微电子技术课程论文

浅谈对微电子学的认识

关键词：微电子学说微电子技术集成电路晶体管芯片

引言：通过课堂上对微电子的学习和课下查找相关资料及在网上了解到的一些知识，下面谈谈我对微电子学的一些认识。

从上个世纪五十年代末开始，曾经历了半个多世纪发展历史的无线电电子学正在酝酿着一场新的革命。这场革命掀起的缘由是微电子学和微电子技术兴起的，而这场革命的漩涡中心则是集成电路和微型计算机。

一微电子学简介

所谓“微”就是小的意思，通俗地讲，微电子学和微电子技术就是使电子器件和电子设备由大变小，或由小变微的科学和技术，其中心内容就是集成电路和计算机，而其实质则是精细或超精细的“微”加工技术。其中微电子学是对电子系统-整机-部件-元器件-工艺-材料进行综合微型化设计和研究的一门学科，而现今广义的微电子技术除了包括有集成电路构成的微电子系统的应用技术和应用产品在内。当前，微电子技术的进展势头犹如咆哮江河，奔腾向前；由其激起的层层冲击波正以极其迅速之势，冲击着各科学技术分支的传统栅栏，冲击着人类社会各个角落，以至于每户家庭。微电子技术作为一门主导技术，由于它的发展带动了一批新的重要尖端技术群的陆续兴起或取得突破，从而促进信息社会的诞生，迎来了世界新技术革命的曙光。在当代，我们还找不出任何一门其他技术，在促进生产力的迅速发展方面，能与微电子技术相比。由于它的兴起和发展，创造了在一块小指甲般大小的硅片上集中了近百万个晶体管的奇迹；使过去占满整幢大楼的复杂电子设备系统缩小到能放入人们的口袋中；使整个社会出现了电子化、计算机化、自动化、和信息化的发展趋势，从而开创了无线电电子学的新纪元。

二微电子技术的兴起和发展历程

微电子技术在上世纪六十年代初随着集成电路的出现和推广应用逐渐发展成为一门独立的新兴技术。它的兴起和获得急速发展深刻地反映了社会生产和科学技术的

迫切需求。上世纪四十年代上半期，正是二次世界大战硝烟弥漫的时期。交战双方都竭尽全力把全国的科学技术力量动员起来为战争服务。无线电通信、雷达、导航、遥测、遥控、制导等技术大大发展了。作为无线电技术发展的集中表现反映是功能较全较大的电子设备开始愈来愈多地被应用于飞机、防空、通信系统、舰艇、船舶、和制导武器系统中。为了完成愈来愈复杂的存储、交换、处理和传送各种信息的功能，电子线路中所包含的电子器件的数量也随之愈来愈多，同时，这些器件或其它元件之间的连接导线长度也急剧增加。

器件和连接导线数量的急剧增多不仅增加了设备的制作成本、体积、重量和电路设计的复杂性，而且更严重的是还降低了设备工作的可靠性。于是人们开始寻找解决这些矛盾的途径。这就导致1948年第二代电子器件——晶体管的问世。

虽然晶体管的体积和重量只有电子管的几十分之一，而且可靠性也比电子管提高十倍以上，但在日益发展的电子技术和电子设备的新形势下，特别是在以军事和航天技术为主的一些应用场合，大型晶体管电子设备（尤其是晶体管电子计算机）仍显得过于笨重、售价昂贵和不够可靠。这就促使人们继续寻找最终解决办法。

这时有人开始设想：能否按照电子线路的要求，将线路中所包含的器件或元组，以及连接导线，尽可能合并在一起，封装成为一个密集的整体，而只引出必须与外界相连接的外引线。这就是后来被称为“集成电路”的设想。

五十年代末，由于晶体管的急速发展而积累起来的从理论、制作技术到应用的一整套有关晶体管电子学的知识和经验，以为实现上述集成电路的设想奠定了技术基础。其中基于印刷业中的制版原理而发展成的光刻加工工艺和一整套硅平面技术，被成功地移植到集成电路的制作中，从而使人们在一小块的硅晶片上，通过光刻、制版、外延、氧化、掺杂和蒸发金属薄膜等工序，可制作出具有一定功能的电路芯片。

