集成电路发展史

记分

衡阳师范学院

《电子信息学科概论》课程学习报告

学号：11360210

班级：11电工2班

姓名：何小冬

物理与电子信息科学系

二Ｏ一一年十二月

【摘要】随着科学技术的发展，以集成电路为代表的微电子技术是电子信息技术的基石，而集成电路产业有代表了一个国家的科学技术和工业水平，它是材料、精密机械、化学、光学、电子学、控制、系统集成等多学科联合协同的产品。所以有必要了解它的发展及应用。

【关键词】集成电路的概述；发展史；发展趋势；应用

集成电路发展与应用

1.集成电路概述

集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。集成电路发明者为杰克·基尔比（基于硅的集成电路）和罗伯特·诺伊思（基于锗的集成电路）。

2.集成电路的发展史

集成电路的发展经历了一个漫长的过程，1906年，第一个电子管诞生；1912年前后，电子管的制作日趋成熟引发了无线电技术的发展；1918年前后，逐步发现了半导体材料；1920年，发现半导体材料所具有的光敏特性；1932年前后，运用量子学说建立了能带理论研究半导体现象；1947年发明了晶体管（微电子技术发展中第一个里程碑）；1950年管诞生（结型晶体）；1956年，硅台面晶体管问世；1960年12月，世界上第一块硅集成电路制造成功；1966年，美国贝尔实验室使用比较完善的硅外延平面工艺制造成第一块公认的大规模集成电路。1988年：16M DRAM问世（标志着进入超大规模集成电路阶段的更高阶段）；1997年：300MHz奔腾Ⅱ问世；2009年：intel酷睿i系列全新推出，创纪录采用了领先的32纳米工艺，并且下一代22纳米工艺正在研发。由此集成电路从产生到成熟大致经历了如下过程：电子管——晶体管——集成电路——超大规模集成电路。

我国集成电路的发展史：我国集成电路产业诞生于六十年代，共经历了三个发展阶段：1965年-1978年：以计算机和军工配套为目标，以开发逻辑电路为主要产品，初步建立集成电路工业基础及相关设备、仪器、材料的配套条件；1978年-1990年：主要引进美国二手设备，改善集成电路装备水平，在“治散治乱”的同时，以消费类整机作为配套重点，较好地解决了彩电集成电路的国产化；1990年-2000年：以908工程、909工程为重点，以CAD为突破口，抓好科技攻关和北方科研开发基地的建设，为信息产业服务，集成电路行业取得了新的发展。

其发展的特点主要表现在：（1）特征尺寸越来越小；（2）芯片尺寸越来越大；（3）单片上的晶体管数越来越多；（4）时钟速度越来越快；（5）电源电压越来越低；（6）布线层数越来越多；（7）输入/输出（I/O）引脚越来越多。3．集成电路发展趋势

随着集成方法学和微细加工技术的持续成熟和不断发展，以及集成技术应用领域的不断扩大，集成电路的发展趋势将呈现小型化、系统化和关联性的态势。

3.1器件特征尺寸不断缩小

自1965年以来，集成电路持续地按摩尔定律增长，即集成电路中晶体管的数目每18个月增加一倍。每2～3年制造技术更新一代，这是基于栅长不断缩小的结果，器件栅长的缩小又基本上依照等比例缩小的原则，同时促进了其它工艺参数的提高。预计在未来的10～15年，摩尔定律仍将是集成电路发展所遵循的一条定律，按此规律，CMOS器件从亚半微米进入纳米时代，即器件的栅长小于100 nm转到小于50 nm的时间将在2010年前后。

3.2 系统集成芯片(SoC)

随着集成电路技术的持续发展，不同类型的集成电路相互镶嵌，已形成了各种嵌入式系统(Embedded System) 和片上系统(System on Chip即oC) 技术。也就是说，在实现从集成电路(IC)到系统集成(IS) 的过渡中，可以将一个电子子系统或整个电子系统集成在一个芯片上，从而完成信息的加工与处理功能。SoC作为系统级集成电路，它可在单一芯片上实现信号采集、转换、存

储、处理和I/O等功能，它将数字电路、存储器、MPU、MCU、DSP等集成在一块芯片上，从而实现一个完整的系统功能。SoC的制造主要涉及深亚微米技术、特殊电路的工艺兼容技术、设计方法的研究、嵌入式IP核设计技术、测试策略和可测性技术以及软硬件协同设计技术和安全保密技术。SoC以IP复用为基础，把已有优化的子系统甚至系统级模块纳入到新的系统设计之中，从而实现集成电路设计能力的第4次飞跃，并必将导致又一次以系统芯片为特色的信息产业革命。

3.3 学科结合将带动关联发展

微细加工技术的不断成熟和应用领域的不断扩大，必将带动一系列交叉学科及其有关技术的发展，例如微电子机械系统、微光电系统、DNA芯片、二元光学、化学分析芯片以及作为电子科学和生物科学结合的产物———生物芯片的研究开发等，它们都将取得明显进展。

4.集成电路应用领域

4.1在计算机的应用

随着集成了上千甚至上万个电子元件的大规模集成电路和超大规模集成电路的出现，电子计算机发展进入了第四代。第四代计算机的基本元件是大规模集成电路，甚至超大规模集成电路，集成度很高的半导体存储器替代了磁芯存储器，运算速度可达每秒几百万次，甚至上亿次基本运算。

计算机主要部分几乎都和集成电路有关，CPU、显卡、主板、内存、声卡、网卡、光驱等等，无不与集成电路有关。并且专家通过最新技术把越来越多的元件集成到一块集成电路板上，并使计算机拥有了更多功能，在此基础上产生许多新型计算机，如掌上电脑、指纹识别电脑、声控计算机等等。随着高新技术的发展必将会有越来越多的高新计算机出现在我们面前。

4.2在通信上的应用

集成电路在通信中应用广泛，诸如通信卫星，手机，雷达等，我国自主研发的“北斗”导航系统就是其中典型一例。

“北斗”导航系统是我国具有自主知识产权的卫星定位系统，与美国G P S、俄罗斯格罗纳斯、欧盟伽利略系统并称为全球4 大卫星导航系统。它的研究成