2022年微電子學(xué)概論知識點

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載1 什么是微電子學(xué)答: 微電子學(xué)作為電子學(xué)的一門分支科學(xué)，主要是研究電子或離子在固體材料中的運動規(guī)律及其應(yīng)用，并利用它實現(xiàn)信號處理功能的科學(xué)。2 什么叫集成電路？答： integrated circuit ，縮寫 ic 通過一系列特定的加工工藝，將晶體管、二極管等有源器件和電阻、電容等無源器件，按照一定的電路互連，“ 集成 ” 在一塊半導(dǎo)體單晶片（如硅或砷化鎵）上，封裝在一個外殼內(nèi)，執(zhí)行特定電路或系統(tǒng)功能3 集成電路的分類: 按器件結(jié)構(gòu)類型分類：雙極集成電路，金屬-氧化物-半導(dǎo)體(mos) 集成電路，雙極-mos(bimos) 集成電路按集成電路規(guī)模分類小規(guī)模集成電路(smal

2、l scale ic ，ssi) 中規(guī)模集成電路(medium scale ic ，msi) 大規(guī)模集成電路(large scale ic ，lsi) 超大規(guī)模集成電路(very large scale ic ，vlsi) 特大規(guī)模集成電路(ultra large scale ic ，ulsi) 巨大規(guī)模集成電路(gigantic scale ic ， gsi ）按結(jié)構(gòu)形式的分類：單片集成電路，混合集成電路（厚膜集成電路、薄膜集成電路）按電路功能分類：數(shù)字集成電路，模擬集成電路，數(shù)模混合集成電路4 微電子學(xué)的特點答： （1） 、微電子學(xué)是一門綜合性很強的邊緣學(xué)科涉及了固體物理學(xué)、量子力學(xué)、熱力

3、學(xué)與統(tǒng)計物理學(xué)、材料科學(xué)、電子線路、信號處理、計算機輔助設(shè)計、測試與加工、圖論、化學(xué)等多個學(xué)科（2） 、微電子學(xué)是一門發(fā)展極為迅速的學(xué)科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微電子學(xué)發(fā)展的方向（3） 、微電子學(xué)的滲透性極強，它可以是與其他學(xué)科結(jié)合而誕生出一系列新的交叉學(xué)科，例如微機電系統(tǒng)(mems) 、生物芯片等5 半導(dǎo)體及其基本特征是什么？導(dǎo)體：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體，半導(dǎo)體：另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為半導(dǎo)體固體材料：超導(dǎo)體: 大于 106(cm)-1 導(dǎo)體: 106104(cm)-1 半導(dǎo)體 : 10410-10(cm)

4、-1 絕緣體 : 小于 10-10(cm)-1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點：（基本特征）1、在純凈的半導(dǎo)體材料中，電導(dǎo)率隨溫度的上升而指數(shù)增加；2、半導(dǎo)體中雜質(zhì)的種類和數(shù)量決定著半導(dǎo)體的電導(dǎo)率，而且在重摻雜情況，溫度對電導(dǎo)率的影響較弱；精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 5 頁 - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載3、在半導(dǎo)體中可以實現(xiàn)非均勻摻雜；4、光的輻照、高能電子等的注入可以影響半導(dǎo)體的電導(dǎo)率。6、光刻與刻蝕技術(shù)精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - -

5、- - - - - - - 第 2 頁，共 5 頁 - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載7、集成電路的設(shè)計流程8、集成電路的設(shè)計規(guī)則和全定制方法什么是可測性設(shè)計？在盡可能少地增加附加引線腳和附加電路，并使芯片性能損失最小的情況下，滿足電路可控制性和可觀察性的要求9、微機電系統(tǒng)的基本概念答：從廣義上講，mems是指集微型傳感器、微型執(zhí)行器、信號處理和控制電路、接口電精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 5 頁 - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載路、通信系統(tǒng)以及電源于一體的微型機電系統(tǒng)mems 的分類（

6、1） 、微傳感器：?機械類：力學(xué)、力矩、加速度、速度、角速度(陀螺 )、位置、流量傳感器?磁學(xué)類：磁通計、磁場計?熱學(xué)類：溫度計?化學(xué)類：氣體成分、濕度、ph 值和離子濃度傳感器?生物學(xué)類： dna 芯片（2） 、微執(zhí)行器：微馬達、微齒輪、微泵、微閥門、微開關(guān)、微噴射器、微揚聲器、微諧振器等（3） 、微型構(gòu)件：微膜、微梁、微探針、微齒輪、微彈簧、微腔、微溝道、微錐體、微軸、微連桿等（4） 、微機械光學(xué)器件：微鏡陣列、微光掃描器、微光閥、微斬光器、微干涉儀、微光開關(guān)、微可變焦透鏡、微外腔激光器、光編碼器等（5）、真空微電子器件：它是微電子技術(shù)、mems技術(shù)和真空電子學(xué)發(fā)展的產(chǎn)物，具有極快的開關(guān)速

