微電子概論論文.doc

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1、試論集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及前景姓名：尚陽指導(dǎo)老師：王興君摘要：改革開放三十年來，我國的集成電路產(chǎn)業(yè)取得了可喜的成績(jī)，產(chǎn)業(yè)化規(guī)模急劇擴(kuò)大，技術(shù)水平和整體素質(zhì)不斷加強(qiáng)，當(dāng)前正處于歷史上規(guī)模最大時(shí)間持續(xù)最長(zhǎng)的高速成長(zhǎng)期，但是不管是與國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新形勢(shì)的需要，還是與西方發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)比較，都還有一定差距如何緊緊抓住國家提供的寶貴機(jī)遇，迎接各種風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)，又好又快地推進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展，這些問題和困難都需要我們采取行之有效的對(duì)策，在今后的發(fā)展中加以解決結(jié)合自己多年的實(shí)踐，總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)介紹如下，與大家交流討論，共同提高。關(guān)鍵詞：集成電路產(chǎn)業(yè)；生產(chǎn)規(guī)模；自主創(chuàng)新一、集成電路概述所謂集成電路（IC

2、），就是在一塊極小的硅單晶片上，利用半導(dǎo)體工藝制作上許多晶體二極管、三極管及電阻、電容等元件，并連接成完成特定電子技術(shù)功能的電子電路。從外觀上看，它已成為一個(gè)不可分割的完整器件，集成電路在體積、重量、耗電、壽命、可靠性及電性能方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于晶體管元件組成的電路，目前為止已廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備、儀器儀表及電視機(jī)、錄像機(jī)等電子設(shè)備中。二、集成電路的發(fā)展集成電路的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，以下以時(shí)間順序，簡(jiǎn)述一下它的發(fā)展過程。1906年，第一個(gè)電子管誕生；1912年前后，電子管的制作日趨成熟引發(fā)了無線電技術(shù)的發(fā)展；1918年前后，逐步發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體材料；1920年，發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體材料所具有的光敏特性；1932

3、年前后，運(yùn)用量子學(xué)說建立了能帶理論研究半導(dǎo)體現(xiàn)象；1956年，硅臺(tái)面晶體管問世；1960年12月，世界上第一塊硅集成電路制造成功；1966年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室使用比較完善的硅外延平面工藝制造成第一塊公認(rèn)的大規(guī)模集成電路。[2]1988年：16MDRAM問世，1平方厘米大小的硅片上集成有3500萬個(gè)晶體管，標(biāo)志著進(jìn)入超大規(guī)模集成電路階段的更高階段。1997年：300MHz奔騰Ⅱ問世,采用0.25μｍ工藝，奔騰系列芯片的推出讓計(jì)算機(jī)的發(fā)展如虎添翼，發(fā)展速度讓人驚嘆。2009年：intel酷睿i系列全新推出，創(chuàng)紀(jì)錄采用了領(lǐng)先的32納米工藝，并且下一代22納米工藝正在研發(fā)。集成電路制作工藝的日益成熟和各

4、集成電路廠商的不斷競(jìng)爭(zhēng)，使集成電路發(fā)揮了它更大的功能，更好的服務(wù)于社會(huì)。由此集成電路從產(chǎn)生到成熟大致經(jīng)歷了如下過程：電子管——晶體管——集成電路——超大規(guī)模集成電路2.1集成電路的前奏——電子管、晶體管電子管，是一種在氣密性封閉容器中產(chǎn)生電流傳導(dǎo)，利用電場(chǎng)對(duì)真空中的電子流的作用以獲得信號(hào)放大或振蕩的電子器件。由于電子管體積大、功耗大、發(fā)熱厲害、壽命短、電源利用效率低、結(jié)構(gòu)脆弱而且需要高壓電源的缺點(diǎn)，很快就不適合發(fā)展的需求，被淘汰的命運(yùn)就沒躲過。晶體管，是一種固體半導(dǎo)體器件，可以用于檢波、整流、放大、開關(guān)、穩(wěn)壓、信號(hào)調(diào)制和許多其它功能。晶體管很快就成為計(jì)算機(jī)“理想的神經(jīng)細(xì)胞”，從而得到廣泛的使用

5、。雖然晶體管的功能比電子管大了很多，但由于電子信息技術(shù)的發(fā)展，晶體管也越來越不適合科技的發(fā)展，隨之出現(xiàn)的就是能力更強(qiáng)的集成電路了。2.2集成電路的誕生　幾根零亂的電線將五個(gè)電子元件連接在一起，就形成了歷史上第一個(gè)集成電路。雖然它看起來并不美觀，但事實(shí)證明，其工作效能要比使用離散的部件要高得多。歷史上第一個(gè)集成電路出自杰克-基爾比之手。當(dāng)時(shí)，晶體管的發(fā)明彌補(bǔ)了電子管的不足，但工程師們很快又遇到了新的麻煩。為了制作和使用電子電路，工程師不得不親自手工組裝和連接各種分立元件，如晶體管、二極管、電容器等。其實(shí)，在20世紀(jì)50年代，許多工程師都想到了這種集成電路的概念。美國仙童公司聯(lián)合創(chuàng)始人羅伯特-諾伊

6、斯就是其中之一。在基爾比研制出第一塊可使用的集成電路后，諾伊斯提出了一種“半導(dǎo)體設(shè)備與鉛結(jié)構(gòu)”模型。1960年，仙童公司制造出第一塊可以實(shí)際使用的單片集成電路。諾伊斯的方案最終成為集成電路大規(guī)模生產(chǎn)中的實(shí)用技術(shù)?；鶢柋群椭Z伊斯都被授予“美國國家科學(xué)獎(jiǎng)?wù)隆?。他們被公認(rèn)為集成電路共同發(fā)明者。以后，隨著集成電路芯片封裝技術(shù)的應(yīng)用，解決了集成電路免受外力或環(huán)境因素導(dǎo)致的破壞的問題。集成電路芯片封裝是指利用膜技術(shù)及微細(xì)加工技術(shù)，將芯片及其他重要要素在框架或基板上布置、粘貼固定及連接，引出接線端子并通過可塑性絕緣介質(zhì)灌封固定，構(gòu)成整體立體結(jié)構(gòu)的工藝。這樣按電子設(shè)備整機(jī)要求機(jī)型連接和裝配，實(shí)現(xiàn)電子的、物理的

7、功能，使之轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用于整機(jī)或系統(tǒng)的形式，就大大加速了集成電路工藝的發(fā)展。隨著電子技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展，超大規(guī)模集成電路應(yīng)運(yùn)而生。1967年出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路，集成度迅速提高；1977年超大規(guī)模集成電路面世，一個(gè)硅晶片中已經(jīng)可以集成15萬個(gè)以上的晶體管；1988年，16MDRAM問世，1平方厘米大小的硅片上集成有3500萬個(gè)晶體管，標(biāo)志著進(jìn)入超大規(guī)模集成電路（VLSI）階段；1997年，300MHz奔騰