第二節(jié)　微電子技術(shù)

微電子技術(shù)是一種使電子元器件、電子設(shè)備和電子系統(tǒng)微型化的電子技術(shù)，是現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)。它是利用和控制固體(半導(dǎo)體)內(nèi)部電子的運動，并采用一些特殊的工藝方法，在一些微小半導(dǎo)體基片上，制造具有一種或多種功能的完整電子電路(集成電路)、微電子部件或微電子系統(tǒng)的技術(shù)。它利用半導(dǎo)體電路技術(shù)和微細(xì)加工技術(shù)，把計算機的邏輯部件(如中央處理器)和存儲部件(如存儲器)制作在一塊硅片上，在不到1平方毫米的硅片上可以集成1億多個晶體管。微電子技術(shù)是在傳統(tǒng)電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它的主要特征是“三微”、“四最”?！叭ⅰ奔?尺寸微米級，功耗微瓦級，速度毫微秒級；“四最”即:最佳設(shè)計方案、最潔凈的環(huán)境、最低的成本和最精細(xì)的工藝。

1906年第一支電子三極管研制成功，實現(xiàn)了用電子管放大和控制電子信息，大大推動了世界的電子化。1946年世界第一臺計算機就是用這種真空電子元器件制成的。1947年研制成功了世界上第一支晶體三極管，它是用半導(dǎo)體制成的，這為電子設(shè)備的小型化打下了基礎(chǔ)。隨著高科技的發(fā)展，電子設(shè)備小型化、輕量化、節(jié)能化的要求越來越強烈。1958年第一塊集成電路誕生，它借助于半導(dǎo)體晶體平面工藝的成就，將許多元件、器件做在同一塊基片上，然后在內(nèi)部連線構(gòu)成所要求的功能電路。集成電路的產(chǎn)生為電子技術(shù)開創(chuàng)了新的微型化道路，但隨著集成電路集成度的不斷提高，半導(dǎo)體器件日趨接近其尺寸極限，因為再提高集成度就會出現(xiàn)“干涉效應(yīng)”、“發(fā)熱效應(yīng)”等難以克服的技術(shù)障礙，這表明集成電路的集成度已經(jīng)接近其物理極限。1988年，一種嶄新的電子器件——隧道三極管研制成功，隨后，隧道三極管集成電路又被開發(fā)成功，使集成電路技術(shù)又向前邁了一大步。

集成電路的關(guān)鍵部位是基礎(chǔ)材料，即基片。隨著集成電路的不斷發(fā)展，基礎(chǔ)材料也不斷升級換代。最初集成電路的基片是由半導(dǎo)體鍺制成的，但其表面性能不太穩(wěn)定，工作時間一長便隨溫度升高而性能下降。20世紀(jì)60年代初，硅晶體開始應(yīng)用到集成電路中，到現(xiàn)在為止一直是集成電路的主要基礎(chǔ)材料。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，一種被稱為碳-60的新型材料引起了很大關(guān)注。用碳-60研制成的半導(dǎo)體，具有高集成度、耐熱、耐輻射等優(yōu)點，可制作優(yōu)質(zhì)的光電元器件，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了以往的半導(dǎo)體材料。

70年代以來，微電子技術(shù)發(fā)展迅猛異常，并帶動了整個高科技的騰飛，對社會、經(jīng)濟、軍事、家庭都產(chǎn)生了極大的影響。尤其重要的是以微電子技術(shù)為核心的電子計算機技術(shù)的發(fā)展，這是微電子技術(shù)最廣泛、最基本、也是最典型的應(yīng)用。在當(dāng)今高技術(shù)領(lǐng)域中，所有的佼佼者都是與微電子技術(shù)結(jié)合的。例如，機械與微電子技術(shù)的結(jié)合，才使得具有各種功能的機器人真正有了實用價值；應(yīng)用微機的數(shù)控機床工作速度比普通機床高10倍以上；航天技術(shù)、新能源技術(shù)、現(xiàn)代生物技術(shù)、海洋開發(fā)技術(shù)等都由于微電子的成就而得以迅速發(fā)展；現(xiàn)代戰(zhàn)爭的方方面面，一旦和微電子技術(shù)結(jié)合，便如虎添翼。

微電子技術(shù)真正的歷史不過40年左右，可是在這短短的40年中，微電子技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，它的每一次重大突破都會給電子信息技術(shù)帶來一次重大革命。現(xiàn)代微電子技術(shù)已經(jīng)滲透到現(xiàn)代高科技的各個領(lǐng)域。今天一切技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展都離不開微電子技術(shù)，尤其對于電子計算機技術(shù)來說，它更是基礎(chǔ)和核心。隨著集成原材料的更新和制造技術(shù)的不斷改進(jìn)，追求大容量、高速度集成電路的愿望逐步得到實現(xiàn)。近幾十年來集成電路技術(shù)發(fā)展迅速，在計算機系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、尖端科技等各個領(lǐng)域中獲得廣泛的應(yīng)用?？梢灶A(yù)見，在新經(jīng)濟時代，微電子技術(shù)必將得到極大的發(fā)展，對人類社會做出更大的貢獻(xiàn)。