汽结构
关键词： 微电子技术 集成电路 微机电系统 生物芯片 系统芯片 一、微电子技术介绍
微电子技术，顾名思义就是微型的电子电路。它是随着集成电路, 尤其是超大规模集成电路而发展起来的一门新的技术。 微电子技术是在电子电路和系统的超小型化和微型化过程中逐渐形成和发展起来的, 其核心是集成电路,即通过一定的加工工艺,将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件,按照一定的电路互联,采用微细加工工艺,集成在一块半导体单晶片(如硅和砷化镓) 上,并封装在一个外壳内,执行特定电路或系统功能。与传统电子技术相比,其主要特征是器件和电路的微小型化。它把电路系统设计和制造工艺精密结合起来,适合进行大规模的批量生产,因而成本低,可靠性高。它的特点是体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快，微电子技术对信息时代具有巨大的影响。它包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及
封装、组装等一系列专门的技术,是微电子学中的各项工艺技术的总和。
二、微电子技术相关应用
微电子技术是现代电子信息技术的直接基础。现代微电子技术就是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术。微电子技术广泛应用于民用、军方、航空等多个方面，现在人类生产的电子产品几乎都应用到了微电子技术，可以这么说微电子技术改变了我们的生活方式。微电子技术过去在医学中的主要是应用于各类医疗器械的集成电路，在未来主要是生物芯片。生物芯片技术在医学、生命科学、药业、农业、环境科学等凡与生命活动有关的领域中均具有重大的应用前景。
微电子技术对电子产品的消费市场产生了深远影响。
分合闸电磁铁价廉、可靠、体积小、重量轻的微电子产品，使电子产品面貌一新；微电子技术产品和微处理器不再是专门用于科学仪器世界的贵族，而落户于各式各样的普及型产品之中，进人普通百姓家。例如电子玩具、游戏机、学习机及其他家用电器产品等。就连汽车这种传统的机械产品也渗透进了微电子技术，采用微电子技术的电子引擎监控系统。汽车安全防盗
系统、出租车的计价器等已得到广泛应用，现代汽车上有时甚至要有十几个到几十个微处理器。现代的广播电视系统更是使微电子技术大有用武之地的领域，集成电路代替了彩电视机中大部分分立元件组成的功能电路，使电视机电路简捷清楚，维修方便，价格低廉。由于采用微电子技术的数字调谐技术，使电视机可以对多达100个频道任选，而且大大提高了声音、图像的保真度。
微电子技术的最重要的应用领域就是计算机技术领域。
计算机的发展建立在微电子技术的基础上。影响面最大、应用最广泛的微型计算机的各个组成部分，从运算器、控制器、存储器到输入、输出设备，都是微电子技术的结晶。集成电路的高速发展，使得计算机的核心技术——微处理器的发展越来越快。
从1971年Intel公司推出的第一台仅有2300个晶体管、每秒6万次运算速度的微处理器4004，到1998年推出的集成高达2130万个晶体管、运算速度达20亿次的奔腾Ⅲ处理器，仅用了20多年的时间。正是由于集成电路的出现才使计算机成为信息科技的核心。反过来说如果没有计算机，集成电路也不可能发展得如此迅速，因为对于大规模集成电路而言，抛开了计算机的辅助设计、辅助制造，也是不可能想象的。由于集成度的提高，增强了计
算机的运算能力，并赋予它人工智能。
集成电路被广泛应用于社会的各个行业。
当前各种传统工业面临的中心任务是行业改造和技术更新，其关键之一就是微电子技术的应用。例如，普通机床采用微电子技术，通过改造就可以转变成为数控机床，于是其加工的品种就产生了很大的变化，其加工精度和效率将大幅度提高，因而效益将大大增长。再如，轻纺工业引入微电子技术，其产品设计及试制速度明显加快，新型的花品种层出不穷，产品质量大幅度提高。又如，印刷工业采用了微电子技术排版不再采用铅字，文字的增添、删除、编排，字体的选取等都在计算机上进行，在很短的时间内就可以全部按需要设置完成，与传统印刷工业改动一字就要涉及全局已不可同日而语。
集成电路的应用不仅仅是在工业方面。在商业领域，由于微电子技术及计算机的应用，使传统的账册产生了根本的变化，账目的登录、统计、查询、存储都产生了根本的改变，于是有了大超市、大卖场，这在20年前是不可想象的。如果说传统行业引入微电子技术后提高了生产效率，那么微电子技术社会发展的阶梯与其他技术的结合和渗透又发展成新的技术。例如，它与光电子技术和新型光纤材料相结合产生了光纤通信技术，它具有通信容量
大、传输损耗小、抗电磁干扰性能好、保密性强、成本低、制造容易、寿命长等特点，因此得到了广泛的应用。再如，卫星通信也是微电子技术和空间技术相结合而发展起来的新技术，由于卫星通信视角广、视野大、距离远，很容易实现长距离洲际通信。又如，以微电子技术为核心的机器人，已进入智能化阶段，它将大量地在加工工业中得到应用，并在大量繁重的、复杂的、高压的、污染的，以及不适合人类工作的场所大显身手。
现代化的军事与国防也离不开微电子技术。丝绵机
高速、灵活、准确的通信指挥系统，卫星组织系统，各军种、兵种的配合和联络无不依靠微电子技术。近年的海湾战争就是一场电子战争，在发起进攻之前，首先摧毁了对方的通信系统，使敌方庞大的队伍失去了指挥，切断了联系，导致部队无法进攻也无法退却。低空巡航，以难以置信的准确度攻击目标，都是微电子技术起的作用。所以，过去一个国家的综合国力以钢铁产量为主要标志，而今代替钢铁的是微电子技术。因此国家要强盛、要尊严，要立于世界之林，必须大力发展微电子技术。
微电子技术在医学中也有重要的应用。
微电子技术与生物医学之间有着非常紧密的联系。一方面微电子技术的发展，将大大地推动生物医学的发展，另一方面生物医学的研究成果同样也对微电子技术的发展起着巨大的促进作用。采用微电子技术用于医疗检测与生物信号研究的器件具有更好的性能、更低的成本和更高的可靠性,但系统材料的兼容性、散热、系统供电和设备的稳定性等问题也给设计者们带来全新挑战。
