微电子技术简介12

1、1.2微电子技术简介微电子技术简介（1 1）微电子技术与集成电路）微电子技术与集成电路（2 2）集成电路的制造）集成电路的制造（3 3）集成电路的发展趋势）集成电路的发展趋势（4 4）ICIC卡卡1.2.1 1.2.1 微电子技术与集成电路微电子技术与集成电路微电子技术是微电子技术是 信息技术领域中的关键技术，是信息技术领域中的关键技术，是发展电子信息产业和各项高技术的基础。发展电子信息产业和各项高技术的基础。微电子技术的核心是集成电路技术。微电子技术的核心是集成电路技术。1.2.微电子技术简介微电子技术简介微电子技术微电子技术 :是信息技术领域中的关键技术，是发展电子信息产业是信息技术领域中

2、的关键技术，是发展电子信息产业和各项高技术的基础和各项高技术的基础是在电子电路和系统的超小型化及微型化过程中逐渐是在电子电路和系统的超小型化及微型化过程中逐渐形成和发展起来的。形成和发展起来的。是以集成电路核心的电子技术是以集成电路核心的电子技术。1.2.1 微电子技术与集成电路微电子技术与集成电路元器件元器件即电子电路中使用的基础元件，即电子电路中使用的基础元件，具有开关具有开关和放大作用的电子元件（例如，真空电子和放大作用的电子元件（例如，真空电子管、二极管、三极管等）。管、二极管、三极管等）。1.2.1 微电子技术与集成电路微电子技术与集成电路电子元电子元器件器件即电子电路中使用的基础元

3、件，即电子电路中使用的基础元件，具有开关和放大作具有开关和放大作用的电子元件（例如，真空电子管、二极管、三极用的电子元件（例如，真空电子管、二极管、三极管等以及电阻、电容）。管等以及电阻、电容）。微电子技术是微电子技术是在电子元器件小型化、微型化在电子元器件小型化、微型化的过程中发展起来的。的过程中发展起来的。微电子技术是微电子技术是实现电子电路和电子系统的超小实现电子电路和电子系统的超小型化及微型化的技术，是以集成电路为核心的型化及微型化的技术，是以集成电路为核心的电子技术。电子技术。真空电子管真空电子管 传统的电子技术的基础元件传统的电子技术的基础元件 在这个阶段产生了广播、电视、无线电通

4、信、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。仪器仪表、自动化技术和第一代电子计算机。晶体管晶体管1948年晶体管的发明，再加上印制电路组装技术年晶体管的发明，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。产生了第二代计算机 1.2.1 微电子技术与集成电路微电子技术与集成电路电子线路使用的基础元件的演变电子线路使用的基础元件的演变：真空电子管真空电子管 晶体管晶体管中小规模集成电路中小规模集成电路 大规模超大规模集成电路大规模超大规模集成电路1.2.1 微电子技术与集成电

5、路微电子技术与集成电路电子线路使用的基础元件的演变电子线路使用的基础元件的演变：中中/小规模集成电路小规模集成电路(1950s)大规模大规模/超大规模超大规模集成电路集成电路(1970s)第三代计算机第三代计算机第四代计算机和微型计算机第四代计算机和微型计算机1.2.1 微电子技术与集成电路微电子技术与集成电路电子线路使用的基础元件的演变：电子线路使用的基础元件的演变：1904年 英国电气工程师弗莱明（John Ambrose Fleming）真空二极管1906年 美国工程师德福雷斯特(Lee De Forest）真空三极管1.2.1 微电子技术与集成电路微电子技术与集成电路电子线路使用的基础

6、元件的演变：电子线路使用的基础元件的演变：1.2.1 微电子技术与集成电路微电子技术与集成电路电子线路使用的基础元件的演变电子线路使用的基础元件的演变它以半导体单晶片作为材料，经平面它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等元器件及互连线构成的电子线路集成在基片上，构成一个微型化的电路成在基片上，构成一个微型化的电路或系统。或系统。集成电路集成电路20世纪世纪50年代年代出现出现集成电路使用的半导体材料集成电路使用的半导体材料通常是硅通常是硅(Si)，也可以是化合物半导体，也可以是化合物半导体如砷化镓如砷化

