微电子集成电路

第二节　微电子技术

微电子技术是一种使电子元器件、电子设备和电子系统微型化的电子技术，是现代信息技术的基础。它是利用和控制固体(半导体)内部电子的运动，并采用一些特殊的工艺方法，在一些微小半导体基片上，制造具有一种或多种功能的完整电子电路(集成电路)、微电子部件或微电子系统的技术。它利用半导体电路技术和微细加工技术，把计算机的逻辑部件(如中央处理器)和存储部件(如存储器)制作在一块硅片上，在不到1平方毫米的硅片上可以集成1亿多个晶体管。微电子技术是在传统电子技术基础上发展起来的，它的主要特征是“三微”、“四最”。“三微”即:尺寸微米级，功耗微瓦级，速度毫微秒级；“四最”即:最佳设计方案、最洁净的环境、最低的成本和最精细的工艺。

1906年第一支电子三极管研制成功，实现了用电子管放大和控制电子信息，大大推动了世界的电子化。1946年世界第一台计算机就是用这种真空电子元器件制成的。1947年研制成功了世界上第一支晶体三极管，它是用半导体制成的，这为电子设备的小型化打下了基础。随着高科技的发展，电子设备小型化、轻量化、节能化的要求越来越强烈。1958年第一块集成电路诞生，它借助于半导体晶体平面工艺的成就，将许多元件、器件做在同一块基片上，然后在内部连线构成所要求的功能电路。集成电路的产生为电子技术开创了新的微型化道路，但随着集成电路集成度的不断提高，半导体器件日趋接近其尺寸极限，因为再提高集成度就会出现“干涉效应”、“发热效应”等难以克服的技术障碍，这表明集成电路的集成度已经接近其物理极限。1988年，一种崭新的电子器件——隧道三极管研制成功，随后，隧道三极管集成电路又被开发成功，使集成电路技术又向前迈了一大步。

集成电路的关键部位是基础材料，即基片。随着集成电路的不断发展，基础材料也不断升级换代。最初集成电路的基片是由半导体锗制成的，但其表面性能不太稳定，工作时间一长便随温度升高而性能下降。20世纪60年代初，硅晶体开始应用到集成电路中，到现在为止一直是集成电路的主要基础材料。进入20世纪90年代后，一种被称为碳-60的新型材料引起了很大关注。用碳-60研制成的半导体，具有高集成度、耐热、耐辐射等优点，可制作优质的光电元器件，其性能远远超过了以往的半导体材料。

70年代以来，微电子技术发展迅猛异常，并带动了整个高科技的腾飞，对社会、经济、军事、家庭都产生了极大的影响。尤其重要的是以微电子技术为核心的电子计算机技术的发展，这是微电子技术最广泛、最基本、也是最典型的应用。在当今高技术领域中，所有的佼佼者都是与微电子技术结合的。例如，机械与微电子技术的结合，才使得具有各种功能的机器人真正有了实用价值；应用微机的数控机床工作速度比普通机床高10倍以上；航天技术、新能源技术、现代生物技术、海洋开发技术等都由于微电子的成就而得以迅速发展；现代战争的方方面面，一旦和微电子技术结合，便如虎添翼。

微电子技术真正的历史不过40年左右，可是在这短短的40年中，微电子技术取得了突飞猛进的发展，它的每一次重大突破都会给电子信息技术带来一次重大革命。现代微电子技术已经渗透到现代高科技的各个领域。今天一切技术领域的发展都离不开微电子技术，尤其对于电子计算机技术来说，它更是基础和核心。随着集成原材料的更新和制造技术的不断改进，追求大容量、高速度集成电路的愿望逐步得到实现。近几十年来集成电路技术发展迅速，在计算机系统、通信系统、尖端科技等各个领域中获得广泛的应用。可以预见，在新经济时代，微电子技术必将得到极大的发展，对人类社会做出更大的贡献。