李超

摘要：隨著現(xiàn)代科學技術的進步，微電子技術發(fā)展迅速，對推動電子科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了很好的作用。目前，信息時代正在加速，信息產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)發(fā)展更快。芯片作為存儲、處理和信息處理的重要載體，在信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用和地位。芯片制造技術是微電子技術。因此，微電子技術已經(jīng)成為新信息時代科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵因素?；诖耍疚闹饕撌隽宋㈦娮蛹夹g的發(fā)展與應用研究的相關知識，希望對相關領域研究有幫助。

關鍵詞：微電子技術；應用研究；發(fā)展

中圖分類號：TF264 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）20-0297-01

導言：

微電子學作為科學技術發(fā)展的最新產(chǎn)物，對人類生產(chǎn)和生活領域有著直接而重要的影響。20世紀40年代后期，晶體管的發(fā)明將微電子技術帶入了時代的發(fā)展。經(jīng)過半個世紀的不懈努力和技術創(chuàng)新，現(xiàn)代微電子技術已經(jīng)廣泛應用于各個領域。微電子技術不僅是科學發(fā)展的基礎，也是時代的高科技。微電子技術的出現(xiàn)極大地推動了通信技術、遙測傳感技術、計算機技術、航空航天技術、網(wǎng)絡科技與家用電器產(chǎn)業(yè)的急速發(fā)展，現(xiàn)代化的戰(zhàn)爭逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閼秒娮?、信息的高科技?zhàn)爭。

1 微電子技術的概念與發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 微電子技術概述

微電子技術的發(fā)展極大地改變了人們的生活方式。微電子技術的核心在于集成電路的設計和制造。集成電路的發(fā)展是半導體器件的不斷發(fā)展。微電子技術具有傳統(tǒng)電子技術所不具備的優(yōu)勢和特點：微電子技術主要通過固體中的微電子運動來實現(xiàn)信息處理或信息處理；微電子信號傳輸可以在非常小的規(guī)模上進行；微電子技術可將某個子系統(tǒng)或電子功能部件集成于芯片當中，具有較高的集成性，也具有較為全面的功能性；微電子技術可在晶格級微區(qū)進行工作。

1.2 微電子技術發(fā)展歷程概述

微電子技術開始于20世紀末期，晶體管的發(fā)明引起了革命性的進展。晶體管由巴丁、布萊頓與肖克萊在1947年發(fā)明，為微電子技術的后來發(fā)展奠定了基礎。20世紀50年代是微電子技術快速發(fā)展的時期，集成電路的出現(xiàn)引領了電子技術的革命。70年代可以說是微電子技術發(fā)展的高峰。微型計算機的出現(xiàn)奠定了微電子技術在高新技術中的核心地位。自21世紀以來，微電子技術被廣泛應用，不僅作為發(fā)展的基礎，也作為高科技產(chǎn)品。計算機、移動電話和家用電器等各個領域的產(chǎn)品的制造和生產(chǎn)離不開微電子技術的支持。微電子技術也應用到了國防工業(yè)、印刷工業(yè)、汽車工業(yè)等工業(yè)生產(chǎn)建設中，其核心技術成為了行業(yè)的發(fā)展支柱。然而，隨著時代的快速發(fā)展，國內(nèi)微電子技術應該抓住發(fā)展機遇，通過創(chuàng)新研究和功能實踐改變國內(nèi)微電子技術最初發(fā)展的弊端，與社會形成相互依存的關系，實現(xiàn)微電子技術的可持續(xù)發(fā)展。微電子技術在中國的許多領域都取得了顯著的成就，尤其是集成納米技術的研究取得了突破，這擴大了集成的規(guī)模。其中，華為已經(jīng)在移動芯片領域處于國際領先地位，其海斯芯片已經(jīng)可以與高通、三星和其他芯片相媲美。

