微電子論文

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微電子論文:微電子技術在航空系統中的應用

文章摘要：隨著微電子技術的不斷發展，在我國的各行各業中科技水平也在不斷提高，微電子技術不僅僅可以應用于工業等各種領域，我們也可以看到微電子技術，同樣可以應用在航空系統之中，促進航空系統的進步，從而推動其向綜合化、模塊化方向發展。本文就將以微電子及微電子在航空系統中的發展的重要內涵為著手點，從而提出將微電子技術更好地應用于航空系統中的重要策略。

關鍵詞：微電子技術；航空系統；綜合化

微電子技術的進步在很大程度上提升各領域的科學水平，促進了各領域上的發展，目前在微電子技術在航空系統中的應用效果中，我們可以看到微電子技術的重要作用，不僅僅能夠促進航空系統向經濟性、技術性方向發展，同時也能促進航空系統整體性的進步。所以我們要明確微電子技術及微電子技術應用于航空系統的重要作用，從而對如何更好地應用微電子技術進行探究，希望可以促進微電子技術在航空系統中的發展。

1微電子技術的基本概念

微電子技術是較為復雜精密的科學技術之一，是建立在各種高密度微電子組件的基礎上的高微電子技術。作為目前國內較為高精尖的基本技術端電子技術，其應用領域十分廣泛，不僅僅可以使用于航空航天中，也可以使用在各個工業領域及商業領域上，微電子技術的展現形式通常是以微電子商品或者集合多種電子元器件的綜合系統載體等出現，同時這也是各種半導體元件的產品的相關統稱，作為集成電路的一個重要載體，微電子技術對于促進各領域的發展是有重要作用的，但是微電子技術的學習與創新是微電子技術發展的難點，在目前的信息化時代，我們既要正視微電子技術的重要性，又要對微電子技術進行學習與創新，從而促進國家科學、經濟、國防等進一步發展。

2微電子技術在航空系統發展中的重要內涵

隨著航空系統的不斷發展，我們可以看到微電子技術在航空發展過程之中起到相當大的推動作用，促進航空系統向智能化、科學化、模塊化方向發展，而且往往這個時候航空系統的發展也呈現出了綜合性這一具體特性，微電子技術在航空系統中的發展不僅僅是航空水平的具體體現，同時也是國家科技水平及相應的國防實力的重要體現，微電子技術不僅僅是理論性的技術工種，當微電子技術應用于航空系統發展過程中時，也在證明我國微電子技術的基本專業知識理論能夠很好地和實踐應用有機結合起來，體現了我國航空系統發展狀況。除了在航空系統中，微電子技術往往也會體現在航空微電子技術產品上，但無論是系統上還是產品上，微電子技術在航空系統發展過程中仍扮演了重要的推動角色。

3如何更好地將微電子技術應用于航空系統之中

3.1將微電子技術的專業理論知識與航空系統應用進行有機結合

我們可以看到目前航空系統的應用已經偏向于綜合化、具體化、模塊化方向發展了，所以電子技術基礎知識應該在明確目前航空系統的基本發展現狀之上，與實際航空系統應用進行有機結合，保障航空系統能夠使用圖像及語音信號實時傳送功能，提高航空系統發展中的經濟性與技術性，無論是在控制系統還是傳感器及顯示系統中，都促進了航空系統的靈活性和可靠性特性的發展，解決綜合系統中所存在的相應問題，提升客觀的顯示技術及控制技術，從而推動微電子技術在航空系統中的深化與進步。

3.2提升相關人員的微電子技術水平，引進高質量的人才

無論是航空系統方面還是微電子技術方面其發展都需要高質量、高水平的人才進行相應的實驗與應用，所以我們必須提高整體隊伍的綜合素質，以促進微電子技術在航空系統中的發展與應用。傳統的固體物理基礎課程、半導體器件與微電子綜合課程設計等基本知識理論課程并不能滿足微電子技術發展的具體要求，為了培訓相應的航空方面的微電子技術人才，我們必須要革新課程，提高課程難度，在一定程度上加入相應的航空理論知識，增加實踐課程的相應比例，促進相關專業人員能夠將微電子與航空系統的理論知識與現實實際發展情況的有機結合，也可以加強對于VLSI設計、SOC設計方法學嵌入式微處理器體系結構的學習等，但無論是哪種專業知識，都需要相關人員對于相應的微電子技術水平及航空系統的相應技術進行學習與創新，只有這樣微電子技術才能在航空系統的發展過程之中得到更好的應用。

3.3對航空系統中的微電子技術設備進行相應的保護

在微電子技術的應用過程中我們也不應該忽視對于微電子技術載體即微電子技術設備的相應保護，一般這些設備會出現靜電損害及電磁干擾等常見損害問題，在一定程度上阻礙了航空系統的正常運作，我們必須對微電子技術設備進行相應的保護，從而促進微電子技術可以正常應用于航空系統之中。我們可以利用帶有防靜電的相應裝置，以及防塵罩、導電袋等多種防護準備，保證微電子技術設備不被靜電損壞，除此之外還可以考慮降低航空系統各部分的摩擦狀況，處理好相應的飛機操作面，安裝靜電故電器等多種方式降低電磁對于微電子技術設備的干擾，同時對微電子技術設備進行相應的保護。

3.4對航空系統中所使用的集成電路及電子元件進行創新

航空系統中微電子技術應用往往體現在集成電路與元器件的使用過程中，在這個航空系統運行當中，無論是對于信息進行存儲或是處理，都需要使用相應的通用高端芯片以及集成電路等，但是目前國內的芯片及核心元器件都主要依賴于進口，國產的集成電路及電子元件不能夠滿足目前微電子技術在航空系統中的發展需求，面對這一問題，我們必須要注重在航空系統中對于相關技術及電子元件的創新，從而促進微電子技術的提高與航空系統的進步。

4結語

在微電子應用于航空系統中的這一個方面，我們還有好長的路要走，不僅僅需要從理論上獲得突破與提高，同時也要在微電子技術及航空系統的實踐應用上進行有機融合，明確微電子技術在航空系統中發展的重要內涵，從而通過人才引進、元件升級、設備保護等多種方式促進微電子技術在航空系統發展中的具體應用。

作者:顧曉清 單位:上海電子信息職業技術學院

微電子論文:機械系統微電子論文

1微電子機械系統的概述

1.1微電子機械系統的概念

微電子機械系統主要結構有微型傳感器、制動器以及處理電路。其是一種微電子電路與微機械制動器結合的尺寸微型的裝置，其在電路信息的指示下可以進行機械操作，并且還能夠通過裝置中的傳感器來獲取外部的數據信息，將其進行轉化處理放大，進而通過制動器來實現各種機械操作。而微電子機械系統技術是以微電子機械系統的理論、材料、工藝為研究對象的技術。微電子系統并不只是單純的將傳統的機電產品微型化，其制作材料、工藝、原理、應用等各個方面都突破了傳統的技術限制，達到了一個微電子、微機械技術結合的全新高度。微電子機械系統是一種全新的高新科學技術，其在航天、軍事、生物、醫療等領域都有著重要的作用。

1.2微電子機械系統技術的特點

1.2.1尺寸微型化

傳統機械加工技術的最小單位一般是cm，而微電子機械系統技術下的機械加工往往最小單位已經涉及到了微米甚至納米。這以尺寸的巨大變化使得微電子機械系統技術下的原件具有微型化的特點，其攜帶方便，應用領域更加廣闊。

1.2.2集成化

微電子機械系統技術下的原件實現了微型化為器件集成化提供了有力的基礎。微型化的器件在集成上具有無可比擬的優勢，其能夠隨意組合排列，組成更加復雜的系統。

1.2.3硅基材料

微電子機械系統技術下的器件都是使用硅為基加工原料。地面表面有接近30%的硅，經濟優勢十分明顯。硅的使用成本低廉這就使得微電子機械系統技術的下的器件成本大大縮減。硅的密度、強度等于鐵相近，密度與鋁相近，熱傳導率與鎢相近。

1.2.4綜合學科英語

微電子機械系統技術幾乎涉及到所有學科，電子、物理、化學、醫學、農業等多個學科的頂尖科技成果都是微電子機械系統技術的基礎。眾多學科的最新成果組合成了全新的系統和器件，創造了一個全新的技術領域。

2微電子機械系統的技術類別

2.1體微機械加工技術

體微機械加工技術主要將單晶硅基片加工為微機械機構的工藝，其最大的優勢就是可以制作出尺寸較大的器件，最大的弊端是難以制造出精細化的靈敏系統。并且使用體微加工工藝難以優化器件的平面化布局，制作出來的器件難以與微電子線路直接兼容。體微機械加工工藝一般在壓力傳感器和加速度傳感器的制造中普遍應用。

2.2表面微機械加工技術

表面微機械加工技術就是通過集成電路中的平面化技術來實現微機械裝置的制造。其主要優勢表現在充分利用了已有的IC工藝，能夠靈活掌握機械器件的尺寸，因此表面為微機械加工技術與IC之間是兼容的。表面微機械加工技術與集成電路的良好兼容性使得其在應用領域實現了快速普及。

2.3復合微機械加工技術

復合微機械加工技術就是體微機械技工技術與表面微機械加工技術的結合，其結合了兩者的優點，但又同時避免了相應缺點。

3微電子機械技術的應用

3.1環境科學領域

微電子機械系統技術下的微型設備可以在環境監測和數據處理分析上發揮巨大的作用。由化學傳感器、生物傳感器以及數據處理系統所集合的測量與處理設備。該微型裝置可以用來監測空氣和液體的成分，其獨特優勢在于尺寸微小，便于攜帶。

3.2軍事領域

納米器件所構成的裝置先要對半導體器件運行速度高，攜帶方便，信息輸出和處理快捷，在軍事領域其能夠用來制作各種微型設備，例如“蚊子導彈”、“麻雀衛星”等。

3.3醫療領域

在臨床化驗分析、介入治療領域其也能夠實現巨大的價值。近幾年獲得發展的介入治療技術與傳統治療技術相比臨床治療效果優越，能夠有效緩解患者痛苦。但是當前介入治療儀器價格高，體積巨大，準確性難以保證，尤其是在治療重要器官時風險較大。微電子機械系統技術的微型與智能特性可以顯著降低介入治療的風險。

4結束語

微電子機械系統技術將機電系統的實用性、智能化和多樣化發展到了一個全新的高度。當今微電子機械系統技術已經對農業、環境、醫療、軍事等領域產生了重大的影響，也影響著人們的生產和生活方式，相信在不久的以后微電子機械系統技術將會成為我國社會經濟發展不可或缺的重要部分，為我國經濟發展起到巨大的推動作用。

作者:王志宏單位:中國科學院長春精密機械與物理研究所

微電子論文:校企合作下的微電子論文

1校企合作的可能性及重要意義

1．1無錫是我國微電子產業的南方基地，需要大量的微電子專業人才

無錫是中國微電子產業的搖籃，是我國第一塊集成電路的誕生地，微電子產業有著優良的傳統和深厚的產業基礎。近年來，無錫政府出臺了一系列優惠政策（比如530計劃），大力吸引微電子高端人才，創辦了一批有競爭力的集成電路設計公司。2013年無錫市政府又出臺了《無錫市微電子產業規劃（2013—2020）》，為無錫市微電子產業的進一步發展提供了強有力的支持和保障。經過30多年的發展，無錫微電子產業形成了產業結構比較完整，產業規模龐大，管理比較完善的良好局面。2013年無錫市微電子產業合計完成營業收入652．12億元，規模列全國第二［7］。SK海力士和華潤微電子分別以第二名和第四名入圍2013年度中國半導體十大制造企業。江蘇新潮科技集團、海太半導體（無錫）有限公司和英飛凌科技（無錫）有限公司分別以第一名、第七名和第九名入圍2013年度中國半導體十大封裝測試企業［8］。雖然無錫市微電子產業的發展取得了很大的成績，但也存在一些問題，比如：微電子產業的優秀專業人才比較匱乏，已經成為制約微電子產業發展的瓶頸之一。而高校是優秀人才的聚集地，江南大學微電子專業可以發揮人才優勢，為無錫的微電子產業培養大量的優秀人才。

1．2江南大學注重校企合作

無錫日報2013年9月21日發表題為“江南大學發揮高校優勢，開展校企合作，服務地方經濟———做無錫的創新引擎和發展智庫”的文章，文章指出：“江南大學提出要以項目為平臺，廣泛開展校企合作，為地方科技創新和經濟轉型添磚加瓦，這是江南大學推進與區域、產業協同創新的方式和途徑?！苯洗髮W作為無錫唯一的一所211重點建設的高校，非常注重與企業的合作，積極參與國家、無錫地區的科技創新，推進科技成果產業化，為本地區的經濟服務。比如：與無錫市政府合作建立的江南大學國家大學科技園，已成為高科技研究項目的重要孵化基地；江南大學的科研經費每年以30％的速度在增加，其中60％～70％的科研總經費來自于與企業的合作。總之，江南大學一直探索的校企合作模式取得了顯著的成效。這也為我校微電子專業尋求校企合作提供了機遇和挑戰。

1．3微電子專業自身建設的特點

微電子產業是近幾十年來全球發展最迅猛的產業之一。目前，以集成電路為核心的電子信息產業超過了以汽車、石油、鋼鐵為代表的傳統工業成為第一大產業。集成電路自誕生以來一直遵循摩爾定律的發展規律，即集成度和產品性能每18個月增加一倍。各種半導體新材料和新器件層出不窮。微電子專業又是一個實踐性很強的專業。因此，學生在學習過程中不僅要學好專業基礎知識，還有必要進行專業的實驗技能培訓和不斷接受新知識、新技術，才能跟得上微電子技術發展的潮流。這就要求學生不僅要進行專業的實驗培訓，還有必要閱讀一些最新的參考文獻，參加一些前沿科學的研究，甚至參與企業的技術研發。但是，微電子專業實驗室建設的投入非常昂貴，一個小型的微電子工藝實驗室的建設要幾百萬到幾千萬人民幣，這還不包括每年實驗室的維護費用。對于一般高校來說，這是很難承受的。其實，對于國內微電子專業實驗室建設的比較好的高校，其實驗室也主要面向研究生開放。所以，為了更好地提升本科生的教育教學質量，必須尋求校企合作。而微電子作為無錫最主要的優勢產業，也給我校微電子專業提供了加強校企合作的機會。因此，無論是從學校周邊地區微電子產業發展的狀況，以及學校的政策，還是從本專業自身建設的特點來看，校企合作是提升微電子專業本科生教育質量的主要途徑之一。因此，積極探索提高我校微電子專業本科生的培養質量的校企合作模式，具有非常重要的意義。

2校企合作聯合培養的教學模式

校企合作的目的是共同發展，實現雙贏。學校為企業提供智力和技術支持，為企業解決具體的技術難題。企業參與學校教學科研環節，提高教育教學質量，培養優秀的創新型人才。為了更好地實現校企合作，我們從三個方面進行了有益的探索。