7、镓(GaAs)等。等。什么是集成电路？什么是集成电路？集成电路集成电路 (Integrated Circuit，简称简称 IC ）小规模集成电路小规模集成电路超大规模集成电路超大规模集成电路什么是集成电路？什么是集成电路？集成电路的规模（集成度）集成电路的规模（集成度）集成电路的规模由单个芯片中包含的基本电子元器件集成电路的规模由单个芯片中包含的基本电子元器件（晶体管、电阻、电容等）的个数确定。（晶体管、电阻、电容等）的个数确定。集成电路的特点：集成电路的特点：体积小、重量轻、可靠性高体积小、重量轻、可靠性高（因集成度大，焊点少，因集成度大，焊点少，故障率低）故障率低）、功耗低、速度快、功耗低

8、、速度快1.2.1 微电子技术与集成电路微电子技术与集成电路集成电路集成电路小小规模集成电路规模集成电路( (SSISSI) ) 中中规模集成电路规模集成电路( (MSIMSI) ) 大大规模集成电路规模集成电路( (LSILSI) ) 超大超大规模集成电路规模集成电路( (VLSIVLSI) ) 极大极大规模集成电路规模集成电路 ( (ULSIULSI) ) 小规模集成电路规模集成电路超大超大规模集成电路规模集成电路集成电路的分类集成电路的分类按集成度按集成度（芯片中包含的元器件数目芯片中包含的元器件数目）分）分集成度小于集成度小于100100个电子元件个电子元件集成度在集成度在100100

9、30003000个电子元件个电子元件 集成度在集成度在300030001010万个电子元件万个电子元件 集成度达集成度达1010万万100100万个电子元件万个电子元件 集成度超过集成度超过100100万个电子元件万个电子元件 通常并不严格区分通常并不严格区分 VLSI VLSI 和和 ULSI ULSI ，而是统称为，而是统称为 VLSI VLSI 。 集成电路的分类集成电路的分类集成电路的集成对象集成电路的集成对象超大规模和极大规模集成电路：超大规模和极大规模集成电路： 微处理器、芯片组、图形加速芯片微处理器、芯片组、图形加速芯片中、小规模集成电路中、小规模集成电路：简单的门电路、单级放大

10、器简单的门电路、单级放大器大规模集成电路：大规模集成电路：功能部件、子系统功能部件、子系统集成电路的分类集成电路的分类按晶体管结构、电路和工艺分按晶体管结构、电路和工艺分双极型双极型(Bipolar)集成电路集成电路金属金属-氧化物氧化物-半导体半导体(MOS)集成电路集成电路双极金属双极金属-氧化物氧化物-半导体半导体集成电路集成电路(Bi-MOS)按集成电路的功能来分，可分为按集成电路的功能来分，可分为数字集成电路数字集成电路模拟集成电路模拟集成电路如逻辑电路、存储器、微处理器、如逻辑电路、存储器、微处理器、 微控制器、数字信号处理器等微控制器、数字信号处理器等又称为线性电路，如信号放大器

11、、又称为线性电路，如信号放大器、 功率放大器等功率放大器等通用集成电路通用集成电路专用集成电路专用集成电路（ASICASIC）微处理器、存储器等微处理器、存储器等按照某种应用的特定要求而专门设计、按照某种应用的特定要求而专门设计、定制的集成电路定制的集成电路集成电路的分类集成电路的分类按它们的用途可分为：按它们的用途可分为：1.2.1 微电子技术与集成电路微电子技术与集成电路集成电路的分类集成电路的分类先进的微电子技术先进的微电子技术高集成度芯片高集成度芯片高性能的计算机高性能的计算机利用计算机进行集成电路的设计、生产过程控制及自动测试利用计算机进行集成电路的设计、生产过程控制及自动测试又能制

12、造出性能高、成本更低的集成电路芯片。又能制造出性能高、成本更低的集成电路芯片。1.2.1 微电子技术与集成电路微电子技术与集成电路集成电路集成电路芯片芯片是微电子技术的结晶，是计算机的核心是微电子技术的结晶，是计算机的核心1.2.2 1.2.2 集成电路的制造集成电路的制造( (选学选学) )集成电路的制造工序繁多，从原料熔炼开始到最集成电路的制造工序繁多，从原料熔炼开始到最终产品包装大约需要终产品包装大约需要400400多道工序多道工序，工艺复杂且技，工艺复杂且技术难度非常高，有一系列的关键技术。许多工序必术难度非常高，有一系列的关键技术。许多工序必须在恒温、恒湿、超洁净的无尘厂房内完成。须

