微電子技術(高校專業)

微電子技術是建立在以積體電路為核心的各種半導體器件基礎上的高新電子技術，特點是體積小、重量輕、可靠性高、工作速度快，微電子技術對資訊時代具有巨大的影響。

本專業主要培養具有紮實的半導體材料、器件、工藝、積體電路原理、設計等專業理論知識和電子技術基礎知識，主要從事半導體積體電路晶片製造、測試、封裝、版圖設計及質量管理、生產管理、設備維護等半導體製造行業急需的一線工程技術人員和高級技術工人。本專業以培養學生半導體製造方面的動手能力為第一，根據半導體製造業設備自動化的特點加強學生電子技術、計算機、設備維護等專業基礎知識，使學生有很強的工作適應能力和較大的專業發展能力。

基本介紹

• 中文名：微電子技術
• 性質：技術
• 特徵：建立在以積體電路為核心
• 優點：體積小、重量輕、可靠性高

微電子技術的特徵

微電子技術是在傳統的電子技術基礎上發展起來的。之所以稱之為“微電子”，顧名思義就是由於它是在微小的範疇內的一種先進技術，其特徵是“四微”：①它對信號的加工處理是在一種固體內的微觀電子運動中實現的；②它的工作範圍是固體的甚至晶格級微區；③對信號的傳遞交換隻在極微小的尺度內進行；④它的容積很大，可以把一個電子功能部件，甚至一個子系統集成在一個微型晶片上。總之，微電子技術是指在幾乎肉眼看不見的範圍內進行工作的一種獨特而神奇的特種技術。

微電子技術的地位

微電子技術影響著一個國家的綜合國力，以及人們的工作方式、生活方式和思維方式，被看作是新技術革命的核心技術。可以毫不誇張地說，沒有微電子就沒有今天的信息產業，就不可能有計算機、現代通信、網路等產業的發展，就沒有今天的信息社會。因此，許多國家都把微電子技術作為重要的戰略技術加以高度重視，並投入大量的人力、財力和物力進行研究和開發。

微電子技術發展的影響

由於積體電路實現了材料、元件和電路的一體化及設計和工藝的一體化，大大簡化了傳統電子設備的製作工藝和成本，也使電子設備的小型化、高可靠性成為可能。在積體電路出現以來的40多年間，其集成度以每3年翻兩番的速度快速增加，從而推動了微電子技術的迅猛發展，對人類社會的生產、生活產生了極其深遠的影響。

首先，微電子技術的發展，特別是大規模和超大規模積體電路的出現，引起了計算機技術的革命性變革，促進了計算機在各行各業的套用，推動了新技術革命的迅猛發展，引起了人類社會的深刻變化。

其次，微電子技術的發展，使積體電路可以低成本、高效率大批量生產。由於積體電路所具有的體積小、重要輕、可靠性高、能耗省等獨特優點，它已廣泛套用於國防、文化、教育、衛生、交通運輸、郵電通信、經濟管理和各種消費類電子產品中。目前，它對電子產品的滲透率接近100%，成為現代信息社會的細胞。

再次，微電子技術已經成為發展科學技術、促進經濟發展、推動信息化社會進程、加強軍事實力、提高醫療水平的關鍵性基礎技術。微電子技術的發展水平和發展規模已經成為衡量國家經濟實力和技術進步的重要尺度，是一個國家綜合國力的具體表現。

微電子技術的發展前景

當代微電子技術正在向著高集成度、高速、低功耗、低成本的方向發展。它的進步主要藉助於以下幾個方面：

1．製造工藝的改進。在製造工藝方面由最初的單層平面分布發展到後來的多層工藝(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。採用人工超晶格工藝(一種用人工控制晶體晶格大小製造晶體的新工藝)，製造的器件叫超晶格半導體器件。這種器件的速度比矽半導體器件快10—100倍。使用敏感積體電路(在一塊晶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。系統的集成方法將從二維結構向三維立體結構發展，這樣會實現集成度的新突破，為積體電路的發展拓出一條新的可行之路。　 2．材料的更新。科學家正廣泛地探索以新材料取代矽晶體的可行途徑。隨著微電子技術的高速發展，矽材料的局限性已逐步暴露出來。採用砷化鎵、磷化銦等氧化物半導體材料和超導材料、金剛石材料製造積體電路，可以提高積體電路的開關速度、抗輻射能力和工作溫度(金剛石積體電路可在500℃—700℃下正常工作)。2000年2月12日，德國埃森大學和漢諾瓦大學宣布聯合研製成功在矽板上生長鍺半導體，由此製成的積體電路其開關速度將大大快於矽積體電路。同時，採用在有機物原子的化學鏈中儲存信息的技術所研製的“生物晶片”也取得了一些進展。