2．1學研結合

我們可以采取多種方式的校企合作，實現微電子專業本科生培養過程中的理論學習和研究相結合。例如：實施以項目為導向的校企合作模式，鼓勵老師承擔企業和研究所的橫向課題，讓大三和大四的一些優秀學生參與項目的研發，這樣既發揮了學校的智力優勢，為企業解決了技術難題，也使得學生積累了寶貴的實踐經驗，提高了教學質量，實現了共贏。也可以讓學生在學習過程中，參觀一些重點企業、研究所的生產車間和設計實驗室；并且，讓學生在參與的過程中，積極地與企業、研究所的一線工作人員進行交流，讓學生切實感受一下微電子工藝和設計的實踐過程。學校也積極為大四的學生聯系周邊的微電子企業和研究所，鼓勵學生去這些企業實習，讓學生積極參與企業的研發和生產，既為企業提供了優秀的人才，又培養了學生的實踐與創新能力。

2．2在職人員互聘

我校微電子專業80％以上的教師具有博士學位，而且，有許多教師具有海外留學的背景。目前的狀況是老師有很扎實的基礎知識，并且對微電子學科的前沿比較了解。但是，對企業的需求和微電子產業的市場需求不是很了解，導致研究與市場需求脫節。還有一些教師，在多年的研究過程中，獲取了一些核心技術，但苦于沒有資金的投入，沒法把一些研究成果產業化。而我國的一些微電子企業研發能力相對不強，沒有自己的核心技術，在市場上的競爭力不強。因此，有必要加強學校和企業的聯系，通過校企合作，鼓勵教師積極承擔企業和研究所的課題，發揮自己的專業特長，為企業技術攻關?；蛘撸膭罱處煹狡髽I中掛職，真正深入的生產的第一線，與企業的研發人員合作，研發新產品，增強企業競爭力。同時也鼓勵企業和研究所的工程師和專家來學校做兼職教授，講授一些微電子專業的核心課程和實踐課程，甚至也可以請這些有實際生產和研發經驗的專家參與編寫本科生的教材。由于這些工程師和專家均來自生產的第一線，他們有更豐富的生產和研發經驗，對微電子產業的市場尋求更了解，對提升微電子專業本科生的實踐和創新能力非常重要。

2．3共享實驗室

微電子實驗室的建設需要一筆很大的費用，但憑高校自身的力量是無法完成的，需要微電子企業的大力支持和幫助。當然，高校可以為企業培養大量的優秀人才和提供智力支持。企業可以有償開放一些實驗設備和設計軟件讓學生用于科學研究、實踐操作甚至參與企業的研發；這樣既有助于企業能提前了解這些學生的實踐和創新能力，從而能留住一部分優秀人才；也有助于提升學生的實踐能力和更好地了解企業文化，從而使學生也愿意留在企業工作。而高校的微電子實驗室，也可以面向企業開放，從而共享實驗室?？傊?，通過共享實驗室，提高了實驗室的利用效率，高校和企業實現了共贏。

3結論

本文分析了我校微電子專業實現校企合作的可能性和重要意義。并在此基礎上提出了在三個方面進行校企合作的探索—“學研結合”、“在職人員互聘”、“共建實驗室”。這三種教學模式在一定程度上解決了我校微電子專業的學生在學習、實踐和研究中普遍存在的問題。因此，只有加強校企合作，才能提供更好的教學條件和資源，有效提高學生的理論知識水平和實踐創新能力，培養更多的優秀微電子專業創新型人才。

作者：王福學虞致國肖少慶閆大為單位：江南大學電子工程系

微電子論文:微電子控制機電設備論文

1微電子控制機電設備系統的組成和原理

在設計系統時，首先應確定變頻器的輸出頻率。因為這一參數的選擇關系到整個系統的控制效果，應根據水泵流量。揚程等參數和最大用水量和最小用水量確定。系統中用水量的大小由壓力變送器反映到PLC，再由PLC進行分配給循環泵，隨時調節循環泵的頻率，實現能源合理分配。在此套系統里面，主要的被控變量是管路循環水的壓力，管路循環水的壓力隨著使用點的多少而變化，再由壓力變送器反饋到PLC進行調節。

2可編程序控制器((PLC)的優勢

可編程序控制器是微電子控制機電設備系統的重要組成部分，英語縮寫為PLC?？删幊绦蚩刂破饔泻芏嗟墓δ?，比如計數控制、數據處理等。可編程序控制器得到廣泛的運用，不僅是因為它有很多的功能，更是因為它有很多的優勢。接了下來筆者就簡單地概述一下可編程控制器的主要優勢：

第一，可編程序控制器所占的空間小，節能，能夠隨意的進行組合。所占的空間小，這樣就能夠節約廠房的空間資源，可以存放更多的機器設備；節能就是變相的節約成本，減少對整個微電子控制機電設備系統的整體支出；能夠靈活的進行組合，這樣既方便存放和管理，又提高了工作的效率。

第二，可連接工業現場信號。利用可編程控制器的這一優勢，可以隨時掌握工業現場的情況，出現問題，及時地解決，避免了很多不必要的損失。

第三，控制程序靈活多變。這一優勢可以減少很多的麻煩，在設備產品進行更新換代時，不用對可編程控制器的硬件進行改變，只要改變控制程序即可，程序的改變并不會影響其性能的發揮。這樣就省略了很多的環節，減少了麻煩，對可編程控制器的損害也小。

第四，編程易于掌握。因為可編程控制器的編程容易掌握，所以在具體操作時就非常容易，方便對其進行安裝和維修。這是因為可編程控制器自身帶有編程器，操作人員只要懂得梯形語言即可，再加之，可編程控制器有自我診斷的功能，發生故障時，可以非常迅速的查出原因，所以維修時特別方便。

第五，安全性能好。可編程控制器的安全性能特別好，不容易發生故障，有些控制器甚至5年以上都能保持安全的運行，再加之，可編程控制器有很好的環境適應能力，對廠房并沒有特別的要求。所以很多企業都在現場使用可編程控制器。

3變頻調速器的優勢

變頻調速器是微電子控制機電設備另一組成部分，它的優勢主要有以下幾點：

3.1性能優越。

隨著科技水平的提高，變頻器的性能有了很大的提高，不再使用以前傳統的正弦波控制技術，而是采用先進的電壓空間矢量控制，最大的優勢就是能夠對輸出電壓進行自動的調整，非常適合我國現行的電網情況，這樣就提高了運行的安全性能。

3.2在功能上采用鍵量、鍵量電位器、外部端子、多功能端子等操作方式。

多種模擬信號輸人方式如電流、電壓、最大值、和、差等組合輸人頻率水平檢側、頻率等效范圍檢測,S曲線加減速、轉速追蹤等增強功能，擺頻運行、多段速度、程序運行等模式。

3.3在可靠性上它的結構獨特，全系列主元件采用SIEMENS產品。

完善的保護功能，即使短路、過流或過壓等均不會引起本機故障，先進的表面貼裝技術(SM''''T)。低溫升、長壽命。PCB精良。絕緣耐壓性能優越;嚴格的生產過程質量管理。鍵量布局合理、美觀耐用、設定簡潔、操作方便。

4電路的調試

電路調試的方法主要有兩種，一種是整個電路安裝完之后，再進行調試，另一種就是邊安裝邊調試。在對電路進行調試時，首先要做的工作就是確定調試方法。我們現在一般采用的方法就是第二種。它是把復雜的電路按原理框圖上的功能劃分成單元進行安裝和調試。在單元調試的基礎上逐步擴大安裝和調試的范圍，然后完成整機調試。那么用第二種方法具體應該如何調試呢？接下來筆者就詳細地說說。

第一，看。看的目的就是要全面的了解一下電路的整體情況，看看電路面板的線是否準確無誤的連上，有沒有看似接上實際沒有接上的線，或者容易短路的線，有時還會出現兩條或多條線出現混淆的現象。這是看需要完成的工作。

第二，查。在看完之后，就要進行檢查。查主要運用的工具是萬用表。需要注意的是，一定要用萬用表的電阻最小量程檔，主要檢查電路面板，看看開路的地方和閉路的地方是否都進行了正確的開路和閉路，地線有沒有漏接的，電源連線的連接是否都可靠安全，還要測量一下電源到底有沒有短路的情況。值得注意的是，在整個電路安裝完成之后，千萬不能通電，首先要依據電路原理仔細地查看電路連線有沒有準備無誤的連接上，有沒有搭錯的線，有沒有少連接的線或者多連接的線，尤其要注意查看有沒有短路的情況。在進行測量時，最好直接測量元器件的連接點，這樣就可以在查看上述情況的同時查看接觸點是否有不良的地方。

第三，電路調試的過程最為關鍵的是硬件電路的調試。在調試的過程中，一定注意細小的環節，嚴格按照電路功能原理，對各個單元電路進行詳細的調試，然后再進行整體的調試，最后準確無誤地完成整個電路的整體調試。

5結論

由上文可知，微電子控制機電設備主要包括可編程序控制器、變頻調速器等組成，在工業中起到了很大的作用，因為各自都有不同的優勢和功能，所以在工業中得到了廣泛的應用。隨著科學技術的不斷發展，微電子控制機電設備會得到更大的改進，在工業中會發揮更大的作用。本文是根據筆者多年的工作經驗總結出來的，希望能夠為相關部門和人士提供有益的參考和借鑒，也希望能夠為我國的微電子控制機電設備在工業中的發展貢獻出自己的一份力量。

作者：吳笑天單位：遼寧省公路勘測設計公司

微電子論文:新領域發展下的微電子論文

1.微電子技術概述

1.1認識微電子

微電子技術的發展水平已經成為衡量一個國家科技進步和綜合國力的重要標志之一。因此，學習微電子，認識微電子，使用微電子，發展微電子，是信息社會發展過程中，當代大學生所渴求的一個重要課程。生活在當代的人們，沒有不使用微電子技術產品的，如人們每天隨身攜帶的手機；工作中使用的筆記本電腦，乘坐公交、地鐵的IC卡，孩子玩的智能電子玩具，在電視上欣賞從衛星上發來的電視節目等等，這些產品與設備中都有基本的微電子電路。微電子的本領很大，但你要看到它如何工作卻相當難，例如有一個像我們頭腦中起記憶作用的小硅片—它的名字叫存儲器，是電腦的記憶部分，上面有許許多多小單元，它與神經細胞類似，這種小單元工作一次所消耗的能源只有神經元的六十分之一，再例如你手中的電話，將你的話音從空中發射出去并將對方說的話送回來告訴你，就是靠一種叫“射頻微電子電路”或叫“微波單片集成電路”進行工作的。它們會將你要表達的信息發送給對方，甚至是通過通信衛星發送到地球上的任何地方。其傳遞的速度達到300000KM/S，即以光速進行傳送，可實現雙方及時通信。“微電子”不是“微型的電子”，其完整的名字應該是“微型電子電路”，微電子技術則是微型電子電路技術。微電子技術對我們社會發展起著重要作用，是使我們的社會高速信息化，并將迅速地把人類帶入高度社會化的社會?！靶畔⒔洕焙汀靶畔⑸鐣笔前殡S著微電子技術發展所必然產生的。

1.2微電子技術的基礎材料——取之不盡的硅

位于元素周期表第14位的硅是微電子技術的基礎材料，硅的優點是工作溫度高，可達200攝氏度；二是能在高溫下氧化生成二氧化硅薄膜，這種氧化硅薄膜可以用作為雜質擴散的掩護膜，從而能使擴散、光刻等工藝結合起來制成各種結構的電路，而氧化硅層又是一種很好的絕緣體，在集成電路制造中它可以作為電路互聯的載體。此外，氧化硅膜還是一種很好的保護膜，它能防止器件工作時受周圍環境影響而導致性能退化。第三個優點是受主和施主雜質有幾乎相同的擴散系數。這就為硅器件和電路工藝的制作提供了更大的自由度。硅材料的這些優越性能促成了平面工藝的發展，簡化了工藝程序，降低了制造成本，改善了可靠性，并大大提高了集成度，使超大規模集成電路得到了迅猛的發展。

1.3集成電路的發展過程

20世紀晶體管的發明是整個微電子發展史上一個劃時代的突破。從而使得電子學家們開始考慮晶體管的組合與集成問題，制成了固體電路塊—集成電路。從此，集成電路迅速從小規模發展到大規模和超大規模集成電路，集成電路的分類方法很多，按領域可分為：通用集成電路和專用集成電路；按電路功能可分為：數字集成電路、模擬集成電路和數?；旌霞呻娐?；按器件結構可分為：MOS集成電路、雙極型集成電路和BiIMOS集成電路；按集成電路集成度可分為：小規模集成電路SSI、中規模集成電路MSI、大規模集成電路LSI、超導規模集成電路VLSI、特大規模集成電路ULSI和巨大規模集成電路CSI。隨著微電子技術的發展，出現了集成電路(IC)，集成電路是微電子學的研究對象，其正在向著高集成度、低功耗、高性能、高可靠性的方向發展。

1.4走進人們生活的微電子

IC卡，是現代微電子技術的結晶，是硬件與軟件技術的高度結合。存儲IC卡也稱記憶IC卡，它包括有存儲器等微電路芯片而具有數據記憶存儲功能。在智能IC卡中必須包括微處理器，它實際上具有微電腦功能，不但具有暫時或永久存儲、讀取、處理數據的能力，而且還具備其他邏輯處理能力，還具有一定的對外界環境響應、識別和判斷處理能力。IC卡在人們工作生活中無處不在，廣泛應用于金融、商貿、保健、安全、通信及管理等多種方面，例如：移動電話卡，付費電視卡，公交卡，地鐵卡，電子錢包，識別卡，健康卡，門禁控制卡以及購物卡等等。IC卡幾乎可以替代所有類型的支付工具。隨著IC技術的成熟，IC卡的芯片已由最初的存儲卡發展到邏輯加密卡裝有微控制器的各種智能卡。它們的存儲量也愈來愈大，運算功能越來越強，保密性也愈來愈高。在一張卡上賦予身份識別，資料(如電話號碼、主要數據、密碼等)存儲，現金支付等功能已非難事，“手持一卡走遍天下”將會成為現實。

2.微電子技術發展的新領域

微電子技術是電子科學與技術的二級學科。電子信息科學與技術是當代最活躍，滲透力最強的高新技術。由于集成電路對各個產業的強烈滲透，使得微電子出現了一些新領域。

2.1微機電系統

MEMS(Micro-Electro-Mechanicalsystems)微機電系統主要由微傳感器、微執行器、信號處理電路和控制電路、通信接口和電源等部件組成，主要包括微型傳感器、執行器和相應的處理電路三部分，它融合多種微細加工技術，并將微電子技術和精密機械加工技術、微電子與機械融為一體的系統。是在現代信息技術的最新成果的基礎上發展起來的高科技前沿學科。當前，常用的制作MEMS器件的技術主要由三種：一種是以日本為代表的利用傳統機械加工手段，即利用大機械制造小機械，再利用小機械制造微機械的方法，可以用于加工一些在特殊場合應用的微機械裝置，如微型機器人，微型手術臺等。第二種是以美國為代表的利用化學腐蝕或集成電路工藝技術對硅材料進行加工，形成硅基MEMS器件，它與傳統IC工藝兼容，可以實現微機械和微電子的系統集成，而且適合于批量生產，已成為目前MEMS的主流技術，第三種是以德國為代表的LIGA(即光刻，電鑄如塑造)技術，它是利用X射線光刻技術，通過電鑄成型和塑造形成深層微結構的方法，人們已利用該技術開發和制造出了微齒輪、微馬達、微加速度計、微射流計等。MEMS的應用領域十分廣泛，在信息技術，航空航天，科學儀器和醫療方面將起到分別采用機械和電子技術所不能實現的作用。

