導(dǎo)語(yǔ)：微電子技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

微電子技術(shù)作為現(xiàn)今電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景，但其在發(fā)展過程中不可避免的出現(xiàn)一些阻礙因素影響微電子技術(shù)的發(fā)展，例如其本省存在的物理限制、材料以及工藝的都限制了微電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。而電子產(chǎn)品微型化又是現(xiàn)今社會(huì)的需求和電子產(chǎn)品的主流發(fā)展趨勢(shì)，微電子技術(shù)的優(yōu)化與創(chuàng)新不但會(huì)給人們的生活生產(chǎn)帶來極大的便利還可以促進(jìn)現(xiàn)有航天載人技術(shù)、信息通信技術(shù)以及電子材料制作逐漸趨于優(yōu)化，朝著更高水平發(fā)展。微電子技術(shù)主要是指集成電路芯片制備、微電子封裝技術(shù)以及薄膜工藝等技術(shù)，當(dāng)下，微電子技術(shù)的發(fā)展水平已逐步成為衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要考量點(diǎn)，所以，就有必要對(duì)微電子技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行探討，找出制約微電子技術(shù)發(fā)展的因素和對(duì)微電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行分析。文章首先對(duì)微電子技術(shù)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，基于此對(duì)微電子技術(shù)的限制因素及發(fā)展方向進(jìn)行了探討，最后結(jié)合微電子技術(shù)的應(yīng)用分析了微電子技術(shù)發(fā)展的新領(lǐng)域，以期為我國(guó)微電子技術(shù)的發(fā)展提供思路參考。

1.微電子技術(shù)的發(fā)展歷程

1947年晶體管的問世為微電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，而微電子技術(shù)應(yīng)用始于上世紀(jì)50年代，這一時(shí)間段是微電子技術(shù)發(fā)展較為迅猛的時(shí)期，而之后出現(xiàn)的集成電路更是引領(lǐng)了電機(jī)技術(shù)新的革命性革新，上世界70年代進(jìn)入了微電子技術(shù)發(fā)展的高峰階段，這一時(shí)期內(nèi)微電子技術(shù)在各個(gè)行業(yè)以及人們的日常生活生產(chǎn)中開始大規(guī)模應(yīng)用，尤其是在微型計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以后更是凸顯了微電子技術(shù)在高新技術(shù)中的關(guān)鍵作用。進(jìn)入21實(shí)際后，微電子技術(shù)可以說正式進(jìn)入千微電子技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)廣州南方衛(wèi)星導(dǎo)航儀器有限公司黃勁風(fēng)家萬(wàn)戶，并發(fā)揮重要作用。比如，小到人們?cè)谌粘Ｉ钪谐Ｊ褂玫挠?jì)算機(jī)、手機(jī)以及家用電器等的生產(chǎn)制造，大至航天載人實(shí)現(xiàn)、汽車工業(yè)等都是基于微電子技術(shù)來完成的。先進(jìn)，我國(guó)的微電子技術(shù)已取得長(zhǎng)足進(jìn)步，甚至一些領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位，例如，在集成納米方面的研究以及成功實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大集成規(guī)?；?，華為公司的移動(dòng)芯片在全世界處于領(lǐng)先地位，海思芯片已于高通、三星等芯片平齊平坐。

