第1章_概论课件.ppt

微电子技术 富容国 电子工程与光电技术学院 光电技术系 参考书目 郝跃/贾新章/吴玉广， 《微电子概论》高等教育出版社，2003年12月 张兴/黄如/刘晓彦，《微电子学概论》北京大学出版社，2007年1月； 课程目的 了解什么是微电子学和微电子学研究的主要内容； 对微电子学的发展历史、现状和未来有一个比较清晰的认识； 初步掌握半导体物理、半导体器件物理、集成电路工艺、集成电路设计、集成电路CAD方法、MEMS技术等基本概念，对微电子学的整体有一个比较全面的认识； 为今后更深入的学习微电子学和集成电路方面的相关知识打好基础。 主要内容 概论 集成器件物理基础 集成电路制造工艺 集成电路设计 微电子系统设计 第一章 概论 什么是微电子技术 什么是集成电路 集成电路产业的重要性 集成电路发展史 集成电路分类方法 什么是微电子学 微电子学(Microelectronics)是电子学的一门分支，主要研究电子或离子在固体材料中的运动规律及其应用； 微电子学是以实现电路和系统的集成为目的：研究如何利用半导体的微观特性以及一些特殊工艺，在一块半导体芯片上制作大量的器件，从而在一个微小面积中制造出复杂的电子系统。 什么是微电子技术 微电子技术：利用微细加工技术，基于固体物理、器件物理和电子学理论和方法，在半导体材料上实现微小型固体电子器件和集成电路的一门技术，其核心是半导体集成电路及其相关技术。 它包括： 系统和电路设计技术； EDA软件技术； 半导体器件物理； 集成电路制造工艺、材料制备等； 集成电路测试技术； 封装技术等； 集成电路（IC） Integrated Circuit的缩写； 集成电路是指通过一系列工艺，在单片半导体材料上（硅或者砷化镓）加工出许多元器件(有源和无源的)，这些元器件按照一定要求连接起来，作为一个不可分割的整体执行某一特定的功能； 集成电路是电路的单芯片实现； 集成电路是微电子技术的核心； 集成电路（IC） 集成电路（IC） 集成电路（IC） 硅单晶片与加工好的硅片 8英寸硅片与制备好的集成电路 集成电路芯片的显微照片 封装好的Intel奔腾CPU Intel奔腾CPU内部显微照片 微电子的特点总结 微电子学是一门综合性很强的边缘学科。 涉及了固体物理学、量子力学、热力学与统计物理学、材料科学、电子线路、信号处理、计算机辅助设计、测试与加工、图论、化学等多个学科； 微电子学是一门发展极为迅速的学科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微电子学发展的方向； 微电子学的渗透性极强，它可以是与其他学科结合而诞生出一系列新的交叉学科，例如微机电系统(MEMS)、生物芯片等； 2006年我国IC生产线数量增加对比 我国大尺寸IC生产线结构 我国大尺寸IC生产线结构 我国中小尺寸IC生产线结构 近几年来集成技术的发展情况及展望 集成电路的重要性 IC及其产业是以计算机和通讯为支柱的信息社会的基石： 目前信息产业占40%~60%，国民经济增长的65%与IC有关； 预测：到2012年，世界GDP 值达50万亿美元，IC产值达6000亿，支持6~8万亿美元的电子装备，支持30万亿美元的电子信息服务业（是1997年全球GDP的总和）； 如果以单位质量的“钢”对国民生产总值的贡献为1来计算，则小轿车为5，彩电为30，计算机为1000，而IC则高达2000； 集成电路的重要性 有统计数据表明，发达国家在发展过程中都有一条规律： 集成电路（IC）产值的增长率（RIC）高于电子工业产值的增长率（REI） 电子工业产值的增长率又高于GDP的增长率（RGDP） 一般有一个近似的关系 RIC≈1.5~2REI REI≈3RGDP （ RIC≈1.7REI，来自IMF ） 集成电路的重要性 渗透力强： 以IC进行智能改造，不仅使几乎所有的传统产业焕发青春，节能、节材，还使其产生革命性的变化和进步。 全国各行业的风机、水泵的总耗电量约占了全国发电量的30%，仅仅对风机、水泵采用变频调速等电子技术进行改造，每年即可节电500亿度以上，相当于三个葛洲坝电站的发电量(157亿度/年) 对白炽灯进行高效节能改造，并假设推广应用30%，所节省的电能相当于三座大亚弯核电站的发电量(139亿度/年) 集成电路的重要性 集成电路的重要性 IC产业的增值性： 硅变成IC芯片，“点石成金”，IC是体现知识经济的典型产品 ； 例1：1M DRAM的150mm硅片 硅(沙子)→单晶硅片($30) →电路芯片($240) →测试封装的电路($700) 例2： 集成电路的重要性 国防建设的关键作用； 远古：天然兵器（木棒