。
（d）CMOS反相器（一对互补的MOSFET组成）
Vdd
Tp Ip
Vi
Vo
Tn In
• Vi为低电平时：Tn截止，Tp导通，
未来微电子技术发展的主要挑战是什么？
未来微电子技术发展的主要挑战是什么？微电子技术作为现代信息技术的基石，在过去几十年中取得了惊人的进步，深刻地改变了我们的生活和社会。
从智能手机到超级计算机，从医疗设备到智能汽车，微电子技术的应用无处不在。
然而，随着技术的不断发展和应用需求的日益增长，未来微电子技术也面临着一系列严峻的挑战。
首先，制造工艺的物理极限是当前微电子技术发展面临的重大挑战之一。
随着芯片制造工艺不断推进，晶体管的尺寸已经越来越小，接近了物理极限。
当晶体管的尺寸缩小到一定程度时，量子效应开始显著影响其性能和稳定性。
例如，电子的隧穿效应会导致漏电增加，从而增加功耗和降低芯片的可靠性。
此外，制造工艺的进一步微缩也面临着巨大的技术难题，如光刻技术的精度限制、材料的性能瓶颈等。
为了突破这些限制，研究人员需要探索新的材料、器件结构和制造工艺，例如采用三维集成技术、新型半导体材料（如碳纳米管、石墨烯等）以及量子计算技术等。
其次，功耗问题也是未来微电子技术发展的一个关键挑战。
随着芯片集成度的不断提高，芯片内的晶体管数量急剧增加，导致功耗急剧上升。
高功耗不仅会导致芯片发热严重，影响其性能和可靠性，还会限制芯片在移动设备和物联网等领域的应用。
为了解决功耗问题，需要从多个方面入手。
一方面，需要优化芯片的架构和电路设计，采用低功耗的逻辑设计和电源管理技术；另一方面，需要开发新型的低功耗器件，如隧穿场效应晶体管（TFET）、负电容晶体管（NCT）等。
此外，软件层面的优化也至关重要，通过合理的算法和编程，可以有效地降低芯片的功耗。
再者，性能提升的难度日益增大也是不可忽视的挑战。
尽管芯片的性能在过去几十年中一直遵循摩尔定律快速增长，但随着制造工艺接近物理极限，单纯依靠缩小晶体管尺寸来提升性能变得越来越困难。
为了继续提高芯片的性能，需要在架构创新、多核技术、并行计算等方面取得突破。
同时，如何有效地利用这些技术，充分发挥芯片的性能，也是一个亟待解决的问题。
微电子芯片
微电子芯片微电子芯片是一种微型化的集成电路，通常由几千个到几亿个晶体管、电容器、电阻器等元件组成。
微电子芯片广泛应用于计算机、通信、汽车、医疗等各个领域，是现代社会中不可或缺的重要组成部分。
下面将简单介绍微电子芯片的结构、工艺和应用。
微电子芯片的结构主要分为五个层次，分别是信号接口层、逻辑层、结构层、制造层和包装层。
信号接口层主要用于与外界的信息交换，如输入输出端口、传感器等。
逻辑层是芯片的核心部分，负责处理和存储数据。
结构层则是为了支持逻辑层的正常工作而存在的，它包括电源、时钟和重置等功能。
制造层是芯片的物理实现层，它包括晶体管、电容器等元件的布局和连接。
最后是包装层，用来保护芯片，方便与其他设备连接。
微电子芯片的制造主要经过六个工艺步骤，即晶圆制备、晶圆清洗、光刻、薄膜沉积、刻蚀和封装。
晶圆制备是将硅单晶体切割成较薄的圆片，这些圆片被称为晶圆。
晶圆清洗是为了去除晶圆表面的杂质，保证生产的芯片质量。
光刻是将芯片所需的图形通过光刻胶转移到晶圆表面，形成图案。
薄膜沉积是在晶圆表面沉积一层薄膜，用于隔离电路层之间的相互影响。
刻蚀是通过化学或物理方法去除多余的薄膜，形成电路层。
封装是将芯片封装在塑料或金属封装中，以保护芯片并方便连接到其他器件。
微电子芯片在各个领域具有广泛的应用。
在计算机领域，微电子芯片是计算机的核心部件，用于控制和处理数据，促进计算机的性能提升。
在通信领域，微电子芯片被用于制造移动通信设备和网络设备，提供高效的信号处理和数据传输能力。
在汽车领域，微电子芯片被应用于车载电子系统，如发动机控制单元、防抱死刹车系统等，提供高精度的控制和监测能力。
在医疗领域，微电子芯片被应用于医疗器械和生命检测设备，如心脏起搏器、血糖仪等，帮助医疗工作者监测和治疗疾病。
