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1、微电子学概论,课程的总体概述,课程在教学体系中的地位课程的主要内容参考书及资料学习方法,第一章 绪论,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,信息时代的核心技术,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,基础：软件、微（纳）电子与光电子,关键技术：微（纳）电子与光电子、软件、计算机和通信,信息获取,信息处理,信息传输、交换,信息存储,信息的随动执行和应用,核心和基础：微电子,？微电子学,电子学,微电子学,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,？微电子学,微电子学微型电子学微电子学的核心集成电路集成电路（Integrated
2、 Circuit,简称IC）：通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,微电子学发展情况,发达国家在发展过程中都有的规律集成电路（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 RIC1.52REI REI3RGDP,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,微电子学发展情况,世界G
3、DP和一些主要产业的发展情况,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,微电子学发展情况,微电子对传统产业的渗透与带动作用几乎所有的传统产业与微电子技术结合，用集成电路芯片进行智能改造，都可以使传统产业重新焕发青春。微电子技术不仅在节能，节材等方面能够使传统产业升级换代，而且还可以使传统产品结构，性能等方面发生革命性的质的变化。,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,微电子学发展情况,电子信息技术的广泛应用国民经济在美国计算机完成的工作量超过4000亿人年的手工工作量国防建设在农业社会：大刀长矛等冷兵器在工业化社会：枪、炮等热兵器家庭生活信息化社
4、会：IC成为武器的一个组成元，电子战、信息战日本每个家庭平均拥有约100个芯片,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,微电子学发展情况,电子信息技术的广泛应用,5000 4000 3000 2000 1000 0 1000 2000 3000 4000,石器时代 35000年,铜器时代 1800年,铁器时代 3200年,硅器时代XX 年？,3000BC 1200BC 1968,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,微电子学发展情况,第一台计算机,1946年2月14日 Moore School，Univ.of Pennsylvania18,00
5、0个电子管组成大小：长24m，宽6m，高2.5m速度：5000次/sec；重量：30吨；功率：140KW；平均无故障运行时间：7min,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,微电子学发展情况,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,微电子对信息社会的重要性,2020年世界最大的30个市场领域 其中与微电子相关的22个市场：,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,微电子对信息社会的重要性,如果我们不发展集成电路产业IT行业停留在装配业水平上，挣的“辛苦钱”。在国际分工中将只能处于低附加值的低端上。在没有自己集成电路产业的
6、情况下，我们的高新技术的发展命脉掌握在他人手中。当前，微电子产业的发展规模和科学技术水平已成为衡量一个国家综合实力的重要标志。,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,晶体管的发明,第一个晶体管1947年12月23日NPN Ge晶体管W.Schokley J.Bardeen W.Brattain,获得1956年Nobel物理奖,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,集成电路的发展历史,仙童半导体1947年12月13日 获得1956年Nobel物理奖八叛逆在仙童半导体60年代公司进入黄金期，1967年营业额接近2亿美元1968年，“八叛逆”中的最
7、后两位诺依斯和摩尔，带着葛罗夫脱离仙童公司创立Intel80年代初畅销书硅谷热中写到：“硅谷大约70家半导体公司的半数，是仙童公司的直接或间接后裔1969年在森尼维尔举行的一次半导体工程师大会上，400位与会者中，未曾在仙童公司工作过的不到24,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,1958年第一块集成电路：TI公司的Kilby，12个器件，Ge晶片,获得2000年Nobel物理奖,第一个CPU4004,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,Pentium CPU芯片,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,集成电路的
8、发展历史,1947年12月13日 晶体管发明1958年 的一块集成电路1962年 CMOS技术1967年 非挥发存储器1968年 单晶体管DRAM1971年 Intel公司微处理器,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,摩尔定律,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,集成电路的分类,集成电路的分类器件结构类型集成电路规模使用的基片材料电路形式应用领域,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,器件结构类型分类,双极集成电路NPN型双极集成电路PNP型双极集成电路MOS集成电路NMOSPMOSCMOS(互补MOS)BiMO
9、S集成电路同时包括双极和MOS晶体管的集成电路,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,按集成电路规模,小规模集成电路(Small Scale IC，SSI)中规模集成电路(Medium Scale IC，MSI)大规模集成电路(Large Scale IC，LSI)超大规模集成电路(Very Large Scale IC，VLSI)特大规模集成电路(Ultra Large Scale IC，ULSI)巨大规模集成电路(Gigantic Scale IC，GSI）划分标准：集成度。集成度：每块集成电路芯片中包含的元器件数目。,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分
10、类 微电子学的特点,按集成电路规模,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,按结构形式的分类,单片集成电路：它是指电路中所有的元器件都制作在同一块半导体基片上的集成电路在半导体集成电路中最常用的半导体材料是硅，除此之外还有Ge，GaN，Inp，AlGaAs，GaAs等混合集成电路：厚膜集成电路薄膜集成电路（一般小于1微米）,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,按电路功能分类,数字集成电路(Digital IC)它是指处理数字信号的集成电路模拟集成电路(Analog IC)它是指处理模拟信号(连续变化信号)的集成电路数模混合集成电路(Digit
11、al-Analog IC)例如数模(D/A)转换器和模数(A/D)转换器等,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,微电子学的特点,微电子学是研究在固体（主要是半导体）材料上构成的 微小型化电路，子系统及系统的电子学分支。微电子学研究领域主要研究电子和离子在固体材料中的运动规律 及其应用，并利用它实现信号处理功能的科学。微电子学是信息领域的重要基础学科。,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,微电子学的特点,微电子学综合性很强涉及了固体物理学、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,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,作业,微电子学？微电子学核心？微电子学主要研究领域？微电子学特点？集成电路？集成电路的分类？摩尔定律？,导论晶体管的发明集成电路发展历史集成电路的分类 微电子学的特点,