2.2生物芯片

生物芯片(Biochip)將微電子技術與生物科學相結合的產物，它以生物科學基礎，利用生物體、生物組織或細胞功能，在固體芯片表面構建微分析單元，以實現對化合物、蛋白質、核酸、細胞及其他生物組分的正確、快速的檢測。目前已有DNA基因檢測芯片問世。如Santford和Affymetrize公司制作的DNA芯片包含有600余種DNA基本片段。其制作方法是在玻璃片上刻蝕出非常小的溝槽，然后在溝槽中覆蓋一層DNA纖維，不同的DNA纖維圖案分別表示不同的DNA基本片段。采用施加電場等措施可使一些特殊物質反映出某些基因的特性從而達到檢測基因的目的。以DNA芯片為代表的生物工程芯片將微電子與生物技術緊密結合，采用微電子加工技術，在指甲大小的硅片上制作包含多達20萬種DNA基本片段的芯片。DNA芯片可在極短的時間內檢測或發現遺傳基因的變化，對遺傳學研究、疾病診斷、疾病治療和預防、轉基因工程等具有極其重要的作用。生物工程芯片是21世紀微電子領域的一個熱點并且具有廣闊的應用前景。

2.3納米電子技術

在半導體領域中，利用超晶格量子阱材料的特性研制出了新一代電子器件，如：高電子遷移晶體管(HEMT)，異質結雙極晶體管(HBT)，低閾值電流量子激光器等。在半導體超薄層中，主要的量子效應有尺寸效應、隧道效應和干涉效應。這三種效應，已在研制新器件時得到不同程度的應用。(1)在FET中，采用異質結構，利用電子的量子限定效應，可使施主雜質與電子空間分離，從而消除了雜質散射，獲得高電子遷移率，這種晶體管，在低場下有高跨度，工作頻率，進入毫米波，有極好的噪聲特性。(2)利用諧振隧道效應制成諧振隧道二極管和晶體管。用于邏輯集成電路，不僅可以減小所需晶體管數目，還有利于實現低功耗和高速化。(3)制成新型光探測器。在量子阱內，電子可形成多個能級，利用能級間躍遷，可制成紅外線探測器。利用量子線、量子點結構作激光器的有源區，比量子阱激光器更加優越。在量子遂道中，當電子通過隧道結時，隧道勢壘兩側的電位差發生變化，如果勢壘的靜電能量的變化比熱能還大，那么就能對下一個電子隧道結起阻礙作用。基于這一原理，可制作放大器件，振蕩器件或存儲器件。量子微結構大體分為微細加工和晶體生長兩大類。

3.微電子技術的主要研究方向

目前微電子技術正朝著三個方向發展。第一，繼續增大晶圓尺寸并縮小特征尺寸。第二，集成電路向系統芯片(systemonchip,SOC)方向發展。第三，微電子技術與其他領域相結合將產生新產業和新學科，如微機電系統和生物芯片。隨著微電子學與其他學科的交叉日趨深入，相關的新現象，新材料，新器件的探索日益增加，光子集成如光電子集成技術也不斷發展，這些研究的不斷深入，彼此間的交叉融合，將是未來的研究方向。

作者：金撼塵工作單位：哈爾濱工業大學

微電子論文:煤化工微電子論文

1微電子技術簡介

微電子技術，它是建立在以集成電路為核心的各種半導體器件基礎上的高新電子技術，特點是體積小、重量輕、可靠性高、工作速度快，微電子技術對信息化時代具有巨大影響。其之所以稱為核心虛擬網絡技術，主要是因為整個計算機網絡的任意2個節點之間的連接并沒有傳統專網所需的端到端的物理鏈路，而是架構在公用網絡服務商所提供的網絡平臺，如internet，ATM（異步傳輸模式），FrameRelay（幀中繼）等之上的邏輯網絡，用戶數據在邏輯鏈路中傳輸。它涵蓋了跨共享網絡或公共網絡的封裝、加密和身份驗證鏈接的專用網絡的擴展。核心技術主要采用了隧道技術、加解密技術、密鑰管理技術和使用者與設備身份認證技術。在虛擬專用網絡設計之前，要嚴格劃分煤炭礦區資源線路數據，并實施圖層管理，再通過矢柵劃分的方式進行數據儲存，這是因為存儲空間數據的格式在系統端口緩存中有著至關重要的作用。計算機核心技術中的虛擬專用網絡屬于遠程訪問技術。在虛擬專用網絡系統中，用戶端設計通常由11個功能模塊組成，這11個功能模塊中都可以2次劃分為多個子功能，而且各個系統功能、子功能之間又進行再擴充，依據用戶的不同需求實施調整維護。并根據其不同功能進行不同設計。服務器端擁有通過查詢數據庫，進而實現對煤炭運輸計劃信息化的作用，可以為虛擬專用網絡模型提供很多實用服務。服務器的ArcMS與空間數據庫建立連接要通過ArcSDE，它可提供大量專業GIS服務。在核心網絡模型組成部分中服務器端緩存模塊是相當重要的，服務器端緩存模塊主要分為緩存管理組件和索引管理組件。2部分組件分工合作，緩存管理組件是根據索引分析所得出的結果，在緩存中處理請求數據然后向客戶端發送，或者利用數據庫中已存數據，而索引管理組件先索引分析客戶端請求，制作出瓦片空間待處理數據列表。

2微電子技術在煤礦化工產業上的應用準備

2.1規范制度，端正思想

人們知道，一個良好的組織機構，除具備較好的運行機制和管理制度之外，還應該具有健全的崗位制度而且能夠將之貫徹執行。因此，微電子技術在煤礦機械的應用過程中，很需要一個合適的技術管理結構，以便于明確各個技術人員的職權問題，保證個人任務到位，避免權力交叉和責任推諉的現象發生，這些問題都可以通過建立健全的崗位責任制度得以解決。此外，工作人員不但要對微電子技術知識有一定的了解，盡可能全面地掌握綜合煤礦機械管理的內容與方法，還要對煤礦生產安全制度和相關法規有著全面的認識，思想上時刻保持著“安全第一”的意識，保證將微電子技術安全意識滲透到工作的每一個層面，最終提升機械作業人員的工作責任心與使命感。

2.2加強微電子技術產品的設備管理

加強設備巡視管理是建筑工程監控的重點，預防設備異常的發生是機械運行管理的主要內容。為了保障煤礦機械施工的安全性與使用性，應該建立完善的設備定檢制度，機電一體化產品設備需要進行定期的檢測，對于一些使用頻率高的機械設備，更是要依據規定檢測并建立相應的維護記錄以隨時了解其運轉狀態，保證其正常的運行和及時的維護。

2.3提高微電子技術機械監控的技術管理

由于煤礦化工產業存在很大程度上的特殊性，而作為貫徹于機械監控整個流程的重要要素，技術管理在其中的作用不容小覷。因此，加強機械設備的絕緣監督工作，利用聲波檢測、光譜分析等監督手段，及時地發現并排除故障無疑勢在必行。微電子技術工作一旦脫離了技術的支持，就難以稱作是有效的監控工作。當煤礦化工產業發生異常情況時，及時采取跟蹤測溫，利用圖譜庫進行分析對比，并提出檢測修改的建議，以此來加強設備的有效運行。

3基于微電子技術的煤礦化工產業監控系統

3.1智能監控模式的自動化控制和管理

由上述內容可知，在統一模式下的信息系統中，微電子技術對煤礦井下監控子系統的控制管理內容，可以通過4個步驟來得以實現，即自動檢查、自動尋的、自動求解和自動執行。其具體自動控制管理框架，可用圖1所示來進行加以描述。這當中的“被控制管理的電網子系統”既能夠是一個系統層子系統，也可以是電網元件或廠/站層子系統。對于一個系統層子系統而言，其功能就是通過利用各級調度控制中心的管理權限，對智能網絡在煤礦井下電網監控系統的安全性、合理性、經濟性進行盡可能全面的分析，并對系統的所有目的狀態實施檢查和監視，實現對智能監控子系統所有狀態的智能化監控。圖1中的監控子系統表明，如果被監測的煤礦井下狀態與目標限定數值不一致，那么智能監控系統就會自動啟動相關的任務處理，對限定以外的突發時間進行控制并做狀態輸出，同時作用在該子系統所包含的元件上，進而對該子系統的輸出狀態實施調控，最終將它調回正常運行狀態。

3.2監測技術的應用

作為煤礦安全生產監控工作的關鍵性內容，信息的獲得無疑至關重要，而獲得信息的主要手段就是監測技術。一般而言，通過煤礦安全生產現有的客觀資料，人們可以初步確定遠程監控的初始方案，進而在煤礦工程運營過程中根據監測數值、經驗方法等內容，開展反饋分析等工作，修正初步方案與施工網絡計劃，以保證工程按照最優的設計與施工方案進行。因此，監控工作的重要性也就顯而易見了。針對我國煤礦工程質量中的一些不安全因素，監測技術在遠程監控中的應用能夠很好地解決此類問題，它不但可以很好地掌握工程的工作運營狀態，利用監控數據對流量方案進行整改，并指導開采質量作業；還可以預見事故風險，采取一系列的事前措施，給建筑的安全管理提供信息，將事故突發率降至最低，保證了煤礦安全生產的穩定性。此外，太陽能是一種取之不盡、用之不竭的環保能源。通過太陽能光伏技術，可以很好地將太陽能轉換為電能，并廣泛應用在遠程視頻監控系統當中，太陽能供電部分監控結合了煤礦開采的相關特點，對煤礦地點的自然環境等因素進行分析，確定了系統設計相關參數，優化了供電系統的相關參數，對煤礦領域的網絡視頻監控起到了一定的作用。

3.3視頻流管理服務端口設計

視頻流管理服務器是IP視頻監控系統的精神內容，具體視頻采集預覽實現過程如圖2所示。服務器端擁有通過查詢數據庫，進而實現對煤炭安全生產信息化的作用，可以為遠程計算機提供很多實用服務。視頻流管理服務器與空間數據庫建立連接，可提供大量查詢服務，例如屬性查詢服務、矢量和柵格地圖服務等。在網絡視頻監控系統組成部分中視頻流管理緩存服務器模塊是相當重要的，服務器端緩存模塊主要分為緩存管理組件和索引管理組件。2部分組件分工合作，緩存管理組件是根據索引分析所得出的結果，在緩存中處理請求數據然后向客戶端發送，或者利用數據庫中已存數據，而索引管理組件先索引分析客戶端請求，制作出瓦片空間待處理數據列表。若能發展好緩存數據的利用，數據庫交互即可免去，同時數據的響應速度也會大大提高?？偟膩碚f，視頻流管理服務端為煤礦的安全生產提供了有效的圖像監視選擇和視頻存儲的功能，可以徹底實現用戶權限管理、自動報警與生產安全建議。應該說明的是，視頻流管理服務端口設計的研制尚在初步階段，要想為煤礦系統數據提供一個良好的信息傳輸平臺，尚還任重道遠。

4結語

通過將微電子技術監測系統應用到煤礦化工產業中來，建立視頻監控的遠程計算機服務端口，對煤礦監控的各個階段實施三維可視化的監控，在監控前了解各種節點在實際環境中的相對位置和相互關系，不但可以大幅降低企業管理難度，還能很好地控制企業成本，最終求得安全生產管理的最優化解。為此，人們務須不斷探索新型網絡視頻技術在煤礦安全生產工作中的應用策略，做到事前控制，提前排除，預先處理，未雨而綢繆，防患于未然。全面加強煤礦化工產業微電子監控管理水平，使煤礦的施工作業更加安全穩定地進行，確保實現煤礦微電子監控系統零故障目標，以便更好地為社會主義現代化服務。

作者：張德迪工作單位：淄博職業學院

微電子論文:抗輻射加固微電子論文

1引言

預計在未來10到20年，微電子器件抗輻射加固的重點發展技術是：抗輻射加固新技術和新方法研究；新材料和先進器件結構輻射效應；多器件相互作用模型和模擬研究；理解和研究復雜3－D結構、系統封裝的抗輻射加固；開發能夠降低測試要求的先進模擬技術；開發應用加固設計的各種技術。本文分析研究了微電子器件抗輻射加固設計技術和工藝制造技術的發展態勢。

2輻射效應和損傷機理研究

微電子器件中的數字和模擬集成電路的輻射效應一般分為總劑量效應（TID）、單粒子效應（SEE）和劑量率（DoesRate）效應?？倓┝啃从谟搔霉庾?、質子和中子照射所引發的氧化層電荷陷阱或位移破壞，包括漏電流增加、MOSFET閾值漂移，以及雙極晶體管的增益衰減。SEE是由輻射環境中的高能粒子（質子、中子、α粒子和其他重離子）轟擊微電子電路的敏感區引發的。在p－n結兩端產生電荷的單粒子效應，可引發軟誤差、電路閉鎖或元件燒毀。SEE中的單粒子翻轉（SEU）會導致電路節點的邏輯狀態發生翻轉。劑量率效應是由甚高速率的γ或X射線，在極短時間內作用于電路，并在整個電路內產生光電流引發的，可導致閉鎖、燒毀和軌電壓坍塌等破壞［1］。輻射效應和損傷機理研究是抗輻射加固技術的基礎，航空航天應用的SiGe，InP，集成光電子等高速高性能新型器件的輻射效應和損傷機理是研究重點。研究新型器件的輻射效應和損傷機理的重要作用是：1）對新的微電子技術和光電子技術進行分析評價，推動其應用到航空航天等任務中；2）研究輻射環境應用技術的指導方法學；3）研究抗輻射保證問題，以增加系統可靠性，減少成本，簡化供應渠道。研究的目的是保證帶寬／速度不斷提升的微電子和光（如光纖數據鏈接）電子電路在輻射環境中可靠地工作。圖1所示為輻射效應和損傷機理的重點研究對象。研究領域可分為：1）新微電子器件輻射效應和損傷機理；2）先進微電子技術輻射評估；3）航空航天抗輻射保障；4）光電子器件的輻射效應和損傷機理；5）輻射測試、放射量測定及相關問題；6）飛行工程和異常數據分析；7）提供及時的前期工程支持；8）航空輻射效應評估；9）輻射數據維護和傳送。