13、在恒温、恒湿、超洁净的无尘厂房内完成。 目前兴建一个有两条生产线能加工目前兴建一个有两条生产线能加工8 8英寸晶圆的英寸晶圆的集成电路工厂需投资人民币集成电路工厂需投资人民币1010亿元以上亿元以上1.2.2 1.2.2 集成电路的制造集成电路的制造 成品成品剔除分类剔除分类封装封装成品测试成品测试共有共有400多道工序多道工序继续继续晶棒晶棒将将单晶硅单晶硅锭（锭（晶棒晶棒）经）经切割、研磨和抛光严切割、研磨和抛光严格清洗后制成的像镜格清洗后制成的像镜面一样光滑的圆形薄面一样光滑的圆形薄片，称为片，称为硅抛光片硅抛光片硅平面工艺硅平面工艺，它包括，它包括氧化，光刻，掺氧化，光刻，掺杂杂和和互

14、连互连等多项工序。把这些工序反等多项工序。把这些工序反复交叉使用，最终在硅片上制成包含复交叉使用，最终在硅片上制成包含多层电路多层电路及及电子元件电子元件的集成电路，每的集成电路，每一硅抛光片上可制作出一硅抛光片上可制作出成百上千成百上千个独个独立的集成电路立的集成电路( (晶粒晶粒) )，硅片称为，硅片称为晶圆晶圆对晶圆上的对晶圆上的每个每个晶粒晶粒（每（每一个独立的集成电路）一个独立的集成电路）进进行检测，行检测，将不合格的将不合格的晶粒晶粒用磁浆点上记号。用磁浆点上记号。然后将然后将晶圆分割晶圆分割成一颗颗单独的成一颗颗单独的晶粒（晶粒（集成电集成电）把把废品剔废品剔除除，把合格的，把合

15、格的集成电路集成电路分分类，再封装成一个个独立类，再封装成一个个独立的集成电路的集成电路将单个的芯片固定在塑胶或陶瓷制的芯片将单个的芯片固定在塑胶或陶瓷制的芯片基座上，并把芯片上蚀刻出的一些的基座上，并把芯片上蚀刻出的一些的引线引线与基座底部伸出的与基座底部伸出的插脚插脚进行连接进行连接 ，以作为，以作为与外界电路板连接之用，最后盖上塑胶盖与外界电路板连接之用，最后盖上塑胶盖板，用胶水封死，板，用胶水封死，封焊封焊这样就制成了一块这样就制成了一块集成电路。集成电路。跳出硅抛光片硅抛光片厚度：不足厚度：不足1mm1mm直径：直径：6 6、8 8、1212英寸英寸晶棒晶棒单晶硅锭单晶硅锭集成电路是

16、在集成电路是在硅衬底上硅衬底上制作而成的。制作而成的。硅衬底硅衬底是将是将单晶硅单晶硅锭经锭经切割、研磨和抛光后制成的像镜面一样光滑的圆形薄片，切割、研磨和抛光后制成的像镜面一样光滑的圆形薄片， 硅抛光片经过严格清洗（净化率硅抛光片经过严格清洗（净化率10级）可用于集成电路制造级）可用于集成电路制造硅衬硅衬底底 晶棒生长晶棒生长 晶棒裁切与检测晶棒裁切与检测 外径研磨外径研磨 切片切片 圆边圆边 表层研磨表层研磨 蚀刻蚀刻 去疵去疵 抛光抛光 清洗清洗 检验检验 包装包装硅抛光片硅抛光片厚度：不足厚度：不足1mm1mm直径：直径：6 6、8 8、1212英寸英寸晶棒晶棒单晶硅锭单晶硅锭集成电路

17、是在集成电路是在硅衬底上硅衬底上制作而成的。制作而成的。硅衬底硅衬底是将是将单晶硅单晶硅锭经锭经切割、研磨和抛光后制成的像镜面一样光滑的圆形薄片，切割、研磨和抛光后制成的像镜面一样光滑的圆形薄片， 硅抛光片经过严格清洗（净化率硅抛光片经过严格清洗（净化率10级）可用于集成电路制造级）可用于集成电路制造硅衬硅衬底底 晶棒生长晶棒生长 晶棒裁切与检测晶棒裁切与检测 外径研磨外径研磨 切片切片 圆边圆边 表层研磨表层研磨 蚀刻蚀刻 去疵去疵 抛光抛光 清洗清洗 检验检验 包装包装硅平面工艺、硅平面工艺、晶晶圆圆硅平面工艺硅平面工艺，它包括，它包括氧化，光刻，掺杂氧化，光刻，掺杂和和互连互连等多项工序

