試談微電子技術的應用研究與發展

李超

摘要：隨著現代科學技術的進步，微電子技術發展迅速，對推動電子科技產業的發展起到了很好的作用。目前，信息時代正在加速，信息產業在世界范圍內發展更快。芯片作為存儲、處理和信息處理的重要載體，在信息產業的發展中發揮著不可替代的作用和地位。芯片制造技術是微電子技術。因此，微電子技術已經成為新信息時代科技產業發展的關鍵因素?；诖耍疚闹饕撌隽宋㈦娮蛹夹g的發展與應用研究的相關知識，希望對相關領域研究有幫助。

關鍵詞：微電子技術；應用研究；發展

中圖分類號：TF264 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）20-0297-01

導言：

微電子學作為科學技術發展的最新產物，對人類生產和生活領域有著直接而重要的影響。20世紀40年代后期，晶體管的發明將微電子技術帶入了時代的發展。經過半個世紀的不懈努力和技術創新，現代微電子技術已經廣泛應用于各個領域。微電子技術不僅是科學發展的基礎，也是時代的高科技。微電子技術的出現極大地推動了通信技術、遙測傳感技術、計算機技術、航空航天技術、網絡科技與家用電器產業的急速發展，現代化的戰爭逐漸轉變為應用電子、信息的高科技戰爭。

1 微電子技術的概念與發展現狀

1.1 微電子技術概述

微電子技術的發展極大地改變了人們的生活方式。微電子技術的核心在于集成電路的設計和制造。集成電路的發展是半導體器件的不斷發展。微電子技術具有傳統電子技術所不具備的優勢和特點：微電子技術主要通過固體中的微電子運動來實現信息處理或信息處理；微電子信號傳輸可以在非常小的規模上進行；微電子技術可將某個子系統或電子功能部件集成于芯片當中，具有較高的集成性，也具有較為全面的功能性；微電子技術可在晶格級微區進行工作。

1.2 微電子技術發展歷程概述

微電子技術開始于20世紀末期，晶體管的發明引起了革命性的進展。晶體管由巴丁、布萊頓與肖克萊在1947年發明，為微電子技術的后來發展奠定了基礎。20世紀50年代是微電子技術快速發展的時期，集成電路的出現引領了電子技術的革命。70年代可以說是微電子技術發展的高峰。微型計算機的出現奠定了微電子技術在高新技術中的核心地位。自21世紀以來，微電子技術被廣泛應用，不僅作為發展的基礎，也作為高科技產品。計算機、移動電話和家用電器等各個領域的產品的制造和生產離不開微電子技術的支持。微電子技術也應用到了國防工業、印刷工業、汽車工業等工業生產建設中，其核心技術成為了行業的發展支柱。然而，隨著時代的快速發展，國內微電子技術應該抓住發展機遇，通過創新研究和功能實踐改變國內微電子技術最初發展的弊端，與社會形成相互依存的關系，實現微電子技術的可持續發展。微電子技術在中國的許多領域都取得了顯著的成就，尤其是集成納米技術的研究取得了突破，這擴大了集成的規模。其中，華為已經在移動芯片領域處于國際領先地位，其海斯芯片已經可以與高通、三星和其他芯片相媲美。

2 微電子技術發展的現狀分析

然而，隨著信息時代的到來，微電子技術進入了一個全面高速發展的時期?？v觀其發展歷史，貝爾實驗室晶體管的發明標志著微電子技術的正式誕生。在接下來的幾年里，科學家發明了集成電路，為計算機發明提供了重要的技術支持。到了20世紀70年代，微型計算機的出現表明微電子技術已經進入了一個前所未有的發展時期，到目前為止，微電子技術以集成電路為核心，經過科學家的不斷優化改進，該技術集成化程度提高了 500 多萬倍，體積也縮小了 200 倍，一個獨立的集成片能夠集成上億個集成管。自改革開放以來，我國微電子技術獲得了較快的發展。現代科技水平的提高，國內微電子基礎超深亞微米集成技術水平不斷提高，集成規模不斷擴大。在 3G 手機、多媒體設備、數字信號處理器等方面，芯片設計水平發展速度比較快，其中某些核心芯片研發更是實現了很大突破。我國微電子技術也不斷由模仿向創新發展。盡管自改革開放以來，我國微電子技術發展速度比較快，但相較之西方發達國家，依然存在很大差距。因而，針對微電子技術研發，我國要加大資金投入與政策支持，建立健全微電子技術研發體系，以此為我國微電子技術發展奠定良好基礎。

