第1章13微電子技術(shù)

第1章信息技術(shù)概述1.3微電子技術(shù)簡(jiǎn)介第一頁(yè)，共十八頁(yè)。1.3微電子技術(shù)簡(jiǎn)介（1）微電子技術(shù)與集成電路（2）集成電路的制造（3）集成電路的發(fā)展趨勢(shì)（4）IC卡第二頁(yè)，共十八頁(yè)。(1)微電子技術(shù)與集成電路微電子技術(shù)是信息技術(shù)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)，是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)和各項(xiàng)高技術(shù)的基礎(chǔ)微電子技術(shù)的核心是集成電路技術(shù)第三頁(yè)，共十八頁(yè)。電子電路中元器件的發(fā)展演變晶體管(1948)中/小規(guī)模集成電路(1950’s)微電子技術(shù)是以集成電路為核心的電子技術(shù)，它是在電子元器件小型化、微型化的過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的。大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路(1970’s)電子管(1904)第四頁(yè)，共十八頁(yè)。什么是集成電路？集成電路

(IntegratedCircuit，簡(jiǎn)稱IC)： 以半導(dǎo)體單晶片作為基片,采用平面工藝，將晶體管、電阻、電容等元器件及其連線所構(gòu)成的電路制作在基片上所構(gòu)成的一個(gè)微型化的電路或系統(tǒng)集成電路的優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕功耗小、成本低速度快、可靠性高超大規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路第五頁(yè)，共十八頁(yè)。IC是所有電子產(chǎn)品的核心第六頁(yè)，共十八頁(yè)。集成電路的分類按用途分：通用集成電路專用集成電路（ASIC）按電路的功能分：數(shù)字集成電路模擬集成電路按晶體管結(jié)構(gòu)、電路和工藝分：雙極型（Bipolar）電路金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)電路······按集成度(芯片中包含的元器件數(shù)目)分：集成電路規(guī)模元器件數(shù)目小規(guī)模集成電路（SSI）＜100中規(guī)模集成電路（MSI）100~3000大規(guī)模集成電路（LSI）3000~10萬(wàn)超大規(guī)模集成電路（VLSI）10萬(wàn)~幾十億極大規(guī)模集成電路（ULSI）＞100萬(wàn)第七頁(yè)，共十八頁(yè)。(2)集成電路的制造(選學(xué))集成電路的制造工序繁多，從原料熔煉開(kāi)始到最終產(chǎn)品包裝大約需要400多道工序，工藝復(fù)雜且技術(shù)難度非常高，有一系列的關(guān)鍵技術(shù)。許多工序必須在恒溫、恒濕、超潔凈的無(wú)塵廠房?jī)?nèi)完成。目前興建一個(gè)有兩條生產(chǎn)線能加工8英寸晶圓的集成電路工廠需投資人民幣10億元以上。第八頁(yè)，共十八頁(yè)。FC-PGA2封裝方式（Pentium4處理器）集成電路插座集成電路的封裝集成電路封裝目的：電功能、散熱功能、機(jī)械與化學(xué)保護(hù)功能第九頁(yè)，共十八頁(yè)。(3)集成電路的發(fā)展趨勢(shì)集成電路的工作速度主要取決于晶體管的尺寸。晶體管的尺寸越小，其極限工作頻率越高，門電路的開(kāi)關(guān)速度就越快，相同面積的晶片可容納的晶體管數(shù)目就越多。所以從集成電路問(wèn)世以來(lái)，人們就一直在縮小晶體管、電阻、電容、連接線的尺寸上下功夫。第十頁(yè)，共十八頁(yè)。IC集成度提高的規(guī)律Moore定律：?jiǎn)螇K集成電路的集成度平均每18個(gè)月翻一番(GordonE.Moore,1965年)例：Intel微處理器集成度的發(fā)展酷睿2雙核

