微电子与其他学科交叉应用

微电子与其他学科交叉应用
微电子技术对现代人类生活的影响极大,自从1947年第一个晶体管问世以来,微电子技术发展速猛。微电子技术新的发展及应用方向是系统芯片(SOC),它的发展时间可能会更长,所谓的系统芯片是随着微电子工艺向纳米级迁移和设计复杂度增加,一种新的产品把系统做在了芯片上,该芯片被称为系统芯片(SOC)。系统芯片将逐渐取代微处理器,SOC必将成为今后微电子技术发展新宠之一。另外,微电子技术还会与其它技术相融合,诞生一系列新的经济和技术增长点,作为与微电子技术成功结合的典型例子便是MEMS(微电子机械系统)技术和生物芯片等。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的,后者则是与生物工程技术结合的产物。
一、MEMS(微电子机械系统)技术
MEMS是微电子机系统(Micro-Electro-Mechanical Systems)的英文缩写。MEMS是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。MEMS是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的,目前MEMS加工技术还被广泛应用于微流控芯片与合成
生物学等领域,从而进行生物化学等实验室技术流程的芯片集成化。
MEMS主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分,把信息的获取、处理和执行集成在一起,组成具有多功能的微型系统,集成于大尺寸系统中,从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。它是在融合多种微细加工技术,并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。MEMS是一种体积非常小、重量非常轻的机电一体化产品,其量度以微米为单位。它是源于硅微细加工技术,是微电子、材料、机械、化学、传感器、自动控制等多学科交叉的产物。底排弹
微机电系统MEMS是一种全新的必须同时考虑多种物理场混合作用的研发领域,相对于传统的机械,它们的尺寸更小,其厚度就更加微小。采用以硅为主的材料,电气性能优良,硅材料的强度、硬度和杨氏模量与铁相当,密度与铝类似,热传导率接近钼和钨。采用与集成电路(IC)类似的生成技术,可大量利用IC生产中的成熟技术、工艺 ,进行大批量、低成本生产,使性价比相对于传统“机械”制造技术大幅度提高。
以往MEMS技术一直主要用于军事领域。经过近20年的技术发展,MEMS开始在消费类电子产品领域内大量投产,进入家电领域。目前,国外已开发成功硅基和非硅三维MEMS多蚕蛾交尾多久
种产品。由于硅基MEMS生产工艺与集成电路制作技术相兼容,成本低,性能高,体积微小,所以成为其开发主流。产品有惯性传感器、压力传感器,通信用MEMS元器件、微型光机电器件等。MEMS可应用于汽车、机械和电子、光学、医学生物学、航空航天、军事,以及消费类家电各领域。
二、生物芯片技术
进入21世纪,随着生物技术的迅速发展,电子技术和生物技术相结合诞生了半导体芯片的兄弟!生物芯片,这给我们的生活带来一场深刻的革命。
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生物芯片是生命科学领域中迅速发展起来的一项高新技术,主要是指通过微加工技术和微电子技术在固格体芯片表面构建的微型生物化学分析系统,以实现对细胞、蛋白质、DNA以及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。广义的生物芯片指一切采用生物技术制备或应用于生物技术的微处理器。包括用于研制生物计算机的生物芯片,将健康细胞与电子集成电路结合起来的仿生芯片,缩微化的实验室即芯片实验室以及利用生物分子相互间的特异识别作用进行生物信号处理的基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片和组织芯片等。生物芯片技术与传统的仪器检测方法相比具有高通量、微型化、自动化、成本低、防污染
等特点。
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。除此之外,生物芯片的成熟和应用一方面将为本世纪的新药开发、分子生物学、航空航天、司法鉴定、食品卫生和环境监测等领域带来一场革命;另一方面生物芯片的出现为人类提供了能够对个体生物信息进行高速、并行采集和分析的强有力的技术手段,故必将成为未来生物信息学研究中的一个重要信息采集和处理平台。
据预测,生物芯片计划可能会产生一个市场规模达数十亿美元的新兴产业。DNA是微电子技术与生命科学结合的创新领域,基因鉴定是其重要的应用,在农业、综合工业的研究和生产中有广泛的应用前景。
三、塑料半导体技术
化学领域中有机化学的发展与半导体技术的结合,近年来发展了一个塑料半导体技术分支。
硅是我们周围使用的计算机的基石,但是半导体器件的非柔性意味着它的使用范围是受限的。塑料半导体计算机处理器和存储器芯片的诞生表明,有一天,计算机的影响将无处不在。、
与硅元素半导体制作晶体管截然不同,这是用塑料制作晶体管,称为塑料晶体管,又称为有机薄膜晶体管(OTFT),这是晶体管制作的一种新途径。用硅平面工艺来制作晶体管需要价格很高的厂房和设备,为生产一批产品必须花费数天、以至十几天的时间。而OTFT中冶集团华冶资源开发有限责任公司则可运用精密的喷墨或橡皮图章式的印刷技术,在短短几分钟内制作完成。这种半导体产品还可个别制造,每片的成本预计不足0.001美元,成本极低。虽然OTFT的功能略逊于硅,而且这种情况在短期内也不会改变,但是这两种技术之间的差距已逐渐在缩小。塑料半导体可用于各式各样的新产品。例如:抛弃式的射频标签、应用于电子书的数字纸张的电子驱动装置,以及手机、膝上计算机和个人数字助理(PDA)面板,它们几年后的市场规模将分别达到42亿、性行为艺术13亿和240亿美元。

本文发布于:2024-09-23 06:30:10,感谢您对本站的认可!

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