3抗輻射加固設計技術

3．1抗輻射加固系統設計方法

開展抗輻射加固設計需要一個完整的設計和驗證體系，包括技術支持開發、建立空間環境模型及環境監視系統、具備系統設計概念和在軌實驗的數據庫等。圖2所示為空間抗輻射加固設計的驗證體系。本文討論的設計技術范圍主要是關于系統、結構、電路、器件級的設計技術。可以通過圖2所示設計體系進行抗輻射加固設計：1）采用多級別冗余的方法減輕輻射破壞，這些級別分為元件級、板級、系統級和飛行器級。2）采用冗余或加倍結構元件（如三模塊冗余）的邏輯電路設計方法，即投票電路根據最少兩位的投票確定輸出邏輯。3）采用電路設計和版圖設計以減輕電離輻射破壞的方法。即采用隔離、補償或校正、去耦等電路技術，以及摻雜阱和隔離槽芯片布局設計；4）加入誤差檢測和校正電路，或者自修復和自重構功能；5）器件間距和去耦。這些加固設計器件可以采用專用工藝，也可采用標準工藝制造。

3．2加固模擬／混合信號IP技術

最近的發展趨勢表明，為了提高衛星的智能水平和降低成本，推動了模擬和混合信號IP需求不斷增加［2］?？馆椛浼庸棠MIP的數量也不斷增加。其混合信號IP也是相似的，在高、低壓中均有應用，只是需在不同的代工廠加工。比利時IMEC，ICsense等公司在設計抗輻射加固方案中提供了大量的模擬IP內容。模擬IP包括抗輻射加固的PLL和A／D轉換器模塊，正逐步向軟件控制型混合信號SoCASIC方向發展。該抗輻射加固庫基于XFab公司180nm工藝，與臺積電180nm設計加固IP庫參數相當。TID加固水平可以達到1kGy，并且對單粒子閉鎖和漏電流增加都可以進行有效加固。

3．3SiGe加固設計技術

SiGeHBT晶體管在空間應用并作模擬器件時，對總劑量輻射效應具有較為充分和固有的魯棒性，具備大部分空間應用（如衛星）所要求的總劑量和位移效應的耐受能力［3］。目前，SiGeBiCMOS設計加固的熱點主要集中在數字邏輯電路上。SEE／SEU會對SiGeHBT數字邏輯電路造成較大破壞。因此，這方面的抗加設計技術發展較快。對先進SiGeBiCMOS工藝的邏輯電路進行SEE／SEU加固時，在器件級，可采用特殊的C－B－ESiGeHBT器件、反模級聯結構器件、適當的版圖結構設計等來進行SEE／SEU加固。在電路級，可使用雙交替、柵反饋和三模冗余等方法進行加固設計。三模冗余法除了在電路級上應用外，還可作為一種系統級加固方法使用。各種抗輻射設計獲得的加固效果各不相同。例如，移相器使用器件級和電路級并用的加固設計方案，經過LET值為75MeV?cm2／mg的重粒子試驗和標準位誤差試驗后，結果顯示，該移相器整體抗SEU能力得到有效提高，對SEU具有明顯的免疫力。

4抗輻射加固工藝技術

目前，加固專用工藝線仍然是戰略級加固的強有力工具，將來會越來越多地與加固設計結合使用。因為抗輻射加固工藝技術具有非常高的專業化屬性和高復雜性，因此只有少數幾個廠家能夠掌握該項技術。例如，單粒子加固的SOI工藝和SOS工藝，總劑量加固的小幾何尺寸CMOS工藝，IBM的45nmSOI工藝，Honeywe1l的50nm工藝，以及BAE外延CMOS工藝等。主要的抗輻射加固產品供應商之一Atmel于2006年左右達到0．18μm技術節點，上一期的工藝節點為3μm。Atmel的RTCMOS，RTPCMOS，RHCMOS抗輻射加固專用工藝不需改變設計和版圖，只用工藝加固即可制造出滿足抗輻射要求的軍用集成電路。0．18μm是Atmel當前主要的抗輻射加固工藝，目前正在開發0．15μm技術，下一步將發展90nm和65nm工藝。Atmel采用0．18μm專用工藝制造的IC有加固ASIC、加固通信IC、加固FPGA、加固存儲器、加固處理器等，如圖3所示。

5重點發展技術態勢

5．1美國的抗輻射加固技術

5．1．1加固設計重點技術

美國商務部2009年國防工業評估報告《美國集成電路設計和制造能力》，詳細地研究了美國抗輻射加固設計和制造能力［4］。擁有抗輻射加固制造能力的美國廠商同時擁有抗單粒子效應、輻射容錯、抗輻射加固和中子加固的設計能力。其中，擁有抗單粒子效應能力的18家、輻射容錯14家、輻射加固10家，中子加固9家。IDM公司是抗輻射加固設計的主力軍，2006年就已達到從10μm到65nm的15個技術節點的產品設計能力。15家公司具備10μm～1μm的設計能力，22家公司具備1μm～250nm的設計能力，24家公司具備250nm～65nm設計能力，7家公司的技術節點在65nm以下，如圖5所示。純設計公司的抗輻射加固設計能力較弱。美國IDM在設計抗輻射產品時所用的材料包括體硅、SOI，SiGe等Si標準材料，和藍寶石上硅、SiC，GaN，GaAs，InP，銻化物、非結晶硅等非標準材料兩大類。標準材料中使用體硅的有23家，使用SOI的有13家，使用SiGe的有10家。使用非標準材料的公司數量在明顯下降。非標材料中，GaN是熱點，有7家公司（4個小規模公司和3個中等規模公司）在開發。SiC則最弱，只有兩家中小公司在研發。沒有大制造公司從事非標材料的開發。

5．1．2重點工藝和制造能力

美國有51家公司從事輻射容錯、輻射加固、中子加固、單粒子瞬態加固IC產品研制。其中抗單粒子效應16家，輻射容錯15家，抗輻射加固12家，中子加固8家。制造公司加固IC工藝節點從10μm到32nm。使用的材料有標準Si材料和非標準兩大類。前一類有體硅、SOI和SiGe，非標準材料則包括藍寶石上硅，SiC，GaN，GaAs，InP，銻化物和非晶硅（amorphous）。晶圓的尺寸有50，100，150，200，300mm這幾類?？馆椛浼庸坍a品制造可分為專用集成電路（ASIC）、柵陣列、存儲器和其他產品。ASIC制造能力最為強大，定制ASIC的廠商達到21家，標準ASIC達到13家，結構化ASIC有12家。柵陣列有：現場可編程陣列（FPGA）、掩膜現場可編程陣列（MPGA）、一次性現場可編程陣列（EPGA），共19家。RF／模擬／混合信號IC制造商達到18家，制造處理器／協處理器有11家。5．1．3RF和混合信號SiGeBiCMOS據美國航空航天局（NASA），SiGe技術發展的下一目標是深空極端環境應用的技術和產品，例如月球表面應用。這主要包括抗多種輻射和輻射免疫能力。例如，器件在＋120℃～－180℃溫度范圍內正常工作的能力。具有更多的SiGe模擬／混合信號產品，微波／毫米波混合信號集成電路。系統能夠取消各種屏蔽和專用電纜，以減小重量和體積。德國IHP公司為空間應用提供高性能的250nmSiGeBiCMOS工藝SGB25RH［5］，其工作頻率達到20GHz。包括專用抗輻射加固庫輻射試驗、ASIC開發和可用IP。采用SGB13RH加固的130nmSiGeBiCMOS工藝可達到250GHz／300GHz的ft／fmax。采用該技術，可實現SiGeBiCMOS抗輻射加固庫。

5．2混合信號的抗輻射加固設計技術

如果半導體發展趨勢不發生變化，則當IC特征尺寸向90nm及更小尺寸發展時，混合信號加固設計技術的重要性就會增加［6］。設計加固可以使用商用工藝，與特征尺寸落后于商用工藝的專用工藝相比，能夠在更小的芯片面積上提高IC速度和優化IC性能。此外，設計加固能夠幫助設計者擴大減小單粒子效應的可選技術范圍。在20～30年長的時期內，加固設計方法學的未來并不十分清晰。最終數字元件將縮小到分子或原子的尺度。單個的質子、中子或粒子碰撞導致的后果可能不是退化，而是整個晶體管或子電路毀壞。除了引入新的屏蔽和／或封裝技術，一些復雜數字電路還需要具備一些動態的自修復和自重構功能。此外，提高產量和防止工作失效的力量或許會推動商用制造商在解決這些問題方面起到引領的作用。當前，沒有跡象表明模擬和RF電路會最終使用與數字電路相同的元件和工藝。因此，加固混合信號電路設計者需要在模擬和數字兩個完全不同的方向開展工作，即需要同時使用兩種基本不同的IC技術，并應用兩種基本不同的加固設計方法。

6結束語

微電子器件抗輻射加固是軍用微電子技術爭奪的焦點之一。對微電子、光電子器件輻射效應和損傷機理的研究是抗輻射加固技術的基礎。CMOS，SOI，SiGe，InP，集成光電子等高速高性能新型器件的輻射效應和損傷機理的研究是基礎研究的熱點。為了保證戰略級加固能力，美國等國家保留了相當數量的專用抗輻射加固設計、工藝和制造能力。同時，也在開發采用標準商用工藝線的加固設計技術（RHBD），這是快速發展的熱點技術之一。建立一個完善的設計和驗證體系是抗輻射加固設計的基礎設施和體制保障。在技術趨勢方面，亞微米CMOS，SOI，SiGe微電子器件、電路、系統的抗固設計和工藝技術是信號處理集成電路的重點發展方向。藍寶石上硅，SiC，GaN，GaAs，InP，銻化物和非晶硅等非標準材料也是某些特定應用的重點發展技術。

作者：王健安謝家志賴凡工作單位：中國電子科技集團公司第二十四研究所

微電子論文:高職微電子人才培養模式探索與實踐

1發揮省實訓基地作用,提升學生核心能力

“集成電路版圖設計”、“微電子工藝及管理”、“半導體設備維護”為微電子技術專業學生培養的核心工作崗位.在省實訓基地的建設中，建立了IC版圖設計實驗室、微電子材料及器件工藝實驗室和IC封裝測試實驗室.依托省實訓基地，瞄準本專業的核心工作崗位需求，進行本專業的新技術、新工藝、新材料等實訓，使學生在校期間掌握本行業的先進技術，提升就業競爭力.在微電子工藝的教學中，改變原來學生只能通過教師解說、觀看錄像等了解相關工藝過程，沒有機會親自動手的狀況，采用理實一體化的教學模式；在IC版圖設計、IC封裝測試的教學中，進行大力教學改革，以項目或任務驅動，面向工作過程，實現融知識、技能與職業素質于一體的人才培養[4].

2校內外實訓基地相融合，推進教學改革

微電子涉及的實訓設備昂貴，學校由于本身經費的限制，只能建立非常有限的微電子實驗環境，其它的要依靠校企合作方式來解決.為發揮企業的優勢，與蘇州中科集成電路設計中心進行緊密合作.蘇州中科集成電路設計中心是中國科學院和蘇州市政府聯合創辦的大型院地合作項目，是蘇州市集成電路公共實訓基地.雙方合作的主要內容有：中科積極參與學校微電子專業人才培養方案的建設，在教材及教學內容上互相學習，相互滲透，該專業基于項目教學法的“IC版圖設計”課程就是雙方合作開發的結果，中科每年都免費接受該專業學生到中科進行為期2-3天的參觀、實習、設計體驗等活動，每年都派工程師到學校給學生進行行業發展及職業規劃的輔導，該專業每年推薦優秀的學生，由學生自愿參加中科組織的有關“集成電路版圖設計”和“集成電路測試”方面的高技能培訓，并由學校與中科共同擇優推薦學生就業.校企深度合作，校內外實訓基地相融合的培養方式，使學生參與到企業的實際工作中，按企業員工的要求進行實戰訓練，提高學生的責任感、團隊意識和實際技能，也降低了學生的就業成本.

3工學結合，提高人才培養質量

國家在“十二五”高等職業教育發展規劃中明確提出：繼續推行任務驅動、項目導向、訂單培養、工學交替等教學做一體的教學模式改革.頂崗實習是讓學生對社會和專業加深了解的有效方法和途徑.在學校的大力支持下，先后與蘇州中科集成電路設計中心、信音電子(蘇州)有限公司、秉亮科技(蘇州)有限公司、旺宏微電子(蘇州)有限公司等公司建立了緊密的合作關系，成為本專業的校外實訓基地.2009級微電子專業三個班的同學2011暑期在信音電子(蘇州)有限公司進行了為期三個月的頂崗實習，這也是學校第一次一個年級的全專業學生到企業去.這是一次難得的了解企業的機會，鍛煉了學生各方面的能力，特別是毅力和個人意志品質及團隊合作精神.學生到企業頂崗實訓，雖然很辛苦，但加深了對社會和企業的了解，掙了自己所需的學費，學生感到特別自豪，也體會到父母掙錢給自己讀書的艱辛，深刻體會到以后努力學習、提高自己謀生手段的重要性.本專業探索出既增強學生的就業競爭力，又降低企業的用人成本的人才培養模式，實現企業、學校、學生、家庭等多方共贏.

4構建雙師結構教學團隊

實施“請進來，走出去”的培養方式，向校外實訓基地蘇州中科集成電路設計中心、蘇州瑋琪生物科技有限公司、無錫華潤矽科微電子有限公司等先后派出5名教師以項目合作的方式到企業短期工作，深入企業一線親身了解最新技術、體驗工程環境，促進雙師型教師隊伍的建設.另外，也把企業項目帶進來，目前本專業教研室的教師們承擔了來自校外實訓基地的3項研發項目.與此同時，實訓基地先進的儀器設備，也為教師開展科研創造了條件，提升了教師的科研水平，為指導學生實訓打下基礎[5].

5結語

近兩年多來微電子技術專業就業率和簽約率較高，連續3年簽約率高達85%以上，也高于學校的平均水平，2012屆的簽約率更高達96%.近3年的畢業生約有1/4—1/3進入集成電路設計公司從事IC版圖設計的工作，成為研發輔助人員，這在高職院校各專業中是不多見的.其中不少學生被本行業的著名公司，如旺宏微電子、秉亮科技、奇景光電(蘇州)有限公司等公司競相錄用，不少學生已成為公司的技術骨干.在蘇州地區的主要集成電路設計公司，其后端版圖設計人員，基本上有一半以上的員工是本校微電子專業畢業的學生.在微電子工藝領域，本專業也有不少學生進入像蘇州納米所等單位從事微電子工藝工作.通過推行校內外實訓基地相融合，教學和課程相滲透的人才培養模式，提高了學校微電子技術專業學生的人才培養質量，成為本地區特色鮮明并有一定影響的專業.