总之，微电子芯片是现代社会中不可或缺的重要组成部分。
它的结构和制造工艺都经过严格的设计和生产流程，使其具有高度集成和高性能的特点。
微电子芯片在计算机、通信、汽车、医疗等各个领域广泛应用，推动了这些领域的发展，为人们的生活带来了便利和福祉。
芯片技术与微电子制造
芯片技术与微电子制造随着科技的不断进步，芯片技术和微电子制造已经成为当今世界最为前沿的技术之一。
芯片技术的发展从最初的简单的逻辑门电路，到现在能够在一个硅晶片上集成上百亿个晶体管的复杂互联电路，不断地推动着信息技术和数字产业的发展。
在这一过程中，微电子制造技术起着至关重要的作用。
从最早的点晶、比晶技术到现在的光刻、微米级制造技术，微电子制造技术经历了一个不断升级的过程。
在实际的生产制造中，微电子制造技术主要涉及到光刻、薄膜沉积、离子注入、化学陶瓷、瞬间电渡和微影技术等。
其中光刻技术是制造芯片的关键环节之一，它的作用是通过光掩膜对硅片上的感光材料进行光照和显影处理，从而形成所需的微型图案。
而微米级制造技术则是将所需的微小结构图形化并通过模具制造成高精密的微米结构的技术。
在制造过程中，离子注入技术可以实现芯片电子器件的掺杂和配置，从而优化其电气性能和工艺特性。
芯片技术和微电子制造工艺密不可分，芯片制造需要经过从设计到制造的全流程，包括电子设计自动化（EDA）和半导体制造流程（SMF）。
其中 EDA 技术是将半导体器件的设计转换为所需的平面结构实现的关键技术。
而 SMF 技术则是将芯片电路从设计转换为生产所需的过程。
通过这些技术，工程师可以有效地控制芯片中的各项参数，确保芯片最终达到设计所需的性能指标。
在现代芯片制造中，数据存储和处理容量、速度、功耗和成本等因素是评价芯片制造工艺和技术应用最重要的指标。
随着人们关于信息储存、计算、传输、处理的需求不断增长，芯片技术被不断地推向新的高度。
但与此同时，芯片技术和微电子制造技术也面临着一系列的技术和应用挑战。
其中，最主要的挑战之一是封装技术和测试技术的发展。
封装技术是芯片技术的重要环节，是将芯片打包封装保护，形成实用的电路元件的过程。
测试技术则是检测芯片组成和性能指标的关键方法。
随着芯片规模不断增大，封装技术和测试技术的瓶颈问题也逐渐凸显。
除此之外，可持续性、复杂度、拓扑学和材料科学问题等也是芯片技术和微电子制造技术面临的挑战。
微纳电子技术对生物医学诊疗的影响
微纳电子技术对生物医学诊疗的影响科技的进步给生物医学诊疗带来了巨大的变化，特别是微纳电子技术的发展，有望深刻地改变医学的面貌。
微纳电子技术是现代电子技术中一个非常前沿的领域，它将电子学、机械学、材料学等多学科交叉融合，在医疗健康领域应用广泛，可为日常健康管理、疾病治疗和药物研发等多方面提供可能。
1.微电子芯片在生命科学中的意义微电子芯片是微纳电子技术的核心产品，在生命科学领域，微电子芯片为研究人员提供了一个非常好的工具。
微电子芯片的制造工艺、材料、体积和功耗等方面的特性，使其成为了生命科学研究中的一种有效工具。
微电子芯片可以用来检测生物分子、单细胞等微小颗粒，开发出了许多检测系统，大大地提高了研究效率。
例如，微电子芯片可以用于肿瘤细胞的检测，降低了误诊的概率，改善患者治疗效果。
同时，微电子芯片还可以用于感知和记录人体内生物体系的信息。
例如，医学界广泛应用的血糖监测器就是用微电子芯片来实现的。
糖尿病患者可以通过使用这个设备，随时随地监测血糖水平，这种实时的监测措施，可以有效避免因为高血糖或低血糖而引发的各种疾病，提高了糖尿病患者的生活质量。
2.微纳传感器在医疗诊疗上的应用微纳传感器是微纳电子技术的另一重要应用，它可以用于采集人体各种特征数据，提高医师对患者疾病的诊断能力，对于提高疾病的早诊率、早治率具有重要意义。
微纳传感器的应用在医疗护理和康复方面也有许多优势。
