微電子技術發(fā)展趨勢及其應用

馮燦輝

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，為了達到社會經(jīng)濟的發(fā)展對微電子技術的需求，實現(xiàn)社會經(jīng)濟在技術支持下快捷穩(wěn)定發(fā)展，我們必須要不斷地對微電子技術進行優(yōu)化和改進，積極地探索更深層次的微電子技術知識，使微電子技術更好地服務于社會經(jīng)濟發(fā)展。相信微電子技術不僅是在當今，乃至未來社會發(fā)展中微電子技術必將是促使社會發(fā)展進步的主導產(chǎn)業(yè)。本文主要對微電子技術的概念、發(fā)展及其在社會各大產(chǎn)業(yè)中的應用進行了淺析的探討。

關鍵詞：微電子技術；發(fā)展；應用

1 微電子技術概述

微電子技術是在傳統(tǒng)的電子技術基礎上發(fā)展起來的。它是在微小的范疇內(nèi)的一種先進技術，其特征是“四微”：它對信號的加工處理是在一種固體內(nèi)的微觀電子運動中實現(xiàn)的；它的工作范圍是固體的甚至晶格級微區(qū)；對信號的傳遞交換只在極微小的尺度內(nèi)進行；它的容積很大，可以把一個電子功能部件，甚至一個子系統(tǒng)集成在一個微型芯片上。總之，微電子技術是指在幾乎肉眼看不見的范圍內(nèi)進行工作的一種獨特而神奇的特種技術。

2 微電子的發(fā)展趨勢

當代微電子技術正在向著高集成度、高速、低功耗、低成本的方向發(fā)展。它的進步主要借助于以下幾個方面：

2.1 制造工藝的改進

在制造工藝方面由最初的單層平面分布發(fā)展到后來的多層工藝（有多層高密度和多層多功能兩種方式），以降低成本，增加功能。采用人工超晶格工藝（一種用人工控制晶體晶格大小制造晶體的新工藝），制造的器件叫超晶格半導體器件。這種器件的速度比硅半導體器件快10-100倍。使用敏感集成電路（在一塊芯片上同時集成各種敏感元件及外圍電路），可以縮小體積，降低成本，提高可靠性，增加功能。系統(tǒng)的集成方法將從二維結構向三維立體結構發(fā)展，這樣會實現(xiàn)集成度的新突破，為集成電路的發(fā)展拓出一條新的可行之路。集成電路面世以來便以集成度每三年便翻兩番的摩爾定律發(fā)展。

2.2 材料的更新

科學家正廣泛地探索以新材料取代硅晶體的可行途徑。隨著微電子技術的高速發(fā)展，硅材料的局限性已逐步暴露出來。采用砷化鎵、磷化銦等氧化物半導體材料和超導材料、金剛石材料制造集成電路，可以提高集成電路的開關速度、抗輻射能力和工作溫度（金剛石集成電路可在500℃-700℃下正常工作）。2000年2月12日，德國埃森大學和漢諾威大學宣布聯(lián)合研制成功在硅板上生長鍺半導體，由此制成的集成電路其開關速度將大大快于硅集成電路。同時，采用在有機物原子的化學鏈中儲存信息的技術所研制的“生物芯片”也取得了一些進展。

2.3 芯片尺寸的增大

芯片尺寸的增大可為集成度的提高提供物質(zhì)基礎，并且芯片尺寸越大，集成電路的平均成本越低。1998年，芯片尺寸已由原來的3-4英寸，增大到8-10英寸。目前已經(jīng)達到12英寸。預計今后幾年芯片的容量將達到令人震驚的程度，即一個芯片上可包含10億個元件，其電路僅有幾個原子那么薄。這必然會帶來芯片功能密度和性能價格比的大幅度提高。

3 微電子技術的實際應用

當前微電子技術涉獵的領域有很多，其不但在我們的生活中有所應用，同時還在一些工業(yè)產(chǎn)業(yè)以及軍事領域中被應用。

3.1在工業(yè)制造中的應用

隨著社會和科學技術的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)業(yè)有了更多的機遇和挑戰(zhàn)，一些傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的方式正在被淘汰。為了能夠保障工業(yè)制造模式和工業(yè)產(chǎn)業(yè)能夠同步發(fā)展，很多工業(yè)企業(yè)都對微電子技術和設備進行了重視，以此來提升自己企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，進而有效的促使企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

3.2在生活中的應用

在當前的信息化時代中，微電子技術不但對工業(yè)產(chǎn)業(yè)有一定的影響，同時也對我們的生活方式進行了改變。比如在我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚氖謾C、電熱水壺以及銀行卡等等，這些都是在微電子技術基礎上研發(fā)和制造的。而這些產(chǎn)品的使用對我們的生活方式進行了改變，并且讓我們的生活更加方便和快捷。微電子技術還能夠應用在智能用電中，在智能電表中有一個計量的芯片，其能夠?qū)﹄娔苓M行計量，其中測量的物理量有電壓有效值、電流有效值以及電量累計值等等，智能電表是當前家居系統(tǒng)中不可缺少的部分。智能電表中的數(shù)據(jù)有用戶信息和電能表數(shù)據(jù)信息，為了能夠防止交互過程中數(shù)據(jù)被惡意的修改，在傳輸過程中要進行加密處理。在這個方面就能夠?qū)踩酒褂闷渲?，以此保障智能電表?shù)據(jù)的安全。微電子技術在我們生活中被廣泛的使用，這種技術的應用和發(fā)展讓我們的生活更加的智能化和科技化，進而有效的提升人們生活質(zhì)量。

3.3在軍工領域中的應用

微電子技術的應用不單單限制在工業(yè)制造和生活方式兩方面，其在軍工領域中也有很重要的地位。我們都知道的是，不論是任何一個國家，其軍事裝備的信息化程度對這個國家的軍事水平而言都有十分關鍵的決定性。一個國家若是能夠把更多的微電子技術使用在軍事裝備中，則在進行戰(zhàn)爭的時候就能夠有更高的主動權，比如在當前偵查中使用最廣泛的無人機，其就能夠在戰(zhàn)爭中進行遠程控制。能夠在軍隊進行野外訓練時使用數(shù)字化的地圖，以此對訓練中的各種信息進行獲取。比如天氣和地形等相關的信息內(nèi)容，然后使用無線網(wǎng)技術把信息傳輸?shù)娇傊笓]部，讓指揮部在準確的信息基礎上作出正確的決策。在微電子技術的繼續(xù)發(fā)展下，其在軍工領域中的應用程度會更高，以此對國家的安定提供技術上的支持。

4 結語

二十世紀的人類已進入了信息化發(fā)展的社會，對于微電子信息技術的要求也會越來越高，在二十一世紀，微電子技術也會是最具有活力，也是最重要的高科技領域之一，經(jīng)過對微電子技術發(fā)展趨勢以及其主要應用的分析，可以看得出，微電子技術的快速發(fā)展一定會給社會的發(fā)展帶來非常深刻的意義。

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