本文作者:吳塵陳偉元工作單位:蘇州市職業大學

微電子科技發展關鍵走向

微電子技術對現代人類生活的影響極大，自從1947年第一個晶體管問世以來，微電子技術發展速猛。Intel公司的創始人之一Moore在上個世紀1965年研究指出，晶成電路上集成的晶體管數量每18個月將增加一倍，性能將提高一倍，而價格卻不相應的增加，這就是所謂的摩爾定律（Moore,sLaw）。根據美國半導體工業協會預測，至少到2016年，集成電路（IC）線寬依然按“摩爾定律”縮小下去，2016年可以達到25nm的技術水平。根據發表的大量資料可知，在2016年以后的十幾年，芯片的特征尺寸將繼續縮小。微電子技術新的發展及應用方向是系統芯片（SOC），它的發展時間可能會更長，所謂的系統芯片是隨著微電子工藝向納米級遷移和設計復雜度增加，一種新的產品把系統做在了芯片上，該芯片被稱為系統芯片（簡稱SOC）。系統芯片將逐漸取代微處理器，SOC必將成為今后微電子技術發展新寵之一。另外，微電子技術還會與其它技術相融合，誕生一系列新的經濟和技術增長點，例如MEMS技術和生物芯片等。

一、微電子的集成技術

微電子器件的特征尺寸縮小將持繼下去。目前，建立在以Si基材料為基礎、CMOS器件為主流的半導體集成電路技術，其主流產品的特征尺寸已縮小到0.18~0.1?m。硅基技術的高度成熟，硅基CMOS芯片應用的日益擴大，硅平面的加工工藝技術作為高新技術基礎的高新加工技術也將持繼下去。據國際權威機構預測，到2012年，微電子芯片加工技術將達到400mm（16in）硅片、50nm特征尺寸，到2016年，器件的最小特征尺寸應在13nm。然而，硅基CMOS的發展和任何事物一樣，都有其產生、發展、成熟、衰亡的過程，不可能按摩爾定律揭示的規律長期的發展下去。隨著特征尺寸的縮小，將達到器件結構的諸多物理限制。當代各種集成電路發展狀況，越來越接近物理限制。

采用新材料的非經典CMOS必將發展起來，高K材料和新型的柵電極；采用非經典的FET器件結構；采用新工藝技術等。在非經典CMOS迫切需要解決的問題中，功耗是一個最嚴峻的問題，能否圓滿解決這一問題，將是制約發展非經典CMOS發展的一個重要因素。

二、正在成長的系統芯片—SOC

由芯片發展到系統芯片（SOC），是改善芯片集成技術的新舉措。微電子器件的特征尺寸難于按摩爾定律無限的縮小下去，在芯片上增加集成器件是集成技術發展的另一方向。與當年從分立晶體管到集成芯片（IC）一樣，系統芯片（SOC）將是微電子技術領域中又一場新的革命。

上個世紀90年代以來，集成芯片系統（SOC）訊速發展起來，它基于硅基CMOS工藝，但又不局限于CMOS和硅平面加工工藝。它是以硅基CMOS為基礎技術，將整個電子系統和子系統整個集成在一個芯片上或幾個芯片上，它是集軟件和硬件于一身的產物，SOC的設計是通過嵌入模擬電路、數字電路等IP的結合體，可以具有更大的靈活性。一個典型的SOC可能包含應用處理器模塊、數字信號處理器模塊、存儲器單元模塊、控制器模塊、外設接口模塊等等多種模塊。微電子技術從IC向SOC轉變不僅是一種概念上的突破，同時也是信息技術發展的必然結果。集成系統的發展是以應用為驅動的，隨著社會信息化的進程，它將越來越重要。21世紀僅僅是SOC發展的開始，它將進入空間、進入人體、進入家庭，它將進入需要所有需要掌握信息處理的信息空間和時間。有的科學家就把集成芯片系統—SOC稱為USOC（UserSOC）。

三、MEMS技術是微電子技術新的增長點

微機電系統制造（Micro?Electro?Mechanical?systems—MEMS）是微電子發展的另一方向，它的目標是把信息獲取、處理和執行一體化地集成在一起，使其成為真正的系統，也可以說是更廣泛的SOC概念。MEMS不僅為傳統的機械尺寸領域打開了新的大門，也真正實現了機電一體化。因此，它被認為是微電子技術的又一次革命，對21世紀的科學技術、生產方式、人類生活都有深遠影響。

微機電系統(MEMS)技術是建立在微米/納米技術（micro/nanotechnology）基礎上的21世紀前沿技術，是指對微米/納米材料進行設計、加工、制造、測量和控制的技術。它可將機械構件、光學系統、驅動部件、電控系統集成為一個整體單元的微型系統。這種微機電系統不僅能夠采集、處理與發送信息或指令，還能夠按照所獲取的信息自主地或根據外部的指令進行操作。它用微電子技術和微加工技術(包括硅體微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片鍵合等技術)相結合的制造工藝，制造出各種性能優異、價格低廉、微型化的傳感器、執行器、驅動器和微系統。?微機電系統（MEMS）是近年來發展起來的一種新型多學科交叉的技術，該技術將對未來人類生活產生極大性影響。它涉及機械、電子、化學、物理、光學、生物、材料等多學科。?微機電系統(MEMS)的研究已取得很多成果。在微傳感器方面，利用物質的各種特性研制出了各種微型傳感器；在微執生器方面有微型馬達、微閥、微泵及各種專用微型機械已組成微化學系統和DNA反應室。此外，還有其它很多方面的應用。

微機電系統（MEMS）的制造，是從專用集成電路（ASIC）技術發展過來的，如同ASIC技術那樣，可以用微電子工藝技術的方法批量制造。但比ASIC制造更加復雜，這是由于?微機電系統（MEMS）的制造采用了諸如生物或者化學活化劑之類的特殊材料，是一種高水平的微米/納米技術。微米制造技術包括對微米材料的加工和制造。納米制造技術和工藝，除了包括微米制造的一些技術（如離子束光刻等）與工藝外，還包括利用材料的本質特性而對材料進行分子和原子量級的加工與排列技術和工藝等。

隨著信息時展需要，后硅時代的將來還無法預料，但微電子方面的科學工作者普遍期望基于分子結構新方案和工作原理的發展，在基礎研究方面，已有分子電子的設想，但還不能估計其技術可轉換性。有機微電子技術、超導微電子技術、納米電子技術等，都將是微電子領域新的亮點。

微電子論文:硅微電子學研討論文

摘要本文展望了21世紀微電子技術的發展趨勢。認為：21世紀初的微電子技術仍將以硅基CMOS電路為主流工藝，但將突破目前所謂的物理“限制”，繼續快速發展；集成電路將逐步發展成為集成系統；微電子技術將與其它技術結合形成一系列新的增長點，例如微機電系統（MEMS）、DNA芯片等。具體地講，SOC設計技術、超微細光刻技術、虛擬工廠技術、銅互連及低K互連絕緣介質、高K柵絕緣介質和柵工程技術、SOI技術等將在近幾年內得到快速發展。21世紀將是我國微電子產業的黃金時代。

關鍵詞微電子技術集成系統微機電系統DNA芯片

1引言

綜觀人類社會發展的文明史，一切生產方式和生活方式的重大變革都是由于新的科學發現和新技術的產生而引發的，科學技術作為革命的力量，推動著人類社會向前發展。從50多年前晶體管的發明到目前微電子技術成為整個信息社會的基礎和核心的發展歷史充分證明了“科學技術是第一生產力”。信息是客觀事物狀態和運動特征的一種普遍形式，與材料和能源一起是人類社會的重要資源，但對它的利用卻僅僅是開始。當前面臨的信息革命以數字化和網絡化作為特征。數字化大大改善了人們對信息的利用，更好地滿足了人們對信息的需求；而網絡化則使人們更為方便地交換信息，使整個地球成為一個“地球村”。以數字化和網絡化為特征的信息技術同一般技術不同，它具有極強的滲透性和基礎性，它可以滲透和改造各種產業和行業，改變著人類的生產和生活方式，改變著經濟形態和社會、政治、文化等各個領域。而它的基礎之一就是微電子技術?？梢院敛豢鋸埖卣f，沒有微電子技術的進步，就不可能有今天信息技術的蓬勃發展，微電子已經成為整個信息社會發展的基石。

50多年來微電子技術的發展歷史，實際上就是不斷創新的過程，這里指的創新包括原始創新、技術創新和應用創新等。晶體管的發明并不是一個孤立的精心設計的實驗，而是一系列固體物理、半導體物理、材料科學等取得重大突破后的必然結果。1947年發明點接觸型晶體管、1948年發明結型場效應晶體管以及以后的硅平面工藝、集成電路、CMOS技術、半導體隨機存儲器、CPU、非揮發存儲器等微電子領域的重大發明也都是一系列創新成果的體現。同時，每一項重大發明又都開拓出一個新的領域，帶來了新的巨大市場，對我們的生產、生活方式產生了重大的影響。也正是由于微電子技術領域的不斷創新，才能使微電子能夠以每三年集成度翻兩番、特征尺寸縮小倍的速度持續發展幾十年。自1968年開始，與硅技術有關的學術論文數量已經超過了與鋼鐵有關的學術論文，所以有人認為，1968年以后人類進入了繼石器、青銅器、鐵器時代之后硅石時代（siliconage）〖1〗。因此可以說社會發展的本質是創新，沒有創新，社會就只能被囚禁在“超穩態”陷阱之中。雖然創新作為經濟發展的改革動力往往會給社會帶來“創造性的破壞”，但經過這種破壞后，又將開始一個新的處于更高層次的創新循環，社會就是以這樣螺旋形上升的方式向前發展。

在微電子技術發展的前50年，創新起到了決定性的作用，而今后微電子技術的發展仍將依賴于一系列創新性成果的出現。我們認為：目前微電子技術已經發展到了一個很關鍵的時期，21世紀上半葉，也就是今后50年微電子技術的發展趨勢和主要的創新領域主要有以下四個方面：以硅基CMOS電路為主流工藝；系統芯片（SystemOnAChip，SOC）為發展重點；量子電子器件和以分子（原子）自組裝技術為基礎的納米電子學；與其他學科的結合誕生新的技術增長點，如MEMS，DNAChip等。

221世紀上半葉仍將以硅基CMOS電路為主流工藝

微電子技術發展的目標是不斷提高集成系統的性能及性能價格比，因此便要求提高芯片的集成度，這是不斷縮小半導體器件特征尺寸的動力源泉。以MOS技術為例，溝道長度縮小可以提高集成電路的速度；同時縮小溝道長度和寬度還可減小器件尺寸，提高集成度，從而在芯片上集成更多數目的晶體管，將結構更加復雜、性能更加完善的電子系統集成在一個芯片上；此外，隨著集成度的提高，系統的速度和可靠性也大大提高，價格大幅度下降。由于片內信號的延遲總小于芯片間的信號延遲，這樣在器件尺寸縮小后，即使器件本身的性能沒有提高，整個集成系統的性能也可以得到很大的提高。

自1958年集成電路發明以來，為了提高電子系統的性能，降低成本，微電子器件的特征尺寸不斷縮小，加工精度不斷提高，同時硅片的面積不斷增大。集成電路芯片的發展基本上遵循了Intel公司創始人之一的GordonE．Moore1965年預言的摩爾定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸縮小倍。在這期間，雖然有很多人預測這種發展趨勢將減緩，但是微電子產業三十多年來發展的狀況證實了Moore的預言[2]。而且根據我們的預測，微電子技術的這種發展趨勢還將在21世紀繼續一段時期，這是其它任何產業都無法與之比擬的。

現在，0．18微米CMOS工藝技術已成為微電子產業的主流技術，0．035微米乃至0．020微米的器件已在實驗室中制備成功，研究工作已進入亞0．1微米技術階段，相應的柵氧化層厚度只有2．0～1．0nm。預計到2010年，特征尺寸為0．05～0．07微米的64GDRAM產品將投入批量生產。

21世紀，起碼是21世紀上半葉,微電子生產技術仍將以尺寸不斷縮小的硅基CMOS工藝技術為主流。盡管微電子學在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大進展；但還不具備替代硅基工藝的條件。根據科學技術的發展規律，一種新技術從誕生到成為主流技術一般需要20到30年的時間，硅集成電路技術自1947年發明晶體管1958年發明集成電路,到60年代末發展成為大產業也經歷了20多年的時間。另外，全世界數以萬億美元計的設備和技術投入，已使硅基工藝形成非常強大的產業能力；同時，長期的科研投入已使人們對硅及其衍生物各種屬性的了解達到十分深入、十分透徹的地步，成為自然界100多種元素之最，這是非常寶貴的知識積累。產業能力和知識積累決定了硅基工藝起碼將在50年內仍起重要作用，人們不會輕易放棄。

目前很多人認為當微電子技術的特征尺寸在2015年達到0．030～0．015微米的“極限”之后，將是硅技術時代的結束，這實際上是一種誤解。且不說微電子技術除了以特征尺寸為代表的加工工藝技術之外，還有設計技術、系統結構等方面需要進一步的大力發展，這些技術的發展必將使微電子產業繼續高速增長。即使是加工工藝技術，很多著名的微電子學家也預測，微電子產業將于2030年左右步入像汽車工業、航空工業這樣的比較成熟的朝陽工業領域。即使微電子產業步入汽車、航空等成熟工業領域，它仍將保持快速發展趨勢，就像汽車、航空工業已經發展了50多年仍極具發展潛力一樣。

隨著器件的特征尺寸越來越小，不可避免地會遇到器件結構、關鍵工藝、集成技術以及材料等方面的一系列問題，究其原因，主要是：對其中的物理規律等科學問題的認識還停留在集成電路誕生和發展初期所形成的經典或半經典理論基礎上，這些理論適合于描述微米量級的微電子器件，但對空間尺度為納米量級、空間尺度為飛秒量級的系統芯片中的新器件則難以適用；在材料體系上，SiO2柵介質材料、多晶硅／硅化物柵電極等傳統材料由于受到材料特性的制約，已無法滿足亞50納米器件及電路的需求；同時傳統器件結構也已無法滿足亞50納米器件的要求，必須發展新型的器件結構和微細加工、互連、集成等關鍵工藝技術。具體的需要創新和重點發展的領域包括：基于介觀和量子物理基礎的半導體器件的輸運理論、器件模型、模擬和仿真軟件，新型器件結構，高k柵介質材料和新型柵結構，電子束步進光刻、13nmEUV光刻、超細線條刻蝕，SOI、GeSi／Si等與硅基工藝兼容的新型電路，低K介質和Cu互連以及量子器件和納米電子器件的制備和集成技術等。

3量子電子器件（QED）和以分子原子自組裝技術為基礎的納米電子學將帶來嶄新的領域

在上節我們談到的以尺寸不斷縮小的硅基CMOS工藝技術，可稱之為“scalingdown”，與此同時我們必須注意“bottomup”?！癰ottomup”最重要的領域有二個方面：

(1)量子電子器件（QED—QuantumElectronDevice）這里包括單電子器件和單電子存儲器等。它的基本原理是基于庫侖阻塞機理控制一個或幾個電子運動，由于系統能量的改變和庫侖作用，一個電子進入到一個勢阱，則將阻止其它電子的進入。在單電子存儲器中量子阱替代了通常存儲器中的浮柵。它的主要優點是集成度高；由于只有一個或幾個電子活動所以功耗極低；由于相對小的電容和電阻以及短的隧道穿透時間，所以速度很快；且可用于多值邏輯和超高頻振蕩。但它的問題是制造比較困難，特別是制造大量的一致性器件很困難；對環境高度敏感，可靠性難以保證；在室溫工作時要求電容極小（αF），要求量子點大小在幾個納米。這些都為集成成電路帶來了很大困難。