以压力传感器为例，皮肤溃疡是目前医学上治疗难度较大的疾病之一，而微纳压力传感器的应用在其治疗方面有很大的突破。
可以将微纳传感器植入皮肤表面，护士通过实时监控患者身体压力来预防患者上皮损伤。
其次，在康复领域，针对中风后患者的瘫痪问题，科学家研发出可植入式微纳传感器，内部加入了激光和光电传感器，可以实现一个对肌肉运动的实时监测，从而在病人进行康复训练时，帮助医生和康复师掌握病人的实时数据，进而更好地推进康复训练进程。
3.微纳技术在药物研发和治疗上的应用微纳技术在药物研发和治疗方面的应用也颇有前景。
微电子技术在机器人技术中的应用
微电子技术在机器人技术中的应用随着科技的发展，机器人技术在各个领域中的应用越来越广泛。
微电子技术作为其中的一项关键技术，在机器人技术中扮演着重要的角色。
本文将讨论微电子技术在机器人技术中的应用，并探讨其带来的益处。
一、感知与控制微电子技术在机器人技术中的一个主要应用领域是感知与控制系统。
通过微电子技术，机器人可以感知周围环境的变化并做出相应的控制。
例如，搭载了微电子芯片的摄像头可以实时捕捉到周围物体的图像，并通过算法分析，将这些信息转化为机器人可以理解的数据。
机器人可以根据这些数据做出决策，从而实现目标的达成。
二、运动控制微电子技术还广泛应用于机器人的运动控制系统中。
通过微电子芯片，机器人可以实时感知自身位置的变化，并通过控制算法精确地控制自身的运动。
例如，搭载了陀螺仪和加速度计的微电子芯片可以感知到机器人的角度和加速度变化，从而实现机器人的平稳移动和精确定位，提高机器人的运动灵活性和准确性。
三、人机交互微电子技术在机器人技术中的另一个重要应用是人机交互系统。
通过微电子芯片，机器人可以实时感知到人类的指令，并将其转化为相应的动作或响应。
例如，通过语音识别芯片，机器人可以识别并理解人类的语音指令，从而实现和人类的自然对话。
此外，微电子技术还可以嵌入到机器人的触摸屏、手势识别等交互设备中，使人机交互更加便捷和智能。
四、能源管理微电子技术在机器人技术中还有一个重要的应用领域是能源管理系统。
通过微电子芯片，机器人可以对能源的使用和储存进行精确控制，从而提高机器人的能源利用效率。
例如，通过智能电池管理芯片，机器人可以实时监测电池的电量和温度，并根据需求进行智能充放电控制，延长电池的使用寿命和提高能源利用效率。
五、安全保障微电子技术在机器人技术中还发挥着重要的安全保障作用。
通过微电子芯片，机器人可以实时感知到周围环境的变化，并及时做出相应的反应以确保其和周围人员的安全。
例如，通过激光雷达和红外传感器等微电子设备，机器人可以检测到障碍物和人体热信号，并根据算法做出避障动作，保证机器人在操作过程中不会对周围环境和人员造成伤害。
微电子技术在太空探索中的作用是什么？
微电子技术在太空探索中的作用是什么？当我们仰望星空，畅想宇宙的奥秘时，太空探索的梦想不断推动着人类向前迈进。
而在这充满挑战与未知的征程中，微电子技术正扮演着至关重要的角色。
微电子技术，简单来说，就是使电子元件和由它组成的电子设备微型化的技术。
它的发展，就像是给人类探索太空的翅膀增添了强劲的动力。
首先，微电子技术为太空探索提供了高性能的计算能力。
在太空中，航天器需要处理大量的数据，包括来自各种传感器的信息、导航数据以及科学实验的数据等等。
高性能的微处理器和芯片能够快速、准确地处理这些数据，帮助航天器做出实时的决策。
比如，在轨道调整时，航天器需要根据复杂的数学模型和实时的环境数据来计算最佳的推进方案。
这就需要强大的计算能力，而微电子技术所带来的高效能芯片，使得这种复杂的计算能够在极短的时间内完成，确保了航天器的安全和任务的顺利进行。
其次，微电子技术大大减小了航天器的体积和重量。
在太空探索中，每多携带一克的重量，都意味着巨大的成本增加和技术挑战。
微型化的电子元件和集成电路，使得航天器能够在有限的空间内搭载更多的科学仪器和设备，提高了航天器的功能和性能。
