微電子技術簡介12

1、1.2微電子技術簡介微電子技術簡介（1 1）微電子技術與集成電路）微電子技術與集成電路（2 2）集成電路的制造）集成電路的制造（3 3）集成電路的發(fā)展趨勢）集成電路的發(fā)展趨勢（4 4）ICIC卡卡1.2.1 1.2.1 微電子技術與集成電路微電子技術與集成電路微電子技術是微電子技術是 信息技術領域中的關鍵技術，是信息技術領域中的關鍵技術，是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)和各項高技術的基礎。發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)和各項高技術的基礎。微電子技術的核心是集成電路技術。微電子技術的核心是集成電路技術。1.2.微電子技術簡介微電子技術簡介微電子技術微電子技術 :是信息技術領域中的關鍵技術，是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)是信息技術領域中

2、的關鍵技術，是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)和各項高技術的基礎和各項高技術的基礎是在電子電路和系統(tǒng)的超小型化及微型化過程中逐漸是在電子電路和系統(tǒng)的超小型化及微型化過程中逐漸形成和發(fā)展起來的。形成和發(fā)展起來的。是以集成電路核心的電子技術是以集成電路核心的電子技術。1.2.1 微電子技術與集成電路微電子技術與集成電路元器件元器件即電子電路中使用的基礎元件，即電子電路中使用的基礎元件，具有開關具有開關和放大作用的電子元件（例如，真空電子和放大作用的電子元件（例如，真空電子管、二極管、三極管等）。管、二極管、三極管等）。1.2.1 微電子技術與集成電路微電子技術與集成電路電子元電子元器件器件即電子電路中使用的基礎元

3、件，即電子電路中使用的基礎元件，具有開關和放大作具有開關和放大作用的電子元件（例如，真空電子管、二極管、三極用的電子元件（例如，真空電子管、二極管、三極管等以及電阻、電容）。管等以及電阻、電容）。微電子技術是微電子技術是在電子元器件小型化、微型化在電子元器件小型化、微型化的過程中發(fā)展起來的。的過程中發(fā)展起來的。微電子技術是微電子技術是實現(xiàn)電子電路和電子系統(tǒng)的超小實現(xiàn)電子電路和電子系統(tǒng)的超小型化及微型化的技術，是以集成電路為核心的型化及微型化的技術，是以集成電路為核心的電子技術。電子技術。真空電子管真空電子管 傳統(tǒng)的電子技術的基礎元件傳統(tǒng)的電子技術的基礎元件 在這個階段產(chǎn)生了廣播、電視、無線電通

4、信、在這個階段產(chǎn)生了廣播、電視、無線電通信、 儀器儀表、自動化技術和第一代電子計算機。儀器儀表、自動化技術和第一代電子計算機。晶體管晶體管1948年晶體管的發(fā)明，再加上印制電路組裝技術年晶體管的發(fā)明，再加上印制電路組裝技術的使用，使電子電路在小型化方面前進了一大步的使用，使電子電路在小型化方面前進了一大步。產(chǎn)生了第二代計算機。產(chǎn)生了第二代計算機 1.2.1 微電子技術與集成電路微電子技術與集成電路電子線路使用的基礎元件的演變電子線路使用的基礎元件的演變：真空電子管真空電子管 晶體管晶體管中小規(guī)模集成電路中小規(guī)模集成電路 大規(guī)模超大規(guī)模集成電路大規(guī)模超大規(guī)模集成電路1.2.1 微電子技術與集成電

5、路微電子技術與集成電路電子線路使用的基礎元件的演變電子線路使用的基礎元件的演變：中中/小規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路(1950s)大規(guī)模大規(guī)模/超大規(guī)模超大規(guī)模集成電路集成電路(1970s)第三代計算機第三代計算機第四代計算機和微型計算機第四代計算機和微型計算機1.2.1 微電子技術與集成電路微電子技術與集成電路電子線路使用的基礎元件的演變：電子線路使用的基礎元件的演變：1904年 英國電氣工程師弗萊明（John Ambrose Fleming）真空二極管1906年 美國工程師德福雷斯特(Lee De Forest）真空三極管1.2.1 微電子技術與集成電路微電子技術與集成電路電子線路使用的基礎

