集成电路发展史

集成电路对一般人来说也许会有陌生感，但其实我们和它打交道的机会很多。计算机、电视机、手机、、取款机等等，数不胜数。除此之外在航空航天、星际飞行、医疗卫生、交通运输、武器装备等许多领域，几乎都离不开集成电路的应用，当今世界，说它无孔不入并不过分。在当今这信息化的社会中，集成电路已成为各行各业实现信息化、智能化的基础。无论是在军事还是民用上，它已起着不可替代的作用。所谓集成电路（IC）,就是在一块极小的硅单晶片上，利用半导体工艺制作上许多晶体二极管、三极管及电阻、电容等元件，并连接成完成特定电子技术功能的电子电路。从外观上看，它已成为一个不可分割的完整器件，集成电路在体积、重量、耗电、寿命、可靠性及电性能方面远远优于晶体管元件组成的电路，目前为止已广泛应用于电子设备、仪器仪表及电集成有3500万个晶体管，标志着进入超大规模集成电路阶段的更高阶段。出，创纪录采用了领先的32纳米工艺，并且下一代22纳米工艺成电路制作工艺的日益成熟和各集成电路厂商的不断竞争，使集成电路发挥了它更大的功能，更好的服务于社会。由此集成电路从产生到成熟大致经历了如下电子管一一晶体管一一集成电路一一超大规模集成电路2.1.1集成电路的前奏一一电子管、晶体管电子管，是一种在气密性封闭容器中产生电流传导，利用电场对真空中的电子流的作用以获得信号放大或振荡的电子器件。由于电子管体积大、功耗大、发热厉害、寿命短、电源利用效率低、结构脆弱而且需要高压电源的缺点，很快就晶体管，是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。晶体管很快就成为计算机”理想的神经细胞”，从而得到广泛的使用。虽然晶体管的功能比电子管大了很多，但由于电子信息技术的发展，几根零乱的电线将五个电子元件连接在一起，就形成了历史上第一个集成电路。虽然它看起来并不美观，但事实证明，其工作效能要比使用离散的部件要高得多。历史上第一个集成电路出自杰克-基尔比之手。当时，晶体管的发明弥补了电子管的不足，但工程师们很快又遇到了新的麻烦。为了制作和使用电子电路，工程师不得不亲自手工组装和连接各种分立元其实，在20世纪50年代，许多工程师都想到了这种集成电路的概念。美国仙童公司联合创始的方案最终成为集成电路大规模生产中的实用技术。基尔比和诺伊斯都被授予“美国国家科学奖章”。他们被公认为集以后，随着集成电路芯片封装技术的应用，解决了集成电路免受外力或环境因素导致的破坏的问粘贴固定及连接，引出接线端子并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺。这样按的推出让计算机的发展如虎添翼，发展速度让人惊叹，至此，超大规模集成电路的发展又到了一22纳米工艺正在研发。集成电路的集成度从小规模到大规模、再到超大规模的迅速发展，关键就在于集成电路的布图设计水平的迅速提高，集成电路的布图设计由此而日益复杂而精密。这些技术的发展，使得集成电路的发展进入了一个新的发展的机研究所研制成功1000万次大型电子计算机所使用的电路为中国科学院109厂研制的ECL型电路；1986年，电子部提出“七五”期间，我国集成电路技术“531”“九五”集成电路发展战略：以市场为导向，以CAD为突破口，产学研用相结合以我为主，开展国际合作，强化投资；在2003年，中国半导体占世界半导体销售额的9%,电子市场达到860亿美元，中国成为世界第二大半导体市场，中国中高技术产品的需求将成为国民经济新的增长动力。到现在已经初具规模，形成了产品设计、芯片制造、电路封装共同发展的态势。