微電子發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)

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1、微電子發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)微電子是影響一個(gè)國(guó)家發(fā)展的重要因素，在國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有舉足輕重的地位;本文簡(jiǎn)要介紹微電子的發(fā)展史、微電子發(fā)展過(guò)程中所遇到的困難、微電子對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的意義以及對(duì)我國(guó)微電子行業(yè)發(fā)展的一些建議。一、微電子技術(shù)概念微電子技術(shù)是建立在以集成電路為核心的各種半導(dǎo)體器件上的技術(shù)。其主要包括系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)、器件物理、工藝技術(shù)、材料制備、自動(dòng)測(cè)試以及封裝、組裝等一系列的技術(shù)。該技術(shù)在很多方面都發(fā)揮了其重要的作用，如在生活中我們所使用的、電子計(jì)算機(jī)、醫(yī)療器械、移動(dòng)電視等一系列的電子產(chǎn)品;還有軍事方面的武器如衛(wèi)星通信、原子彈等一系列的武器裝備中。二、微電子的發(fā)展以及所遇到的困難首先我們

2、來(lái)介紹一下微電子的發(fā)展史，它主要經(jīng)歷以下幾個(gè)階段。第一個(gè)階段：1947年巴丁和布拉頓發(fā)明了點(diǎn)接觸式的晶體管;第二個(gè)階段：1958年TI公司制造出世界第一塊集成電路芯片;第三個(gè)階段：20世紀(jì)70年代進(jìn)入MOS時(shí)代。那么，為什么微電子能得以發(fā)展并且發(fā)展的如此迅速呢?正是由于MOS管的高集成性和低功耗、放大倍數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，所以到70年代就進(jìn)入了MOS的時(shí)代并一直發(fā)展到現(xiàn)在。盡管MOS管有哪些優(yōu)點(diǎn)，但這并不意味著MOS管已完全取代了晶體管的地位;在一些對(duì)速度和驅(qū)動(dòng)能力要求非常高的系統(tǒng)中還是要用到晶體管。微電子發(fā)展的如此迅速那就是否就意味著其發(fā)展的道路是一帆風(fēng)順呢?顯然是否定的。在微電子發(fā)展的過(guò)程中

3、我們遇到了許許多多的方面困難，如工藝方面、材料方面、封裝測(cè)試方面和設(shè)計(jì)等方面都遇到了重重地障礙。其中集成電路工藝技術(shù)主要包括擴(kuò)散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長(zhǎng)以及拋光等技術(shù)。微電子在材料方面的困難主要是隨著微電子器件尺寸的減小，一些材料已經(jīng)不能很好的滿足微電子發(fā)展的需求，人們已經(jīng)不在局限于Si、Ge、GaAs、等一些材料，而是也開(kāi)始研究高K柵介質(zhì)、低K互連介質(zhì)、碳化硅(SiC)、新型化合物等半導(dǎo)體材料。在工藝方面的困難主要是隨著微電子器件尺寸的減小，其最小的特征尺寸已經(jīng)進(jìn)入到納米數(shù)量級(jí);這使得器件之間產(chǎn)生相互影響，進(jìn)而影響電路的性能，嚴(yán)重的阻礙了微電子行業(yè)的發(fā)展。這就需要政府投入大量的

4、財(cái)力和人力來(lái)進(jìn)行新器件、新工藝的研究。同時(shí)在光刻技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)中，以光子為基礎(chǔ)的光刻技術(shù)種類(lèi)很多，但產(chǎn)業(yè)化前景較好的主要是紫外(UV)光刻技術(shù)、深紫外(DUV)光刻技術(shù)、極紫外(EUV)光刻技術(shù)和X射線(X-ray)光刻技術(shù)，但是由于特征尺寸越來(lái)越小這使得光刻技術(shù)面臨一定的困難，①這就使得工藝線必須使用波長(zhǎng)更短的光源。從早期的水銀燈到現(xiàn)在使用的遠(yuǎn)紫外線，甚至使用研究中的粒子束。②導(dǎo)致光刻以及掩膜成本急劇上升。③光刻時(shí)小尺寸圖形所產(chǎn)生的干涉和衍射效應(yīng)使得光刻圖案失真越來(lái)越嚴(yán)重。在測(cè)試方面由于現(xiàn)在的電路集成度愈來(lái)越高，這使得集成電路的封裝與測(cè)試也越來(lái)越困難，而且在封裝測(cè)試后芯片成品率也不高

5、，這也是制約微電子發(fā)展的一個(gè)重要的因素。三、微電子對(duì)中國(guó)未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的意義微電子的發(fā)展在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和軍事力量的發(fā)展中占有十分重要的地位。同時(shí)微電子對(duì)人們生活水平產(chǎn)生了重大的影響。在生活水平方面隨著微電子的發(fā)展人們的生活水平也在不斷地提高。如家用電器的功能的增加和性能增強(qiáng)提高了人們生活質(zhì)量，而且隨著微電子的發(fā)展許多電器價(jià)格都非常便宜。在軍事方面的意義：不僅提高作戰(zhàn)軍事裝備和作戰(zhàn)平臺(tái)的性能(如雷達(dá)和導(dǎo)航系統(tǒng)等)，而且導(dǎo)致新式武器和裝備的產(chǎn)生，同時(shí)，微電子技術(shù)改變了傳統(tǒng)的作戰(zhàn)方式，這將會(huì)從近距離戰(zhàn)爭(zhēng)發(fā)展到未來(lái)的遠(yuǎn)距離的電子信息戰(zhàn)。只有把微電子發(fā)展起來(lái)，一個(gè)國(guó)家才可以真正的強(qiáng)大起來(lái)。如近幾年

6、來(lái)我國(guó)的海權(quán)一直都得不到保護(hù)正是由于我國(guó)海上防衛(wèi)能力還不夠強(qiáng)大，歸根到底是由于設(shè)備技術(shù)的落后，所以只有大力發(fā)展微電子我國(guó)才能夠在未來(lái)真正成為科技強(qiáng)國(guó)。四、微電子發(fā)展的趨勢(shì)微電子學(xué)是一門(mén)發(fā)展十分迅速的學(xué)科，而且微電子集成電路的發(fā)展一直都遵循“摩爾定律”。所謂的“摩爾定律”是指集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍，當(dāng)價(jià)格不變時(shí);或者說(shuō)，每一美元所能買(mǎi)到的電腦性能，將每隔18個(gè)月翻兩倍以上。21世界的微電子發(fā)展趨勢(shì)主要有：第一、各國(guó)的微電子都在向減小器件尺寸方面和集成度不斷提高方面發(fā)展,即微電子特征尺寸將由微米—亞微米—深亞微米—納米甚至更小。尤其是國(guó)外發(fā)

7、達(dá)國(guó)家正在向0.1微米以下的工藝發(fā)展，這更加拉大了我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。第二、發(fā)展片上系統(tǒng)(SOC)。其主要是將傳感器、執(zhí)行單元和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)集成在一塊芯片上，從而完成信息的采樣、處理等功能。第三、微電子技術(shù)與其它學(xué)科結(jié)合的產(chǎn)物。如MEMS技術(shù)，它是微電子技術(shù)與機(jī)械、力學(xué)、光學(xué)等領(lǐng)域結(jié)合的產(chǎn)物;還有用于醫(yī)療的生物芯片，其主要微電子技術(shù)與生物工程技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。五、微電子發(fā)展的策略縱觀近幾年來(lái)我國(guó)微電子的發(fā)展情況可知，我國(guó)微電子