6、元件的演變：電子線路使用的基礎元件的演變：1.2.1 微電子技術與集成電路微電子技術與集成電路電子線路使用的基礎元件的演變電子線路使用的基礎元件的演變它以半導體單晶片作為材料，經(jīng)平面它以半導體單晶片作為材料，經(jīng)平面工藝加工制造，將大量晶體管、電阻工藝加工制造，將大量晶體管、電阻等元器件及互連線構(gòu)成的電子線路集等元器件及互連線構(gòu)成的電子線路集成在基片上，構(gòu)成一個微型化的電路成在基片上，構(gòu)成一個微型化的電路或系統(tǒng)。或系統(tǒng)。集成電路集成電路20世紀世紀50年代年代出現(xiàn)出現(xiàn)集成電路使用的半導體材料集成電路使用的半導體材料通常是硅通常是硅(Si)，也可以是化合物半導體，也可以是化合物半導體如砷化鎵如砷化

7、鎵(GaAs)等。等。什么是集成電路？什么是集成電路？集成電路集成電路 (Integrated Circuit，簡稱簡稱 IC ）小規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路什么是集成電路？什么是集成電路？集成電路的規(guī)模（集成度）集成電路的規(guī)模（集成度）集成電路的規(guī)模由單個芯片中包含的基本電子元器件集成電路的規(guī)模由單個芯片中包含的基本電子元器件（晶體管、電阻、電容等）的個數(shù)確定。（晶體管、電阻、電容等）的個數(shù)確定。集成電路的特點：集成電路的特點：體積小、重量輕、可靠性高體積小、重量輕、可靠性高（因集成度大，焊點少，因集成度大，焊點少，故障率低）故障率低）、功耗低、速度快、功耗低

8、、速度快1.2.1 微電子技術與集成電路微電子技術與集成電路集成電路集成電路小小規(guī)模集成電路規(guī)模集成電路( (SSISSI) ) 中中規(guī)模集成電路規(guī)模集成電路( (MSIMSI) ) 大大規(guī)模集成電路規(guī)模集成電路( (LSILSI) ) 超大超大規(guī)模集成電路規(guī)模集成電路( (VLSIVLSI) ) 極大極大規(guī)模集成電路規(guī)模集成電路 ( (ULSIULSI) ) 小規(guī)模集成電路規(guī)模集成電路超大超大規(guī)模集成電路規(guī)模集成電路集成電路的分類集成電路的分類按集成度按集成度（芯片中包含的元器件數(shù)目芯片中包含的元器件數(shù)目）分）分集成度小于集成度小于100100個電子元件個電子元件集成度在集成度在100100

9、30003000個電子元件個電子元件 集成度在集成度在300030001010萬個電子元件萬個電子元件 集成度達集成度達1010萬萬100100萬個電子元件萬個電子元件 集成度超過集成度超過100100萬個電子元件萬個電子元件 通常并不嚴格區(qū)分通常并不嚴格區(qū)分 VLSI VLSI 和和 ULSI ULSI ，而是統(tǒng)稱為，而是統(tǒng)稱為 VLSI VLSI 。 集成電路的分類集成電路的分類集成電路的集成對象集成電路的集成對象超大規(guī)模和極大規(guī)模集成電路：超大規(guī)模和極大規(guī)模集成電路： 微處理器、芯片組、圖形加速芯片微處理器、芯片組、圖形加速芯片中、小規(guī)模集成電路中、小規(guī)模集成電路：簡單的門電路、單級放大

10、器簡單的門電路、單級放大器大規(guī)模集成電路：大規(guī)模集成電路：功能部件、子系統(tǒng)功能部件、子系統(tǒng)集成電路的分類集成電路的分類按晶體管結(jié)構(gòu)、電路和工藝分按晶體管結(jié)構(gòu)、電路和工藝分雙極型雙極型(Bipolar)集成電路集成電路金屬金屬-氧化物氧化物-半導體半導體(MOS)集成電路集成電路雙極金屬雙極金屬-氧化物氧化物-半導體半導體集成電路集成電路(Bi-MOS)按集成電路的功能來分，可分為按集成電路的功能來分，可分為數(shù)字集成電路數(shù)字集成電路模擬集成電路模擬集成電路如邏輯電路、存儲器、微處理器、如邏輯電路、存儲器、微處理器、 微控制器、數(shù)字信號處理器等微控制器、數(shù)字信號處理器等又稱為線性電路，如信號放大器

