12第一章微电子技术与通信技术.ppt

第1章 微电子技术与通信技术 信息技术三大基础技术1. 微电子技术-----集成电路2. 通信技术 ------通信系统3. 计算机技术-----数字技术 1.1 微电子技术 1.1.1 微电子技术与集成电路 基本概念： 以集成电路为核心的微电子技术是在电子电路和电子系统的超小型化和微型化过程中逐渐形成和发展起来的。 电子电路使用的基础元件的演变: ?真空电子管 晶体管 中小规模集成电路 ?大规模超大规模集成电路 电子电路使用的基础元件的演变 真空电子管 在这个阶段产生了广播、电视、无线电通信、仪器仪表、自动化技术和第一代电子计算机 晶体管 1948年发明，再加上印制电路组装技术的使用，使电子电路在小型化方面前进了一大步，产生了第二代计算机 电子电路使用的基础元件的演变 集成电路(Integrated Circuit，简称IC)： 这是20世纪50年代出现，以半导体单晶片作为材料，经平面工艺加工制造，将大量晶体管、电阻等元器件及互连线构成的电子线路集成在基片上，构成的一个微型化的电路或系统。 现代集成电路使用的半导体材料通常是硅(Si)，也可以是化合物半导体如砷化镓(GaAs)等。 集成电路的特点是：体积小，重量轻，可靠性高。 电子电路使用的基础元件的演变-----IC卡 1. 基本概念 IC 卡是“集成电路卡”的简称，把集成电路芯片密封在塑料卡基片内部，使其成为能存储、处理和传输数据的载体。与磁卡相比，IC 卡不受磁场干扰，而且还能可靠地存储数据。 2. IC 卡按集成电路芯片分类 存储器卡—主要用于数据的存储，应用领域广泛，如电话卡、公交卡、医疗卡、饭卡等。 CPU卡—也叫智能卡，具有存储、处理数据的功能，安全性能和智能化程度高。如 SIM卡。 电子电路使用的基础元件的演变-----IC卡 3. IC 卡按使用方式分类 接触式 IC 卡—如电话卡，卡上通常含有一个金属触点，用于相应的读写系统进行操作。 非接触式 IC卡—采用电磁感应方式无线传输数据，方便、快捷。 集成电路的规模 根据所包含的晶体管数目分为： 集成电路分类 根据所用晶体管结构、电路和工艺分为： 双极型（Bipolar）集成电路 金属-氧化物-半导体(MOS) 集成电路 双极－金属-氧化物-半导体集成电路(Bi-MOS)等 根据集成电路的功能分为： 数字集成电路(如逻辑电路、存储器、微处理器、 微控制器、数字信号处理器等) 模拟集成电路(又称为线性电路，如信号放大器、 功率放大器等) 根据用途分为： 通用集成电路 专用集成电路（ASIC） 微电子技术与集成电路 集成电路芯片是微电子技术的结晶，它们是计算机的核心。 微电子技术与集成电路 集成电路是现代信息产业和信息社会的基础 集成电路是改造和提升传统产业的核心技术 2000年世界半导体产值达2000亿美元 电子信息产品市场总额超过1万亿美元 据预测：未来十年内世界半导体的年平均增长率将达15%以上，2010年全世界半导体的年销售额可达到6000~8000亿美元，将支持4~5万亿美元的电子装备市场。 集成电路的制造 集成电路的制造：400多道工序 集成电路的发展趋势 集成电路的工作速度 主要取决于组成逻辑门电路的晶体管的尺寸，晶体管的尺寸越小，其极限工作频率越高，门电路的开关速度就越快。芯片上电路元件的线条越细，相同面积的晶片可容纳的晶体管就越多，功能就越强，速度也越快。 集成电路的发展趋势 提高集成度，关键在缩小门电路面积 集成电路特点：体积小、重量轻、可靠性高 Moore定律 单块集成电路的集成度平均每18～24个月翻一番(由于集成度是有极限的，故此定律不可能永远成立) 集成电路的发展趋势 Intel公司30年来微处理器集成度的发展 集成电路的发展趋势 光子计算机 光能够像电一样来传递信息，甚至效果更好。而且，更重要的一个特点在于它不会和周围环境发生相互干扰的作用。因为当电子计算机芯片越来越趋向于0.18μm时，就会产生很多的问题,而光子计算机就可以避免。 集成电路的发展趋势 量子计算机 这是运用量子力学来设计的， 它们的特点是其潜在的运算速度将 更大于电子计算机。从理论上说， 它们的速度提高可以说是没有止境 的，因为量子计算技术可以在同一 时间内执行各种操作，同时有足够 的能力来完成现在电子计算机还很 难完成的任务，比如说完成密码的 破译和语音的识别等等。因此，欧 洲已经成立了量子计算机