18、。等多项工序。把这些工序反复交叉使用，最终在硅片上制成包含把这些工序反复交叉使用，最终在硅片上制成包含多层电路多层电路及及电子元件电子元件（如晶体管、电容、逻辑开关等）的集成电路，（如晶体管、电容、逻辑开关等）的集成电路，就形成了一个个的小格，即就形成了一个个的小格，即晶粒晶粒。 每一硅抛光片上可制作出每一硅抛光片上可制作出成百上千成百上千个独立的集成电路个独立的集成电路( (晶粒晶粒) )，这种整整齐齐排满了这种整整齐齐排满了晶粒晶粒( (集成电路集成电路) )的硅片称作的硅片称作“晶圆晶圆”。 晶圆切片（简称晶圆切片（简称晶圆晶圆） 像镜子一样的光滑圆形像镜子一样的光滑圆形薄片，是供芯片生

19、产的后薄片，是供芯片生产的后道工序作深加工的原材料。道工序作深加工的原材料。剔除分类剔除分类 晶圆针测晶圆针测： 晶圆制成后，用集成电路检测仪对晶圆制成后，用集成电路检测仪对每个每个晶粒晶粒（每（每一个独立的集成电路）一个独立的集成电路）检测其电气特性检测其电气特性，将不合格的，将不合格的晶粒晶粒用磁浆点上记号。用磁浆点上记号。 晶圆切割：晶圆切割： 将晶圆切开，分割成一颗颗单独的晶粒（将晶圆切开，分割成一颗颗单独的晶粒（集成电集成电）。）。通过电磁法把点了磁浆的废品剔除，将合格的集成电路按通过电磁法把点了磁浆的废品剔除，将合格的集成电路按其电气特性进行分类。这些集成电路小片就称为其电气特性进

20、行分类。这些集成电路小片就称为芯片芯片。 集成电路芯片（简称集成电路芯片（简称芯片芯片） 直接应用在计算机、电子、通讯直接应用在计算机、电子、通讯等许多行业上的最终产品。包括等许多行业上的最终产品。包括CPUCPU、内存单元和其它各种专业应、内存单元和其它各种专业应用芯片。用芯片。封装封装 1 将单个的芯片固定在塑胶或陶瓷制将单个的芯片固定在塑胶或陶瓷制的芯片基座上，并把芯片上蚀刻出的一的芯片基座上，并把芯片上蚀刻出的一些的些的引线引线与基座底部伸出的与基座底部伸出的插脚插脚进行连进行连接接 ，以作为与外界电路板连接之用，以作为与外界电路板连接之用，最后盖上塑胶盖板，用胶水封死最后盖上塑胶盖板

21、，用胶水封死，封焊封焊这样就制成了一块集成电路这样就制成了一块集成电路常见的封装形式有：常见的封装形式有：单列直插式（单列直插式（SIP）双列直插式（双列直插式（DIP）阵列式（阵列式（PGA）集成电路集成电路封装的目的：封装的目的：电功能：传递芯片的电信号电功能：传递芯片的电信号散热功能：散发芯片内部产生的热量散热功能：散发芯片内部产生的热量机械化学保护功能：保护芯片本身机械化学保护功能：保护芯片本身 及导电丝及导电丝封装封装 2塑料有引线芯片载体塑料有引线芯片载体PLCCPLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)(Plastic Leaded Chip Carrie

22、r)( (主板主板BIOSBIOS芯片芯片) )双列直插封装双列直插封装DIPDIP(Dual In-line Package)(Dual In-line Package)( (主板主板BIOSBIOS芯片芯片) )封装封装 3FC-PGA2 FC-PGA2 封装方式封装方式（Pentium 4 Pentium 4 处理器）处理器） 封装封装 4塑料四边引出扁平封装塑料四边引出扁平封装PQFPPQFP(Plastic Quad Flat Package)(Plastic Quad Flat Package)( (主板集成的声卡芯片主板集成的声卡芯片) )球栅阵列封装球栅阵列封装BGABGA(B

