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1微電子學(xué)與集成電路解讀

微電子學(xué)是電子學(xué)的分支學(xué)科，主要致力于電子產(chǎn)品的微型化，達(dá)到提升電子產(chǎn)品應(yīng)用便利和應(yīng)用空間的目的。微電子學(xué)還屬于一門(mén)綜合性較強(qiáng)學(xué)科類(lèi)型，具體的微電子研究中，會(huì)用到相關(guān)物理學(xué)、量子力學(xué)和材料工藝等知識(shí)。微電子學(xué)研究中，切實(shí)將集成電路納入到研究體系中。此外，微電子學(xué)還對(duì)集成電子器件和集成超導(dǎo)器件等展開(kāi)研究和解讀。微電子學(xué)的發(fā)展目標(biāo)是低能耗、高性能和高集成度等特點(diǎn)。集成電路是通過(guò)相關(guān)電子元件的組合，形成一個(gè)具備相關(guān)功能的電路或系，并可以將集成電路視為微電子學(xué)之一。集成電路在實(shí)際的應(yīng)用中具有體積小、成本低、能耗小等特點(diǎn)，滿(mǎn)足諸多高新技術(shù)的基本需求。而且，隨著集成電路的相關(guān)技術(shù)完善，集成電路逐漸成為人們生產(chǎn)生活中不可缺少的重要部分。

2微電子發(fā)展?fàn)顟B(tài)與趨勢(shì)分析

2.1發(fā)展與現(xiàn)狀

從晶體管的研發(fā)到微電子技術(shù)逐漸成熟經(jīng)歷漫長(zhǎng)的演變史，由晶體管的研發(fā)→以組件為基礎(chǔ)的混合元件（鍺集成電路）→半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管→MOS電路→微電子。這一發(fā)展過(guò)程中，電路涉及的內(nèi)容逐漸增多，電路的設(shè)計(jì)和過(guò)程也更加復(fù)雜，電路制造成本也逐漸增高，單純的人工設(shè)計(jì)逐漸不能滿(mǎn)足電路的發(fā)展需求，并朝向信息化、高集成和高性能的發(fā)展方向。現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)對(duì)微電子的發(fā)展創(chuàng)造了良好的發(fā)展空間，目前國(guó)內(nèi)微電電子發(fā)展特點(diǎn)如下：（1）微電子技術(shù)創(chuàng)新取得了具有突破性的進(jìn)展，且逐漸形成具有較大規(guī)模的集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)規(guī)模。對(duì)于集成電路的技術(shù)水平在0.8~1.5μm，部分尖端企業(yè)的技術(shù)水平可以達(dá)到0.13μm。（2）微電子產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，隨著技術(shù)的革新產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐漸生成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，上下游關(guān)系處理完善。（3）產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，更多企業(yè)參與到微電子學(xué)的研究和電路中，有效推動(dòng)了微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促使微電子技術(shù)得到了進(jìn)一步的完善和發(fā)展。

2.2發(fā)展趨勢(shì)

微電子技術(shù)的發(fā)展中，將微電子技術(shù)與其他技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，可以衍生出更多新型電子器件，為推動(dòng)學(xué)科完善提供幫助。另外微電子技術(shù)與其他產(chǎn)業(yè)結(jié)合，可以極大的拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的增加。微電子芯片的發(fā)展遵循摩爾定律，其CAGR累計(jì)平均增長(zhǎng)可以達(dá)到每年58%。在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，微電子技術(shù)將按照提升集團(tuán)系統(tǒng)的性能和性?xún)r(jià)比，如下為當(dāng)前微電子的發(fā)展方向。

2.2.1硅基互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）

CMOS電路將成為微電子的主流工藝，主要是借助MOS技術(shù)，完成對(duì)溝道程度的縮小，達(dá)到提升電路的集成度和速度的效果。運(yùn)用CMOS電路，改善芯片的信號(hào)延遲、提升電路的穩(wěn)定性，再改善電路生產(chǎn)成本，從而使得整個(gè)系統(tǒng)得到提升，具有極高研究和應(yīng)用價(jià)值?？梢詫MOS電路將成為未來(lái)一段時(shí)間的主要研究對(duì)象，且不斷對(duì)CMOS電路進(jìn)行縮小和優(yōu)化，滿(mǎn)足更多設(shè)備的需求。

2.2.2集成電路是當(dāng)前微電子技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)

微電子芯片是建立在的集成電路的基礎(chǔ)上，所以微電子學(xué)的研究中，要重視對(duì)集成電路研究和分析。為了迎合信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于集成電路暴露出的延時(shí)、可靠性等因素，需要及時(shí)的進(jìn)行處理。在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)對(duì)于集成電路的研究和轉(zhuǎn)變勢(shì)在必行。

2.2.3微電子技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合

借助微電子技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合，可以衍生出諸多新型技術(shù)類(lèi)型。當(dāng)前與微電子技術(shù)結(jié)合的技術(shù)實(shí)例較多，積極為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。例如：微光機(jī)電系統(tǒng)和DNA生物芯片，微光機(jī)電系統(tǒng)是將微電子技術(shù)與光學(xué)理論、機(jī)械技術(shù)等結(jié)合，可以發(fā)揮三者的綜合性能，可以實(shí)現(xiàn)光開(kāi)關(guān)、掃描和成像等功能。DNA生物芯片是將微電子技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合，能有效完成對(duì)DNA、RNA和蛋白質(zhì)等的高通量快速分析。借助微電子技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合衍生的新技術(shù)，能夠更為有效推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

3微電子技術(shù)的應(yīng)用解讀

微電子學(xué)與集成電路的研究不斷深入，微電子技術(shù)逐漸的應(yīng)用到人們的日常生活中，對(duì)于改變?nèi)藗兊纳钇焚|(zhì)具有積極的作用。且微電子技術(shù)逐漸成為一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平和綜合國(guó)力的指標(biāo)。在實(shí)際的微電子技術(shù)應(yīng)用中，借助微電子技術(shù)和微加工技術(shù)可以完成對(duì)微機(jī)電系統(tǒng)的構(gòu)建，在完成信息采集、處理、傳遞等功能的基礎(chǔ)上，還可以自主或是被動(dòng)的執(zhí)行相關(guān)操作，具有極高的應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于DNA生物芯片可以用于生物學(xué)研究和相關(guān)醫(yī)療中，效果顯著，對(duì)改善人類(lèi)生活具有積極的作用和意義。

4結(jié)束語(yǔ)

微電子學(xué)與集成電路均為信息技術(shù)的基礎(chǔ)，其中微電子學(xué)中囊括集成電路。在對(duì)微電子學(xué)和集成電路的解析中，需要對(duì)集成電路和微電子技術(shù)展開(kāi)綜合解讀，分析微電子技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，再結(jié)合具體情況對(duì)微電子技術(shù)的當(dāng)前應(yīng)用展開(kāi)解讀，為微電子學(xué)與集成電路的創(chuàng)新和完善提供參考，進(jìn)而推動(dòng)微電子技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)造更大的產(chǎn)值，實(shí)現(xiàn)國(guó)家的持續(xù)健康發(fā)展。

作者:胥亦實(shí) 單位:吉林大學(xué)

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