《微電子技術(shù)》PPT課件.ppt

1、第1章 信息技術(shù)概述,1.3 微電子技術(shù)簡介,1.3 微電子技術(shù)簡介,（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 （4）IC卡,(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),什么是電子電路？,電路板,電子電路由電阻，電容，電感和二極管、晶體管等元器件組成，它們通過導(dǎo)線連接起來，使電流在其中流動，完成信號的生成、放大、變換或傳輸?shù)裙δ?過去，電路由單個元器件（分立元件）和電線連接而成，現(xiàn)在則大多制作成集成電路形式,電子電路中元器件的發(fā)展演變,微電子技術(shù)是以集成電路為核心的電子

2、技術(shù)，它是在電子元器件小型化、微型化的過程中發(fā)展起來的。,電子管 (1904),什么是集成電路？,集成電路 (Integrated Circuit，簡稱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)成的一個微型化的電路或系統(tǒng) 集成電路的優(yōu)點： 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,各種各樣的集成電路,IC是所有電子產(chǎn)品的核心,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（Bipo

3、lar）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：,(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、超潔凈的無塵廠房內(nèi)完成。 興建一個有兩條生產(chǎn)線的集成電路工廠需投資人民幣10億元以上。,制造業(yè),集成電路的制造過程,集成電路的制造過程,集成電路生產(chǎn)線,集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，創(chuàng)新能力不斷增強(qiáng)。圖為我國中芯國際集成電路有限公司12英寸超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)線,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,(3)

4、集成電路的發(fā)展趨勢,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。 所以從集成電路問世以來，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。,IC集成度提高的規(guī)律,Moore定律：單塊集成電路的集成度平均每18個月翻一番 (Gordon E.Moore,1965年),集成電路技術(shù)的發(fā)展趨勢,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,進(jìn)一步提高集成度的問題與出路,問題： 線寬進(jìn)一步縮小后，晶體管線條小到納米級時，其電流微弱到僅有幾十個甚

5、至幾個電子流動，晶體管將逼近其物理極限而無法正常工作 出路： 在納米尺寸下，納米結(jié)構(gòu)會表現(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，使能開發(fā)出新的納米芯片和量子計算機(jī) 同時，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，實現(xiàn)光電子集成,(4) IC卡簡介,幾乎每個人每天都與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？下面是簡單介紹。,什么是 IC卡？,IC卡(chip card、smart card)，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)

6、，使其成為能存儲信息、處理和傳遞數(shù)據(jù)的載體 特點： 存儲信息量大 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）,IC卡的類型(按芯片分類),存儲器卡：封裝的集成電路為存儲器，信息可長期保存，也可通過讀卡器改寫。結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，有一定安全措施。用于電話卡、水電費卡、公交卡、醫(yī)療卡等（帶加密邏輯的存儲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）和存儲器，還配有芯片操作系統(tǒng)(Chip Operating System)，處理

7、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,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個或6個鍍金觸點。使用時必須將IC卡插入讀卡機(jī)，通過金屬觸點傳輸數(shù)據(jù)。 用于信息量大、讀寫操作比較復(fù)雜的場合,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)方式無線傳輸數(shù)據(jù)，解決了無源（卡中無電源）和免接觸問題 操作方便，快捷，采用全密封膠固化，防水、防污，使用壽命長 用于讀寫信息較簡單的場合，如身份驗證等,非接觸式IC卡,非接觸式IC卡的工作原理（選學(xué)）,讀卡器發(fā)出一組固定頻率的無線電波(射頻信號

8、)，通過天線向外發(fā)射,IC卡激活后，通過輻射電磁信號將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去(或接收讀卡器送來的數(shù)據(jù)),當(dāng)IC卡處在讀卡器有效范圍(一般為510cm)內(nèi)時，卡內(nèi)的一個LC串聯(lián)諧振電路(諧振頻率相同的)便產(chǎn)生電磁共振，使電容充電，從而為卡內(nèi)其它電路提供2V的工作電壓,讀卡器收到數(shù)據(jù)后，通過接口將IC卡數(shù)據(jù)傳送給PC，PC將判斷該卡的合法性，作出相應(yīng)處理,選學(xué)： 非接觸式IC卡在身份證中的使用,第二代身份證使用非接觸式CPU卡，可實現(xiàn)“電子防偽”和“數(shù)字管理”兩大功能 ： 電子防偽措施：個人數(shù)據(jù)和人臉圖像經(jīng)過加密后存儲在芯片中，需要時可通過非接觸式讀卡器讀出進(jìn)行驗證。以后還可以將人體生物特征如指紋等保存在芯片中，以進(jìn)一步提高防偽性能 數(shù)字管理功能： 存儲器能儲存多達(dá)幾兆字節(jié)的信息，采用分區(qū)存儲，按不同安全等級授權(quán)讀寫 采用數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)快速查詢和身份識別，使二代證在公共安全、社會管理、電子政務(wù)、電子商務(wù)等方面發(fā)揮重要作用,選學(xué)： 什么是電子標(biāo)簽(RFID)？,電子標(biāo)簽RFID(Radio Frequency Identification) ，即射頻標(biāo)識技術(shù)，用于控制、檢測和跟蹤物體 標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器磁場的有效范圍后，發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息(無源標(biāo)簽)，或者主動發(fā)送某一頻率的信號(有