微电子技术发展现状与趋势

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学号：题目：微电子技术发展现状与趋势微电子技术发展现状与趋势
微电子也就是集成电路，它是电子信息科学与技术的一门前沿学科。

中国科学院王阳元院士曾经这样评价：微电子是最能体现知识经济特征的典型产品之一。

在世界上，美国把微电子视为他们的战略性产业，日本则把它摆到了“电子立国”的高度。

可以毫不夸张地说，微电子技术是当今信息社会和时代的核心竞争力。

在我国，电子信息产业已成为国民经济的支柱性产业，作为支撑信息产业的微电子技术，近年来在我国出现、崛起并以突飞猛进的速度发展起来。

微电子技术已成为衡量一个国家科学技术进步和综合国力的重要标志。

微电子学是研究在固体（主要是半导体）材料上构成的微小型化电路、电路及系统的电子学分支，它主要研究电子或粒子在固体材料中的运动规律及其应用，并利用它实现信号处理功能的科学，以实现电路的系统和集成为目的，实用性强。

微电子学是一门发展极为迅速的学科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微电子学发展的方向。

信息技术发展的方向是多媒体（智能化）、网络化和个体化。

要求系统获取和存储海量的多媒体信息、以极高速度精确可靠的处理和传输这些信息并及时地把有用信息显示出来或用于控制。

所有这些都只能依赖于微电子技术的支撑才能成为现实。

超高容量、超小型、超高速、超高频、超低功耗是信息技术无止境追求的目标，是微电子技术迅速发展的动力。

微电子技术是当代发展最快的技术之一，是电子信息产业的基础和心脏。

微电子技术的发展，大大推动了航天航空技术、遥测传感技术、通讯技术、计算机技术、网络技术及家用电器产业的迅猛发展。

微电子技术的发展和应用，几乎使现代战争成为信息战、电子战。

在我国，已经把电子信息产业列为国民经济的支拄性产业，微电子信息技术在我国也正受到越来越多的关注，其重要性也不言而喻，如今，微电子技术已成为衡量一个国家科学技术进步和综合国力的重要标志，微电子科学技术的发展水平和产业规模是一个国家经济实力的重要标志。

集成电路(IC)是微电子技术的核心，是电子工业的“粮食”。

集成电路已发展到超大规模和甚大规模、深亚微米(0.25μm)精度和可集成数百万晶体管的水平，现在已把整个电子系统集成在一个芯片上。

人们认为：微电子技术的发展和应用使全球发生了第三次工业革命。

几十年来集成电路(IC)技术一直以极高的速度发展。

IC的集成度(每个微电子芯片上集成的器件数)，每3年左右为一代。

每代翻两番。

对应于IC制作工艺中的特征线宽则每代缩小30％根据按比例缩小原理(Scaling Down Principle)，特征线条越窄，IC的工作速度越快，单元功能消耗的功率越低。

所以，IC的每一代发展不仅使集成度提高，同时也使其性能(速度、功耗、可靠性等)大大改善。

与IC加工精度提高的同时，加工的硅圆片的尺寸却在不断增大，生产硅片的批量也不断提高。

以上这些导致了微电子产品发展的一种奇妙景观：在集成度一代代提高的同时，芯片的性能、功能不断增强，而价格却不断下跌。

这一现象的深远意义在于，随着微电子芯片技术的快速发展，一切微电子产品(计算机、通信及消费类产品等)也加速更新、换代；不仅新一代产品性能、功能大大超过前一代，而且价格的越来越便宜又为电子信息技术的不断推进及其迅速推广应用到各个领域创造了条件，导致了人类信息化社会的到来。

由于集成电路栅长度的减小和集成度的增大，因此必须发展相应的制造技术，即光刻技术、氧化和扩散技术、多层布线技术和电容器材料技术。

集成电路的集成度想要再增加一倍的任务是极其困难的.微处理器今后几年仍然会发展.IBM和摩托罗拉公司推出500MHz的Power PC芯片,目前正开发主频达1100MHz的芯片.同时 Sun Microsystems 公司正在设计用于高档工作站的芯片。

其上集成有3000～4000万个晶体管,将在2000年推出.硅片上集成的晶体管数量增加了很多倍 ,晶体管之间的连接导线越来越细,目前最先进的芯片的导线只有0.125微米宽,在未来的两三年内将进一步缩小到0.18和0.13微米.现在光刻的光源已从可见光改变为波长更短的紫外线,并开始采用远紫外线.波长248nm的紫外线可刻出0.25μm 的线宽,更短的波长193nm可以在晶片上写入宽度为是人类转向单电子量子器件和量子计算机前,能够达到的最接近零宽度电路的极限 .
微电子技术的发展，将给数字信号处理技术带来真正的革命。

