微电子技术与通信技术

集成电路的发展趋势
• 提高集成度，关键在缩小门电路面积 • 集成电路特点：体积小、重量轻、可靠性高 • Moore定律
单块集成电路的集成度平均每18～24个月翻一 番(由于集成度是有极限的，故此定律不可能永 远成立)
集成电路的发展趋势
Intel公司30年来微处理器集成度的发展
晶体管数
8086
80386 80286
100~3000 3000~10万 10万~100万
＞100万
集成电路分类
• 根据所用晶体管结构、电路和工艺分为： 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)等
• 根据集成电路的功能分为： 数字集成电路(如逻辑电路、存储器、微处理器、 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)
80486
100,000,000
Pentium 4 Pentium III
Pentium
Pentium II
10,000,000 1,000,000
100,000
8080 8008 4004
1970 1975
1980
1985
1990
1995
10,000
1,000 2000
集成电路的发展趋势
光子计算机 光能够像电一样来传递
集成电路的特点是：体积小，重 量轻，可靠性高。
超大规模集成电路
电子电路使用的基础元件的演变-----
• 1. 基本概念
IC卡
• IC 卡是“集成电路卡”的简称，把集成电路芯
片密封在塑料卡基片内部，使其成为能存储、 处理和传输数据的载体。与磁卡相比，IC 卡不 受磁场干扰，而且还能可靠地存储数据。
• 2. IC 卡按集成电路芯片分类
电子电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
电子电路使用的基础元件的演变
• 真空电子管 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
第1章 微电子技术与通信技术
信息技术三大基础技术
1. 微电子技术-----集成电路 2. 通信技术 ------通信系统 3. 计算机技术-----数字技术
1.1 微电子技术
1.1.1 微电子技术与集成电路 基本概念： 以集成电路为核心的微电子技术是在电子电 路和电子系统的超小型化和微型化过程中逐渐形 成和发展起来的。
图为一种可瞬间进 行图像数据计算的 光电计算机
集成电路的发源自文库趋势
分子计算机 现在已经开发出来一种能
够由氮气和二氯化碳来开动和 闭关的分子计算机，这种超高 速的微型计算机离现实已经很 近了。这种技术将会导致只需 要利用立体和光线就能够产生 新的、甚至能够思考的计算机 来解决目前晶体管的物理局限， 使得未来的计算机的功能大大 的增加，尺寸大大的缩小。
集成电路的发展趋势
生物计算机 实际上就是随着生物技术的发展，人们将模仿人的
大脑制造一种用基因学的机制来开发的新一代计算机。 现在生物计算机的模型已经出来。以色列的科学家
电子电路使用的基础元件的演变
• 集成电路(Integrated Circuit， 简称IC)：
这是20世纪50年代出现，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，构成的一 个微型化的电路或系统。
小规模集成电路
现代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。
• 存储器卡—主要用于数据的存储，应用领域广 泛，如电话卡、公交卡、医疗卡、饭卡等。
• CPU卡—也叫智能卡，具有存储、处理数据的 功能，安全性能和智能化程度高。如 SIM卡。
电子电路使用的基础元件的演变-----
IC卡
• 3. IC 卡按使用方式分类 • 接触式 IC 卡—如电话卡，卡上通常含有
• 根据用途分为： 通用集成电路 专用集成电路（ASIC）
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，它们是 计算机的核心。
微电子技术与集成电路
• 集成电路是现代信息产业和信息社会的基础 • 集成电路是改造和提升传统产业的核心技术
2000年世界半导体产值达2000亿美元 电子信息产品市场总额超过1万亿美元 • 据预测：未来十年内世界半导体的年平均增长 率将达15%以上，2010年全世界半导体的年销 售 额 可 达 到 6000~8000 亿 美 元 ， 将 支 持 4~5 万 亿美元的电子装备市场。
集成电路的制造
集成电路的制造：400多道工序
硅平面工艺
剔除、分类
封装
成品测试
硅衬底
晶圆
芯片
集成电路
成品
集成电路的发展趋势
•集成电路的工作速度 主要取决于组成逻辑门电路的晶体管的尺寸，
晶体管的尺寸越小，其极限工作频率越高，门 电路的开关速度就越快。芯片上电路元件的线 条越细，相同面积的晶片可容纳的晶体管就越 多，功能就越强，速度也越快。
一个金属触点，用于相应的读写系统进 行操作。
• 非接触式 IC卡—采用电磁感应方式无线 传输数据，方便、快捷。
集成电路的规模
• 根据所包含的晶体管数目分为：
集成电路规模
集成度（个电子元件）
小规模集成电路（SSI）
＜100
中规模集成电路（MSI） 大规模集成电路（LSI） 超大规模集成电路（VLSI） 极大规模集成电路（ULSI）
信息，甚至效果更好。而 且，更重要的一个特点在 于它不会和周围环境发生 相互干扰的作用。因为当 电子计算机芯片越来越趋 向于0.18μm时，就会产生 很多的问题,而光子计算机 就可以避免。
集成电路的发展趋势
量子计算机 这是运用量子力学来设计的，
它们的特点是其潜在的运算速度将 更大于电子计算机。从理论上说， 它们的速度提高可以说是没有止境 的，因为量子计算技术可以在同一 时间内执行各种操作，同时有足够 的能力来完成现在电子计算机还很 难完成的任务，比如说完成密码的 破译和语音的识别等等。因此，欧 洲已经成立了量子计算机研究所， 现在估计，量子计算机可能会在今 后的十五年左右出现。