微電子學(xué)與集成電路分析

時間:2022-08-14 10:47:49

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微電子學(xué)與集成電路分析

1微電子學(xué)集成電路解讀

微電子學(xué)是電子學(xué)的分支學(xué)科,主要致力于電子產(chǎn)品的微型化,達到提升電子產(chǎn)品應(yīng)用便利和應(yīng)用空間的目的。微電子學(xué)還屬于一門綜合性較強學(xué)科類型,具體的微電子研究中,會用到相關(guān)物理學(xué)、量子力學(xué)和材料工藝等知識。微電子學(xué)研究中,切實將集成電路納入到研究體系中。此外,微電子學(xué)還對集成電子器件和集成超導(dǎo)器件等展開研究和解讀。微電子學(xué)的發(fā)展目標是低能耗、高性能和高集成度等特點。集成電路是通過相關(guān)電子元件的組合,形成一個具備相關(guān)功能的電路或系,并可以將集成電路視為微電子學(xué)之一。集成電路在實際的應(yīng)用中具有體積小、成本低、能耗小等特點,滿足諸多高新技術(shù)的基本需求。而且,隨著集成電路的相關(guān)技術(shù)完善,集成電路逐漸成為人們生產(chǎn)生活中不可缺少的重要部分。

2微電子發(fā)展狀態(tài)與趨勢分析

2.1發(fā)展與現(xiàn)狀

從晶體管的研發(fā)到微電子技術(shù)逐漸成熟經(jīng)歷漫長的演變史,由晶體管的研發(fā)→以組件為基礎(chǔ)的混合元件(鍺集成電路)→半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管→MOS電路→微電子。這一發(fā)展過程中,電路涉及的內(nèi)容逐漸增多,電路的設(shè)計和過程也更加復(fù)雜,電路制造成本也逐漸增高,單純的人工設(shè)計逐漸不能滿足電路的發(fā)展需求,并朝向信息化、高集成和高性能的發(fā)展方向。現(xiàn)階段,國內(nèi)對微電子的發(fā)展創(chuàng)造了良好的發(fā)展空間,目前國內(nèi)微電電子發(fā)展特點如下:(1)微電子技術(shù)創(chuàng)新取得了具有突破性的進展,且逐漸形成具有較大規(guī)模的集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)規(guī)模。對于集成電路的技術(shù)水平在0.8~1.5μm,部分尖端企業(yè)的技術(shù)水平可以達到0.13μm。(2)微電子產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化,隨著技術(shù)的革新產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐漸生成完整的產(chǎn)業(yè)鏈,上下游關(guān)系處理完善。(3)產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大,更多企業(yè)參與到微電子學(xué)的研究和電路中,有效推動了微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,促使微電子技術(shù)得到了進一步的完善和發(fā)展。

2.2發(fā)展趨勢

微電子技術(shù)的發(fā)展中,將微電子技術(shù)與其他技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用,可以衍生出更多新型電子器件,為推動學(xué)科完善提供幫助。另外微電子技術(shù)與其他產(chǎn)業(yè)結(jié)合,可以極大的拉動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,推動國內(nèi)生產(chǎn)總值的增加。微電子芯片的發(fā)展遵循摩爾定律,其CAGR累計平均增長可以達到每年58%。在未來一段時間內(nèi),微電子技術(shù)將按照提升集團系統(tǒng)的性能和性價比,如下為當前微電子的發(fā)展方向。

2.2.1硅基互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)

CMOS電路將成為微電子的主流工藝,主要是借助MOS技術(shù),完成對溝道程度的縮小,達到提升電路的集成度和速度的效果。運用CMOS電路,改善芯片的信號延遲、提升電路的穩(wěn)定性,再改善電路生產(chǎn)成本,從而使得整個系統(tǒng)得到提升,具有極高研究和應(yīng)用價值。可以將CMOS電路將成為未來一段時間的主要研究對象,且不斷對CMOS電路進行縮小和優(yōu)化,滿足更多設(shè)備的需求。

2.2.2集成電路是當前微電子技術(shù)的發(fā)展重點

微電子芯片是建立在的集成電路的基礎(chǔ)上,所以微電子學(xué)的研究中,要重視對集成電路研究和分析。為了迎合信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,對于集成電路暴露出的延時、可靠性等因素,需要及時的進行處理。在未來一段時間內(nèi)對于集成電路的研究和轉(zhuǎn)變勢在必行。

2.2.3微電子技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合

借助微電子技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合,可以衍生出諸多新型技術(shù)類型。當前與微電子技術(shù)結(jié)合的技術(shù)實例較多,積極為社會經(jīng)濟發(fā)展奠定基礎(chǔ)。例如:微光機電系統(tǒng)和DNA生物芯片,微光機電系統(tǒng)是將微電子技術(shù)與光學(xué)理論、機械技術(shù)等結(jié)合,可以發(fā)揮三者的綜合性能,可以實現(xiàn)光開關(guān)、掃描和成像等功能。DNA生物芯片是將微電子技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合,能有效完成對DNA、RNA和蛋白質(zhì)等的高通量快速分析。借助微電子技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合衍生的新技術(shù),能夠更為有效推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,為經(jīng)濟發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

3微電子技術(shù)的應(yīng)用解讀

微電子學(xué)與集成電路的研究不斷深入,微電子技術(shù)逐漸的應(yīng)用到人們的日常生活中,對于改變?nèi)藗兊纳钇焚|(zhì)具有積極的作用。且微電子技術(shù)逐漸成為一個國家科學(xué)技術(shù)水平和綜合國力的指標。在實際的微電子技術(shù)應(yīng)用中,借助微電子技術(shù)和微加工技術(shù)可以完成對微機電系統(tǒng)的構(gòu)建,在完成信息采集、處理、傳遞等功能的基礎(chǔ)上,還可以自主或是被動的執(zhí)行相關(guān)操作,具有極高的應(yīng)用價值。對于DNA生物芯片可以用于生物學(xué)研究和相關(guān)醫(yī)療中,效果顯著,對改善人類生活具有積極的作用和意義。

4結(jié)束語

微電子學(xué)與集成電路均為信息技術(shù)的基礎(chǔ),其中微電子學(xué)中囊括集成電路。在對微電子學(xué)和集成電路的解析中,需要對集成電路和微電子技術(shù)展開綜合解讀,分析微電子技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,再結(jié)合具體情況對微電子技術(shù)的當前應(yīng)用展開解讀,為微電子學(xué)與集成電路的創(chuàng)新和完善提供參考,進而推動微電子技術(shù)的發(fā)展,創(chuàng)造更大的產(chǎn)值,實現(xiàn)國家的持續(xù)健康發(fā)展。

作者:胥亦實 單位:吉林大學(xué)

參考文獻

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