1.微机电系统在医学中的应用
微机械应用于医疗领域是微机械的主要目标之一，有着极其诱人的前景。目前，微机械在医学中的应用日渐广泛，例如微小血管检测器，用于心脏衰弱者的心脏起搏器，微小人工血管，用于外科手术中可实现各种微细操作的微型可控镊子等等。
在未来的几十年中，利用为机械临床医学必将从传统医疗手术到显微手术进而向遥控手术方向发展，同时通过基因改造使人体自身提高抗病能力，医学中进入人体小器官中的微电子机械系统将发展成为传感器、执行器、驱动器和智能系统有机结合的多功能智能操作系统，并依靠环境生物化学能来解决本身能量源问题。因而微机械将在不断提高医疗技术、减少医疗事故、延长人类寿命发挥越来越重要的作用。
2.生物芯片技术
微电子与生物技术紧密结合是以DNA芯片等为代表的生物工程芯片，它将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础，利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能，并与微电子技术相结合进行加工生产，它是生命科学与技术科学相结合的产物，具有附加值高、资源占用少等一系列特点，正日益受到广泛关注。
生物芯片虽然只有10多年的历史，但包含的种类较多，分类方式和种类也没有完全的统一。其中根据用途分类主要有生物电子芯片和生物分析芯片；按照作用方式分类主要有主动式芯片和被动式芯片；按照固定在载体上的物质成分分类主要有基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片、组织芯片和其他的微型化芯片。
目前，生物芯片最大用途在于疾病检测、基因表达水平的检测、基因诊断、药物筛选、个体化医疗测序以及生物信息学研究。生物芯片将极大的改变我们的医疗模式，提高我们疾病的监测和治愈水平，更好地保障人类的将康。
另外，系统芯片（System On A Chip）是展频原理21世纪微电子技术发展的重点。
在集成电路（IC）发展初期，电路设计都从器件的物理版图设计入手，后来出现了集成电路单元库，使得集成电路设计从器件级进入逻辑级，这样的设计思路使大批电路和逻辑设计师可以直接参与集成电路设计，极大地推动了IC产业的发展。但集成电路仅仅是一种半成品，它只有装入整机系统才能发挥它的作用。IC芯片是通过印刷电路板（PCB）等技术实现整机系统的。尽管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之间的连线延时、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整机系统的性能受到了很大的限制。随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，传统集成电路设计技术已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。同时，由于IC设计与工艺技术水平提高，集成电路规模越来越大，复杂程度越来越高，已经可以将整个系统集成为一个芯片。目前已经可以在一个芯片上集成108－109个晶体管，而且随着微电子制造技术的发展，21世纪的微电子技术将从目前的3G时代逐步发展到3T时代。
正是在需求牵引和技术推动的双重作用下，出现了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片（SOC）概念。
系统芯片（SOC）与集成电路（IC）的设计思想是不同的，它是微电子设计领域的一场
革命，它和集成电路的关系与当时集成电路与分立元器件的关系类似，它对微电子技术的推动作用不亚于自50年代末快速发展起来的集成电路技术。
背心袋
SOC是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个（或少数几个）芯片上完成整个系统的功能，它的设计必须是从系统行为级开始的自顶向下的。很多研究表明，与IC组成的系统相比，由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。例如若采用SOC方法和0．35μm工艺设计系统芯片,在相同的系统复杂度和处理速率下，能够相当于采用0．18磁卡电表～0.25μm工艺制作的IC所实现的同样系统的性能；还有，与采用常规IC方法设计的芯片相比,采用SOC设计方法完成同样功能所需要的晶体管数目约可以降低l～2个数量级。
总之，微电子技术已经渗透到诸如现代通信、计算机技术、医疗卫生、环境工程在源、交通、自动化生产等各个方面，成为一种既代表国家现代化水平又与人民生活息息相关的高新技术。
三、国内现状及个人感想
中国的集成电路产业起步于1965年，经过30多年的发展，现已初步形成了包括设计、制造、封装业共同发展的产业结构。芯片生产技术已达到8英时、0.25微米-0.18微米水平。但总体来讲，我国集成电路产业比较弱小，1999年销售额仅占国际市场份额的0.7%，只能满足国内市场需求的16%。要提高我国微电子技术的整体水平，我们还需要长期的艰苦努力。
回顾20世纪后50年，展望21世纪前50年，即百年的微电子科学技术发展历程，使我深切地感受到，世纪之交的微电子技术对我们既是一个重大的机遇，也是一个严峻的挑战。如果我们能够抓住这个机遇，立足创新，去勇敢地迎接这个挑战，则有可能使我国微电子技术实现腾飞，在新一代微电子技术中拥有自己的知识产权，促进我国微电子产业的发展，为迎接21世纪中叶将要到来的伟大的民族复兴奠定技术基础，以重铸中华民族的辉煌！
作为XX大学微电子专业的学生，我深知微电子事业的重要意义。前有周总理为中华之崛起而读书，今有尔等学子为中国微电子事业而努力。希望在我们这一代人的奋斗下，能使我国的微电子事业得到飞跃式发展，尽快赶上先进国家的水平，乃至超越，重铸华夏辉煌！
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议