試談微電子技術的應用研究與發展

作者/李昂，西安電子科技大學

試談微電子技術的應用研究與發展

作者/李昂，西安電子科技大學

隨著現代科技水平的提高，微電子技術發展速度很快，對電子科技產業的發展起到了很好的促進作用。當前，信息時代進程加快，世界范圍內信息產業發展速度比較快，作為儲存、處理與信息加工的重要載體，芯片對信息產業發展的具有不可替代的作用與地位。芯片制造技術，就是微電子技術，所以，在新時期信息時代，微電子技術成為科技產業發展的關鍵生產要素。基于此，本文主要論述了微電子技術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。

微電子技術；應用研究；發展

引言

對于高科技與信息產業而言，微電子技術是其核心技術。微電子技術滲透性非常強，發展速度快，與其它學科融合后，形成新的學科與重要經濟增長點，對推動著國民經濟與科技的發展具有重要意義。

1.微電子技術的內涵

伴隨集成電路，特別是超大型規模集成電路的發展，新技術孕育而生，這就是微電子技術。該技術主要包含電路系統設計、器件物理、工藝技術、制備材料、自動測試、封裝及組裝等相關專業技術，在微電子學領域中，該技術是各項工藝技術的統稱。微電子技術是以集成電路為主的各類半導體器件為基礎的一種高新電子技術，具有體積小、重量輕、可靠性高、效率快等特點，其對信息時代的發展具有非常重要的意義。

2.微電子技術發展的現狀分析

隨著信息時代的來臨，微電子技術進入全面高速發展時期。縱觀其發展歷史，上世紀50年代，貝爾實驗室晶體管的發明，標志著微電子技術正式誕生。隨后幾年時間，科學家們又發明了集成電路，為計算機發明提供了重要技術支撐。到上世紀70年代，微型計算機的問世，表示微電子技術進入空前發展時期，直到現在，以集成電路為核心的微電子技術，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.微電子技術應用研究分析

■3.1 生活領域應用

在生活領域，微電子隨處可見，技術應用廣泛。在美國，計算機每年完成的工作量比4000億人工工作量還高；在日本，每一家庭平均擁有100個芯片，不論電視、洗衣機、手機、電腦、銀行卡、信用卡、智能卡、電子手表及玩具等日常生活電器消耗品，還是傳統汽車、印刷、國防導彈、衛星及火箭等工業，都與芯片有著非常緊密的聯系，應用非常廣泛。微電子技術在人們生活領域得到了深入滲透，對生產生活具有非常重要的影響，與社會之間形成了一種相互依存的關系。

■3.2 工業制造領域的應用

隨著社會經濟的不斷發展，一定程度上，為工業制造產業創造了更好的發展機遇。面對全球工業革命，傳統落后工業生產制造模式以無法滿足社會發展需求，為了更好的順應時代潮流，當前很多工業制造企業已經開始重視微電子技術設備的引進，在此基礎上提升企業生產效率與產品精確度，增強企業產品市場競爭力，從而推動企業自身獲得可持續發展，例如，汽車制造行業，為微電子技術為基礎的防盜監控系統。引入微電子技術，研發出電子引擎監控系統，使得引擎難控制問題得到有效解決；汽車監控系統中引入微電子技術，汽車一旦被偷盜，該電子防盜系統就會立即發出警報信號。當前，值得注意的是，西方發達國家開始把汽車電子防盜系統與車主手機連接在一起，如果汽車遭到盜竊，其電子監控系統就會在最短時間內為車主手機推送信息，車主隨時掌握汽車情況。目前，我國也開始研發此項技術，相信未來，該技術將廣泛應用于我國汽車制造行業，使得汽車整體安全性能得到提高。

■3.3 軍工產業領域的應用

微電子不但廣泛應用于生活、工業制造等領域，在軍工產業也具有非常重要的地位與作用。眾所周知，隨著現代科技水平的提高，軍事裝備的信息水平直接決定著現代軍事力量的強弱。如果一個國家在軍事裝備中融入了較多的現代微電子技術，在戰爭中就會搶得先機。比如，以來微電子技術，借助遠程計算機對無人戰斗機進行控制，這就是微電子技術應用的實際案例。另外，偵察機數字地圖裝置，可以士兵野外訓練提供更加準確的天氣、情報、敵軍位置及周邊地形等數據信息等。利用無線計算機網絡技術，及時將獲得的數據信息傳遞給指揮中心，為制定軍事方案提供重要數據參考。隨著微電子技術的快速發展，在國防領域，微電子應用深度不斷擴大，使保家衛國有了堅強后盾支持。