我们相信，随着我国经济的发展和对集成电2.2集成电路发展对世界经济的影响在上个世纪八十年代初期，消费类电子产品（立体声收音机、彩色电视机和盒式录相机）是半从九十年代至今，通信与计算机一起占领了世界半导体需求的2/3。其中，通信的增长最快。信息技术正在改变我们的生活，影响着我们的工作。信息技术在提高企业竞争力的同2004年，亚太地区已成为世界最大的半导体市场，其主要的推动力是中国国需求的增长和中国作为世界生产基地所带来的快速增长。电子终端产品的生产将不断从日本和亚洲其他地区转移到中国。[13]按其功能不同可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。前者用来产生、放大和处理各种模拟电信号；后者则用来产生、放大和处理各种数字电信号。所谓模拟信号，是指幅度随时间连续变化的信号。例如，人对着话筒讲话，话筒输出的音频电信号就是模拟信号，收音机、收录机、音响设备及电视机中接收、放大的音频信号、电视信号，也是模拟信号。所谓数字信号，是指在时间上和幅度上离散取值的信号，例如，电报电码信号，按一下电键，产生一个电信号，而产生的电信号是不连续冲信号均代表着确切的数字，因而又叫做数字信号。在电子技术中，通常又把模拟信号以外的非连续集成电路是采用半导体工艺技术，在硅基片上制作包括电阻、电容、三极管、二极管等元器件并具有某种电路功能的集成电路；膜集成电路是在玻璃或瓷片等绝缘物体上，以“膜”的形式制作电阻、电容等无源器件。无源元件的数值围可以作得很宽，精度可以作得很高。但目前的技术水平尚无法用“膜”的形式制作晶体二极管、三极管等有源器件，因而使膜集成电路的应用围受到很大的限制。在实际应用中，多半是在无源膜电路上外加半导体集成电路或分立元件的二极管、三极管等有源器件，使之构成一个整体，这便是混合集成电路。根据膜的厚薄不同，膜集成电路又分为厚膜集成电路（膜遇到的主要是半导体集成电路、厚膜电路及少量的混合集成电路。按集成度高低不同，可分为小规模、中规模、大规模及超大规模集成电路四类。对模拟集成电路，由于工艺要求较高、电路又较复杂，所以一般认为集成50个以下元器件为小规模3.4按导电类型分按导电类型不同，分为双极型集成电路和单极型集成电路两类。前者频率特性好，但功耗较大，而且制作工艺复杂，绝大多数模拟集成电路以及数字集成电路中的TTL、ECL、HTL、LSTTL、STTL型属于这一类。后者工作速度低，但输人阻抗高、功耗小、制作工艺简单、（图8）双极型集成电路[18]（图9）单极型集成电路[19]4.1在计算机的应用发展进入了第四代。第四代计算机的基本元件是大规模集成电路，甚至超大规模集成电路，集成度很并使计算机拥有了更多功能，在此基础上产生许多新型计算机，如掌上电脑、指纹识别电脑、声控计算机等等。随着高新技术的发展必将会有越来越多的高新计算机出现在我们面前。4.2在通信上的应用集成电路在通信中应用广泛，诸如通信卫星，手机，雷达等，我国自主研发的“北斗”导航系统就是其中典型一例。“北斗”导航系统是我国具有自主知识产权的卫星定位系统，与美国GPS、俄罗斯格罗纳斯、欧盟伽利略系统并称为全球4大卫星导航系统。它的研究成功，打破了卫星定位导航应用市场由国外GPS垄断的局面。前不久，我国已成功发射了第二代北斗导航试验卫星，未来将形成由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成的网络，我国自主卫星定位导航正在由试验向应用快速发展。线通信、地质勘探、资源调查、森林防火、医疗急救、海上搜救、精密测量、目标监控等领域。态不断被打破。