7、度、 非常好的抗輻照能力和極佳的溫度特性。主要包括場發(fā)射顯示器、場發(fā)射照明器件、真空微電子毫米波器件、真空微電子傳感器等（6） 、電力電子器件：包括利用mems技術(shù)制作的垂直導(dǎo)電型mos(vmos)器件、 v 型槽垂直導(dǎo)電型mos(vvmos)器件等各類高壓大電流器件10、 ic package （ ic 的封裝形式）ic package 種類很多，按以下標準分類：1、依 ic 晶片數(shù)目：scp(single chip packages) mcm (multi-chip chip mudule) 2、按封裝材料劃分為：金屬封裝、陶瓷封裝、塑料封裝、裸片3、按照和pcb 板連接方式分為：pth

8、封裝和 smt 封裝4 按照封裝外型可分為：sot 、soic 、tssop 、qfn 、qfp、bga 、csp 等；11、摩爾定律：集成電路的集成度每三年增長四倍，特征尺寸每三年縮小倍按比例縮小定律：為保持晶體管的性能，晶體管的尺寸縮小應(yīng)當遵循等比例縮小原則。恒定電場規(guī)律， 簡稱 ce 律：等比例縮小器件的縱向、橫向尺寸， 以增加跨導(dǎo)和減少負載電容，提高集成電路的性能；電源電壓也要縮小相同的倍數(shù)恒定電壓等比例縮小規(guī)律(簡稱 cv 律)：1 保持電源電壓vds 和閾值電壓vth 不變，對其它參數(shù)進行等比例縮?。?、按 cv 律縮小后對電路性能的提高遠不如ce 律，而且采用cv律會使溝道內(nèi)的電

9、場大大增強；3、cv 律一般只適用于溝道長度大于1 m 的器件，它不適用于溝道長度較短的器件。準恒定電場等比例縮小規(guī)則，縮寫為qce 律： 1、ce 律和 cv 律的折中，世紀采用的最多2 隨著器件尺寸的進一步縮小，強電場、高功耗以及功耗密度等引起的各種問題限制了按cv 律進一步縮小的規(guī)則，電源電壓必須降低。同時又為了不使閾值電壓太低而影響電路的性能，實際上電源電壓降低的比例通常小于器件尺寸的縮小比例2精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 5 頁 - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載3 器件尺寸將縮小倍，而電源電壓

10、則只變?yōu)樵瓉淼? 倍12、微電子技術(shù)發(fā)展的趨勢1、由集成電路(ic) 向集成系統(tǒng) (is)轉(zhuǎn)變 微系統(tǒng)兩重含義狹義：信息系統(tǒng)的芯片集成，即片上系統(tǒng)，或system on-a-chip(soc) 廣義：微系統(tǒng)，微電子機械系統(tǒng)(mems) 、微光機電系統(tǒng)(moems) ，等2、由微電子學(xué)向納電子學(xué)轉(zhuǎn)變 納電子學(xué)兩重意義狹義上：納器件，包括延伸 mos 結(jié)構(gòu)的物理限制和尋找mos的繼承器件廣義上：納系統(tǒng)，如分子、量子、生物(dna) 電子學(xué)等計算系統(tǒng)3、“ more moore ” 按比例縮小 (scaling) 幾何 scaling：繼續(xù)縮小片上邏輯記憶存儲功能在水平、垂直方向的物理特征尺寸，以求持續(xù)改善密度、性能和可靠性等價 scaling：影響芯片電學(xué)性能的三維器件結(jié)構(gòu)改善、其它非幾何工藝技術(shù)、新材料4、“ more than moore ” 功能多樣化 (functional diversification) 不必 scaling而提高附加值方法： 如對非數(shù)字功能的rf 通信、功率控制、片上無源元件、傳感器/執(zhí)行器 (mems) 等異質(zhì)集成：由pcb 系統(tǒng)板級集成移植為soc 或 sip 5、“ beyond cmos ”超越硅基 cmos 摩爾定律達到物理和概念上極限后，要求全新的科學(xué)、工程和概念框架。美國 nsf 啟動超越