随着时钟频率的不断增加，芯片内信号传输将采用多个时钟周期。

这使目前基于冯·诺依曼结构的信号处理器的效率将越来越低。

到2010年，目前设计的芯片处理能力和基于新结构所设计的芯片处理能力相比，可相差4个数量级以上。

这种挑战要求研究人员从目前的计算密集的串行处理设计转向通信密集的并行处理设计，同时要求新设计和制造的芯片是相当于芯片级局域网或“纳米局域网”芯片，其数据流与管理方式有点类似于当前的网络化工作站。

这种新的设计规范将基于如何最彻底地实现这种转变，成为具有类似人认识能力的芯片。

随着数字芯片时钟频率增加至几十GHz，有可能给射频及模拟电路带来实时数字控制与智能功能。

这样，在未来的军事系统应用中，就可以实现实时监视与控制。

例如，利用30GHz处理器控制电调谐电源元件时，可以实时地使信号性能最优化，因为输入信号具有较宽的频率范围。

在最简单的状况，对MIMIC的智能控制将使电路无源元件具有适应性，克服处理能力限制。

大大提高应用效
率。

为了适应环境变化，并满足所需的应用，芯片具有实时思考及自适应能力。

在硬件发展过程中，一个重要的挑战就是寻找将硅与III-V族化合物进行正确混合的方法，人们期望把GHz速度的纳米级硅器件的智能与传统化合物半导体MIMIC技术的强大处理能力有机地结合起来。

其它研究工作包括确定正确的芯片结构与控制算法，从而把这些新的能力充分挖掘出来。

在微电子技术领域，国防先进计划局正继续探索一些新的制造方法，以提高传统半导体电子产品的性能。

最近材料性能的改进，使得宽带隙半导体材料SiC和GaN前景看好。

这些材料对高功率射频与直流准静态高功率开关的研发将起促进作用。

由于其带隙能量大于3eV，导热性与电子迁移率都明显优于其它竞争材料。

不过，制作上述器件所需的高质量原始材料的准备十分困难。

今后 ,军队将是信息化军队,武器将是信息化武器.以微电子技术为核心技术的国防信息系统( C3系统)将成为信息化军队的神经中枢 .C3I系统集通信,指挥控制和信息为一体,将在未来战争中起巨大作用.信息化武器,例如精确制导武器,包括制导炸弹,制导炮弹,制导子母弹,巡航导弹,末制导导弹,反辐射导弹等.它们实质上是一种能够获得和利用被攻击目标所提供的位置信息修正自己的弹道以准确命中目标的弹药.这种武器具有一定的智能,可以在敌方火力外发射,自主地识别目标,精确地命中目标.微电子技术的发展,促进现代武器装备向精确化,自动化,系统集成化,人工智能化,信息化发展,加上红外技术,激光技术,毫米波技术的广泛应用,大大地促进了国防的现代化.微电子技术在洲际武器,航空航天领域,空间战,电子战等方面起着关键的作用.海湾战争和最近北约空袭南斯拉夫实际上是微电子技术战争.多国部队实施的电子侦察,电子干扰与反干扰的各种电子措施,使伊军的引导雷达和防空雷达等许多重要的电子技术装备失灵,从而掌握整个战争的制空权，制海权和主动权.所以说微电子技术在未来战争中将起到最重要的作用,推动着军事领域向现代电子战过渡。

当今世界，高新技术的浪潮推动着世纪战车，正飞速驶入一个全新的时代。

各类传统观念上的兵器在高技术的洗礼下，都产生了革命性的变化。

在诸多高技术中，雄踞榜首的是微电子技术。

微电子技术是使电子元器件和由它组成的电子设备微型化的技术，其核心是集成电路技术。

先进的微电子技术在军事领域中的广泛应用打破了千百年形成的武器装备唯大、唯多和大规模破坏等传统观念，使武器系统小而轻，功耗低，可靠性高，作战效能和威力增强。

如军用通信指挥系统，高空卫星侦察监视，海底导弹发射及海、陆、空各军兵种的配合与联络，靠的都是微电子技术。

微电子技术在轻武器中的应用方兴未艾，有许多应用正在研制中，如数字地图计划：为提供士兵所需要的一切信息，可把天气数据、情报、敌友军的位置、空中成像等一切信息融合到一起，以数字方式存储，并通过无线计算机网络送到任何需要的地方，甚至是前线。

若将这种数字地图直接接入武器，不仅可以大大提高武器的精度，而且能使后勤得到可
靠保障。

随着光学、电子、材料、机械等各方面技术的发展，微电子技术必将广泛地应用于轻武器，发挥更大的作用。

21世纪人类将全面进入信息化社会，对微电子信息技术将不断提出更高的发展要求，微电子技术仍将继续是21世纪若干年代中最为重要的和最有活力的高科技领域之一，微电子技术的发展也必将对整个社会的发展产生深远的影响。