2.微電子技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

21世紀(jì)隨著信息技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用微電子技術(shù)也得到了快速的發(fā)展，微電子技術(shù)并逐漸開始在信息時(shí)代中發(fā)揮重要作用，其逐漸成為影響信息時(shí)展的關(guān)鍵角色。從上文中所述的微電子技術(shù)發(fā)展歷程來說，自20世紀(jì)50年代晶體管的問世標(biāo)志著微電子技術(shù)的產(chǎn)生，在之后的幾年間內(nèi)集成電路的出現(xiàn)更是為現(xiàn)今微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，在20世紀(jì)70年代初期集成電路在微型計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的大范圍應(yīng)用更是表明了微電子技術(shù)發(fā)展跨上了新的臺(tái)階?，F(xiàn)今，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及電子信息技術(shù)的大發(fā)展，以集成電路為核心的微電子技術(shù)更是發(fā)展至空前高度，相比于誕生初期的微電子技術(shù)集成化程度現(xiàn)今的微電機(jī)技術(shù)集成化程度整整提升了500萬(wàn)倍，此外，相比于誕生初期的微電子技術(shù)產(chǎn)品體積與重量都有了大幅度的降低，現(xiàn)今一個(gè)微小的單獨(dú)集成片就可以包含近千萬(wàn)個(gè)集體館，尤其是在改革開放之后，國(guó)家在微電子技術(shù)方面得讓研究力度在不斷加大，而微電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)也迎來了新的發(fā)展良機(jī)，隨著我國(guó)在微電子技術(shù)方面研究的不斷深入現(xiàn)今已經(jīng)取得驕人的成績(jī)，例如在深亞微米集成化研究方面已經(jīng)在國(guó)家上取得領(lǐng)先地位，而我國(guó)微電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)也開始有最初的簡(jiǎn)單粗放式發(fā)展逐步向集成化和規(guī)?；l(fā)展。此外，我國(guó)在微電子芯片研究領(lǐng)域同樣取得可喜成績(jī)，現(xiàn)今集成芯片已經(jīng)大范圍應(yīng)用在信息通信、多媒體設(shè)備和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)中，但總體而言我國(guó)微電子技術(shù)的發(fā)展水平與其它發(fā)達(dá)國(guó)家還存在較大差距，因此，我國(guó)要持續(xù)增加微電子技術(shù)研發(fā)力度，從政策以及資金上給予相應(yīng)支持，不斷的提升我國(guó)微電子技術(shù)創(chuàng)新水平，最終保證我國(guó)微電子技術(shù)緊跟時(shí)展。

3.微電子技術(shù)的限制因素及發(fā)展方向

3.1物理規(guī)律限制。微電子技術(shù)的核心在于其集成電路芯片的制造，結(jié)合微電子技術(shù)的發(fā)展歷程來看，先進(jìn)的微電子技術(shù)的發(fā)展都是在不斷的突破集成電路單個(gè)芯片元件的集成數(shù)量，現(xiàn)今，單個(gè)芯片上能夠集成近5億各電子元器件，該集成數(shù)量已經(jīng)超過特大集成規(guī)模的限制，但從物理規(guī)律角度來看，微電子技術(shù)的發(fā)展依然受到其自身客觀限制。在實(shí)際應(yīng)用中通常可以通過對(duì)電子元器件尺寸的縮小來提升其IC性能，但電子元期間特征尺寸縮小的同時(shí)意味著其氧化層厚度和溝道長(zhǎng)度同樣縮小，這樣克服元器件的“穿通效應(yīng)”就變大人更加困難。例如，當(dāng)量子隧道穿透效應(yīng)（圖1）增加時(shí)，電子元器件的靜態(tài)功耗會(huì)變大，當(dāng)靜態(tài)功耗值占比達(dá)到電路總功耗某一限值時(shí)，表明該狀態(tài)為晶體管縮小的極限值，但就現(xiàn)今的科技水平來看，依然無法跳出物理規(guī)律的限制。3.2材料限制。微電子技術(shù)一般常使用的材料為硅晶體，該材料由于其自身的特性在一定程度上阻礙了微電子技術(shù)的進(jìn)步?，F(xiàn)今，研究人員開始逐漸借助氧化物半導(dǎo)體材料和超導(dǎo)體材料替代常用的硅晶體材料，此外，使用碳納米管做成的晶體管更是為微電子技術(shù)的革新提供了新的思路。學(xué)者經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究得出：新納米管電路中總輸出信號(hào)是大于輸入信號(hào)，該結(jié)論的得出也表明該納米管電路是具有一定的放大功能。目前，有一些學(xué)者提出借助塑料半導(dǎo)體技術(shù)來制備出不易破裂的集成電路，這也為微電子技術(shù)的發(fā)展提供了新方向。3.3工藝技術(shù)限制。（一）光刻設(shè)備尺度問題。在微電子技術(shù)工藝中最為關(guān)鍵的設(shè)備為光刻機(jī)（曝光工具），此設(shè)備的制造過程復(fù)雜、成本高且其精密度要求較高，而設(shè)備分辨率以及焦深都會(huì)影響光刻技術(shù)的應(yīng)用，當(dāng)尺寸推進(jìn)至0.05um且停滯較長(zhǎng)時(shí)間后則會(huì)引起集成電路無法快速的進(jìn)入納米時(shí)代。（二）互連引線問題。集成電路板上面積過小或單位面積內(nèi)晶體管數(shù)量的變多都會(huì)使得相互連線間橫截面積縮小，電阻變大，進(jìn)而造成整體電路=反應(yīng)時(shí)間的增加，從另一方面來說集成電路板尺寸的縮小雖然能夠提升晶體管的工作效率，但卻造成互聯(lián)引線的反映時(shí)間增加，所以，怎么在已有集成規(guī)模條件下將互聯(lián)引線進(jìn)行優(yōu)化是很多專家學(xué)者研究的重點(diǎn)課題。（三）可靠性問題。如前文所述，集成電路在逐漸向著精細(xì)加工與小規(guī)模元器件發(fā)展，但小規(guī)模元器件的使用雖然會(huì)提升整個(gè)電路系統(tǒng)運(yùn)行的效率但卻降低了電子元器件的使用壽命。尤其是在制造工藝方面出現(xiàn)的可靠性問題更是嚴(yán)重影響微電子技術(shù)的發(fā)展。（四）散熱問題。微電子技術(shù)在應(yīng)用過程中出現(xiàn)的散熱問題主要是由封裝技術(shù)水平?jīng)Q定的，現(xiàn)今，隨著集成化朝著超規(guī)模方向的發(fā)展，在未來集成功能也必然越來越復(fù)雜，所以，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)就需要對(duì)整體電路的總功耗以及封裝技術(shù)間的關(guān)系進(jìn)行衡量。