23、all Grid Array Package)(Ball Grid Array Package)( (主板北桥芯片主板北桥芯片) )封装封装 5小外形封装小外形封装SOPSOP(Small Outline Package)(Small Outline Package)（主板频率发生器芯片）（主板频率发生器芯片）Micro-BGA2Micro-BGA2封装封装 的笔记本电脑的笔记本电脑CPUCPU478478脚脚P4CPUP4CPU的的BGABGA插座插座成品测试成品测试 一般测试：一般测试：将芯片置于各种环境下测将芯片置于各种环境下测试其电气特性，如消耗功率、运行速度、试其电气特性，如消耗功率

24、、运行速度、耐压度等。经测试后的芯片，耐压度等。经测试后的芯片，依其电气特依其电气特性划分为不同等级性划分为不同等级。 特殊测试：特殊测试：根据客户特殊需求的技术根据客户特殊需求的技术参数，从相近参数规格、品种中拿出部分参数，从相近参数规格、品种中拿出部分芯片，做有针对性的专门测试，看是否能芯片，做有针对性的专门测试，看是否能满足客户的特殊需求，以决定是否须为客满足客户的特殊需求，以决定是否须为客户设计专用芯片。经一般测试合格的产品户设计专用芯片。经一般测试合格的产品贴上规格、型号及出厂日期等标识的标签贴上规格、型号及出厂日期等标识的标签并加以包装后即可出厂。而未通过测试的并加以包装后即可出厂

25、。而未通过测试的芯片则视其达到的参数情况定作降级品或芯片则视其达到的参数情况定作降级品或废品。废品。 介绍集成电路制造过程的网站：http:/ 集成电路的发展趋势集成电路的发展趋势集成电路的工作速度集成电路的工作速度: :主要取决于主要取决于组成逻辑门电路的晶体管的尺寸组成逻辑门电路的晶体管的尺寸。晶体管的尺寸越小，其极。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。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，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。管就越多，功能就越强，速度也越快。随

26、着微米、亚微米量级的微细加工技术的采用和硅抛光片面随着微米、亚微米量级的微细加工技术的采用和硅抛光片面积的增大，集成电路的规模越来越大积的增大，集成电路的规模越来越大 。1.2.3. 集成电路的发展趋势集成电路的发展趋势集成电路特点：集成电路特点：MooreMoore定律定律单块集成电路的集成度平均每单块集成电路的集成度平均每1824个月翻一番个月翻一番 Gordon E.Moore,1965Gordon E.Moore,1965年年IntelIntel公司创始人公司创始人体积小、重量轻、可靠性高。体积小、重量轻、可靠性高。按电子器件的比例缩小法则，按电子器件的比例缩小法则，集成电路的工作速度

27、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主要取决于组成逻辑门电路的晶体管的尺寸。芯片。芯片上电路元件的线条越细，相同面积的晶片可容纳的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。提高集成度，关键在缩小逻辑门电晶体管就越多。提高集成度，关键在缩小逻辑门电路面积路面积。1.2.3. 集成电路的发展趋势集成电路的发展趋势IntelIntel公司微处理器集成度的发展公司微处理器集成度的发展19701975198019851990199520001,00010,000100,0001,000,00010,000,000100,000,00040048008808080868

28、02868038680486PentiumPentium IIPentium IIIPentium 4晶体管数20102010年达到年达到1818英寸晶圆和英寸晶圆和0.070.05m0.070.05m工艺水平工艺水平 集成电路技术的发展趋势集成电路技术的发展趋势1999199920012001200420042008200820142014工艺工艺( (m)m)30.130.090.090.060.060.0140.014晶体管晶体管(M)(M)23.823.847.647.613513553953935003500时钟频率时钟频率(GHz)(GHz)

29、1.62.02.02.6552.6551010面积面积(mm(mm2 2) )340340340340390390468468901901连线层数连线层数6 67 78 89 91010晶圆直径晶圆直径(英寸英寸)12121212141416161818引脚数目引脚数目70070095795733503350功耗（功耗（w w）9090130130183183问题与出路问题与出路出路：出路： 在在纳米尺寸纳米尺寸下，纳米结构会表现出一些新的下，纳米结构会表现出一些新的量子现象和效应量子现象和效应，可以利用这些，可以利用这些量子效应研制具有新功能的量子器件，从而把芯片的研制推向量子世界的新量子效