11、、又稱為線性電路，如信號放大器、 功率放大器等功率放大器等通用集成電路通用集成電路專用集成電路專用集成電路（ASICASIC）微處理器、存儲器等微處理器、存儲器等按照某種應用的特定要求而專門設計、按照某種應用的特定要求而專門設計、定制的集成電路定制的集成電路集成電路的分類集成電路的分類按它們的用途可分為：按它們的用途可分為：1.2.1 微電子技術與集成電路微電子技術與集成電路集成電路的分類集成電路的分類先進的微電子技術先進的微電子技術高集成度芯片高集成度芯片高性能的計算機高性能的計算機利用計算機進行集成電路的設計、生產(chǎn)過程控制及自動測試利用計算機進行集成電路的設計、生產(chǎn)過程控制及自動測試又能制

12、造出性能高、成本更低的集成電路芯片。又能制造出性能高、成本更低的集成電路芯片。1.2.1 微電子技術與集成電路微電子技術與集成電路集成電路集成電路芯片芯片是微電子技術的結(jié)晶，是計算機的核心是微電子技術的結(jié)晶，是計算機的核心1.2.2 1.2.2 集成電路的制造集成電路的制造( (選學選學) )集成電路的制造工序繁多，從原料熔煉開始到最集成電路的制造工序繁多，從原料熔煉開始到最終產(chǎn)品包裝大約需要終產(chǎn)品包裝大約需要400400多道工序多道工序，工藝復雜且技，工藝復雜且技術難度非常高，有一系列的關鍵技術。許多工序必術難度非常高，有一系列的關鍵技術。許多工序必須在恒溫、恒濕、超潔凈的無塵廠房內(nèi)完成。須

13、在恒溫、恒濕、超潔凈的無塵廠房內(nèi)完成。 目前興建一個有兩條生產(chǎn)線能加工目前興建一個有兩條生產(chǎn)線能加工8 8英寸晶圓的英寸晶圓的集成電路工廠需投資人民幣集成電路工廠需投資人民幣1010億元以上億元以上1.2.2 1.2.2 集成電路的制造集成電路的制造 成品成品剔除分類剔除分類封裝封裝成品測試成品測試共有共有400多道工序多道工序繼續(xù)繼續(xù)晶棒晶棒將將單晶硅單晶硅錠（錠（晶棒晶棒）經(jīng)）經(jīng)切割、研磨和拋光嚴切割、研磨和拋光嚴格清洗后制成的像鏡格清洗后制成的像鏡面一樣光滑的圓形薄面一樣光滑的圓形薄片，稱為片，稱為硅拋光片硅拋光片硅平面工藝硅平面工藝，它包括，它包括氧化，光刻，摻氧化，光刻，摻雜雜和和互

14、連互連等多項工序。把這些工序反等多項工序。把這些工序反復交叉使用，最終在硅片上制成包含復交叉使用，最終在硅片上制成包含多層電路多層電路及及電子元件電子元件的集成電路，每的集成電路，每一硅拋光片上可制作出一硅拋光片上可制作出成百上千成百上千個獨個獨立的集成電路立的集成電路( (晶粒晶粒) )，硅片稱為，硅片稱為晶圓晶圓對晶圓上的對晶圓上的每個每個晶粒晶粒（每（每一個獨立的集成電路）一個獨立的集成電路）進進行檢測，行檢測，將不合格的將不合格的晶粒晶粒用磁漿點上記號。用磁漿點上記號。然后將然后將晶圓分割晶圓分割成一顆顆單獨的成一顆顆單獨的晶粒（晶粒（集成電集成電）把把廢品剔廢品剔除除，把合格的，把合

15、格的集成電路集成電路分分類，再封裝成一個個獨立類，再封裝成一個個獨立的集成電路的集成電路將單個的芯片固定在塑膠或陶瓷制的芯片將單個的芯片固定在塑膠或陶瓷制的芯片基座上，并把芯片上蝕刻出的一些的基座上，并把芯片上蝕刻出的一些的引線引線與基座底部伸出的與基座底部伸出的插腳插腳進行連接進行連接 ，以作為，以作為與外界電路板連接之用，最后蓋上塑膠蓋與外界電路板連接之用，最后蓋上塑膠蓋板，用膠水封死，板，用膠水封死，封焊封焊這樣就制成了一塊這樣就制成了一塊集成電路。集成電路。跳出硅拋光片硅拋光片厚度：不足厚度：不足1mm1mm直徑：直徑：6 6、8 8、1212英寸英寸晶棒晶棒單晶硅錠單晶硅錠集成電路是