因此，目前可以認為它們的理論是清楚的，工藝有待于探索和突破。

(2)以原子分子自組裝技術為基礎的納米電子學。這里包括量子點陣列（QCA—Quantum－dotCellularAutomata)和以碳納米管為基礎的原子分子器件等。

量子點陣列由量子點組成，至少由四個量子點,它們之間以靜電力作用。根據電子占據量子點的狀態形成“0”和“1”狀態。它在本質上是一種非晶體管和無線的方式達到陣列的高密度、低功耗和實現互連。其基本優勢是開關速度快，功耗低，集成密度高。但難以制造，且對值置變化和大小改變都極為靈敏，0．05nm的變化可以造成單元工作失效。

以碳納米管為基礎的原子分子器件是近年來快速發展的一個有前景的領域。碳原子之間的鍵合力很強，可支持高密度電流，而熱導性能類似于金剛石，能在高集成度時大大減小熱耗散，性質類金屬和半導體，特別是它有三種可能的雜交態，而Ge、Si只有一個。這些都使碳納米管（CNT）成為當前科研熱點，從1991年發現以來，現在已有大量成果涌現，北京大學納米中心彭練矛教授也已制備出0．33納米的CNT并提出“T形結”作為晶體管的可能性。但是問題是如何去生長有序的符合設計性能的CNT器件，更難以集成。

目前“bottomup”的量子器件和以自組裝技術為基礎的納米器件在制造工藝上往往與“Scalingdown”的加工方法相結合以制造器件。這對于解決高集成度CMOS電路的功耗制約將會帶來突破性的進展。

QCA和CNT器件不論在理論上還是加工技術上都有大量工作要做，有待突破，離開實際應用還需較長時日！但這終究是一個誘人探索的領域，我們期待它們將創出一個新的天地。

4系統芯片（SystemOnAChip）是21世紀微電子技術發展的重點

在集成電路（IC）發展初期，電路設計都從器件的物理版圖設計入手，后來出現了集成電路單元庫（Cell－Lib），使得集成電路設計從器件級進入邏輯級，這樣的設計思路使大批電路和邏輯設計師可以直接參與集成電路設計，極大地推動了IC產業的發展。但集成電路僅僅是一種半成品，它只有裝入整機系統才能發揮它的作用。IC芯片是通過印刷電路板（PCB）等技術實現整機系統的。盡管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之間的連線延時、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整機系統的性能受到了很大的限制。隨著系統向高速度、低功耗、低電壓和多媒體、網絡化、移動化的發展，系統對電路的要求越來越高，傳統集成電路設計技術已無法滿足性能日益提高的整機系統的要求。同時，由于IC設計與工藝技術水平提高，集成電路規模越來越大，復雜程度越來越高，已經可以將整個系統集成為一個芯片。目前已經可以在一個芯片上集成108－109個晶體管，而且隨著微電子制造技術的發展，21世紀的微電子技術將從目前的3G時代逐步發展到3T時代（即存儲容量由G位發展到T位、集成電路器件的速度由GHz發展到燈THz、數據傳輸速率由Gbps發展到Tbps，注：1G=109、1T=1012、bps：每秒傳輸數據位數）。

正是在需求牽引和技術推動的雙重作用下，出現了將整個系統集成在一個微電子芯片上的系統芯片（SystemOnAChip，簡稱SOC）概念。

系統芯片（SOC）與集成電路（IC）的設計思想是不同的，它是微電子設計領域的一場革命，它和集成電路的關系與當時集成電路與分立元器件的關系類似，它對微電子技術的推動作用不亞于自50年代末快速發展起來的集成電路技術。

SOC是從整個系統的角度出發，把處理機制、模型算法、芯片結構、各層次電路直至器件的設計緊密結合起來，在單個（或少數幾個）芯片上完成整個系統的功能，它的設計必須是從系統行為級開始的自頂向下（Top－Down）的。很多研究表明，與IC組成的系統相比，由于SOC設計能夠綜合并全盤考慮整個系統的各種情況，可以在同樣的工藝技術條件下實現更高性能的系統指標。例如若采用SOC方法和0．35μm工藝設計系統芯片,在相同的系統復雜度和處理速率下，能夠相當于采用0．18～0.25μm工藝制作的IC所實現的同樣系統的性能；還有，與采用常規IC方法設計的芯片相比,采用SOC設計方法完成同樣功能所需要的晶體管數目約可以降低l～2個數量級。

對于系統芯片（SOC）的發展，主要有三個關鍵的支持技術。

（1）軟、硬件的協同設計技術。面向不同系統的軟件和硬件的功能劃分理論（FunctionalPartitionTheory），這里不同的系統涉及諸多計算機系統、通訊系統、數據壓縮解壓縮和加密解密系統等等。

（2）IP模塊庫問題。IP模塊有三種,即軟核，主要是功能描述；固核，主要為結構設計；和硬核，基于工藝的物理設計、與工藝相關，并經過工藝驗證過的。其中以硬核使用價值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A／D、D／A等都可以成為硬核。其中尤以基于深亞微米的新器件模型和電路模擬為基礎，在速度與功耗上經過優化并有最大工藝容差的模塊最有價值?，F在,美國硅谷在80年代出現無生產線（Fabless)公司的基礎上，90年代后期又出現了一些無芯片（Chipless）的公司,專門銷售IP模塊。

（3）模塊界面間的綜合分析技術,這主要包括IP模塊間的膠聯邏輯技術（gluelogictechnologies）和IP模塊綜合分析及其實現技術等。

微電子技術從IC向SOC轉變不僅是一種概念上的突破,同時也是信息技術新發展的里程碑。通過以上三個支持技術的創新,它必將導致又一次以系統芯片為主的信息技術上的革命。目前，SOC技術已經嶄露頭角，21世紀將是SOC技術真正快速發展的時期。

在新一代系統芯片領域，需要重點突破的創新點主要包括實現系統功能的算法和電路結構兩個方面。在微電子技術的發展歷史上,每一種算法的提出都會引起一場變革，例如維特比算法、小波變換等均對集成電路設計技術的發展起到了非常重要的作用,目前神經網絡、模糊算法等也很有可能取得較大的突破。提出一種新的電路結構可以帶動一系列的應用,但提出一種新的算法則可以帶動一個新的領域,因此算法應是今后系統芯片領域研究的重點學科之一。在電路結構方面,在系統芯片中，由于射頻、存儲器件的加入，其中的電路結構已經不是傳統意義上的CMOS結構，因此需要發展更靈巧的新型電路結構。另外，為了實現膠聯邏輯（GlueLogic）新的邏輯陣列技術有望得到快速的發展,在這一方面也需要做系統深入的研究。

5微電子與其他學科的結合誕生新的技術增長點

微電子技術的強大生命力在于它可以低成本、大批量地生產出具有高可靠性和高精度的微電子結構模塊。這種技術一旦與其它學科相結合,便會誕生出一系列嶄新的學科和重大的經濟增長點，這方面的典型例子便是MEMS（微機電系統）技術和DNA生物芯片。前者是微電子技術與機械、光學等領域結合而誕生的，后者則是與生物工程技術結合的產物。

微電子機械系統不僅是微電子技術的拓寬和延伸,它將微電子技術和精密機械加工技術相互融合，實現了微電子與機械融為一體的系統。MEMS將電子系統和外部世界聯系起來，它不僅可以感受運動、光、聲、熱、磁等自然界的外部信號，把這些信號轉換成電子系統可以認識的電信號，而且還可以通過電子系統控制這些信號，發出指令并完成該指令。從廣義上講，MEMS是指集微型傳感器、微型執行器、信號處理和控制電路、接口電路、通信系統以及電源于一體的微型機電系統。MEMS技術是一種典型的多學科交叉的前沿性研究領域，它幾乎涉及到自然及工程科學的所有領域，如電子技術、機械技術、光學、物理學、化學、生物醫學、材料科學、能源科學等〖3〗。

MEMS的發展開辟了一個全新的技術領域和產業。它們不僅可以降低機電系統的成本，而且還可以完成許多大尺寸機電系統所不能完成的任務。正是由于MEMS器件和系統具有體積小、重量輕、功耗低、成本低、可靠性高、性能優異及功能強大等傳統傳感器無法比擬的優點,因而MEMS在航空、航天、汽車、生物醫學、環境監控、軍事以及幾乎人們接觸到的所有領域中都有著十分廣闊的應用前景。例如微慣性傳感器及其組成的微型慣性測量組合能應用于制導、衛星控制、汽車自動駕駛、汽車防撞氣囊、汽車防抱死系統（ABS）、穩定控制和玩具；微流量系統和微分析儀可用于微推進、傷員救護；信息MEMS系統將在射頻系統、全光通訊系統和高密度存儲器和顯示等方面發揮重大作用；同時MEMS系統還可以用于醫療、光譜分析、信息采集等等?，F在已經成功地制造出了尖端直徑為5μm的可以夾起一個紅細胞的微型鑷子，可以在磁場中飛行的象蝴蝶大小的飛機等。

MEMS技術及其產品的增長速度非常之高，目前正處在技術發展時期，再過若干年將會迎來MEMS產業化高速發展的時期。2000年，全世界MEMS的市場達到120到140億美元，而帶來的與之相關的市場達到1000億美元。

目前，MEMS系統與集成電路發展的初期情況極為相似。集成電路發展初期，其電路在今天看來是很簡單的，應用也非常有限，以軍事需求為主,但它的誘人前景吸引了人們進行大量投資，促進了集成電路飛速發展。集成電路技術的進步,加快了計算機更新換代的速度，對CPU和RAM的需求越來越大,反過來又促進了集成電路的發展。集成電路和計算機在發展中相互推動，形成了今天的雙贏局面，帶來了一場信息革命。現階段的微機電系統專用性很強，單個系統的應用范圍非常有限,還沒有出現類似于CPU和RAM這樣量大面廣的產品。隨著微機電系統的進步，最后將有可能形成像微電子技術一樣有廣泛應用前景的新產業，從而對人們的社會生產和生活方式產生重大影響。

當前MEMS系統能否取得更更大突破，取決于兩方面的因素：第一是在微系統理論與基礎技術方面取得突破性進展，使人們依靠掌握的理論和基礎技術可以高效地設計制造出所需的微系統；第二是找準應用突破口，揚長避短，以特別適合微系統應用的重大領域為目標進行研究,取得突破，從而帶動微系統產業的發展。在MEMS發展中需要繼續解決的問題主要有：MEMS建模與設計方法學研究；三維微結構構造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力學和熱學研究；MEMS的表征與計量方法學；納結構與集成技術等。

微電子與生物技術緊密結合誕生的以DNA芯片等為代表的生物芯片將是21世紀微電子領域的另一個熱點和新的經濟增長點。它是以生物科學為基礎，利用生物體、生物組織或細胞等的特點和功能，設計構建具有預期性狀的新物種或新品系，并與工程技術相結合進行加工生產，它是生命科學與技術科學相結合的產物。具有附加值高、資源占用少等一系列特點，正日益受到廣泛關注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。

采用微電子加工技術，可以在指甲蓋大小的硅片上制作出包含有多達萬種DNA基因片段的芯片。利用這種芯片可以在極快的時間內檢測或發現遺傳基因的變化等情況，這無疑對遺傳學研究、疾病診斷、疾病治療和預防、轉基因工程等具有極其重要的作用。

DNA芯片的基本思想是通過生物反應或施加電場等措施使一些特殊的物質能夠反映出某種基因的特性從而起到檢測基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人員已經利用微電子技術在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他們制作的DNA芯片是通過在玻璃片上刻蝕出非常小的溝槽，然后在溝槽中覆蓋一層DNA纖維。不同的DNA纖維圖案分別表示不同的DNA基因片段，該芯片共包括6000余種DNA基因片段。DNA（脫氧核糖核酸）是生物學中最重要的一種物質，它包含有大量的生物遺傳信息，DNA芯片的作用非常巨大，其應用領域也非常廣泛：它不僅可以用于基因學研究、生物醫學等，而且隨著DNA芯片的發展還將形成微電子生物信息系統，這樣該技術將廣泛應用到農業、工業、醫學和環境保護等人類生活的各個方面，那時，生物芯片有可能象今天的IC芯片一樣無處不在。

目前的生物芯片主要是指通過平面微細加工技術及超分子自組裝技術，在固體芯片表面構建的微分析單元和系統，以實現對化合物、蛋白質、核酸、細胞以及其它生物組分的準確、快速、大信息量的篩選或檢測。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具體實現技術、基于生物芯片的生物信息學以及高密度生物芯片的設計、檢測方法學等等。

6結語

在微電子學發展歷程的前50年中，創新和基礎研究曾起到非常關鍵的決定性作用。而隨著器件特征尺寸的縮小、納米電子學的出現、新一代SOC的發展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的課題，客觀需求正在“召喚”創新成果的誕生。

回顧20世紀后50年，展望21世紀前50年，即百年的微電子科學技術發展歷程，使我們深切地感受到，世紀之交的微電子技術對我們既是一個重大的機遇，也是一個嚴峻的挑戰，如果我們能夠抓住這個機遇，立足創新，去勇敢地迎接這個挑戰，則有可能使我國微電子技術實現騰飛，在新一代微電子技術中擁有自己的知識產權，促進我國微電子產業的發展，為迎接21世紀中葉將要到來的偉大的民族復興奠定技術基礎，以重鑄中華民族的輝煌！

微電子論文:微電子封裝金絲倒裝鍵合的微織構研究論文

【摘要】采用EBSD取向成像技術研究了各工藝參數（功率、載荷、超聲作用時間）對倒裝鍵合組織及微織構的影響，并與對應的剪切性能值進行比較。結果表明，功率的影響最顯著，它可在增大形變量的同時提高鍵合強度；負荷加大形變量，但提高界面結合強度的效果不顯著；超聲持續的時間不明顯提高形變量，但能在一定程度上提高界面強度。超聲是通過軟化金屬，加強界面擴散的方式提高鍵合強度；超聲的存在使取向變化的速度變慢。

【關鍵詞】金倒裝鍵合EBSD微織構

引言微電子封裝中超聲鍵合工藝參數對鍵合強度的影響已有大量研究［1-3］，一般認為影響其鍵合強度的主要因素是超聲功率、鍵合壓力和鍵合時間。由于這些參數主要通過改變金絲球與芯片焊盤間界面上的摩擦行為而起作用，必然會引起焊點組織及織構的變化，這些變化到目前尚不清楚。此外，金絲球鍵合與倒裝鍵合形變方式與形變量都有很大差異，其形變組織與微織構就會不同，它們也會影響焊點強度、剛度、電阻率和組織穩定性。織構的不同會影響彈性模量及拉拔時的界面強度、晶體缺陷的多少一方面產生加工硬化，提高強度，另一方面影響電阻；含大量晶體缺陷的組織是熱力學不穩定的，可加速原子的擴散，也會造成后續時效時軟化速度的不同。倒裝鍵合的受力狀態和應變速率都與常規的低應變速率下的單向均勻壓縮不同，鍵合過程中會有一系列的微織構變化。本文分析了功率、負荷、時間對形變組織和取向變化的影響；另外通過剪切力試驗，對比了各參數對鍵合強度的影響區別；討論了金絲球凸點鍵合與倒裝鍵合形變組織及微織構的最大差異。