集成电路的出现是微电子学和微电子技术的重大突破，为微电子技术的进一步发展开辟了道路。

三微电子技术的进一步发展——大规模和超大规模集成电路的出现

世界上第一块集成电路只包含四个元器件。1962年，商品集成电路一般也只包含十几个元器件，但到了1964年，在单块电子芯片上已能集成447个晶体管。此后随着电路制作工艺的进步和制造电路设备精度的提高，电路中每个元器件在芯片上所占据的面积愈来愈小。到1967年四月，人们已能在一块米粒大小的硅晶片（芯片）上制成包含一千多个晶体管的大规模集成电路。十年后（1977年四月）更诞生了超大规模集成电路，那就是在一块面积为30平方毫米，其大小相当于一颗小孩门牙的硅晶片上集成了超过10万个晶体管的电路。超大规模集成电路中每个晶体管的尺寸和纵向结构已是十分微细，以致在一根头发丝般粗细的横截面积上平均需要容纳得下40个左右的晶体管。

此后集成电路的集成度和产量呈现着持续提高的发展趋势。

四微电子技术的应用

（1）微电子技术与机械工业的结合——现代机器人的崛起

在圣经中记载了上帝按照自己的形象造人的故事。在微电子技术发展的今天，人们正在根据自己的和自然界生物的机体功能制造现代机器人。在漫长的改造自然的历史长河中，以往人们总是直接地参与每一个具体的变革现实的斗争，但是在现代，机器人为我们人类打头阵和冲锋陷阵，将那些最艰苦繁重或重复单调的工作负担起来；或者在那些充满危险和对人类机体有害的区域，它将越来越多地替代人类工作。现代机器人的崛起已日益使传统的工业结构发生根本性变革，其影响和作用也将在其他各个领域愈来愈广泛地显露出来。例如，人们最先将机器人广泛地用在汽车制造与装配上，大量地代替人类手工劳动，使汽车的质量和产量迅速地大幅度提高，既节省了大量的劳动力又降低了生产过程中的危险性，缩短了生产周期。机器人在汽车生产上的应用使人们受到极大鼓舞，继而将其用在产品质量检验、矿山采矿、水下勘探资源、操作放射性材料……随着科技的进步，人们正在研制更加智能化的机器人，将在愈来愈多的领域取代人类。

(2)微电子技术在新材料工程中的应用

材料，自古以来就是人们生活和生产必须的物质基础，是构成自然界以及人类在

自然界中从事活动与创造发明的基本组成部分之一。它与能源、信息并立构成现代科学技术发展的三大支柱。在人类熠熠的文明史中，每当一种具有先导作用的新材料出现并加以利用时，随之就迎来了一个新的技术时代或历史时期，以致历史学家们将人类的发展分为石器时代、青铜时代、铁器时代等等。今天，在新的技术条件下传统的材料正经历着性能改进和更新的过程，而各种五花八门的新材料更是繁花似锦，不断出现，他们成为支撑世界新技术革命的物质基础。

材料工程就是综合运用各门科学知识和技术手段，发展具有新性能、新功能的新材料，以满足工农业生产、国防、生活和科学技术发展的需要。所谓新材料虽没有确切的定义，但一般是指那些起到先导作用能推动具有重大意义的尖端技术发展的关键性材料，如微电子技术发展所必需的高纯度的具有优异电气性能的材料（各种半导体材料）；光纤通信中信息传输的理想介质——光导纤维；对化学工业工艺革新具有重大影响的活性高分子材料；空间技术所要求的耐高温、耐低温和高强度材料；原子能工业需要的耐辐射和耐腐蚀材料；以及生物功能材料和其他各种功能材料。

在现代微电子技术不但在上述领域取得重大成果，而且在微电子技术在通信技术、生物工程、海洋开发、宇宙探索等方面也都取得重大突破并继续深入发展。

微电子学和微电子技术在人们的生活和科学研究工业生产中扮演着举足轻重的角色，对可以预见的未来还会产生更大的影响。作为一名大学生我们应该努力学习相关的科学文化知识，将来运用到社会中为人类造福。

参考文献：

【1】赵保经，微电子学和微电子技术浅说，1985，国防工业出版社

【2】京特·弗里德里奇亚当·沙夫，微电子学与社会，1986，科学普及出版社

【3】赵保经，微电子技术与新技术革命，1985，国防工业出版社