想象一下，如果没有微电子技术，那些庞大而笨重的电子设备将占据大量的空间，使得航天器的设计和制造变得极为困难。
而如今，小巧而强大的微电子器件，让航天器变得更加轻盈和高效。
再者，微电子技术显著提高了航天器的可靠性和稳定性。
太空环境极其恶劣，充满了高辐射、极端温度变化和微小的太空颗粒撞击等。
微电子器件通过采用特殊的材料和制造工艺，能够抵抗这些恶劣条件的影响，保证在太空中长时间稳定运行。
而且，先进的微电子技术还可以实现自我检测和自我修复的功能，当某个电子元件出现故障时，系统能够自动检测并切换到备用元件或进行修复，极大地提高了航天器的生存能力和任务成功率。
在太空通信方面，微电子技术也是功不可没。
太空与地球之间的通信需要高效、稳定的通信设备。
微电子技术使得通信芯片能够在低功耗的情况下实现高速的数据传输，确保了地球上的控制中心与航天器之间的实时通信。
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C=.S/d
大介电常数材料，使电容器电介质可维持其“坚固”的厚度，又能 提供有效的电荷存储，尽管其面积和存储电压在继续下降。
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§2.4 存储电容材料/DRAM的单元
所有的DRAM基本存储单元都是由一个晶体管和一个电容组成。大量存储 单元组成存储矩阵。
➢ 器件尺寸进一步缩小，导致栅绝缘介质隧穿电流的出现。 〉〉高K栅介质材料以增加栅介质厚度。
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复习
3 微电子芯片最重要的CMOS结构中，各功能部分所用材料 。
1）衬底材料：单晶硅片；衬底材料是制备微电子元件的基础。2）栅极结构： 由多晶硅或其它难熔硅化物来制备。3）npn晶体管：由源极，漏极和栅极组 成。是集成电路中最重要的器件，可以实现基本的逻辑功能；4）浅槽隔离： 一般通过离子刻蚀来制备沟槽，然后覆盖一层热氧化层SiO2。主要功能是隔 开相邻的晶体管；5）绝缘介质层：一般由SiO2来制备。栅绝缘介质层和栅 电极一起对源极和漏极之间的沟道起控制作用；6）源极或漏极：一般由Al和 Cu等金属来制备，要求其和芯片能够形成欧姆接触，有小的串联电阻。
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§2. 微电子芯片技术发展对材料的需求
§2.1 概述 §2.2 衬底材料 §2.3 栅结构材料 §2.4 存储电容材料 §2.5 局域互连材料 §2.6 金属互连材料 §2.7 钝化材料
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§2.4 存储电容材料/半导体存储器
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§2.4 存储电容材料/半导体存储器
U盘是USB盘的简称，采用Flash芯片存储的，Flash芯片属于电擦写
电门。在通电以后改变状态，不通电就固定状态。所以断电以后资
料能够保存。 1999年朗科研发出全球第一款USB闪存盘，成功启动
了全球闪存盘行业。
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§2.4 存储电容材料
SiO2是传统的电容介质材料（dielectric ） DRAM(Dynamic Random-Access Memory)动 态随机存储器电容绝缘介质层材料；
高介电常数的氧化物铁电材料 NVFRAM(Non-Volatile Random Access Memory)非挥发性的铁电随机存储器是 指断电后仍能保持数据的一种RAM。
硅化物位线
MOS
输入信号线是字线 输出信号线是位线