16、在集成電路是在硅襯底上硅襯底上制作而成的。制作而成的。硅襯底硅襯底是將是將單晶硅單晶硅錠經(jīng)錠經(jīng)切割、研磨和拋光后制成的像鏡面一樣光滑的圓形薄片，切割、研磨和拋光后制成的像鏡面一樣光滑的圓形薄片， 硅拋光片經(jīng)過嚴格清洗（凈化率硅拋光片經(jīng)過嚴格清洗（凈化率10級）可用于集成電路制造級）可用于集成電路制造硅襯硅襯底底 晶棒生長晶棒生長 晶棒裁切與檢測晶棒裁切與檢測 外徑研磨外徑研磨 切片切片 圓邊圓邊 表層研磨表層研磨 蝕刻蝕刻 去疵去疵 拋光拋光 清洗清洗 檢驗檢驗 包裝包裝硅拋光片硅拋光片厚度：不足厚度：不足1mm1mm直徑：直徑：6 6、8 8、1212英寸英寸晶棒晶棒單晶硅錠單晶硅錠集成電路

17、是在集成電路是在硅襯底上硅襯底上制作而成的。制作而成的。硅襯底硅襯底是將是將單晶硅單晶硅錠經(jīng)錠經(jīng)切割、研磨和拋光后制成的像鏡面一樣光滑的圓形薄片，切割、研磨和拋光后制成的像鏡面一樣光滑的圓形薄片， 硅拋光片經(jīng)過嚴格清洗（凈化率硅拋光片經(jīng)過嚴格清洗（凈化率10級）可用于集成電路制造級）可用于集成電路制造硅襯硅襯底底 晶棒生長晶棒生長 晶棒裁切與檢測晶棒裁切與檢測 外徑研磨外徑研磨 切片切片 圓邊圓邊 表層研磨表層研磨 蝕刻蝕刻 去疵去疵 拋光拋光 清洗清洗 檢驗檢驗 包裝包裝硅平面工藝、硅平面工藝、晶晶圓圓硅平面工藝硅平面工藝，它包括，它包括氧化，光刻，摻雜氧化，光刻，摻雜和和互連互連等多項工序

18、。等多項工序。把這些工序反復交叉使用，最終在硅片上制成包含把這些工序反復交叉使用，最終在硅片上制成包含多層電路多層電路及及電子元件電子元件（如晶體管、電容、邏輯開關等）的集成電路，（如晶體管、電容、邏輯開關等）的集成電路，就形成了一個個的小格，即就形成了一個個的小格，即晶粒晶粒。 每一硅拋光片上可制作出每一硅拋光片上可制作出成百上千成百上千個獨立的集成電路個獨立的集成電路( (晶粒晶粒) )，這種整整齊齊排滿了這種整整齊齊排滿了晶粒晶粒( (集成電路集成電路) )的硅片稱作的硅片稱作“晶圓晶圓”。 晶圓切片（簡稱晶圓切片（簡稱晶圓晶圓） 像鏡子一樣的光滑圓形像鏡子一樣的光滑圓形薄片，是供芯片生

19、產(chǎn)的后薄片，是供芯片生產(chǎn)的后道工序作深加工的原材料。道工序作深加工的原材料。剔除分類剔除分類 晶圓針測晶圓針測： 晶圓制成后，用集成電路檢測儀對晶圓制成后，用集成電路檢測儀對每個每個晶粒晶粒（每（每一個獨立的集成電路）一個獨立的集成電路）檢測其電氣特性檢測其電氣特性，將不合格的，將不合格的晶粒晶粒用磁漿點上記號。用磁漿點上記號。 晶圓切割：晶圓切割： 將晶圓切開，分割成一顆顆單獨的晶粒（將晶圓切開，分割成一顆顆單獨的晶粒（集成電集成電）。）。通過電磁法把點了磁漿的廢品剔除，將合格的集成電路按通過電磁法把點了磁漿的廢品剔除，將合格的集成電路按其電氣特性進行分類。這些集成電路小片就稱為其電氣特性進

20、行分類。這些集成電路小片就稱為芯片芯片。 集成電路芯片（簡稱集成電路芯片（簡稱芯片芯片） 直接應用在計算機、電子、通訊直接應用在計算機、電子、通訊等許多行業(yè)上的最終產(chǎn)品。包括等許多行業(yè)上的最終產(chǎn)品。包括CPUCPU、內(nèi)存單元和其它各種專業(yè)應、內(nèi)存單元和其它各種專業(yè)應用芯片。用芯片。封裝封裝 1 將單個的芯片固定在塑膠或陶瓷制將單個的芯片固定在塑膠或陶瓷制的芯片基座上，并把芯片上蝕刻出的一的芯片基座上，并把芯片上蝕刻出的一些的些的引線引線與基座底部伸出的與基座底部伸出的插腳插腳進行連進行連接接 ，以作為與外界電路板連接之用，以作為與外界電路板連接之用，最后蓋上塑膠蓋板，用膠水封死最后蓋上塑膠蓋板