30、应研制具有新功能的量子器件，从而把芯片的研制推向量子世界的新阶段阶段纳米芯片技术纳米芯片技术。同时，人们还在研究光作为信息的载体，发展光子学，研制集成光路，或把同时，人们还在研究光作为信息的载体，发展光子学，研制集成光路，或把电子与光子并用，实现电子与光子并用，实现光电子集成光电子集成。线宽进一步缩小、线路间的距离越来越窄，干扰将越益严重。线宽进一步缩小、线路间的距离越来越窄，干扰将越益严重。为了减少这种干扰，可以采取为了减少这种干扰，可以采取减小电流减小电流，降低电压的方法来解决。，降低电压的方法来解决。 但是，当晶体管的基本线条小到纳米级，线路的电流微弱到仅有几十个但是，当晶体管的基本线条

31、小到纳米级，线路的电流微弱到仅有几十个甚至几个电子流动时，晶体管已逼近其物理极限，它将无法正常工作甚至几个电子流动时，晶体管已逼近其物理极限，它将无法正常工作集成电路朝着纳米技术、集成光路、光电子集成方集成电路朝着纳米技术、集成光路、光电子集成方向发展。向发展。问题：问题：纳米技术在半导体世界，基于传统原理的元件到了在半导体世界，基于传统原理的元件到了5050纳米就将达到纳米就将达到极限。极限。 1 1（nmnm纳米）纳米）= 10= 10-9-9 （m m米）米）所谓纳米技术，就是以所谓纳米技术，就是以0.10.1至至100100纳米尺度为研究对象的新纳米尺度为研究对象的新 技术。技术。纳纳

32、米技术通过操纵原子、分子、原子团、分子团使其重新纳纳米技术通过操纵原子、分子、原子团、分子团使其重新 排列组合，形成新的物质，制造出具有新功能的机器。排列组合，形成新的物质，制造出具有新功能的机器。在信息、生物工程、医学、光学、材料科学等领域均具有在信息、生物工程、医学、光学、材料科学等领域均具有 广阔的应用前景。广阔的应用前景。集成集成光学技术光学技术 * * * *集集成光学是研究媒质薄膜中的光学现象，以及光学元器件集成化集集成光学是研究媒质薄膜中的光学现象，以及光学元器件集成化的一门学科。它是在激光技术发展过程中，由于光通信、光学信息处的一门学科。它是在激光技术发展过程中，由于光通信、光

33、学信息处理等的需要，而逐步形成和发展起来的。它要解决的实质问题，是获理等的需要，而逐步形成和发展起来的。它要解决的实质问题，是获得具有不同功能、不同集成度的集成光路，以实现光学信息处理系统得具有不同功能、不同集成度的集成光路，以实现光学信息处理系统的集成化和微小型化。的集成化和微小型化。 因为光波波长比波长最短的无线电波还要短四个数量级，因而因为光波波长比波长最短的无线电波还要短四个数量级，因而它具有更大的传递信息和处理信息的能力。然而传统的光学系统体积它具有更大的传递信息和处理信息的能力。然而传统的光学系统体积大、稳定性差、光束的对准和准直困难，不能适应光电子技术发展的大、稳定性差、光束的对

34、准和准直困难，不能适应光电子技术发展的需要。采用类似于半导体集成电路的方法，把光学元件以薄膜形式集需要。采用类似于半导体集成电路的方法，把光学元件以薄膜形式集成在同一衬底上的集成光路，是解决原有光学系统问题的一种途径。成在同一衬底上的集成光路，是解决原有光学系统问题的一种途径。这样的器件具有体积小、性能稳定可靠、效率高、功耗低，使用方便这样的器件具有体积小、性能稳定可靠、效率高、功耗低，使用方便等优点。等优点。阅读文献：阅读文献：奋起迎接纳米科技争夺战奋起迎接纳米科技争夺战 网址：网址：http:/ 网址：网址：http:/ IC 卡卡IC 卡：卡：集成电路卡（集成电路卡（chip cardc

35、hip card、smart smart cardcard）把集成电路芯片密封在塑料卡基片内，使其成为能把集成电路芯片密封在塑料卡基片内，使其成为能存储、处理和传递数据的载体。存储、处理和传递数据的载体。特点：特点：存储信息量大存储信息量大保密性能强保密性能强可以防止伪造和窃用可以防止伪造和窃用抗干扰能力强抗干扰能力强可靠性高可靠性高应用举例：应用举例：作为电子证件，记录持卡人的信息，用作身份识作为电子证件，记录持卡人的信息，用作身份识别（如身份证、考勤卡、医疗卡、住房卡等）别（如身份证、考勤卡、医疗卡、住房卡等）作为电子钱包（如电话卡、公交卡、加油卡等作为电子钱包（如电话卡、公交卡、加油卡等

