微電子技術課件

第1章信息技術概述1.3微電子技術簡介1.3微電子技術簡介（1）微電子技術與集成電路（2）集成電路的制造（3）集成電路的發(fā)展趨勢（4）IC卡(1)微電子技術與集成電路微電子技術是信息技術領域中的關鍵技術,是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)和各項高技術的基礎微電子技術的核心是集成電路技術電子電路中元器件的發(fā)展演變晶體管(1948)中/小規(guī)模集成電路(1950’s)微電子技術是以集成電路為核心的電子技術,它是在電子元器件小型化、微型化的過程中發(fā)展起來的。大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路(1970’s)電子管(1904)什么是集成電路？集成電路(IntegratedCircuit，簡稱IC): 以半導體單晶片作為基片,采用平面工藝，將晶體管、電阻、電容等元器件及其連線所構成的電路制作在基片上所構成的一個微型化的電路或系統(tǒng)集成電路的優(yōu)點:體積小、重量輕功耗小、成本低速度快、可靠性高超大規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路IC是所有電子產(chǎn)品的核心集成電路的分類按用途分:通用集成電路專用集成電路（ASIC）按電路的功能分:數(shù)字集成電路模擬集成電路按晶體管結構、電路和工藝分:雙極型（Bipolar）電路金屬氧化物半導體(MOS)電路······按集成度(芯片中包含的元器件數(shù)目)分:集成電路規(guī)模元器件數(shù)目小規(guī)模集成電路（SSI）＜100中規(guī)模集成電路（MSI）100~3000大規(guī)模集成電路（LSI）3000~10萬超大規(guī)模集成電路（VLSI）10萬~幾十億極大規(guī)模集成電路（ULSI）＞100萬(3)集成電路的發(fā)展趨勢集成電路的工作速度主要取決于晶體管的尺寸。晶體管的尺寸越小,其極限工作頻率越高,門電路的開關速度就越快,相同面積的晶片可容納的晶體管數(shù)目就越多。所以從集成電路問世以來,人們就一直在縮小晶體管、電阻、電容、連接線的尺寸上下功夫。IC集成度提高的規(guī)律Moore定律:單塊集成電路的集成度平均每18個月翻一番(GordonE.Moore,1965年)例：Intel微處理器集成度的發(fā)展酷睿2雙核

（2006） 291～410M晶體管酷睿2四核

（2007） 820M晶體管Corei7六核（2010）>10億晶體管100019701975198019851990199520001000010000010610x106100x10640048008808080868028680386PentiumPentiumIIPentiumIIIPentium4晶體管數(shù)8048620101000x106CORE2DuoCORE2QuadCOREi7集成電路技術的發(fā)展趨勢199920012004200820102014工藝(μm)0.180.130.090.0450.0320.014晶體管(M)23.847.613553910003500時鐘頻率(GHz)1.21.62.02.6553.810面積(mm2)340340390468600901連線層數(shù)6789910晶圓直徑(英寸)121214161618減小蝕刻尺寸，縮小晶體管、電阻、電容和連線的尺寸增大硅晶圓的面積:使每塊晶圓能生產(chǎn)更多的芯片進一步提高集成度的問題與出路問題:線寬進一步縮小后，晶體管線條小到納米級時，其電流微弱到僅有幾十個甚至幾個電子流動，晶體管將逼近其物理極限而無法正常工作出路:在納米尺寸下，納米結構會表現(xiàn)出一些新的量子現(xiàn)象和效應，人們正在利用這些量子效應研制具有全新功能的量子器件，使能開發(fā)出新的納米芯片和量子計算機同時，正在研究將光作為信息的載體，發(fā)展光子學，研制集成光路，或把電子與光子并用，實現(xiàn)光電子集成(4)IC卡簡介幾乎每個人每天都與IC卡打交道，例如我們的身份證、手機SIM卡、交通卡、飯卡等等，什么是IC卡？它有哪些類型和用途？工作原理大致是怎樣的？下面是簡單介紹。什么是IC卡？IC卡(chipcard、smartcard)，又稱為集成電路卡，它是把集成電路芯片密封在塑料卡基片內，使其成為能存儲信息、處理和傳遞數(shù)據(jù)的載體特點:存儲信息量大保密性能強可以防止偽造和竊用抗干擾能力強可靠性高應用舉例:作為電子證件，記錄持卡人的信息，用作身份識別（如身份證、考勤卡、醫(yī)療卡、住房卡等）作為電子錢包（如電話卡、公交卡、加油卡等）IC卡的類型(按芯片分類)存儲器卡:封裝的集成電路為存儲器，信息可長期保存，也可通過讀卡器改寫。結構簡單，使用方便。用于安全性要求不高的場合，如電話卡、水電費卡、公交卡、醫(yī)療卡等 （帶加密邏輯的存儲器卡增加了加密電路）CPU卡:封裝的集成電路為中央處理器（CPU）和存儲器，還配有芯片操作系統(tǒng)(ChipOperatingSystem)，處理能力強，保密性更好，常用作證件和信用卡使用。手機中使用的SIM卡就是一種特殊的CPU卡。IC卡的類型(按使用方式分類)接觸式IC卡(如電話IC卡)表面有方型鍍金接口,共8個或6個鍍金觸點。使用時必須將IC卡插入讀卡機,通過金屬觸點傳輸數(shù)據(jù)。用于信息量大、讀寫操作比較復雜的場合,但易磨損、怕臟、壽命短非接觸式IC卡(射頻卡、感