试谈微电子技术的应用研究与发展

2017-12-30作者李昂西安电子科技大学

电子制作 2017年18期

作者/李昂，西安电子科技大学

试谈微电子技术的应用研究与发展

作者/李昂，西安电子科技大学

随着现代科技水平的提高，微电子技术发展速度很快，对电子科技产业的发展起到了很好的促进作用。当前，信息时代进程加快，世界范围内信息产业发展速度比较快，作为储存、处理与信息加工的重要载体，芯片对信息产业发展的具有不可替代的作用与地位。芯片制造技术，就是微电子技术，所以，在新时期信息时代，微电子技术成为科技产业发展的关键生产要素。基于此，本文主要论述了微电子技术的发展与应用研究的相关知识，希望对相关领域研究有帮助。

微电子技术；应用研究；发展

引言

对于高科技与信息产业而言，微电子技术是其核心技术。微电子技术渗透性非常强，发展速度快，与其它学科融合后，形成新的学科与重要经济增长点，对推动着国民经济与科技的发展具有重要意义。

1.微电子技术的内涵

伴随集成电路，特别是超大型规模集成电路的发展，新技术孕育而生，这就是微电子技术。该技术主要包含电路系统设计、器件物理、工艺技术、制备材料、自动测试、封装及组装等相关专业技术，在微电子学领域中，该技术是各项工艺技术的统称。微电子技术是以集成电路为主的各类半导体器件为基础的一种高新电子技术，具有体积小、重量轻、可靠性高、效率快等特点，其对信息时代的发展具有非常重要的意义。

2.微电子技术发展的现状分析

随着信息时代的来临，微电子技术进入全面高速发展时期。纵观其发展历史，上世纪50年代，贝尔实验室晶体管的发明，标志着微电子技术正式诞生。随后几年时间，科学家们又发明了集成电路，为计算机发明提供了重要技术支撑。到上世纪70年代，微型计算机的问世，表示微电子技术进入空前发展时期，直到现在，以集成电路为核心的微电子技术，经过科学家的不断优化改进，该技术集成化程度提高了500多万倍，体积也缩小了200倍，一个独立的集成片能够集成上亿个集成管。自改革开放以来，我国微电子技术获得了较快的发展。现代科技水平的提高，国内微电子基础超深亚微米集成技术水平不断提高，集成规模不断扩大。在3G手机、多媒体设备、数字信号处理器等方面，芯片设计水平发展速度比较快，其中某些核心芯片研发更是实现了很大突破。我国微电子技术也不断由模仿向创新发展。尽管自改革开放以来，我国微电子技术发展速度比较快，但相较之西方发达国家，依然存在很大差距。因而，针对微电子技术研发，我国要加大资金投入与政策支持，建立健全微电子技术研发体系，以此为我国微电子技术发展奠定良好基础。

3.微电子技术应用研究分析

■3.1 生活领域应用

在生活领域，微电子随处可见，技术应用广泛。在美国，计算机每年完成的工作量比4000亿人工工作量还高；在日本，每一家庭平均拥有100个芯片，不论电视、洗衣机、手机、电脑、银行卡、信用卡、智能卡、电子手表及玩具等日常生活电器消耗品，还是传统汽车、印刷、国防导弹、卫星及火箭等工业，都与芯片有着非常紧密的联系，应用非常广泛。微电子技术在人们生活领域得到了深入渗透，对生产生活具有非常重要的影响，与社会之间形成了一种相互依存的关系。

■3.2 工业制造领域的应用

随着社会经济的不断发展，一定程度上，为工业制造产业创造了更好的发展机遇。面对全球工业革命，传统落后工业生产制造模式以无法满足社会发展需求，为了更好的顺应时代潮流，当前很多工业制造企业已经开始重视微电子技术设备的引进，在此基础上提升企业生产效率与产品精确度，增强企业产品市场竞争力，从而推动企业自身获得可持续发展，例如，汽车制造行业，为微电子技术为基础的防盗监控系统。引入微电子技术，研发出电子引擎监控系统，使得引擎难控制问题得到有效解决；汽车监控系统中引入微电子技术，汽车一旦被偷盗，该电子防盗系统就会立即发出警报信号。当前，值得注意的是，西方发达国家开始把汽车电子防盗系统与车主手机连接在一起，如果汽车遭到盗窃，其电子监控系统就会在最短时间内为车主手机推送信息，车主随时掌握汽车情况。目前，我国也开始研发此项技术，相信未来，该技术将广泛应用于我国汽车制造行业，使得汽车整体安全性能得到提高。

