《微电子学概论》--B

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1、微电子学概论张兴北京大学微电子学研究所1参考书：《微电子学概论》张兴/黄如/刘晓彦北京大学出版社2000年1月2本课程的目的什么是微电子学和微电子学是研究什么的；对微电子学的发展历史、现状和未来有一个比较清晰的认识；初步掌握半导体物理、半导体器件物理、集成电路工艺、集成电路设计、集成电路CAD方法、MEMS技术等基本概念，对微电子学的整体有一个比较全面的认识。3主要内容微电子技术简介半导体物理和器件物理基础大规模集成电路基础集成电路制造工艺集成电路设计集成电路设计的CAD系统几类重要的特种微电子器件微机电系统微电子技术发展的规律和趋势4绪论什么是微电子学晶体管的

2、发明集成电路的发展历史集成电路的分类微电子学的特点5电子学微电子学6微电子学：Microelectronics微电子学——微型电子学核心——集成电路7集成电路：IntegratedCircuit，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8封装好的集成电路9集成电路集成电路的内部电路VddABOut10硅单晶片与加工好的硅片11集成电路芯片的显微照片1264MSDRAM（华虹NEC生产）芯片面积5.89×9.7=57

3、mm2，456pcs/w，1个IC中含有1.34亿只晶体管13集成电路的内部单元14沟道长度为0.15微米的晶体管栅长为90纳米的栅图形照片1550m100m头发丝粗细30m1m1m(晶体管的大小)30~50m(皮肤细胞的大小)90年代生产的集成电路中晶体管大小与人类头发丝粗细、皮肤细胞大小的比较16集成电路设计与制造的主要流程框架设计芯片检测单晶、外延材料掩膜版芯片制造过程封装测试系统需求17集成电路的设计过程：设计创意+仿真验证集成电路芯片设计过程框架From吉利久教授是功能要求行为设计（VHDL）行为仿真综合、优化——网表时序仿真布局布线——

4、版图后仿真否是否否是Singoff—设计业—18—制造业—芯片制造过程由氧化、淀积、离子注入或蒸发形成新的薄膜或膜层曝光刻蚀硅片测试和封装用掩膜版重复20-30次AA19封装好的集成电路—封装与测试业—20微电子科学技术的战略地位21自然界和人类社会的一切活动都在产生信息。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，是人类社会、经济活动的重要资源。社会的各个部分通过网络系统连接成一个整体，由高速大容量光线和通讯卫星群以光速和宽频带地传送信息，从而使社会信息化、网络化和数字化。微电子：信息社会发展的基石22实现社会信息化的网络及其关键部件不管是各种计算机和/或通讯

5、机，它们的基础都是微电子1946年第一台计算机：ENIAC23第一台通用电子计算机：ENIACElectronicNumericalIntegratorandCalculator1946年2月14日MooreSchool，Univ.ofPennsylvania18,000个电子管组成大小：长24m，宽6m，高2.5m速度：5000次/sec；重量：30吨；功率：140KW；平均无故障运行时间：7min24实现社会信息化的网络及其关键部件不管是各种计算机和/或通讯机，它们的基础都是微电子1946年第一台计算机：ENIAC这样的计算机能够进入办公室、车间、连队和家庭

6、？当时有的科学家认为全世界只要4台ENIAC目前，全世界计算机不包括微机在内有几百万台，微机总量约6亿台，每年由计算机完成的工作量超过4000亿人年工作量25集成电路的作用小型化价格急剧下降功耗降低故障率降低26集成电路1~2元电子产品10元国民经济产值100元集成电路的战略地位首先表现在当代国民经济的“食物链”关系进入信息化社会的判据：半导体产值占工农业总产值的0.5%27据美国半导体协会（SIA）预测电子信息服务业30万亿美元相当于1997年全世界GDP总和电子装备6-8万亿元集成电路产值1万亿美元GDP≈50万亿美元2012年28其次，统计数据表明，发达国

7、家在发展过程中都有一条规律集成电路（IC）产值的增长率（RIC）高于电子工业产值的增长率（REI）电子工业产值的增长率又高于GDP的增长率（RGDP）一般有一个近似的关系RIC≈1.5~2REIREI≈3RGDP29根据IMFRIC≈1.7REIREI≈3RGNP15%9%3%FromS.M.SZE30世界GDP增长与世界集成电路产业增长情况比较（资料来源：ICE商业部）抓住集成电路产业，就能促进GDP高速增长311985-1990年间世界半导体商品市场份额日本公司美国公司39%37.9%51.4%50%人均IC产值年增长率人均电子工业年增长率人均GNP年增长率

8、日本>美国日本>美国日本