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第三篇

现代高新技术

现代高新技术是伴随着20世纪中叶计算机

的问世和原子能的利用而兴起的。现代高新技术

以电子信息技术为先导，以生物技术和空间技术

为核心，以新能源技术为支柱，形成了一大批相

互关联的高技术群落。

本篇介绍现代高新技术中的微电子技术与计

算机、现代信息技术与通信、生物技术、空间技

术、激光技术、新能源技术等。

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第八章微电子技术与计算机

本章导读

在高新技术中，电子信息技术起到领头的作用。今天，

电子信息技术的研究开发和应用的水平，已经成为衡量一个

国家科技水平的主要标志之一。电子信息技术是一门综合技

术，它包括微电子技术、计算机技术、自动控制与人工智能

技术、信息技术、现代通信技术等，其中微电子技术是所有

电子信息技术的基础，计算机技术是电子信息技术的核心，

自动控制与人工智能技术、信息技术、现代通信技术是电子

信息技术的重要组成部分。

本章主要介绍微电子技术与计算机技术,其它技术分别

立章逐一介绍。

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第一节微电子技术

微电子技术是现代高新技术中的关键技术，目前，它已渗透到人类社会

的各个领域和人类生活的各个方面，成为支撑高技术发展的基础和推进社会

信息化的动力。

一、什么是微电子技术？

传统的电子技术是以真空电子管为基础元件，产生的电子产品有广播、

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。现代微电

子技术是指以集成电路为代表的研制、生产微小型电子元器件和电路，实现

电子系统功能的技术。微电子技术的核心是集成电路技术，它是随着集成电

路技术的发展而发展起来的一门新兴技术。

微电子技术不仅使电子设备和系统实现微小型化，更重要的是它引起了

电子设备和系统在设计、工艺、封装等过程的巨大变革。所有的元器件如晶

体管、电阻、连线等，都以整体的形式相互连接，设计的出发点不再是单个

元器件，而是整个系统或设备。

二、集成电路及性能指标

集成电路是以半导体晶体材料为基片，经过专门的工艺技术把电路的元

器件和连线集成在基片内部、表面或基片之上的微小型化的电路或系统。集

成电路常用硅制作，所以也叫做硅芯片或芯片。

衡量集成电路水平的性能指标之一是集成度。集成度是指在一定尺寸的

芯片上所容纳的晶体管的个数。集成度不到100个晶体管的集成电路叫做小

规模集成电路；集成度在100到1000之间的叫中规模集成电路；集成度在

1000以上的叫大规模集成电路；通常将集成度在10万以上的集成电路叫超

大规模集成电路。

集成度的提高使集成电路中的元器件越来越小，连线也越来越细。这就

对制作工艺、技术和环境提出了极高的要求，使得集成电路业成为高投入的

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行业。在80年代后期，一条大规模集成电路生产线的投资约需要5000万美

元。当然，集成电路行业也是一个高产出和高回报的行业。硅是制造集成电

路芯片的原材料，由于价格便宜且性能稳定，目前90％以上的电子元器件

都是由硅材料制备的。直径15厘米的硅片的价值不过几美元，制成单晶硅

后价值为30美元，经加工制成集成电路后价值240美元，再经检测、封装，

最终产品的价值可达700美元。

衡量集成电路水平的另一个指标是集成电路的门延迟时间。它反映了集

成电路的运行速度，门延迟时间越小集成电路的工作速度就越快。

硅集成电路的发展遵循《摩尔定律》，所谓《摩尔定律》就是每18个月

集成电路的集成度增加一倍，而它的价格也要降低一半。这是由于制作工艺

水平的提高，使得硅单晶的直径增大，从而使硅片生产的成本降低。集成电

路的飞速发展，导致了计算机每2～3年就有一次更新换代。

三、微电子技术的发展

20世纪30年代，量子力学取得了举世瞩目的成就，它应用于固体物理，

产生了固体能带理论，使人们对于半导体的基本性质有了新的