《微电子技术》PPT课件

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1、第1章信息技术概述1.3微电子技术简介1.3微电子技术简介（1）微电子技术与集成电路（2）集成电路的制造（3）集成电路的发展趋势（4）IC卡(1)微电子技术与集成电路微电子技术是信息技术领域中的关键技术，是发展电子信息产业和各项高技术的基础微电子技术的核心是集成电路技术什么是电子电路？电路板电子电路由电阻，电容，电感和二极管、晶体管等元器件组成，它们通过导线连接起来，使电流在其中流动，完成信号的生成、放大、变换或传输等功能过去，电路由单个元器件（分立元件）和电线连接而成，现在则大多制作成集成电路形式电子电路中元

2、器件的发展演变晶体管(1948)中/小规模集成电路(1950’s)微电子技术是以集成电路为核心的电子技术，它是在电子元器件小型化、微型化的过程中发展起来的。大规模/超大规模集成电路(1970’s)电子管(1904)什么是集成电路？集成电路(IntegratedCircuit，简称IC)：以半导体单晶片作为基片,采用平面工艺，将晶体管、电阻、电容等元器件及其连线所构成的电路制作在基片上所构成的一个微型化的电路或系统集成电路的优点：体积小、重量轻功耗小、成本低速度快、可靠性高超大规模集成电路小规模集成电路各种各样的

3、集成电路IC是所有电子产品的核心集成电路的分类按用途分：通用集成电路专用集成电路（ASIC）按电路的功能分：数字集成电路模拟集成电路按晶体管结构、电路和工艺分：双极型（Bipolar）电路金属氧化物半导体(MOS)电路······按集成度(芯片中包含的元器件数目)分：集成电路规模元器件数目小规模集成电路（SSI）＜100中规模集成电路（MSI）100~3000大规模集成电路（LSI）3000~10万超大规模集成电路（VLSI）10万~100万极大规模集成电路（ULSI）＞100万(2)集成电路的制造(选学)集成

4、电路的制造工序繁多，从原料熔炼开始到最终产品包装大约需要400多道工序，工艺复杂且技术难度非常高，有一系列的关键技术。许多工序必须在恒温、恒湿、超洁净的无尘厂房内完成。兴建一个有两条生产线的集成电路工厂需投资人民币10亿元以上。—制造业—集成电路的制造过程集成电路的制造过程硅抛光片单晶硅锭单晶硅锭经切割、研磨和抛光后制成镜面一样光滑的圆形薄片，称为“硅抛光片”晶圆硅平面工艺硅平面工艺包括氧化、光刻、掺杂和互连等工序，最终在硅片上制成包含多层电路及电子元件的集成电路。通常每一硅抛光片上可制作成百上千个独立的集成电

5、路，这种整整齐齐排满了集成电路的硅片称作“晶圆”芯片检测、分类集成电路封装对晶圆上的每个电路进行检测，然后将晶圆切开成小片，把合格的电路分类，再封装成一个个独立的集成电路成品测试成品进行成品测试，按其性能参数分为不同等级，贴上规格型号及出厂日期等标签，成品即可出厂集成电路生产线集成电路产业发展迅速，创新能力不断增强。图为我国中芯国际集成电路有限公司12英寸超大规模集成电路生产线FC-PGA2封装方式（Pentium4处理器）集成电路插座集成电路的封装集成电路封装目的：电功能、散热功能、机械与化学保护功能(3)集

6、成电路的发展趋势集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺寸。晶体管的尺寸越小，其极限工作频率越高，门电路的开关速度就越快，相同面积的晶片可容纳的晶体管数目就越多。所以从集成电路问世以来，人们就一直在缩小晶体管、电阻、电容、连接线的尺寸上下功夫。IC集成度提高的规律Moore定律：单块集成电路的集成度平均每18个月翻一番(GordonE.Moore,1965年)例：Intel微处理器集成度的发展酷睿2双核（2006）291～410M晶体管酷睿2四核（2007）820M晶体管Corei7六核（2010）>10亿晶体管

7、100019701975198019851990199520001000010000010610x106100x10640048008808080868028680386PentiumPentiumIIPentiumIIIPentium4晶体管数8048620101000x106CORE2DuoCORE2QuadCOREi7集成电路技术的发展趋势199920012004200820102014工艺(μm)0.180.130.090.0450.0320.014晶体管(M)23.847.61355391000350

8、0时钟频率(GHz)1.21.62.02.6553.810面积(mm2)340340390468600901连线层数6789910晶圆直径(英寸)121214161618减小蚀刻尺寸，缩小晶体管、电阻、电容和连线的尺寸增大硅晶圆的面积：使每块晶圆能生产更多的芯片进一步提高集成度的问题与出路问题：线宽进一步缩小后，晶体管线条小到纳米级时，其电流微弱到仅有几十个甚至几个电子流动，晶体管将逼