2 微電子技術發(fā)展的現(xiàn)狀分析

然而，隨著信息時代的到來，微電子技術進入了一個全面高速發(fā)展的時期?？v觀其發(fā)展歷史，貝爾實驗室晶體管的發(fā)明標志著微電子技術的正式誕生。在接下來的幾年里，科學家發(fā)明了集成電路，為計算機發(fā)明提供了重要的技術支持。到了20世紀70年代，微型計算機的出現(xiàn)表明微電子技術已經(jīng)進入了一個前所未有的發(fā)展時期，到目前為止，微電子技術以集成電路為核心，經(jīng)過科學家的不斷優(yōu)化改進，該技術集成化程度提高了 500 多萬倍，體積也縮小了 200 倍，一個獨立的集成片能夠集成上億個集成管。自改革開放以來，我國微電子技術獲得了較快的發(fā)展?，F(xiàn)代科技水平的提高，國內(nèi)微電子基礎超深亞微米集成技術水平不斷提高，集成規(guī)模不斷擴大。在 3G 手機、多媒體設備、數(shù)字信號處理器等方面，芯片設計水平發(fā)展速度比較快，其中某些核心芯片研發(fā)更是實現(xiàn)了很大突破。我國微電子技術也不斷由模仿向創(chuàng)新發(fā)展。盡管自改革開放以來，我國微電子技術發(fā)展速度比較快，但相較之西方發(fā)達國家，依然存在很大差距。因而，針對微電子技術研發(fā)，我國要加大資金投入與政策支持，建立健全微電子技術研發(fā)體系，以此為我國微電子技術發(fā)展奠定良好基礎。

3 微電子技術的限制因素及發(fā)展方向

3.1 材料限制

到目前為止，微電子技術的常用材料是硅晶體，但是硅晶體材料的一些固有特性限制了微電子技術的快速發(fā)展。因此，如果微電子工業(yè)想要繼續(xù)發(fā)展，它必須更新用于制造微電子電路的材料。研究人員試圖用氧化物半導體材料、超導材料和金剛石材料代替硅晶體來制造集成電路，這有望突破一直困擾微電子工業(yè)的材料難題。碳納米管制成晶體管，這又是半導體技術的又一大突破，而且由碳納米管研制出分子內(nèi)邏輯電路的電壓反向器 （非門） 。在這種新納米管電路中，總輸出信號大于總輸入信號，表明存在放大功能，當碳納米管的放大作用與硅晶體管媲美時，它將以更小的尺寸替代硅晶體，從而推動微電子技術進一步發(fā)展。

3.2 物理規(guī)律限制

硅基互補金屬氧化物半導體 （CMOS） 是現(xiàn)階段微電子技術的發(fā)展基礎，現(xiàn)代的科學研究力求提升集成電路的集成性能，增加芯片的元件容量。而集成電路性能的提高需要對元器件進行合理的縮小，尋求集成電路最佳工作電壓。

3.3 更新微電子電路的制造材料

到目前為止，隨著集成電路技術的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的硅晶體暴露出越來越多的缺陷。研究微電子技術的科學家正在尋找新材料來取代硅晶體，從而打破了硅晶體在集成電路上的局限性。用砷化鎵和磷化銦等氧化物半導體材料、超導材料和金剛石材料制造微電子集成電路，可以大大提高集成電路的抗輻射能力、開關速度和工作溫度，擴大集成電路的應用條件。與此同時，“生物芯片”的相關研究也取得了突破性的成就，利用有機物元原子在化學鏈中能儲存信息的特點，制造出“生物芯片”。

3.4 塑料半導體技術

塑料半導體技術主要是通過半導體技術和有機化學相結(jié)合而獲得的。晶體管由塑料制成，這也不同于硅元素半導體。由于其不同的材料，它也可以被稱為塑料晶體管或有機薄膜晶體管，并且制造晶體的方法已經(jīng)增加。

3.5 碳納米管

納米技術隨著IC線寬的變小而宣布終結(jié)。為了克服工藝技術的一些問題，相關研究人員開始探索，哪些材料能解決納米時代所遺留下來的問題。通過大量探索，最終將目光轉(zhuǎn)移到電子學上，將微電子技術與碳納米管相結(jié)合，并用晶體管取代碳納米管，無論是在鋰離子電池還是在微電子組件中都能運用該項成果。對于計算機而言，或門、與門以及非門所組成的電路是其核心所在，將碳納米管應用其中后能進一步加強其輸入信號的強度，若其放大作用能與晶體管相同，其功能則與相同?？芍技{米管能夠代替晶體管確保摩爾定律能夠維持下去，最終令微電子技術取得更進一步的發(fā)展。

4 結(jié)束語

綜上所述，在現(xiàn)代科學技術中，微電子技術是重要的技術基礎和核心，其發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)規(guī)模直接表明了國家的綜合經(jīng)濟實力。在當今世界，全面進入信息時代，微電子技術仍然是最重要和最具活力的高科技技術。我們必須重視這項技術的發(fā)展，為實現(xiàn)人類社會的信息發(fā)展目標打下良好的基礎。

參考文獻

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