21、，用膠水封死，封焊封焊這樣就制成了一塊集成電路這樣就制成了一塊集成電路常見的封裝形式有：常見的封裝形式有：單列直插式（單列直插式（SIP）雙列直插式（雙列直插式（DIP）陣列式（陣列式（PGA）集成電路集成電路封裝的目的：封裝的目的：電功能：傳遞芯片的電信號電功能：傳遞芯片的電信號散熱功能：散發(fā)芯片內(nèi)部產(chǎn)生的熱量散熱功能：散發(fā)芯片內(nèi)部產(chǎn)生的熱量機械化學保護功能：保護芯片本身機械化學保護功能：保護芯片本身 及導電絲及導電絲封裝封裝 2塑料有引線芯片載體塑料有引線芯片載體PLCCPLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)(Plastic Leaded Chip Carrie

22、r)( (主板主板BIOSBIOS芯片芯片) )雙列直插封裝雙列直插封裝DIPDIP(Dual In-line Package)(Dual In-line Package)( (主板主板BIOSBIOS芯片芯片) )封裝封裝 3FC-PGA2 FC-PGA2 封裝方式封裝方式（Pentium 4 Pentium 4 處理器）處理器） 封裝封裝 4塑料四邊引出扁平封裝塑料四邊引出扁平封裝PQFPPQFP(Plastic Quad Flat Package)(Plastic Quad Flat Package)( (主板集成的聲卡芯片主板集成的聲卡芯片) )球柵陣列封裝球柵陣列封裝BGABGA(B

23、all Grid Array Package)(Ball Grid Array Package)( (主板北橋芯片主板北橋芯片) )封裝封裝 5小外形封裝小外形封裝SOPSOP(Small Outline Package)(Small Outline Package)（主板頻率發(fā)生器芯片）（主板頻率發(fā)生器芯片）Micro-BGA2Micro-BGA2封裝封裝 的筆記本電腦的筆記本電腦CPUCPU478478腳腳P4CPUP4CPU的的BGABGA插座插座成品測試成品測試 一般測試：一般測試：將芯片置于各種環(huán)境下測將芯片置于各種環(huán)境下測試其電氣特性，如消耗功率、運行速度、試其電氣特性，如消耗功率

24、、運行速度、耐壓度等。經(jīng)測試后的芯片，耐壓度等。經(jīng)測試后的芯片，依其電氣特依其電氣特性劃分為不同等級性劃分為不同等級。 特殊測試：特殊測試：根據(jù)客戶特殊需求的技術根據(jù)客戶特殊需求的技術參數(shù)，從相近參數(shù)規(guī)格、品種中拿出部分參數(shù)，從相近參數(shù)規(guī)格、品種中拿出部分芯片，做有針對性的專門測試，看是否能芯片，做有針對性的專門測試，看是否能滿足客戶的特殊需求，以決定是否須為客滿足客戶的特殊需求，以決定是否須為客戶設計專用芯片。經(jīng)一般測試合格的產(chǎn)品戶設計專用芯片。經(jīng)一般測試合格的產(chǎn)品貼上規(guī)格、型號及出廠日期等標識的標簽貼上規(guī)格、型號及出廠日期等標識的標簽并加以包裝后即可出廠。而未通過測試的并加以包裝后即可出廠

25、。而未通過測試的芯片則視其達到的參數(shù)情況定作降級品或芯片則視其達到的參數(shù)情況定作降級品或廢品。廢品。 介紹集成電路制造過程的網(wǎng)站：http:/ 集成電路的發(fā)展趨勢集成電路的發(fā)展趨勢集成電路的工作速度集成電路的工作速度: :主要取決于主要取決于組成邏輯門電路的晶體管的尺寸組成邏輯門電路的晶體管的尺寸。晶體管的尺寸越小，其極。晶體管的尺寸越小，其極限工作頻率越高，門電路的開關速度就越快。限工作頻率越高，門電路的開關速度就越快。芯片上電路元件的線條越細芯片上電路元件的線條越細，相同面積的晶片可容納的晶體，相同面積的晶片可容納的晶體管就越多，功能就越強，速度也越快。管就越多，功能就越強，速度也越快。隨