4.微電子技術(shù)發(fā)展的新領(lǐng)域

4.1生物芯片技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。微電子技術(shù)與其他學(xué)科的相互融合是其未來發(fā)展的必然趨勢(shì)，而生物芯片技術(shù)就是未來微電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要防線。對(duì)生物芯片技術(shù)的研究始于上世紀(jì)90年代，該時(shí)期研發(fā)的DNA基因芯片就與現(xiàn)今的計(jì)算機(jī)芯片相類似，該芯片可以在數(shù)秒內(nèi)將數(shù)萬(wàn)，類物種的基因進(jìn)行解碼，近幾年來，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提上，人們發(fā)現(xiàn)可以借助有機(jī)聚合物導(dǎo)電材料制備生物芯片，該芯片的容量是計(jì)算機(jī)的10億倍。4.2塑料半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。塑料半導(dǎo)體技術(shù)是有機(jī)化學(xué)與半導(dǎo)體結(jié)合產(chǎn)生的新學(xué)科，應(yīng)用該技術(shù)所制備的塑料半導(dǎo)體其實(shí)質(zhì)是一種新型塑料晶體管（有機(jī)薄膜晶體管），該技術(shù)的應(yīng)用為晶體管的制備提供了新思路，例如，借助橡膠印發(fā)幾分鐘即可完成晶體管的制備。4.3納米技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，微電子技術(shù)IC線寬度在不斷縮短，而納米技術(shù)的使用能夠有效解決半導(dǎo)體自身存在的問題，而納米技術(shù)可以說是微電子技術(shù)的關(guān)鍵支撐。例如，通過采用碳納米管制備微電子元器件、通信設(shè)備以及顯示器等推動(dòng)了半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，此外，基于碳納米管的電壓逆變器更是成為分子內(nèi)邏輯電路制造的先河。新型納米管電路相比傳統(tǒng)的集成電路具有更強(qiáng)的輸出信號(hào)與信號(hào)增益效果，而碳納米管又能夠放大硅晶體管，因此，納米技術(shù)開始大規(guī)模用于微電子產(chǎn)品的制備中。

5.結(jié)語(yǔ)

任何技術(shù)的發(fā)展都會(huì)隨著社會(huì)需求的改變?cè)馐艿桨l(fā)展的阻力，微電子技術(shù)的發(fā)展同樣如此，從最初的蓬勃發(fā)展到現(xiàn)今的發(fā)展受阻都表明我們需要從微電子技術(shù)的工藝、制備材料以及其物理規(guī)律限制方面對(duì)制約微電子技術(shù)發(fā)展的原因進(jìn)行深入的探討，為確保微電子技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)進(jìn)步，童謠需要我們考慮將微電子技術(shù)和其它學(xué)科進(jìn)行融合，以期通過技術(shù)間的相互融合與補(bǔ)充實(shí)現(xiàn)微電子技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

作者:黃勁風(fēng) 單位:廣州南方衛(wèi)星導(dǎo)航儀器有限公司