微电子发展机遇与挑战

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1、微电子发展机遇与挑战微电子是影响一个国家发展的重要因素，在国家的经济发展中占有举足轻重的地位;本文简要介绍微电子的发展史、微电子发展过程中所遇到的困难、微电子对我国经济发展的意义以及对我国微电子行业发展的一些建议。一、微电子技术概念微电子技术是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件上的技术。其主要包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列的技术。该技术在很多方面都发挥了其重要的作用，如在生活中我们所使用的、电子计算机、医疗器械、移动电视等一系列的电子产品;还有军事方面的武器如卫星通信、原子弹等一系列的武器装备中。二、微电子的发展以及所遇到的困难首先我们

2、来介绍一下微电子的发展史，它主要经历以下几个阶段。第一个阶段：1947年巴丁和布拉顿发明了点接触式的晶体管;第二个阶段：1958年TI公司制造出世界第一块集成电路芯片;第三个阶段：20世纪70年代进入MOS时代。那么，为什么微电子能得以发展并且发展的如此迅速呢?正是由于MOS管的高集成性和低功耗、放大倍数高等优点，所以到70年代就进入了MOS的时代并一直发展到现在。尽管MOS管有哪些优点，但这并不意味着MOS管已完全取代了晶体管的地位;在一些对速度和驱动能力要求非常高的系统中还是要用到晶体管。微电子发展的如此迅速那就是否就意味着其发展的道路是一帆风顺呢?显然是否定的。在微电子发展的过程中

3、我们遇到了许许多多的方面困难，如工艺方面、材料方面、封装测试方面和设计等方面都遇到了重重地障碍。其中集成电路工艺技术主要包括扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长以及抛光等技术。微电子在材料方面的困难主要是随着微电子器件尺寸的减小，一些材料已经不能很好的满足微电子发展的需求，人们已经不在局限于Si、Ge、GaAs、等一些材料，而是也开始研究高K栅介质、低K互连介质、碳化硅(SiC)、新型化合物等半导体材料。在工艺方面的困难主要是随着微电子器件尺寸的减小，其最小的特征尺寸已经进入到纳米数量级;这使得器件之间产生相互影响，进而影响电路的性能，严重的阻碍了微电子行业的发展。这就需要政府投入大量的

4、财力和人力来进行新器件、新工艺的研究。同时在光刻技术的研究和开发中，以光子为基础的光刻技术种类很多，但产业化前景较好的主要是紫外(UV)光刻技术、深紫外(DUV)光刻技术、极紫外(EUV)光刻技术和X射线(X-ray)光刻技术，但是由于特征尺寸越来越小这使得光刻技术面临一定的困难，①这就使得工艺线必须使用波长更短的光源。从早期的水银灯到现在使用的远紫外线，甚至使用研究中的粒子束。②导致光刻以及掩膜成本急剧上升。③光刻时小尺寸图形所产生的干涉和衍射效应使得光刻图案失真越来越严重。在测试方面由于现在的电路集成度愈来越高，这使得集成电路的封装与测试也越来越困难，而且在封装测试后芯片成品率也不高

5、，这也是制约微电子发展的一个重要的因素。三、微电子对中国未来经济发展的意义微电子的发展在我国的经济发展和军事力量的发展中占有十分重要的地位。同时微电子对人们生活水平产生了重大的影响。在生活水平方面随着微电子的发展人们的生活水平也在不断地提高。如家用电器的功能的增加和性能增强提高了人们生活质量，而且随着微电子的发展许多电器价格都非常便宜。在军事方面的意义：不仅提高作战军事装备和作战平台的性能(如雷达和导航系统等)，而且导致新式武器和装备的产生，同时，微电子技术改变了传统的作战方式，这将会从近距离战争发展到未来的远距离的电子信息战。只有把微电子发展起来，一个国家才可以真正的强大起来。如近几年

6、来我国的海权一直都得不到保护正是由于我国海上防卫能力还不够强大，归根到底是由于设备技术的落后，所以只有大力发展微电子我国才能够在未来真正成为科技强国。四、微电子发展的趋势微电子学是一门发展十分迅速的学科，而且微电子集成电路的发展一直都遵循“摩尔定律”。所谓的“摩尔定律”是指集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，当价格不变时;或者说，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。21世界的微电子发展趋势主要有：第一、各国的微电子都在向减小器件尺寸方面和集成度不断提高方面发展,即微电子特征尺寸将由微米—亚微米—深亚微米—纳米甚至更小。尤其是国外发

7、达国家正在向0.1微米以下的工艺发展，这更加拉大了我国与发达国家之间的差距。第二、发展片上系统(SOC)。其主要是将传感器、执行单元和数据处理系统集成在一块芯片上，从而完成信息的采样、处理等功能。第三、微电子技术与其它学科结合的产物。如MEMS技术，它是微电子技术与机械、力学、光学等领域结合的产物;还有用于医疗的生物芯片，其主要微电子技术与生物工程技术相结合的产物。五、微电子发展的策略纵观近几年来我国微电子的发展情况可知，我国微电子