26、著微米、亞微米量級的微細加工技術的采用和硅拋光片面隨著微米、亞微米量級的微細加工技術的采用和硅拋光片面積的增大，集成電路的規(guī)模越來越大積的增大，集成電路的規(guī)模越來越大 。1.2.3. 集成電路的發(fā)展趨勢集成電路的發(fā)展趨勢集成電路特點：集成電路特點：MooreMoore定律定律單塊集成電路的集成度平均每單塊集成電路的集成度平均每1824個月翻一番個月翻一番 Gordon E.Moore,1965Gordon E.Moore,1965年年IntelIntel公司創(chuàng)始人公司創(chuàng)始人體積小、重量輕、可靠性高。體積小、重量輕、可靠性高。按電子器件的比例縮小法則，按電子器件的比例縮小法則，集成電路的工作速度

27、集成電路的工作速度主要取決于組成邏輯門電路的晶體管的尺寸主要取決于組成邏輯門電路的晶體管的尺寸。芯片。芯片上電路元件的線條越細，相同面積的晶片可容納的上電路元件的線條越細，相同面積的晶片可容納的晶體管就越多。提高集成度，關鍵在縮小邏輯門電晶體管就越多。提高集成度，關鍵在縮小邏輯門電路面積路面積。1.2.3. 集成電路的發(fā)展趨勢集成電路的發(fā)展趨勢IntelIntel公司微處理器集成度的發(fā)展公司微處理器集成度的發(fā)展19701975198019851990199520001,00010,000100,0001,000,00010,000,000100,000,00040048008808080868

28、02868038680486PentiumPentium IIPentium IIIPentium 4晶體管數(shù)20102010年達到年達到1818英寸晶圓和英寸晶圓和0.070.05m0.070.05m工藝水平工藝水平 集成電路技術的發(fā)展趨勢集成電路技術的發(fā)展趨勢1999199920012001200420042008200820142014工藝工藝( (m)m)30.130.090.090.060.060.0140.014晶體管晶體管(M)(M)23.823.847.647.613513553953935003500時鐘頻率時鐘頻率(GHz)(GHz)

29、1.62.02.02.6552.6551010面積面積(mm(mm2 2) )340340340340390390468468901901連線層數(shù)連線層數(shù)6 67 78 89 91010晶圓直徑晶圓直徑(英寸英寸)12121212141416161818引腳數(shù)目引腳數(shù)目70070095795733503350功耗（功耗（w w）9090130130183183問題與出路問題與出路出路：出路： 在在納米尺寸納米尺寸下，納米結(jié)構(gòu)會表現(xiàn)出一些新的下，納米結(jié)構(gòu)會表現(xiàn)出一些新的量子現(xiàn)象和效應量子現(xiàn)象和效應，可以利用這些，可以利用這些量子效應研制具有新功能的量子器件，從而把芯片的研制推向量子世界的新量子效

30、應研制具有新功能的量子器件，從而把芯片的研制推向量子世界的新階段階段納米芯片技術納米芯片技術。同時，人們還在研究光作為信息的載體，發(fā)展光子學，研制集成光路，或把同時，人們還在研究光作為信息的載體，發(fā)展光子學，研制集成光路，或把電子與光子并用，實現(xiàn)電子與光子并用，實現(xiàn)光電子集成光電子集成。線寬進一步縮小、線路間的距離越來越窄，干擾將越益嚴重。線寬進一步縮小、線路間的距離越來越窄，干擾將越益嚴重。為了減少這種干擾，可以采取為了減少這種干擾，可以采取減小電流減小電流，降低電壓的方法來解決。，降低電壓的方法來解決。 但是，當晶體管的基本線條小到納米級，線路的電流微弱到僅有幾十個但是，當晶體管的基本線條

31、小到納米級，線路的電流微弱到僅有幾十個甚至幾個電子流動時，晶體管已逼近其物理極限，它將無法正常工作甚至幾個電子流動時，晶體管已逼近其物理極限，它將無法正常工作集成電路朝著納米技術、集成光路、光電子集成方集成電路朝著納米技術、集成光路、光電子集成方向發(fā)展。向發(fā)展。問題：問題：納米技術在半導體世界，基于傳統(tǒng)原理的元件到了在半導體世界，基于傳統(tǒng)原理的元件到了5050納米就將達到納米就將達到極限。極限。 1 1（nmnm納米）納米）= 10= 10-9-9 （m m米）米）所謂納米技術，就是以所謂納米技術，就是以0.10.1至至100100納米尺度為研究對象的新納米尺度為研究對象的新 技術。技術。納納