■3.3 军工产业领域的应用

微电子不但广泛应用于生活、工业制造等领域，在军工产业也具有非常重要的地位与作用。众所周知，随着现代科技水平的提高，军事装备的信息水平直接决定着现代军事力量的强弱。如果一个国家在军事装备中融入了较多的现代微电子技术，在战争中就会抢得先机。比如，以来微电子技术，借助远程计算机对无人战斗机进行控制，这就是微电子技术应用的实际案例。另外，侦察机数字地图装置，可以士兵野外训练提供更加准确的天气、情报、敌军位置及周边地形等数据信息等。利用无线计算机网络技术，及时将获得的数据信息传递给指挥中心，为制定军事方案提供重要数据参考。随着微电子技术的快速发展，在国防领域，微电子应用深度不断扩大，使保家卫国有了坚强后盾支持。

■3.4 微机电系统的应用

目前，随着微电子技术的快速发展，应用领域更加广泛，除了日常生活、工业制造及军工等领域，科研方面应用也非常明显。该技术的快速发展，系统芯片SOC成为微电子技术未来发展与应用的新方向。而系统芯片，是伴随微电子工艺向纳米技术的转移，设计复杂性与难度提高，在芯片上制作新产品系统，该芯片就是系统芯片。未来，系统芯片将成为微电子技术发展的重要方向之一，会迎来长期发展阶段。

MEMS微机电系统是一种近年来出现的新型、多学科交叉技术，其涉及学科领域广，包含机械、化学、电子、物理、生物、光学及材料等。当前，微机电系统研究获得了很大的成果，为未来人类生活的影响非常重要。微传感器方面，借助物质各类特性，微机电系统研发出不同微型传感器；微执生器方面，由微阀、微型马达、微泵及各类专用微型机械等，共同构成了微化学系统。另外，DNA反应室方面的应用也是不容忽视的。

微机电系统技术为微电子技术带来了新的经济增长点，实现了机电一体化，为传统机械领域开辟了新的发展渠道。所以，该系统被称之为微电子技术的一项新革命，对21世纪人类科技发展带来了很大的影响，同时对人类生产与生活方式的影响也是不容忽视的。MEMS机电一体化产品体积小、重量轻，量度单位为微米。起源于硅微细加工技术，是由微电子、机械、材料、传感器、化学及自控等多学交叉而成的。传统MEMS技术在军事领域领域较多，经过深入发展，该技术在电子消费类产品领域开始大量投产，进入并广泛应用于家电领域。该技术可用于其次、机械、电子、光学、医药生物、军事、航空航天及消费类家电等。随着现代科技水平的不断提高，微电子研究人员在基础微电子研究领域，提出了分子电子构想，但目前还没有明确其可转换性。微电子领域，新的技术亮点势在必行，比如超导、有机及纳米等微电子技术的成功研制。

4.未来微电子技术的发展趋势分析

微电子技术研发从未中断，人们对该技术的需求还在不断提高，所以在未来，微电子技术发展局面是非常广阔的。

■4.1 工艺尺寸缩小，集成化程度提高

微电子技术发展，以其主要特点为契机，进行不断完善，不断锉削工艺尺寸，集成化程度日益提高。工艺尺寸缩小的同时，集成化程度得到提高，集成规模不断扩大。工艺尺寸的缩小，接触电阻、迁移率退化及可靠性等方面问题也将随之而来。针对此问题，微电子技术通过超浅结技术使电阻降低，采用高迁移率材料预防迁移退化问题的出现。