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复习
4，高，低介电常数介质材料的定义与功用。
1）介电常数k比Si3N4(k>7)大的材料称为高介电常数材料。 随着特性尺寸的减少，需要用合适的高介电常数材料传统的电容介质材 料二氧化硅以减少介质层厚度增加电容。大k值介电材料可以用于制造 非易失铁电随机存取存储器(FeRAM),如钛锆铅(PZT)或钽锶铋(SBT)。 2） k值比SiO2（k<3.9）小的材料称为低介电常数材料。 使用低介电常数材料替代传统的绝缘材料二氧化硅，使得连线之间难于 传递电压；
与传统的电磁存储技术相比有许多优点:
存储信息的过程中没有机械运动,这使
得它的运行非常的稳定。
不存在类似软盘,硬盘,光盘等的高速
旋转的盘片,所以它的体积往往可以做得
很小。
朗科公司“用于数据处理系统的快闪电子式外存储方法及其装置”（ 专利号：ZL 99 1 17225.6；美国专利号US6829672。）
电容的状态决定着内存基本存储单 元的逻辑状态： 充满电荷的电容器代表逻辑“1”；存储 单元只能存储一位二进制数码“1” 或“0”，
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信息功能材料>> §2. 微电子芯片技术发展对材料的需求 >
§2.4 存储电容材料/DRAM的结构示意图
钝化材料 金属连线 电容介质 金属连线 铁电层
半导体存储器有两大体系： 易失性存储器，例如SRAM和DRAM，在没有电源的情况下都不能 保存数据。但拥有高性能，易用等优点。 非易失性存储器，像EPROM,EEPROM和FLASH，能在断电后仍保存 数据。但由于所有这些存储器均起源自只读存储器(ROM)技术, 所 以它们都有不易写入的缺点。
PROM：可编程存储器。 EPROM：紫外线擦除的可编程只读存储器。这种芯片可以擦除的次 数有限。 FLASH：闪速存储器，它和EPROM类似，写上去的东西也可以擦掉重 写，但它要方便一些，不需要光照了，只要用电学方法就可以擦除， 所以就方便许多，而且寿命也很长。
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诺贝尔物理奖
2012年●法国物理学家塞尔日·阿罗什●美国物理学家戴维·瓦恩兰，以 表彰他们在量子物理学方面的卓越研究。瓦恩兰困住带电原子或离子， 通过光或光子来控制和测量它们；而阿罗什却让原子通过一个陷阱，从 而控制和测量被困光子和光的粒子。
2011年●美国天体物理学家萨尔·波尔马特 ●美国/澳大利亚物理学家 布莱恩·施密特 ●美国科学家亚当·里斯。通过观测遥远超新星发现宇宙 的加速膨胀。 2010年●英国科学家安德烈·海姆●康斯坦丁·诺沃肖洛夫。在石墨烯材 料方面进行卓越研究。 2009年●英国华裔科学家高锟。光学通信方面取得突破性成就。●美 国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯。发明半导体成像器件电荷耦合 器件(CCD) 2008年●美国科学家南部阳一郎。发现次原子物理的对称性自发破缺 机制。●日本科学家小林诚、利川敏英。发现对称性破缺的来源。 2007年●法国科学家阿尔贝·费尔●德国科学家彼得·格林贝格尔。发现 “巨磁电阻”效应
复习 1，评断集成电路的发展状况的几个指标： 1）所能加工的最小线宽； 2）晶片直径； 3）DRAM（动态随机存储器）所储存的容量。
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复习
1，小尺寸器件会带来哪些问题，如何解决？
➢ 器件尺寸缩小，导致短沟道效应 。 〉〉多晶硅栅极由单掺杂发展为双掺杂 。
➢ 带来pMOS中B的渗透问题 。 〉〉SiNxOy能有效克服。较大介电常数，低漏电密度和高抗老化击穿。