3．晶片尺寸的增大。晶片尺寸的增大可為集成度的提高提供物質基礎，並且晶片尺寸越大，積體電路的平均成本越低。1998年，晶片尺寸已由原來的3—4英寸，增大到8—10英寸。目前已經達到12英寸。預計今後幾年晶片的容量將達到令人震驚的程度，即一個晶片上可包含10億個元件，其電路僅有幾個原子那么薄。這必然會帶來晶片功能密度和性能價格比的大幅度提高。

套用領域

微電子技術與大規模積體電路、超大規模積體電路

小型化集成系統

微電子學給人類帶來了半個世紀的繁榮。目前國際上積體電路生產線已普遍採用8圓片，0.35um工藝。我國積體電路的大生產水平發展也很快。1995年已經達到了6'1.2um的水平，IC產量到2000年可望達到年產10億塊。1995年4月，中科院微電子中心已開發出0.8um的CMOS工藝，在5.0×5.7mm 面積上集成了26000隻電晶體、輸出管腳數為72，製成了通用的模糊控制集成塊。

積體電路

高密度電子組裝技術

積體電路IC實際上完成了晶片級的電子組裝，有著極高的互聯密度。那么，能不能將高集成鵲腖SI/VLSI/ULSI（大規模/超大規模/特大規模積體電路）和ASIC/FPGA/EPLD（專用IC/現場可程式門陣列/電可擦除可程式的邏輯器件）等組裝在一起實現積體電路的功能集成呢？這就是SMT（表面安裝技術）、HWSI（混合大圓片規模集成技術）和3D（三維組裝技術）。這些技術，推動著電子設備和產品繼續向薄輕短小發展，在片狀元件的小型化和自動安裝設備所能處理的元件尺寸已瀕臨極限的今天，起著關鍵的作用。進入90年代，代表性技術則輪到了MCM，人稱多晶片組裝時代，到2000年即下世紀初，將是WSI/HWSI/3D時代！WSI是將複雜的電子電路集成在一個大圓片上。將IC晶片，MCM和WSI進行三維迭裝的3D組裝突破了二維的限制，使組裝密度更上一層樓。

納米電子學

近幾十年來，電子計算機已歷經了幾代的更迭，而代代更迭都是以存儲或處理信息的基本電子學單元的尺度變化為標誌的。從80年代開始，科學家開始探索特徵尺寸為納米量級的電子學，納米電子學主要研究以掃描隧道顯微鏡為工具的單原子或單分子操縱技術。這些技術都有可能在納米量級進行加工，目前已形成納米量級的、信息存儲器，存儲狀態已維持一個月以上，希圖用此技術去製作16GB的存儲器。德國的福克斯博士等制出了原子開關，達到了比現今晶片高100萬倍的存儲容量，獲得了莫里斯獎。量子力學告訴我們，電子與光同時都具有粒子波的特性，今天的微電子學和光電子器件將縮到。0.1線寬，電子的波動性質再也不能忽視，把電子視為一種純粹粒子的半導體理論基礎已經動搖。這時電子所表現出來的波動特徵和擁有的量子功能就是納米電子學的任務。納米電子學有更多誘人之處。科學家們已經預言，納米電子學將導致一場電子技術的革命！

微電子技術的廣泛套用

除了計算機以外，微電子技術在其他方面的套用也是相當廣泛的。從通信衛星、軍事雷達、信息高速公路，到程控電話、手機、GPS，從氣象預報、遙感、遙測，到有線電視、MP4、DVD，從醫療衛生、能源、交通，到環境工程、自動化生產、日常生活，各個領域無不滲透著微電子技術。它已經成為一種既代表國家現代化水平又與人民生活息息相關的技術。

現代的廣播電視系統是微電子技術大有用武之地的領域之一。積體電路代替了彩色電視機中大部分分立元件組成的功能電路，使電視機電路簡潔、性能穩定、維修方便、價格低廉。採用微電子技術的數字調諧技術，使電視機可以對多達上百個頻道任選，而且大大提高了聲音、圖像的保真度。

微電子技術對電子產品的消費者市場也產生了深遠的影響。價廉、可靠、體積小、重量輕的微電子產品層出不窮。電子技術產品和微處理器不再是專門的科學儀器世界的貴族，而落戶於各式各樣的普及型產品之中，進入普通百姓家。例如電子玩具、遊戲機、學習機以及其他家用電器產品等。就連汽車這種傳統的機械產品也滲透進了微電子技術，採用微電子技術的電子引擎監控系統、汽車安全防盜系統、計程車的計價器等已得到廣泛的套用，現代汽車上有時甚至要有十幾到幾十個微處理器。

微電子技術發展日新月異，令人興奮不已。它對我們工作、生活和生產的影響無法估量。