32、米技術通過操縱原子、分子、原子團、分子團使其重新納納米技術通過操縱原子、分子、原子團、分子團使其重新 排列組合，形成新的物質(zhì)，制造出具有新功能的機器。排列組合，形成新的物質(zhì)，制造出具有新功能的機器。在信息、生物工程、醫(yī)學、光學、材料科學等領域均具有在信息、生物工程、醫(yī)學、光學、材料科學等領域均具有 廣闊的應用前景。廣闊的應用前景。集成集成光學技術光學技術 * * * *集集成光學是研究媒質(zhì)薄膜中的光學現(xiàn)象，以及光學元器件集成化集集成光學是研究媒質(zhì)薄膜中的光學現(xiàn)象，以及光學元器件集成化的一門學科。它是在激光技術發(fā)展過程中，由于光通信、光學信息處的一門學科。它是在激光技術發(fā)展過程中，由于光通信、光

33、學信息處理等的需要，而逐步形成和發(fā)展起來的。它要解決的實質(zhì)問題，是獲理等的需要，而逐步形成和發(fā)展起來的。它要解決的實質(zhì)問題，是獲得具有不同功能、不同集成度的集成光路，以實現(xiàn)光學信息處理系統(tǒng)得具有不同功能、不同集成度的集成光路，以實現(xiàn)光學信息處理系統(tǒng)的集成化和微小型化。的集成化和微小型化。 因為光波波長比波長最短的無線電波還要短四個數(shù)量級，因而因為光波波長比波長最短的無線電波還要短四個數(shù)量級，因而它具有更大的傳遞信息和處理信息的能力。然而傳統(tǒng)的光學系統(tǒng)體積它具有更大的傳遞信息和處理信息的能力。然而傳統(tǒng)的光學系統(tǒng)體積大、穩(wěn)定性差、光束的對準和準直困難，不能適應光電子技術發(fā)展的大、穩(wěn)定性差、光束的對

34、準和準直困難，不能適應光電子技術發(fā)展的需要。采用類似于半導體集成電路的方法，把光學元件以薄膜形式集需要。采用類似于半導體集成電路的方法，把光學元件以薄膜形式集成在同一襯底上的集成光路，是解決原有光學系統(tǒng)問題的一種途徑。成在同一襯底上的集成光路，是解決原有光學系統(tǒng)問題的一種途徑。這樣的器件具有體積小、性能穩(wěn)定可靠、效率高、功耗低，使用方便這樣的器件具有體積小、性能穩(wěn)定可靠、效率高、功耗低，使用方便等優(yōu)點。等優(yōu)點。閱讀文獻：閱讀文獻：奮起迎接納米科技爭奪戰(zhàn)奮起迎接納米科技爭奪戰(zhàn) 網(wǎng)址：網(wǎng)址：http:/ 網(wǎng)址：網(wǎng)址：http:/ IC 卡卡IC 卡：卡：集成電路卡（集成電路卡（chip cardc

35、hip card、smart smart cardcard）把集成電路芯片密封在塑料卡基片內(nèi)，使其成為能把集成電路芯片密封在塑料卡基片內(nèi)，使其成為能存儲、處理和傳遞數(shù)據(jù)的載體。存儲、處理和傳遞數(shù)據(jù)的載體。特點：特點：存儲信息量大存儲信息量大保密性能強保密性能強可以防止偽造和竊用可以防止偽造和竊用抗干擾能力強抗干擾能力強可靠性高可靠性高應用舉例：應用舉例：作為電子證件，記錄持卡人的信息，用作身份識作為電子證件，記錄持卡人的信息，用作身份識別（如身份證、考勤卡、醫(yī)療卡、住房卡等）別（如身份證、考勤卡、醫(yī)療卡、住房卡等）作為電子錢包（如電話卡、公交卡、加油卡等作為電子錢包（如電話卡、公交卡、加油卡等