1樣品制備

試驗樣品為直徑為1mil（254μm）鍵合金絲，經電子火花（EFO）形成金絲球，再經過Eagle60XL金絲球鍵合機形成金絲球凸點，倒裝焊點是在AD81911TS焊接機上形成的。各種焊點均采用樹脂鑲樣，然后經過磨樣、機械拋光，最后采用離子轟擊的方法達到EBSD試驗樣品要求。利用高分辨場發射掃描電鏡ZeissSuppra1530及HKLChannel5EBSD系統進行取向成像分析。

2結果及分析

2.1超聲功率的影響圖1(a)為不同超聲功率下樣品的形變量和性能的關系曲線?？梢姽β视?2W增大到07W后，因功率增大而導致的鍵合樣品形變量增加~20%，總形變量達70%。性能也由無功率時的不能鍵合增加到2400gf（注：這是幾個樣品的總值），并且未出現下降。圖2為各樣品的取向成像，紅色為〈111〉壓縮軸的取向，黃色為〈100〉取向，藍色為〈110〉取向。前兩種主要是原始取向，后者是壓縮變形的穩定取向。組織形貌顯示，原始柱狀晶被完全壓扁?！?10〉區域明顯增多。圖1(b)為各樣品不同織構的定量結果，可見，因超聲軟化作用提高形變量使〈110〉增加約125%。形變不均勻性還表現在兩側的形變量明顯小。圖1不同超聲功率下樣品的形變量和性能的關系曲線(a)及對取向的影響(b)

圖2不同功率下樣品的取向成像;紅色:〈111〉,黃色〈100〉；藍色〈110〉

2.2載荷的影響圖3(a)為不同載荷下樣品的形變量及性能變化的曲線。可見，負荷從800gf增至1600gf時，形變量只增加7%，增加幅度較小，不如功率的影響大。性能變化不大，有微弱的先增加后減小的趨勢。由于形變量增加就不大，所以還不能說，形變量影響小。與圖1的性能數據相比，還未達到最佳鍵合強度。即使形變量達到70%，也難以達到提高超聲作用的效果。圖4給出不同載荷下樣品的取向成像。也明顯看出，載荷變化的范圍小，形變量變化也不大，形變組織比較相似。從定量數據看（圖3(b)），〈110〉織構含量在下降。這應屬于波動。組織上的另一特點是，下側中心部位為原始金凸點的尾部，即自由球下的熱影響細晶區。倒裝鍵合時，該部位所受變形量最大，這也是要鍵合的界面，因此，大量的晶體缺陷會促進擴散鍵合。與文獻3數據相比，本實驗所用力是很大的。圖3載荷對形變量、剪切強度(a)及織構百分數(b)的影響.

微電子論文:微電子科學與工程教學改革的研究與實踐

21世紀是知識經濟時代的競爭，歸根結底是人才的競爭，努力培養出高素質及創新能力強的微電子專業人才是我們專業改革的重要目標。兩年來，我們在微電子領域的教學內容和方法上進行一系列探索性改革。

一、鞏固基礎、因材施教

當今，芯片時代的到來，標志著一個國家的經濟強盛。在全面建設偉大復興中國夢的同時，微電子產業需要得到蓬勃發展。微電子專業領域很寬很廣，為了更好的展開微電子專業教育，就需要合理的安排微電子專業課程鞏固基A，微電子專業是一門知識和技術高度密集的專業性很強的綜合學科，涵蓋的達到幾十個不同領域的理論和技術，例如電子信息技術、計算機技術、化工材料科學、光刻技術、薄膜技術、太陽能技術、真空技術等，綜上可以看出，微電子領域要求具有寬闊的知識面和跨學科綜合運用分析知識的能力。為了實現培養目標，在制定大綱的時候，基礎課方面，如數學，在原來高等數學基礎上，增加復變函數作為基礎課，是為了后續更好的從事科學研究；在專業必修課方面，增加了模擬集成電路設計課時，目的讓學生學會充分分析電路；在選修課方面，增設了版圖方面內容的教學，可以更好的培養學生就業興趣，在專業課程設計方面，增設集成電路設計課程設計，幫助學生更深入了解芯片設計。伴隨著社會進步的腳步，微電子專業也需要深入改革，跟上時展的腳步。

社會需求的變化，會提供給大學生的崗位有器件工程師、集成電路工程師、版圖工程師，太陽能研發人員等。因此在完善基礎學習內容的情況下，還要因材試教，大學的時間是有限的，因個人的愛好選擇，培養自己的熱愛方向。對專業必修課，要求每個人都學好，在選修課上邊就把以后的就業方向分開、分細，做到因材試教。

二、升級教學內容、提高教學方法

微電子是當今發展最快的行業之一。伴隨著中國的崛起，社會進步的需要，就要求進一步升級課堂教學內容。首先要以科研帶動教學，組成一個龐大的教研室，只讓一個老師每學期帶一門課，提高科研指標，讓本科學生配合老師一起完成項目，這樣只有讓學生親身感受到做項目的興趣，才能真正走進專業學科當中來；其次結合當地微電子公司，帶領學生參觀當地的微電子工藝生產線，微電子設計公司等，了解前沿發展，提高學生對本專業的興趣。只有提高學生對微電子領域的興趣，我們才會培養出更多更優秀的人才，來造福社會。

教學方法的改進也是很重要的，對于工程類的專業學習，不要一味的照本宣科，要結合實際，培養學生自己解決問題的能力，課堂教學求“精”，讓學生把每個問題吃透，理解深刻，如何構建解決問題思路的教學過程才是最核心的任務。

通過這兩年的教學改革，鞏固學生們的專業基礎，提升了學生的就業水平，培養了學生對微電子領域的熱情，一批抱有更高志向的年輕人準備考研在這個專業繼續走下去。可以說，吉林大學珠海學院微電子專業的學生，基礎扎實，素質高，動手能力強，很受歡迎。

微電子論文:微電子電路校準技術和自動測試

摘 要在社會經濟和科技不斷發展的過程中，微電子電路技術也稱為目前科學技術的研究重點，我們要保證微電子電路技術能夠與時俱進的基礎上，具備完整、一致且準確的檢測及校準方法。所以，就要加強對微電子電路校準技術及自動測試的研究，從而提高微電子電路電氣設備的質量，保障人們的生活，穩定社會經濟。

【關鍵詞】微電子 電路校準技術 自動測試

在電子技術不斷發展的過程中，各種電子電路技術被廣泛應用到社會各方面的電器中。獲取電器中的微小微電子參量，能夠保證生產的電器產品達到質量標準。但是由于微電子參量容易受到干擾，所以就要使用專業的校準技術對其進行校準及自動分析，從而使電器產品的質量能夠得到保障，以此更好的應用到電子電路技術中。

1 微電子電路校準技術和自動測試技術的基本認識

1.1 微電子電路校準技術

在測試設備滿足相關要求的基礎上，測試軟件的質量影響著監測數據的可靠性及準確性。如果檢測設備自身沒有滿足準確性的要求，那么即使測試軟件具有良好的質量，也不能夠全面保證測試結果的準確性。一般，如果生廠商對質量的要求比較高，那么校準技術系統量值的準確性也就比較高。以此提高了生產及管理成本，從而影響了產品的生產速度。

1.2 微電子電路自動測試技術

根據相關要求，對微電子電路進行嚴格測試，能夠有效保證商家產品不受其他商家的影響。為了能夠保證使用微電子電路技術產品的質量能夠達到標準，就要根據產品的實際情況完成測試。如果測試的設備級別高于產品測試水平，那么軟件自身的質量也能夠影響測試的質量。但是軟件自身的質量與檢測依據和其過程中使用的方式、驗證有效性及測試覆蓋率和有著一定的關系，這方面也是目前自動檢測技術重要的研究課題。

2 微電子電路校準技術及自動測試技術重點

2.1 微電子電路校準技術及自動測試技術的依據和方法

目前，我國微電子電路校準及自動測試并沒有正式的標準，其主要依據為電子計量測試應用手冊及GB3843-83、GB3439-82、GB6798-1996等，這些只是對測試方法的基本理論進行了規定，并沒有涉及到編程規則，所以其并不完善。如果校準及測試只有基本理論沒有編程規則，那么使用同種標準編制出的程序質量并不同，那么就沒有辦法保證校準及測試的一致性及完整性。微電子電路校準及檢測使用的設備并不是一般的設備或者系統，其檢測過程能夠通過程序控制，不需要人為干預。所以對其的研究也可以看做是對校準及檢驗程序設計規則的研究。校準過程中的控制本文為規程，檢測過程中的控制文本為規則，兩者都是通過程序設計的形式進行實現。

2.2 設備的校準依據和方法

設備的校準依據指的是生產制造廠設計的指標，包括范圍和不確定度、基準量值、輸入/輸出通道量值。如果通過傳統手工的方式進行校準，顯然校準的量值較多，一個六十通道的測試系統需要十天或者二十天左右完成，在此過程中要使用三百多頁表格。所以就要使用自動校準方式進行。

設備校準主要有兩種方法：

2.2.1 基于基準參量分別溯源法

因為微電子電路檢測設備為綜合測量設備，有多個不同類型的參量要進行校準，比如電阻、電壓及時間頻率等，他們相互之間并沒有關系。通過此方法校準，首先要對基準量溯源，之后使用合格的基準量對設備的所有參量進行校準檢測，以此對整個系統進行校準。

2.2.2 標準物質法

這種方法是通過已知不確定度的標準樣片，對不確定度使用的檢測設備進行測量校驗，如果其在參量類型范圍內是完整的，那么測量的過程就是校準，否則只是核查或者比對。核查和比對在過程條件及目的方面存在一定的差別，如果此測量過程是為了能夠檢查系統樣片的可用性，這叫做核查。制備微電子標準樣片一般為自制芯片，因為芯片結構較為復雜，制作也非常精細，自制的話要花費大量的資金。所以可以從同批的產品中進行選擇，在不確定的條件下，實現參量的一致性是可行的。

2.3 檢測覆蓋率及校準的完整性

檢測故障的覆蓋率越高，那么就說明檢測校準的過程越好，使用最少的代碼獲得最大的故障覆蓋率是最理想的。在傳統測試碼生成算法研究過程中就有多種使用的算法，但是實際上除了窮舉，其他都是實現不了復雜電路的全部故障覆蓋率。

與測試故障覆蓋率相比，校準的完整性對測試碼的量是不太重視，它重視的是需要檢測的參量是否被完全檢測。所以，其與檢測的過程及方法有著一定的聯系。比如使用標準物質法，重視的是輸入/輸出參量是否都被全部檢測，尤其是第一個通道的范圍及參量。因為系統一般都自帶驗證程序，在自己校驗的過程中，都會以零通道為基礎，從而實現測試系統中通道的一致性。

2.4 軟件校準及檢測的驗證方法

對于此類的專用軟件，除了實測驗證之外，并沒有其他較好的辦法。所以對于校準軟件的檢驗，首先可以使用可測性設計技術，以此保證測試過程中都能夠驗證。另外，使用局部化原理，保證測試過程中的測試都與一個參量相關，以此保證唯一的測試結果。最后，根據電路通過及不通過不斷變化狀態的特征，使用相對性原理，對測試結果有效性進行全面的檢查，以此保證程序的可靠性，降低錯誤檢測的機率。

2.5 量值溯源

量值溯源指的是將量值通過不間斷的一條鏈追溯到國家及國防的最高標準。在微電子電路校準及檢測過程中，量值溯源校準的方法及溯源方法有著一定的聯系，所以也就是量值溯源具有兩種方法，分e為溯源法及標準物質法。由于后者在使用過程中具有一定的限制，所以就要使用溯源法對微電子電路進行校準。

3 結語

隨著我國社會的不斷進步和發展，不斷是大型工程中的電氣設備，還是日常生活中的家用電器，都會使用微電子電路技術。微電子電路技術就是一種將多種半導體作為基礎的電子技術集成電路，其特點就是重量輕、體積小，并且具有較高的可靠性。為了能夠保證微電子電路電氣具有較高的質量，就要對其進行檢測，以此控制器質量?；诖?，以上本文就針對微電子電路的校準技術及自動測試進行了研究和探討，以此保證電氣設備中微電子電路的安全性。

微電子論文:基于微電子學的無人機技術

摘 要隨著電子信息技g發展，無人機技術已成為一種重要的信息技術手段，相較于有人機而言，無人機系統具有一定的“自主性”，能夠在一定程度上實現系統的自主控制，強化系統的智能性，是無人機系統發展的重要方向。本文就對無人機系統自主控制技術研究現狀進行分析，并展望無人機系統自主控制技術的未來趨勢。本文研究了無人機技術的國內外研究現狀，重點分析六軸飛行器研究領域當前的關鍵技術，包括無人機的研究與設計，并對無人機未來的發展進行了探討。

【關鍵詞】電子信息 無人機 六軸飛行器 研究與設計

1 前言

無人機首次出現在 1917 年，主要應用于防空導彈打靶、軍事偵察、載彈遠程打擊，尤其美國“全球鷹”、“捕食者”、“沙漠鷹”等型號的無人機在海灣戰爭、科索沃戰爭、阿富汗戰爭和伊拉克戰中在偵察和主動攻擊中所取得的良好軍事效果，使得世界各國首先在軍事上開始重視無人機的研制與開發。我國無人機發展起步于 20 世紀 50 年代末，20 世紀 90 年代末，發展才得以提速，國內大學相繼成立了無人機專門研究機構，西安愛生技術集團公司（西安無人機研究發展中心）成為國內一家主要的無人機研制生產廠商。它是航空工業總公司設在西北工業大學集科、工、貿一體化的現代化高科技企業，主要研制和生產系列化小型無人機系統，被國務院發展研究中心確認并入選“中華之最（1949-1995）”，是我國最大的無人飛機科研生產基地。隨后，無人機的發展逐步擴展到民用市場，而在測繪行業的應用成為民用最大且發展較早的一個分支。中國測繪科學研究院于 2003 年完成并通過國土資源部驗收的“UAVRS-II 型低空無人機遙感監測系統的研制”項目，實現了無人機遙控、半自主、自主三種控制方式，利用獲取的影像制作了數字正射影像和線劃圖，開創了國內無人機應用于測繪領域的先河。

目前國際上對多軸飛行器研究與設計較為深入，后期經過大量實驗及不斷地調整和改進，合理的設計了六軸飛行器的整體結構。六軸飛行器的支架通過3D打印而整體打印出成品模型，飛控板和電機都固定在打印出的架子上，將六個電機呈六邊形放置，使飛行器靈活并易于控制。電池利用扎帶固定在飛行器下方，以保證飛行器的重心偏下，增加飛行的靈活性。遙控器通過銅柱將兩個PCB板子連接起來，增加握持的手感，并且主要元件都放在兩塊PCB板中間，增加系統的安全性能前端引出無線通信模塊天線，增加傳輸的功率與距離。