■3.4 微機電系統的應用

目前，隨著微電子技術的快速發展，應用領域更加廣泛，除了日常生活、工業制造及軍工等領域，科研方面應用也非常明顯。該技術的快速發展，系統芯片SOC成為微電子技術未來發展與應用的新方向。而系統芯片，是伴隨微電子工藝向納米技術的轉移，設計復雜性與難度提高，在芯片上制作新產品系統，該芯片就是系統芯片。未來，系統芯片將成為微電子技術發展的重要方向之一，會迎來長期發展階段。

MEMS微機電系統是一種近年來出現的新型、多學科交叉技術，其涉及學科領域廣，包含機械、化學、電子、物理、生物、光學及材料等。當前，微機電系統研究獲得了很大的成果，為未來人類生活的影響非常重要。微傳感器方面，借助物質各類特性，微機電系統研發出不同微型傳感器；微執生器方面，由微閥、微型馬達、微泵及各類專用微型機械等，共同構成了微化學系統。另外，DNA反應室方面的應用也是不容忽視的。

微機電系統技術為微電子技術帶來了新的經濟增長點，實現了機電一體化，為傳統機械領域開辟了新的發展渠道。所以，該系統被稱之為微電子技術的一項新革命，對21世紀人類科技發展帶來了很大的影響，同時對人類生產與生活方式的影響也是不容忽視的。MEMS機電一體化產品體積小、重量輕，量度單位為微米。起源于硅微細加工技術，是由微電子、機械、材料、傳感器、化學及自控等多學交叉而成的。傳統MEMS技術在軍事領域領域較多，經過深入發展，該技術在電子消費類產品領域開始大量投產，進入并廣泛應用于家電領域。該技術可用于其次、機械、電子、光學、醫藥生物、軍事、航空航天及消費類家電等。隨著現代科技水平的不斷提高，微電子研究人員在基礎微電子研究領域，提出了分子電子構想，但目前還沒有明確其可轉換性。微電子領域，新的技術亮點勢在必行，比如超導、有機及納米等微電子技術的成功研制。

4.未來微電子技術的發展趨勢分析

微電子技術研發從未中斷，人們對該技術的需求還在不斷提高，所以在未來，微電子技術發展局面是非常廣闊的。

■4.1 工藝尺寸縮小，集成化程度提高

微電子技術發展，以其主要特點為契機，進行不斷完善，不斷銼削工藝尺寸，集成化程度日益提高。工藝尺寸縮小的同時，集成化程度得到提高，集成規模不斷擴大。工藝尺寸的縮小，接觸電阻、遷移率退化及可靠性等方面問題也將隨之而來。針對此問題，微電子技術通過超淺結技術使電阻降低，采用高遷移率材料預防遷移退化問題的出現。

■4.2 積極應用新材料

微電子技術選用以硅原料為主制成的芯片，該技術快速發展的同時，新材料應用比例大，從而為該技術穩定、快速發展奠定良好基礎。選用高介電值柵介質代替二氧化硅，該介質同時可以有效預防晶體管發生漏電現象，以免引起嚴重的安全事故隱患。

■4.3 廣泛應用綠色微電子技術

隨著時代的進步，社會經濟快速發展，能源需求量不斷提高，但能源并非用之不盡的。微電子技術功耗問題，是該技術長期以來一直存在的缺陷，隨著功耗的不斷提高，導致集成電路被損壞。所以，在未來微電子技術將實現綠色發展目標，也就是對功耗低的綠色集成電路加大研發力度。

5.結束語

綜上所述，在現代科技中，微電子技術是重要的技術基礎與核心，其發展水平與產業規模，直接標志著國家的綜合經濟實力。當今世界，全面進入信息化時代，微電子技術依然是最為重要、最具活力的一項高科技技術，必須要重視該技術的發展，為人類社會信息化發展目標的實現奠定良好基礎。

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