微电子技术简介

1906年 美国工程师 德· 福雷斯特(Lee De Forest） 真空三极管
1.2.1 微电子技术与集成电路
电子线路使用的基础元件的演变：
肖克利
William Bradford Shockley
巴丁
John Bardeen
布拉顿
Walter Brattain
1956年诺贝尔奖
1.2.1 微电子技术与集成电路
通常并不严格区分 VLSI 和 ULSI ，而是统称为 VLSI 。
小规模集成电路
超大规模集成电路
集成电路的分类
集成电路的集成对象
中、小规模集成电路：简单的门电路、单级放大器
大规模集成电路：功能部件、子系统
超大规模和极大规模集成电路：
微处理器、芯片组、图形加速芯片
集成电路的分类
按晶体管结构、电路和工艺分
集成电路20世纪50年代出现
小规模集成电路
集成电路使用的半导体材料
通常是硅 (Si) ，也可以是化合物半导体 如砷化镓(GaAs)等。
超大规模集成电路
什么是集成电路？
集成电路的特点：
体积小、重量轻、可靠性高 （ 因集成度大，焊点少， 故障率低）、功耗低、速度快
集成电路的规模（集成度）
集成电路的规模由单个芯片中包含的基本电子元器件 （晶体管、电阻、电容等）的个数确定。
1.2.2 集成电路的制造
共有400多道工序 硅平面工艺，它包括氧化，光刻，掺 晶棒 杂和互连等多项工序。把这些工序反 复交叉使用，最终在硅片上制成包含 硅平面工艺 剔除分类 封装 成品测试 多层电路及电子元件的集成电路，每 硅衬底 晶圆 芯片 集成电路 成品 一硅抛光片上可制作出成百上千个独 立的集成电路(晶粒)，硅片称为晶圆 将单晶硅锭（晶棒）经 对晶圆上的每个晶粒（每 切割、研磨和抛光严 一个独立的集成电路）进 行检测，将不合格的晶粒 格清洗后制成的像镜 将单个的芯片固定在塑胶或陶瓷制的芯片 用磁浆点上记号。然后将 基座上，并把芯片上蚀刻出的一些的引线 面一样光滑的圆形薄 与基座底部伸出的插脚进行连接 晶圆分割成一颗颗单独的 ，以作为 片，称为硅抛光片 与外界电路板连接之用，最后盖上塑胶盖 晶粒（集成电）把废品剔
按照某种应用的特定要求而专门设计、 定制的集成电路
1.2.1 微电子技术与集成电路
集成电路的分类
1.2.1 微电子技术与集成电路
集成电路芯片是微电子技术的结晶，是计算机的核心
先进的微电子技术 高集成度芯片 高性能的计算机
利用计算机进行集成电路的设计、生产过程控制及自动测试 又能制造出性能高、成本更低的集成电路芯片。
双极型(Bipolar)集成电路
金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路 双极－金属-氧化物-半导体集成电路(Bi-MOS)
按集成电路的功能来分，可分为
如逻辑电路、存储器、微处理器、 数字集成电路 微控制器、数字信号处理器等
模拟集成电路
又称为线性电路，如信号放大器、 功率放大器等
集成电路的分类
按它们的用途可分为： 通用集成电路 微处理器、存储器等 专 用 集 成 电 路 （ ASIC ）
1.2.1 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。
1.2.微电子技术简介
1.2.1 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 是在电子电路和系统的超小型化及微型化过程中逐渐 形成和发展起来的。 是以集成电路核心的电子技术。
1.2.1 微电子技术与集成电路
电子线路使用的基础元件的演变：
中/小规模集成电路 (1950’s)
第三代计算机
大规模/超大规模 集成电路(1970’s)
第四代计算机和微型计算机
1.2.1 微电子技术与集成电路
电子线路使用的基础元件的演变：
1904年 英国电气工程师 弗莱明（John Ambrose Fleming） 真空二极管
元器件
即电子电路中使用的基础元件，具有开关 和放大作用的电子元件（例如，真空电电路
微电子技术是在电子元器件小型化、微型化 的过程中发展起来的。 微电子技术是实现电子电路和电子系统的超小 型化及微型化的技术，是以集成电路为核心的 电子技术。
电子元器件 即电子电路中使用的基础元件，具有开关和放大作 用的电子元件（例如，真空电子管、二极管、三极 管等以及电阻、电容）。
电子线路使用的基础元件的演变
基尔比 Jack S.Kilby “第一块集成电路的发明家”
诺依斯 N.Noyce “提出了适合于工业生产的集成电 路理论”的人
什么是集成电路？
集成电路 (Integrated Circuit，简称 IC ）
它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 等元器件及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。
1.2.2 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。 • 目前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
1.2.1 微电子技术与集成电路
电子线路使用的基础元件的演变：
真空电子管 晶体管 中小规模集成电路
大规模超大规模集成电路
真空电子管
传统的电子技术的基础元件
在这个阶段产生了广播、电视、无线电通信、 仪器仪表、自动化技术和第一代电子计算机。
晶体管
1948年晶体管的发明，再加上印制电路组装技术 的使用，使电子电路在小型化方面前进了一大步 。产生了第二代计算机
1.2.1 微电子技术与集成电路
集成电路
第一个集成电路
集成电路的分类
按集成度（芯片中包含的元器件数目）分
小规模集成电路(SSI)
中规模集成电路(MSI) 大规模集成电路(LSI)
集成度小于100个电子元件
集成度在100～3000个电子元件
集成度在3000～10万个电子元件
超大规模集成电路(VLSI) 集成度达10万～100万个电子元件 极大规模集成电路 (ULSI) 集成度超过100万个电子元件