有源相控阵是近年来正在迅速发展的雷达新技术，它将成为提高雷达在恶劣电磁环境下对付快速、机动及隐身目标的一项关键技术。有源相控阵雷达是集现特点；因此其广泛的用于末制导、引信、工业、医疗等方面。无论是军用还是民用，都对毫米波雷达技术有广泛的需求，远程毫米波雷达在发展航天事业上有广泛的应用前景，是解决对远距离、多批、高速飞行的空间目标的精细观测和精确制导的关键手段。可以预料各种战术、战略应用的毫米波雷达将逐渐增多。[24]4.3在医学上的应用来越高的要求。同时，依托于高新领域电子技术的各种治疗和监护手段越来越先进，也使得医疗产品突破了以往观念的约束和限制，在信息化、微型化、实用化等方面得到了长足发展。诸多专家从医疗健康领域的需求分析入手，从集成电路技术的角度对医疗健康领域的应用的关键技术（现状和前景）随着集成电路越来越多的渗入现代医学，现代医学有了长足进步。在医学管理方面IC卡医疗仪查，电子自动计时计次，可实现充值、打印，报表功能。系统性能稳定，运行可靠；控制医疗外部关键部位，不与医疗仪器部线路连接，不影响医疗仪器性能，不产生任何干扰；管理机与智能床有机结合，分析计次;影像系统自动识别，有效解决病人复查问题；轻松实现网络化管理，可随时查阅档案脏起搏器前的过渡性治疗，已广泛应用于临床工作，技术成熟。在非心脏的外科手术患者中合并有心动过缓及传导阻滞者，在围手术期可因为麻醉、药物及手术的影响，加重心动过缓及传导阻滞，增加了手术风险，限制了外科手术磁振造影仪是一种新型医疗设备，对于治疗许多疾病有它独特的功效。磁振造影仪（MRI）是利用磁振造影的原理，将人体置于强大均匀的静磁场中，透过特定的无线电波脉冲来改变区域磁场，性质也各异，所以会产生大小不同的讯号，再经由计算机运算及变换为影像，将人体的剖面组织构造身体几乎任何部位皆可执行MRI检查，影像非常清晰与细腻，尤其是对软组织的显影，不是任何其它医学影像系统所能比拟的。目前常用的MRI影像乃是依据各组织核磁共振讯号所建立的，氢是人体组织中最多的成份，因此MRI影像可诊断各种疾病，包括脑部癌病、水月中、血梗，神经的脱鞘与脂肪不正常分布，铁成份的沉积性疾病、出血，MRI的优点除了不须要侵入人体，即可得人体各种结构组织之任意截面剖面图，且可获取其它4.4在生活中的应用提到集成电路我们就不得不提到我们的日常生活，在我们生活中与集成电路有关的产品随处可见。手机、电视、数码相机、摄像机等都与我们的生活关系越来越近。随着技术的进步和社会的发展，手机以其独特的传播功能，日益成为人们获取信息、学习知识、交流思想的重要工具，成为文化传播的重要平台。目前，我国已有手机用户5亿多，形成以手机为载体的、报纸、出版物等新的文化。手机功能和手机款式也在不断更新，以适应现代人们生活的要求。各种各样的手机接连问世，从小灵通到具有摄像功能的高新手机，手机行业正在以惊人冲击人们的思在科学技术与信息同步变革的社会发展过程中，电视传播对整个社会的支配影响作用十分明显。由于电视是一种变化多端的实践、技巧和技术，于是家庭本身也变成了一种家庭技术的复杂网络。正如电通过电视、电脑、电信技术与外部重新建立新的联系一样，电视重组了家庭的时间、空间、家庭闲暇和家庭角色。正因此，电视传播逐步地融入了大众生活，使人们生活方式和价值观均发生了深刻的变化。伴随着现代社会节奏的加快，外界娱乐费用的增涨，电视传播的普及，已经为人们呆在家中提供了充足的理由和条件，足不出户却可以感受社会交谈带来的人际交际感觉。电视传播也影响了家庭的装修风格与布局，由于电视装置在家庭中占据空间的原因，出现了电视装修5集成电路未来发展趋势及新技术随着集成方法学和微细加工技术的持续成熟和不断发展，以及集成技术应用领器件特征尺寸不断缩小数目每18个月增加一倍。