《信息基础设施》PPT课件

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1、第二章信息技术基础设施内容第一部分：微电子技术第二部分：计算机技术2021/8/232第一部分微电子技术微电子学概述微电子技术的发展历史集成电路的设计与制造微电子科学技术和产业的战略地位21世纪微电子学发展方向我国微电子技术和产业现状和前景2021/8/233微电子学概述2021/8/234微电子技术电子学微电子学2021/8/235什么是微电子学及相关概念微系统电子学或微型电子学一门学科，一门研究集成电路设计、制造、测试、封装等全过程的学科微电子学中的空间尺度通常是以微米(m,1m＝10－6m)和纳米(nm,1nm=10-9m)为单位的。核心是集成电路2021/8/236集成电路Int

2、egratedCircuit，缩写IC通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能2021/8/237几个概念半导体：Semiconductor内涵及外延均与微电子类似，是早期的叫法芯片：chip没有封装的集成电路，但通常也与集成电路混用，作为集成电路的又一个名称集成系统芯片SOC（systemonachip）微电子学和集成电路技术发展的产物，指在单芯片上实现系统级的功能2021/8/238集成度：每块集成电路芯片中包含的元器件数目。条宽集成电路能加工的最

3、小线宽。几个概念2021/8/239集成电路分类结构形式与器件结构类型集成电路规模电路功能应用领域2021/8/2310按结构形式的分类单片集成电路：它是指电路中所有的元器件都制作在同一块半导体基片上的集成电路混合集成电路（二次集成IC）半导体芯片(集成电路、晶体管等)、片式无源元件(电阻、电容、电感、电位器等)集成在带有互连金属化层的绝缘基板(玻璃、陶瓷等)，构成更复杂的功能器件，封装在管壳中，作为整体使用。（MCM-C、MCM-D）厚膜集成电路：用丝网印刷方法涂敷浆料，形成电阻、互连线等薄膜集成电路：用蒸发、溅射方法2021/8/2311按器件结构类型分类按有源器件结构和工艺技术分类双极

4、集成电路：主要由双极晶体管构成NPN型双极集成电路PNP型双极集成电路金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路：主要由MOS晶体管(单极晶体管)构成NMOSPMOSCMOS(互补MOS)双极-MOS(BiMOS)集成电路：同时包括双极和MOS晶体管的集成电路为BiMOS集成电路，综合了双极和MOS器件两者的优点，但制作工艺复杂优点是速度高、驱动能力强，缺点是功耗较大、集成度较低功耗低、集成度高，随着特征尺寸的缩小，速度也可以很高2021/8/2312集成电路的市场分布2021/8/2313按集成电路规模分类小规模集成电路(SmallScaleIC，SSI)中规模集成电路(MediumScale

5、IC，MSI)大规模集成电路(LargeScaleIC，LSI)超大规模集成电路(VeryLargeScaleIC，VLSI)特大规模集成电路(UltraLargeScaleIC，ULSI)巨大规模集成电路(GiganticScaleIC，GSI)2021/8/2314按电路功能分类数字集成电路(DigitalIC)：它是指处理数字信号的集成电路，即采用二进制方式进行数字计算和逻辑函数运算的一类集成电路模拟集成电路(AnalogIC)：它是指处理模拟信号(连续变化的信号)的集成电路（在测量、通信、家电等方面有广泛应用）线性集成电路：又叫做放大集成电路，如运算放大器、电压比较器、跟随器等非线性

6、集成电路：如振荡器、定时器等电路数模混合集成电路(Digital-AnalogIC)：例如数模(D/A)转换器和模数(A/D)转换器等2021/8/2315集成电路的分类集成电路的分类2021/8/2316微电子技术的发展历史2021/8/2317从真空到固体1905年–发明第一个真空电子管(控制电子在真空中的运动规律和特性)。人类进入电子化时代，如：无线通讯、雷达、广播电视等。问题：体积大、重量大、耗电大、可靠性差、寿命短。2021/8/2318晶体管的发明理论推动19世纪末20世纪初发现半导体的三个重要物理效应光电导效应:当光照射到某些半导体材料上后，光子与半导体内的电子作用后，会形成载

7、流子，载流子会使半导体的电导率增加，这种现象称为光电导现象。光生伏特效应:在P型，N型半导体接触面处会形成一个阻挡层。在阻挡层内存在内电场E，如果光照射在结附近，由光子激发而形成光生载流子，由于内电场的作用，光生载流子的电子就会跑到N区，而空穴就跑到P区，这时在P-N结两侧就会出现附加电位差，这一现象称为“光生伏特”效应。整流效应:在1874年,德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关,即它的导