36、） IC分类分类ICIC从功能上分为三类：从功能上分为三类：存储器卡存储器卡带加密逻辑的存储器卡带加密逻辑的存储器卡CPUCPU卡卡IC分类分类ICIC从功能上分为三类：从功能上分为三类：带加密逻辑的存储器卡。带加密逻辑的存储器卡。这种卡除了存储器外，还专设有加密电这种卡除了存储器外，还专设有加密电路，路，因此安全性强，常用于安全性要求高的场合因此安全性强，常用于安全性要求高的场合存储器卡存储器卡。封装的集成电路为存储器，其容量大约为。封装的集成电路为存储器，其容量大约为几几KBKB到几到几十十KBKB，信息可长期保存，也可通过读卡器改写。存储卡结构简，信息可长期保存，也可通过读卡器改写。存储

37、卡结构简单，使用方便，读卡器不必联网就可工作。单，使用方便，读卡器不必联网就可工作。主要用于安全性要求不高的场合，如电话卡、水电费卡、公交主要用于安全性要求不高的场合，如电话卡、水电费卡、公交卡、医疗卡等卡、医疗卡等。CPUCPU卡。卡。卡上集成了中央处理器（卡上集成了中央处理器（CPUCPU）、程序存储器和数据存）、程序存储器和数据存储器，还配有操作系统储器，还配有操作系统COS(Chip Operating System)COS(Chip Operating System)。这种卡处理能力强，保密性更好，常用于作为证件和信用卡使这种卡处理能力强，保密性更好，常用于作为证件和信用卡使用的重要

38、场合。手机中使用的用的重要场合。手机中使用的SIMSIM卡就是一种特殊的卡就是一种特殊的CPUCPU卡，它卡，它不但存储了用户的身份信息，而且将电话号码本也存储在卡上。不但存储了用户的身份信息，而且将电话号码本也存储在卡上。1.2.4 IC 卡卡IC 卡按使用方式可分为两种：卡按使用方式可分为两种：接触式接触式ICIC卡卡（如电话（如电话ICIC卡），其表面有一个方型镀金接口，共有卡），其表面有一个方型镀金接口，共有8 8个个或或6 6个镀金触点。使用时必须将个镀金触点。使用时必须将ICIC卡插入读卡机卡口内，卡插入读卡机卡口内，通过金属触点传输数据。这种通过金属触点传输数据。这种ICIC卡多

39、用于存储信息量大、卡多用于存储信息量大、读写操作比较复杂的场合。接触式读写操作比较复杂的场合。接触式ICIC卡易磨损、怕油污，卡易磨损、怕油污，寿命不长寿命不长非接触式非接触式ICIC卡卡，又叫射频（又叫射频（Radio FrequencyRadio Frequency）卡、感应）卡、感应卡，它采用电磁感应方式无线传输数据，解决了无源（卡中卡，它采用电磁感应方式无线传输数据，解决了无源（卡中无电源）和免接触这一难题，操作方便，快捷。这种无电源）和免接触这一难题，操作方便，快捷。这种ICIC卡记卡记录的信息简单，读写要求不高，常用于身份验证等场合。由录的信息简单，读写要求不高，常用于身份验证等场

40、合。由于采用于采用全密封胶固化，防水、防污，全密封胶固化，防水、防污，所以使用寿命很长。所以使用寿命很长。(a) 接触式接触式IC卡卡(b) 接触式接触式IC卡的结构卡的结构(c) 非接触式非接触式IC卡卡非接触式IC卡的工作原理（选学）读卡器发出一组固定读卡器发出一组固定频率的无线电波频率的无线电波(射频射频信号信号)，通过天线向外，通过天线向外发射发射IC卡激活后，通过辐射电卡激活后，通过辐射电磁信号将卡内数据发射出磁信号将卡内数据发射出去去(或接收读卡器送来的数或接收读卡器送来的数据据)当当IC卡处在读卡器有效范围卡处在读卡器有效范围(一般为一般为510cm)内时，卡内的一个内时，卡内的一个LC串联谐串联谐振电路振电路(谐振频率相同的谐振频率相同的)便产生电