每2〜3年制造技术更新一代,的结果，器件栅长的缩小又基本上依照等比例缩小的原则,参数的提高。预计在未来的10〜15年，摩尔定律仍将是集成电路发展所遵循的一条定律，按此规这是基于栅长不断缩小系统集成芯片(SoC)随着集成电路技术的持续发展，不同类型的集成电路相互镶嵌，已形成了各种嵌入式系统(EmbeddedSystem)和片上系统(SystemonChip即oC)技术。也统级集成电路，它可在单一芯片上实现信号采集、转换、存储、处理和I/嵌入式IP核设计技术、测试策略和可测性技术以及软硬件协同设纳入到新的系统设计之中，从而实现集成电路设计能力的第4次飞跃，并必将导致又一次以系统芯片为特色的信息产业革命。学科结合将带动关联发展微细加工技术的不断成熟和应用领域的不断扩大，必将带动一系列交叉学科及化学分析芯片以及作为电子科学和生物科学结合的产物生物芯片的研究开发应用是集成电路产业链中不可或缺的重要环节，是集成电路最终进入消费者手中的必经之途。除众所周知的计算机、通信、网络、消费类产品的应用外，集成电路正在不断开拓新的应用领域。诸如微机电系统，微光机电系统、生物芯片(如DNA芯片)、超导等，这些创新的应用领域正在形成新的产业增长点。术突破，这首先会集中在生产材料的物理性质以及工艺设计等能力上。而能否顺利突破这些障碍，晶圆制造工艺能否达到更进一步的微细化与精细化则是其关键，同时也对半导体工艺技术与后续的研发方向有着深远的影响。概括起来，其关键技术如下：无焊建层(BumplessBuild-UpLayer,BBLIL)技术务器的处理器可以在一个封装中有2个核，从而比独立封装的双处理器获得更高的运算速度。此微组装技术路芯片，形成高密度、高速度、高可靠的三维立体机构的高级微电子组件的技术，其代表产品为多芯纳米级光刻及微细加工技术器件特征尺寸的缩小，取决于曝光技术的进步。在0.07叩阶段，曝光技术还是一个问题，预计再有12年左右的时间就可获得突破。至于在65nm以下，是采用ExtraUV还是采用电子束的步铜互连技术以后，铜互连与低介电常数绝缘材料共同使用时的可靠性问题还有待研究和开发。高密度集成电路封装的工业化技术应变硅材料制造技术应变硅的电子和空穴迁移率明显高于普通的无应变硅材料，其中以电子迁移率提高尤为明显。以Si0.8Ge0.2层上的应变硅为例，其电子迁移率可以提高50%以上，这可大大提高NMOS器件的性能，这对高速高频器件来说至关重要。对现有的许多集成电路生产线而言，如果采用应变硅材料，则可以在基本不增加投资的[1]王竞.集成电路的发展趋势及面临的问题.科技资讯.2009年NO.27[2]惠军.现代集成电路制造工艺原理.大学2006[3]阮刚.集成电路工艺复旦大学2006[4]baike.baidu.ZviewZ50088.htm[5]惠军.现代集成电路制造工艺原理.大学2006[6].mcuol.ZNewsZ152Z31556.htm[7]hi.baidu./zg359267088/album力temZ180dcf14c325243f203f2e.360doc.ZcontentZ10Z0507Z20Z1167319_26543244.ZhtmlZxiehuixinwenZxingyequshiZ2009Z0323Z351.html[11]wenku.baidu.ZviewZfad95b3567ec102de2bd8980.html[12]于宗光.硅集成电路发展趋势及展望.电子与封装.2003.Zcpxt1Zpic2.asp?fatherID=4645&ww=&id=96ZwikiZbaike_cont