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1、微电子的过去_现在和未来.txt始终相信，这世间，相爱的原因有很多，但分开的理由只有一个--爱的还不够。人生有四个存折：健康情感事业和金钱。如果健康消失了，其他的存折都会过期。本文由woaixi27贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。第15卷第2期武汉工程职业技术学院Vol.15.No.22003年6月JournalofWuhanEngineeringInstituteJune.2003微电子的过去,现在和未来严兆辉(华中科技大学电子系武汉:430074)摘要本文
2、从微电子技术产生的背景,过程,取得的巨大成果及目前发展的不利因素介绍了微电子技术的历史和现状;从前沿技术方面介绍了微电子技术的发展方向;介绍了中国在微电子技术上取得的成果和尚且存在的许多问题,并阐明了中国必须大力发展微电子技术.关键词微电子技术历史现状发展方向中国微电子产业中图分类号:TN4文献标识码:A文章编号:1671-3524(2003)-02-0030-051微电子技术的历史及现状1.1微电子技术的发展史微电子技术是随着集成电路,尤其是超大规模集成电路而发展起来的一门新的技术.它包括系统电路设计,器件物理,
3、工艺技术,材料制备,自动测试以及封装,组装等一系列专门的技术,是微电子学中的各项工艺技术的总和.微电子技术是在电子电路和系统的超小型化和微型化过程中逐渐形成和发展起来的,其核心是集成电路,即通过一定的加工工艺,将晶体管,二极管等有源器件和电阻,电容等无源器件,按照一定的电路互联,采用微细加工工艺,集成在一块半导体单晶片(如硅和砷化镓)上,并封装在一个外壳内,执行特定电路或系统功能.与传统电子技术相比,其主要特征是器件和电路的微小型化.它把电路系统设计和制造工艺精密结合起来,适合进行大规模的批量生产,因而成本低,可靠
4、性高.微电子技术是十九世纪末,二十世纪初开始发展起来的新兴技术,它在二十世纪迅速发展,成为近代科技的一门重要学科.1904年,英国科学家弗莱明(JohnFleming)在像灯泡一样的玻璃管中加进第二个电极,从而发明了第一个电子管--二极管,它可以给电子整流.过了不久,美国的德福雷斯特(LeedeForest)在灯丝和极板之间加入了栅极,从而发明了三极管,并于1906年申请了专利.比起二极管,三极管有更高的敏感度,而且集检波,放大和振荡三种功能于一体.电子管不仅广泛应用于电话放大器和通讯领域,也广泛应用于家庭娱乐领域
5、,如广播,收音机,电视机,甚至在飞机,雷达,火箭等高新领域都广泛的使用了电子管.电子管的发明,使得电子技术高速发展起来.然而,电子管体积大,笨重,能耗大,寿命短的缺点,使得人们迫切需要一种新的电子元件来替代电子管.同时,飞速发展的理论也为创新铺平了道路.二十世纪二十年代,理论物理学家们建立了量子物理,1928年普朗克应用量子力学,提出了能带理论的基本思想,1931年英国物理学家威尔逊在能带理论的基础上,提出半导体的物理模型,1939年肖特基,莫特和达维多夫,建立了扩散理论.这些理论上的突破,为半导体的问世提供了理论
6、基础.1947年12月23日,贝尔实验室的巴丁和布拉顿制成了世界上第一个晶体管.此后不久,贝尔实验室的肖克利又于1948年11月提出一种更好的结型晶体管的设想.到了1954年,实用的晶体管开发成功,并由贝尔实验室率先应用在电子开关系统中.与以前的电子管相比,晶体管体积小,能耗低,寿命长,更可靠,因此,随着半导体技术的进步,晶体管在众多领域逐步取代了电子管.更重要的是,体积微小的晶体管使集成电路的出现有了可能.1952年,英国雷达研究所的一个著名科学家达默提出能否将晶体管等元件不通过连接线而直接集成在一起从而构成一个
7、有特收稿日期:2002-08-26作者简介:严兆辉,男,华中科技大学,电子系.严兆辉:微电子的过去,现在和未来31定功能的电路.之后,美国得克萨斯仪器公司的基比尔按其思路,于1958年制成了第一个集成电路的模型,1959年德州仪器公司宣布发明集成电路.同年,美国著名的仙童电子公司也宣布研究成功集成电路,该公司赫尔尼等人发明的一整套制造微型晶体管的"平面工艺"被移用到集成电路的制作中,集成电路很快就由实验室试验阶段转入了工业生产阶段.1959年,德州仪器公司建成世界上第一条集成电路生产线.1962年,世界上第一块集成
8、电路正式商品问世.与分立元件的电路相比,集成电路体积重量都大大减小,同时,功耗小,更可靠,更适合大批量生产.集成电路发明后,其发展非常迅速,其制作工艺不断进步,规模不断扩大.至今集成电路的集成度已提高了500万倍,特征尺寸缩小200倍,单个器件成本下降100万倍.以计算μ机的核心CPU的规模为例:1971年,Intel推出世界上第一块微处理器4004,线宽1