3 微電子技術的限制因素及發展方向

3.1 材料限制

到目前為止，微電子技術的常用材料是硅晶體，但是硅晶體材料的一些固有特性限制了微電子技術的快速發展。因此，如果微電子工業想要繼續發展，它必須更新用于制造微電子電路的材料。研究人員試圖用氧化物半導體材料、超導材料和金剛石材料代替硅晶體來制造集成電路，這有望突破一直困擾微電子工業的材料難題。碳納米管制成晶體管，這又是半導體技術的又一大突破，而且由碳納米管研制出分子內邏輯電路的電壓反向器 （非門） 。在這種新納米管電路中，總輸出信號大于總輸入信號，表明存在放大功能，當碳納米管的放大作用與硅晶體管媲美時，它將以更小的尺寸替代硅晶體，從而推動微電子技術進一步發展。

3.2 物理規律限制

硅基互補金屬氧化物半導體 （CMOS） 是現階段微電子技術的發展基礎，現代的科學研究力求提升集成電路的集成性能，增加芯片的元件容量。而集成電路性能的提高需要對元器件進行合理的縮小，尋求集成電路最佳工作電壓。

3.3 更新微電子電路的制造材料

到目前為止，隨著集成電路技術的不斷發展，傳統的硅晶體暴露出越來越多的缺陷。研究微電子技術的科學家正在尋找新材料來取代硅晶體，從而打破了硅晶體在集成電路上的局限性。用砷化鎵和磷化銦等氧化物半導體材料、超導材料和金剛石材料制造微電子集成電路，可以大大提高集成電路的抗輻射能力、開關速度和工作溫度，擴大集成電路的應用條件。與此同時，“生物芯片”的相關研究也取得了突破性的成就，利用有機物元原子在化學鏈中能儲存信息的特點，制造出“生物芯片”。

3.4 塑料半導體技術

塑料半導體技術主要是通過半導體技術和有機化學相結合而獲得的。晶體管由塑料制成，這也不同于硅元素半導體。由于其不同的材料，它也可以被稱為塑料晶體管或有機薄膜晶體管，并且制造晶體的方法已經增加。

3.5 碳納米管

納米技術隨著IC線寬的變小而宣布終結。為了克服工藝技術的一些問題，相關研究人員開始探索，哪些材料能解決納米時代所遺留下來的問題。通過大量探索，最終將目光轉移到電子學上，將微電子技術與碳納米管相結合，并用晶體管取代碳納米管，無論是在鋰離子電池還是在微電子組件中都能運用該項成果。對于計算機而言，或門、與門以及非門所組成的電路是其核心所在，將碳納米管應用其中后能進一步加強其輸入信號的強度，若其放大作用能與晶體管相同，其功能則與相同。可知，碳納米管能夠代替晶體管確保摩爾定律能夠維持下去，最終令微電子技術取得更進一步的發展。

4 結束語

綜上所述，在現代科學技術中，微電子技術是重要的技術基礎和核心，其發展水平和產業規模直接表明了國家的綜合經濟實力。在當今世界，全面進入信息時代，微電子技術仍然是最重要和最具活力的高科技技術。我們必須重視這項技術的發展，為實現人類社會的信息發展目標打下良好的基礎。

參考文獻

[1] 李彥 林 微 電子技術的發展與應用研究 [J] 電子制作 ，2017，（20）：36

[2] 陳向 微電子技術的發展和應用 [J]電子技術與軟件工程 ，2017，（16）：141（2014-08-19）