楊立峰

摘 要 本文簡要介紹了微電子技術(shù)的發(fā)展水平、特征、方向、關(guān)鍵技術(shù)、需要突破的的技術(shù)層次以及在個領(lǐng)域的基本應(yīng)用并對其發(fā)展趨勢進行展望。

【關(guān)鍵詞】微電子 特征 發(fā)展趨勢 應(yīng)用

隨著科技的發(fā)展，微電子技術(shù)作為科技發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物對我們社會生產(chǎn)、生活等領(lǐng)域產(chǎn)生了極大的影響。微電子技術(shù)在生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用有效地提高了生產(chǎn)效率。自從1947年發(fā)明晶體管，1958年第一塊半導(dǎo)體集成電路的誕生，微電子技術(shù)經(jīng)過近半世紀的高速發(fā)展，微電子技術(shù)既是基礎(chǔ)，又是高科技。進入到21世紀，微電子技術(shù)是當代發(fā)展最快的技術(shù)之一，大大推動了航空航天技術(shù)，遙測傳感技術(shù)，通信技術(shù)，計算機技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技及家用電器產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。同時，戰(zhàn)爭也由傳統(tǒng)變?yōu)楝F(xiàn)代的電子戰(zhàn)、信息戰(zhàn)的高科技戰(zhàn)爭。

1 什么是微電子技術(shù)

微電子技術(shù)是在電子電路和電子系統(tǒng)的超小型化及微型化過程中逐漸形成和發(fā)展起來的，以集成電路為核心的電子技術(shù)。是由電路設(shè)計、工藝技術(shù)、檢測技術(shù)、材料配置及物理組裝等形成的技術(shù)體系。

2 微電子技術(shù)的特征

微電子技術(shù)是在傳統(tǒng)的電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。之所以稱之為“微電子”，顧名思義就是由于它是在微小的范疇內(nèi)的一種先進技術(shù)，其特征是“四微”：

（1）它對信號的加工處理是在一種固體內(nèi)的微觀電子運動中實現(xiàn)的；

（2）它的工作范圍是固體的微米級甚至晶格級微區(qū)；

（3）對信號的傳遞交換只在極微小的尺度內(nèi)進行；

（4）它的容積很大，可以把一個電子功能部件，甚至一個子系統(tǒng)集成在一個微型芯片上。總之，微電子技術(shù)是指在幾乎肉眼看不見的范圍內(nèi)進行工作的一種獨特而神奇的特種技術(shù)。

3 微電子的發(fā)展趨勢

當代微電子技術(shù)正在向著高集成度、高速、低功耗、低成本的方向發(fā)展。它的進步主要借助于以下幾個方面：

3.1 制造工藝的改進

在制造工藝方面由最初的單層平面分布發(fā)展到后來的多層工藝（有多層高密度和多層多功能兩種方式），以降低成本，增加功能。采用人工超晶格工藝（一種用人工控制晶體晶格大小制造晶體的新工藝），制造的器件叫超晶格半導(dǎo)體器件。這種器件的速度比硅半導(dǎo)體器件快10-100倍。使用敏感集成電路（在一塊芯片上同時集成各種敏感元件及外圍電路），可以縮小體積，降低成本，提高可靠性，增加功能。系統(tǒng)的集成方法將從二維結(jié)構(gòu)向三維立體結(jié)構(gòu)發(fā)展，這樣會實現(xiàn)集成度的新突破，為集成電路的發(fā)展拓出一條新的可行之路。集成電路面世以來便以集成度每三年便翻兩番的摩爾定律發(fā)展。

3.2 材料的更新

科學(xué)家正廣泛地探索以新材料取代硅晶體的可行途徑。隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，硅材料的局限性已逐步暴露出來。采用砷化鎵、磷化銦等氧化物半導(dǎo)體材料和超導(dǎo)材料、金剛石材料制造集成電路，可以提高集成電路的開關(guān)速度、抗輻射能力和工作溫度（金剛石集成電路可在500℃-700℃下正常工作）。2000年2月12日，德國埃森大學(xué)和漢諾威大學(xué)宣布聯(lián)合研制成功在硅板上生長鍺半導(dǎo)體，由此制成的集成電路其開關(guān)速度將大大快于硅集成電路。同時，采用在有機物原子的化學(xué)鏈中儲存信息的技術(shù)所研制的“生物芯片”也取得了一些進展。

3.3 芯片尺寸的增大

芯片尺寸的增大可為集成度的提高提供物質(zhì)基礎(chǔ)，并且芯片尺寸越大，集成電路的平均成本越低。1998年，芯片尺寸已由原來的3-4英寸，增大到8-10英寸。目前已經(jīng)達到12英寸。預(yù)計今后幾年芯片的容量將達到令人震驚的程度，即一個芯片上可包含10億個元件，其電路僅有幾個原子那么薄。這必然會帶來芯片功能密度和性能價格比的大幅度提高。

4 微電子技術(shù)發(fā)展需要突破的技術(shù)層次

（1）微細加工關(guān)鍵的加工工藝---光刻技術(shù)還是一個大問題。

（2）互連技術(shù)的可靠性問題還有待研究開發(fā)。

（3）新型器件結(jié)構(gòu)新型材料體系還大有潛力刻挖。

5 微電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用

微電子技術(shù)不僅使電子設(shè)備和系統(tǒng)的微型化成為可能，更重要的是它引起了電子設(shè)備和系統(tǒng)的設(shè)計、工藝、封裝等的巨大變革。所有的傳統(tǒng)元器件，如晶體管、電阻、連線等，都將以整體的形式互相連接，設(shè)計的出發(fā)點不再是單個元器件，而是整個系統(tǒng)或設(shè)備。

除了計算機以外，微電子技術(shù)在其他方面的應(yīng)用也是相當廣泛的。從通信衛(wèi)星、軍事雷達、無人機、信息高速公路，到程控電話、手機、GPS，從氣象預(yù)報、遙感、遙測、醫(yī)療衛(wèi)生、能源、交通，到環(huán)境工程、自動化生產(chǎn)、日常生活，各個領(lǐng)域無不滲透著微電子技術(shù)。

微電子技術(shù)對電子產(chǎn)品的消費者市場也產(chǎn)生了深遠的影響。價廉、可靠、體積小、重量輕的微電子產(chǎn)品層出不窮。而落戶于各式各樣的普及型產(chǎn)品之中，進入普通百姓家。例如電子玩具、游戲機、學(xué)習(xí)機以及其他家用電器產(chǎn)品等。就連汽車這種傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品也滲透進了微電子技術(shù)，采用微電子技術(shù)的電子引擎監(jiān)控系統(tǒng)、汽車安全防盜系統(tǒng)、現(xiàn)代汽車上有時甚至要有十幾到幾十個微處理器。

微電子技術(shù)發(fā)展日新月異，令人興奮不已。它對我們工作、生活和生產(chǎn)的影響無法估量。

參考文獻

[1]李凈，唐紅潔編著.第五章：新編現(xiàn)代科技概論[M].北京：中國政法大學(xué)出社，2008（11）.

[2]宗占國主編.第二章：微電子技術(shù)與計算機技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2008（05）.

作者單位

92823部隊二中隊 海南省三亞市 572021