（2006） 291～410M晶體管酷睿2四核

（2007） 820M晶體管Corei7六核（2010）>10億晶體管100019701975198019851990199520001000010000010610x106100x10640048008808080868028680386PentiumPentiumIIPentiumIIIPentium4晶體管數(shù)8048620101000x106CORE2DuoCORE2QuadCOREi7第十一頁(yè)，共十八頁(yè)。集成電路技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)199920012004200820102014工藝(μm)0.180.130.090.0450.0320.014晶體管(M)23.847.613553910003500時(shí)鐘頻率(GHz)1.21.62.02.6553.810面積(mm2)340340390468600901連線層數(shù)6789910晶圓直徑(英寸)121214161618減小蝕刻尺寸，縮小晶體管、電阻、電容和連線的尺寸增大硅晶圓的面積：使每塊晶圓能生產(chǎn)更多的芯片第十二頁(yè)，共十八頁(yè)。進(jìn)一步提高集成度的問(wèn)題與出路問(wèn)題：線寬進(jìn)一步縮小后，晶體管線條小到納米級(jí)時(shí)，其電流微弱到僅有幾十個(gè)甚至幾個(gè)電子流動(dòng)，晶體管將逼近其物理極限而無(wú)法正常工作出路：在納米尺寸下，納米結(jié)構(gòu)會(huì)表現(xiàn)出一些新的量子現(xiàn)象和效應(yīng)，人們正在利用這些量子效應(yīng)研制具有全新功能的量子器件，使能開(kāi)發(fā)出新的納米芯片和量子計(jì)算機(jī)同時(shí)，正在研究將光作為信息的載體，發(fā)展光子學(xué)，研制集成光路，或把電子與光子并用，實(shí)現(xiàn)光電子集成第十三頁(yè)，共十八頁(yè)。(4)IC卡簡(jiǎn)介幾乎每個(gè)人每天都與IC卡打交道，例如我們的身份證、手機(jī)SIM卡、交通卡、飯卡等等，什么是IC卡？它有哪些類型和用途？工作原理大致是怎樣的？下面是簡(jiǎn)單介紹。第十四頁(yè)，共十八頁(yè)。什么是IC卡？IC卡(chipcard、smartcard)，又稱為集成電路卡，它是把集成電路芯片密封在塑料卡基片內(nèi)，使其成為能存儲(chǔ)信息、處理和傳遞數(shù)據(jù)的載體特點(diǎn)：存儲(chǔ)信息量大保密性能強(qiáng)可以防止偽造和竊用抗干擾能力強(qiáng)可靠性高應(yīng)用舉例：作為電子證件，記錄持卡人的信息，用作身份識(shí)別（如身份證、考勤卡、醫(yī)療卡、住房卡等）作為電子錢包（如電話卡、公交卡、加油卡等）第十五頁(yè)，共十八頁(yè)。IC卡的類型(按芯片分類)存儲(chǔ)器卡：封裝的集成電路為存儲(chǔ)器，信息可長(zhǎng)期保存，也可通過(guò)讀卡器改寫。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。用于安全性要求不高的場(chǎng)合，如電話卡、水電費(fèi)卡、公交卡、醫(yī)療卡等 （帶加密邏輯的存儲(chǔ)器卡增加了加密電路）CPU卡：封裝的集成電路為中央處理器（CPU）和存儲(chǔ)器，還配有芯片操作系統(tǒng)(ChipOperatingSystem)，處理能力強(qiáng)，保密性更好，常用作證件和信用卡使用。手機(jī)中使用的SIM卡就是一種特殊的CPU卡。第十六頁(yè)，共十八頁(yè)。IC卡的類型(按使用方式分類)接觸式IC卡(如電話IC卡)表面有方型鍍金接口，共8個(gè)或6個(gè)鍍金觸點(diǎn)。使用時(shí)必須將IC卡插入讀卡機(jī)，通過(guò)金屬觸點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)。用于信息量大、讀寫操作比較復(fù)雜的場(chǎng)合,但易磨損、怕臟、壽命短非接觸式IC卡(射頻卡、感應(yīng)卡)采用電磁感應(yīng)方式無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)，解決了無(wú)源（卡中無(wú)電源）和免接觸問(wèn)題操作方便，快捷，采用全密封膠固化，防水、防污，使用壽命長(zhǎng)用于讀寫信息較簡(jiǎn)單的場(chǎng)合，如身份驗(yàn)證等

接觸式IC卡接觸式IC卡的結(jié)構(gòu)非接觸式IC卡第十七頁(yè)，共十八頁(yè)。內(nèi)容總結(jié)第1章信息技術(shù)概述。1.3微電子技術(shù)簡(jiǎn)介。微電子技術(shù)是信息技術(shù)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)，是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)和各項(xiàng)高技術(shù)的基礎(chǔ)。微電子技術(shù)的核心是集成電路技術(shù)。集成電路(IntegratedCircuit，簡(jiǎn)稱IC)：。(2)集成電路的制造(選學(xué))。許多工序必須在恒溫、恒濕、超潔凈的無(wú)塵廠房?jī)?nèi)完成。FC-