2 調試問題

系統的軟件和硬件調節是一個漫長而復雜的過程，而且在調試過程中會不斷遇到各種問題如電機壞掉、MOS管燒掉、連接突然斷掉甚至在飛行過程中飛行器直接從空中衰落導致整個系統的崩潰。這些問題必須及時的解決，否則根本不能進行下一步的工作。雖然在調試過程中問題不斷，但是整個制作過程累積的大量的寶貴的經驗，在飛行器終于能飛的時候，會發現自己的這些努力是值得的。下面列出調試過程中的遇到的主要問題。

2.1 電機控制與驅動設置問題

動力系統是多軸飛行器的核心系統，因為整個系統的最終目的就是通過PWM波來控制電機的轉速，保證動力系統的穩定是飛行器能運動的前提。在開始調試的時候，總出現電機不轉的問題，通過不斷的驗證發現是電路MOS管選擇錯誤，最終選擇了P溝道增強型MOS管進行對電機的控制。在飛行過程中總會出現MOS管燒毀的情況，還有NRF24L01總是失聯，最終發現是沒有焊接保護電容導致，還有數字地和模擬的地信號沒有分開。并且STM32的PWM控制需要較高的的頻率，當頻率較低時，可能會出現電機轉速不均勻的情況，最終選擇的電機頻率為20KHz，能夠保證系統流暢的運行。

2.2 飛行器的重量問題

在開始設計時由于沒有考慮飛行的重量，導致飛行器根本飛不起來。之后更換飛行器支架，更換更大功率的電池，總體來說就是讓飛行器的重量更輕，讓飛行器電機的拉力更大。還有飛行器電機的垂直放置也是相當重要，當傾斜時，會有一部分的力是飛行器向某個方向飛行，并且這個力不容易抵消。

2.3 PID的參數整定問題

PID控制器直接控制的是飛行器的電機輸出，直接影響六個電機的轉速，控制飛行器的飛行姿態。因此合理的PID參數可以使飛行器更加平穩的飛行，所以說PID參數對飛行器的姿態確定至關重要。并且在飛行器的飛行過程中，可以通過PID的調整來實現不同的飛行效果如翻滾動作，以達到在各種控制環境下的穩定運行。PID參數中，P、I、D三個參數作用各不相同，在實際中，其輸出的結果是相互影響的。為了保證飛行器的平穩飛行，需要多次對PID三個參數進行調節，保證系統對飛行姿態的快速響應以及在外界干擾到來時系統能夠穩定的運行。

2.4 遙控器控制頻率問題

在剛開始遙控飛行時，遙控器對飛行器的控制總是慢0.2秒左右，導致遙控器不能實時的控制飛行器的姿態，出現一些意外的碰撞等狀況。調試遙控器的過程中發現，在主循環中加入了過多的程序，導致系統循環一次的時間過長，系統響應慢，傳輸數據的頻率過低，整個系統反應過慢。最后解決辦法是增大遙控器的頻率，并減小主函數中循環的代碼量，留下最基本的代碼，保證整個系統的流暢運行。

3 結論

六軸飛行器是一種較為新型的飛行器，目前國內外的發展迅速，在各個領域中都起到了重要的作用，并且將來會發展到更廣闊的空間。隨著技術上的發展，多軸飛行器會向微型化、自動化方向發展，能夠更好的結合實際，發展到各個領域。本課題研究比較了許多國內外的產品，并通過比較，結合其優點，彌補其不足，根據實際情況進行研發，最終完成了六軸給星期的設計。隨著科學的發展，本文設計的六軸飛行器還可以得到更好的改進，隨著時間的推移，會有更好的產品出現在人們的面前。

微電子論文:當前微電子學與集成電路解析

摘 要 微電子學屬于電子學的分支學科，以半導體為主要對象，形成微小型電路和系統等。而集成電路屬于微型電子器件，將各類元件通過合理的布線方式，成為一個具備完整電路功能的結構。微電子學與集成電路直接關系到相關高新產業的發展和進步。展開對微電子學與集成電路的分析，旨在明確微電子學與集成電路的基本情況，推動微電子學與集成電路的有效應用，實現相關產業的創新和發展。

【關鍵詞】微電子學 集成電路 半導體

微電子學與集成電路是現代信息技術的基礎，各類高新行業在具體發展中，均會對微電子學和集成電路進行應用。其中，集成電路選擇半導體鏡片作為基片，并結合相關工藝，將電阻、電容等元件與基片連接，最終形成一個具備完整電路功能的系統或是電路。較比集成電路微電子學是在集成電路的基礎上，研究半導體和集成電路的相關物理現象，并有效的對其進行應用，滿足各類電子器件需求的效果?；诖?，本文對當前微電子學與集成電路展開分析，具體內容如下。

1 微電子學與集成電路解讀

微電子學是電子學的分支學科，主要致力于電子產品的微型化，達到提升電子產品應用便利和應用空間的目的。微電子學還屬于一門綜合性較強學科類型，具體的微電子研究中，會用到相關物理學、量子力學和材料工藝等知識。微電子學研究中，切實將集成電路納入到研究體系中。此外，微電子學還對集成電子器件和集成超導器件等展開研究和解讀。微電子學的發展目標是低能耗、高性能和高集成度等特點。

集成電路是通過相關電子元件的組合，形成一個具備相關功能的電路或系，并可以將集成電路視為微電子學之一。集成電路在實際的應用中具有體積小、成本低、能耗小等特點，滿足諸多高新技術的基本需求。而且，隨著集成電路的相關技術完善，集成電路逐漸成為人們生產生活中不可缺少的重要部分。

2 微電子發展狀態與趨勢分析

2.1 發展與現狀

從晶體管的研發到微電子技術逐漸成熟經歷漫長的演變史，由晶體管的研發以組件為基礎的混合元件（鍺集成電路）半導體場效應晶體管MOS電路微電子。這一發展過程中，電路涉及的內容逐漸增多，電路的設計和過程也更加復雜，電路制造成本也逐漸增高，單純的人工設計逐漸不能滿足電路的發展需求，并朝向信息化、高集成和高性能的發展方向。

現階段，國內對微電子的發展創造了良好的發展空間，目前國內微電電子發展特點如下：

（1）微電子技術創新取得了具有突破性的進展，且逐漸形成具有較大規模的集成電路設計產業規模。對于集成電路的技術水平在0.8～1.5μm，部分尖端企業的技術水平可以達到0.13μm。

（2）微電子產業結構不斷優化，隨著技術的革新產業結構逐漸生成完整的產業鏈，上下游關系處理完善。

（3）產業規模不斷擴大，更多企業參與到微電子學的研究和電路中，有效推動了微電子產業的發展，促使微電子技術得到了進一步的完善和發展。

2.2 發展趨勢

微電子技術的發展中，將微電子技術與其他技術聯合應用，可以衍生出更多新型電子器件，為推動學科完善提供幫助。另外微電子技術與其他產業結合，可以極大的拉動產業的發展，推動國內生產總值的增加。微電子芯片的發展遵循摩爾定律，其CAGR累計平均增長可以達到每年58%。

在未來一段時間內，微電子技術將按照提升集團系統的性能和性價比，如下為當前微電子的發展方向。

2.2.1 硅基互補金屬氧化物半導體（CMOS）

CMOS電路將成為微電子的主流工藝，主要是借助MOS技術，完成對溝道程度的縮小，達到提升電路的集成度和速度的效果。運用CMOS電路，改善芯片的信號延遲、提升電路的穩定性，再改善電路生產成本，從而使得整個系統得到提升，具有極高研究和應用價值。可以將CMOS電路將成為未來一段時間的主要研究對象，且不斷對CMOS電路進行縮小和優化，滿足更多設備的需求。

2.2.2 集成電路是當前微電子技術的發展重點

微電子芯片是建立在的集成電路的基礎上，所以微電子學的研究中，要重視對集成電路研究和分析。為了迎合信息系統的發展趨勢，對于集成電路暴露出的延時、可靠性等因素，需要及時的進行處理。在未來一段時間內對于集成電路的研究和轉變勢在必行。

2.2.3 微電子技術與其他技術結合

借助微電子技術與其他技術結合，可以衍生出諸多新型技術類型。當前與微電子技術結合的技術實例較多，積極為社會經濟發展奠定基礎。例如：微光機電系統和DNA生物芯片，微光機電系統是將微電子技術與光學理論、機械技術等結合，可以發揮三者的綜合性能，可以實現光開關、掃描和成像等功能。DNA生物芯片是將微電子技術與生物技術相結合，能有效完成對DNA、RNA和蛋白質等的高通量快速分析。借助微電子技術與其他技術結合衍生的新技術，能夠更為有效推動相關產業的發展，為經濟發展奠定基礎。

3 微電子技術的應用解讀

微電子學與集成電路的研究不斷深入，微電子技術逐漸的應用到人們的日常生活中，對于改變人們的生活品質具有積極的作用。且微電子技術逐漸成為一個國家科學技術水平和綜合國力的指標。

在實際的微電子技術應用中，借助微電子技術和微加工技術可以完成對微機電系統的構建，在完成信息采集、處理、傳遞等功能的基礎上，還可以自主或是被動的執行相關操作，具有極高的應用價值。對于DNA生物芯片可以用于生物學研究和相關醫療中，效果顯著，對改善人類生活具有積極的作用和意義。

4 結束語

微電子學與集成電路均為信息技術的基礎，其中微電子學中囊括集成電路。在對微電子學和集成電路的解析中，需要對集成電路和微電子技術展開綜合解讀，分析微電子技術的現狀和發展趨勢，再結合具體情況對微電子技術的當前應用展開解讀，為微電子學與集成電路的創新和完善提供參考，進而推動微電子技術的發展，創造更大的產值，實現國家的持續健康發展。

微電子論文:軍事信息作戰領域的微電子技術應用

【摘要】 自80年代以來，軍用微電子技術得到了快速的發展，及其微電子技術在信息作戰領域發揮突出作用。特別是雷達領域，微電子技術的成熟日漸提高了雷達系統的各項性能。本文主要闡述在90年代中美國軍用微電子技術當中的兩個支柱型產品超高清集成電路與微波單片集成電路的發展現狀以及它在雷達系統當中發揮的先用。

【關鍵詞】 雷達 微電子技術 分析

在現代化的軍用雷達與電子設備之中軍用微電子技術屬于非常重要的技術之一，是現代軍事信息作戰的基礎。在軍用微電子工業當中，集成電路屬于最具活躍的產品。在美國非常重視開發與應用軍用集成電路。美國相關的國防部門早在十幾年前曾提出^超高速集成電路與微波單片集成電路的發展規劃。只要真正的實現這兩者的發展計劃對于軍用雷達與武器裝備未來的發展有著巨大的影響，對打贏未來信息戰爭發揮舉足輕重作用。

一、超高速集成電路與微波單片集成電路的特點

1、超高速集成電路的特點。在未來的信息作戰當中，電磁信號的環境十分匯集而且復雜，軍用雷達與電子情報系統需要面對一百至二百萬脈沖美妙的信號方面的強度，處理信號的系統極有可能需要執行幾十億條指令。面對極其復雜的信息作戰環境，然而目前一般的集成電路處理信號系統的效率很難滿足相關的需求。要想真正的處理好這方面的問題，美軍便加大力度促進超高速集成電路發展。

2、微波單片集成電路的特點。微波單片集成電路將超大規模集成電路、超高速集成電路以及超高性能集成電路使用至數字電路中的微波電路，它屬于集成電路處于微波電路中主要的發展。微波單片集成電路將諸多晶體管、電阻、電容等管線集中至一個芯片上，制成許多功率放大器、低噪聲放大器、移相器等。僅有很少的微波單片集成電路芯片組合起來就能組成一個收發構件，用來代替很多元件。

二、超高速集成電路與微波單片集成電路的發展現狀

1、超高速集成電路的發展現狀。美國國防部門早在很多年前年對超高速集成電路的發展就已經開展實施以硅為主要材料發展計劃，之后又轉化成將硅和砷化稼作為主要材料并舉的超高速集成電路發展計劃，為了促使軍用電子系統發展的快速進程。此計劃主要是為了促進民用半導體商家的發展所難以解決的軍用信號需要的元器件工藝，就是為了滿足軍用信號處理、抗輻射、故障容限等能力的有關需求所提出的。這個計劃的的總提目標就是為了研制出功能先進、價格合理、高質量的超高速集成電路芯片，確保處理信號速率、功耗減少、可靠性、維護性合理提高的終點目標，并且使目前具備處理數據的速度必須提升一級。其實際的目標是為了使芯片的微加工線寬達到標準的規格，各項功能要比同樣種類民用的產品高出百倍，將其的可靠性提升十倍。按照制定的范圍超高速集成電路應當于1990年完成計劃，共投資量達到十億美元，通過集中開發了來實現亞微米特有的尺寸要求的技術。

2、60年代中期才得到逐漸的發展，70年代，砷化鎵材料制造工藝的逐步成熟，對于微波單片集成電路的發展形成了很大影響。因為砷化鎵材料的電子遷移率比硅高出7倍，且半絕緣砷化鎵的電阻率的高度達到108，因此砷化鎵屬于最合理的微波傳輸介質材料，非常適合用在單片微波單片集成電路的襯底。正是因為砷化鎵技術的普遍推廣，促進了工業界集團朝向微波單片集成電路的方向發展。

三、超高速集成電路與微波單片集成電路在信息作戰領域的應用

1、超高速集成電路在雷達和軍用電子設備中的應用。超高速集成電路應用至軍事雷達與電子裝備系統中有效的提高了的在戰場上獲取情報、偵查情報、分析目標、處理數據等方面的能力；在很大幅度上，有效的提高了雷達、電子設備、武器系統在復雜的環境當中，以最快的速率反應能力與應變能力，實現了信息作戰武器系統的高速、高效和精準性。

2、微波單片集成電路在軍用雷達中的應用。與普通使用的陸基雷達相比較之下，微波單片集成電路器件與之同樣的雷達在相同條件下所耗費的性能提高十倍。相控陣雷達的真正優勢在于產生的微波功率的與傳輸效率較高，發射機的功能消耗等于使用功率管的三分之一，同時接收機的靈活度也提高了2倍。另一方面的優勢在于可靠性較強，在此過程中，就算其中有百分之五的構件失靈。雷達系統依然能保證供應更好更多功能工作性能。微波單片集成電路 T/R組件極具緊湊、可靠性高、重量輕、成本低等結構方面的優勢。

結束語：綜上所述，超高速集成電路能夠有效的提高處理信號與處理數據的能力，還能增強信號方面的接收、傳輸、發射能力的微波單片集成電路電路能實現構建出新一代全新的軍用微電子系統，這種系統在軍事信息作戰領域特別是雷達和電子設備中擁有良好的應用前景。在下一代中的軍用雷達關鍵特征在于它器件方面的模塊化與集成化，而超高速集成電路與微波單片集成電路屬于提高軍用雷達器件集成化、模塊化過程中最重要手段之一。