36、） IC分類分類ICIC從功能上分為三類：從功能上分為三類：存儲器卡存儲器卡帶加密邏輯的存儲器卡帶加密邏輯的存儲器卡CPUCPU卡卡IC分類分類ICIC從功能上分為三類：從功能上分為三類：帶加密邏輯的存儲器卡。帶加密邏輯的存儲器卡。這種卡除了存儲器外，還專設有加密電這種卡除了存儲器外，還專設有加密電路，路，因此安全性強，常用于安全性要求高的場合因此安全性強，常用于安全性要求高的場合存儲器卡存儲器卡。封裝的集成電路為存儲器，其容量大約為。封裝的集成電路為存儲器，其容量大約為幾幾KBKB到幾到幾十十KBKB，信息可長期保存，也可通過讀卡器改寫。存儲卡結(jié)構(gòu)簡，信息可長期保存，也可通過讀卡器改寫。存儲

37、卡結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，讀卡器不必聯(lián)網(wǎng)就可工作。單，使用方便，讀卡器不必聯(lián)網(wǎng)就可工作。主要用于安全性要求不高的場合，如電話卡、水電費卡、公交主要用于安全性要求不高的場合，如電話卡、水電費卡、公交卡、醫(yī)療卡等卡、醫(yī)療卡等。CPUCPU卡?？??？ㄉ霞闪酥醒胩幚砥鳎ㄉ霞闪酥醒胩幚砥鳎–PUCPU）、程序存儲器和數(shù)據(jù)存）、程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，還配有操作系統(tǒng)儲器，還配有操作系統(tǒng)COS(Chip Operating System)COS(Chip Operating System)。這種卡處理能力強，保密性更好，常用于作為證件和信用卡使這種卡處理能力強，保密性更好，常用于作為證件和信用卡使用的重要

38、場合。手機中使用的用的重要場合。手機中使用的SIMSIM卡就是一種特殊的卡就是一種特殊的CPUCPU卡，它卡，它不但存儲了用戶的身份信息，而且將電話號碼本也存儲在卡上。不但存儲了用戶的身份信息，而且將電話號碼本也存儲在卡上。1.2.4 IC 卡卡IC 卡按使用方式可分為兩種：卡按使用方式可分為兩種：接觸式接觸式ICIC卡卡（如電話（如電話ICIC卡），其表面有一個方型鍍金接口，共有卡），其表面有一個方型鍍金接口，共有8 8個個或或6 6個鍍金觸點。使用時必須將個鍍金觸點。使用時必須將ICIC卡插入讀卡機卡口內(nèi)，卡插入讀卡機卡口內(nèi)，通過金屬觸點傳輸數(shù)據(jù)。這種通過金屬觸點傳輸數(shù)據(jù)。這種ICIC卡多

39、用于存儲信息量大、卡多用于存儲信息量大、讀寫操作比較復雜的場合。接觸式讀寫操作比較復雜的場合。接觸式ICIC卡易磨損、怕油污，卡易磨損、怕油污，壽命不長壽命不長非接觸式非接觸式ICIC卡卡，又叫射頻（又叫射頻（Radio FrequencyRadio Frequency）卡、感應）卡、感應卡，它采用電磁感應方式無線傳輸數(shù)據(jù)，解決了無源（卡中卡，它采用電磁感應方式無線傳輸數(shù)據(jù)，解決了無源（卡中無電源）和免接觸這一難題，操作方便，快捷。這種無電源）和免接觸這一難題，操作方便，快捷。這種ICIC卡記卡記錄的信息簡單，讀寫要求不高，常用于身份驗證等場合。由錄的信息簡單，讀寫要求不高，常用于身份驗證等場

40、合。由于采用于采用全密封膠固化，防水、防污，全密封膠固化，防水、防污，所以使用壽命很長。所以使用壽命很長。(a) 接觸式接觸式IC卡卡(b) 接觸式接觸式IC卡的結(jié)構(gòu)卡的結(jié)構(gòu)(c) 非接觸式非接觸式IC卡卡非接觸式IC卡的工作原理（選學）讀卡器發(fā)出一組固定讀卡器發(fā)出一組固定頻率的無線電波頻率的無線電波(射頻射頻信號信號)，通過天線向外，通過天線向外發(fā)射發(fā)射IC卡激活后，通過輻射電卡激活后，通過輻射電磁信號將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出磁信號將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去去(或接收讀卡器送來的數(shù)或接收讀卡器送來的數(shù)據(jù)據(jù))當當IC卡處在讀卡器有效范圍卡處在讀卡器有效范圍(一般為一般為510cm)內(nèi)時，卡內(nèi)的一個內(nèi)時，卡內(nèi)的一個LC串聯(lián)諧串聯(lián)諧振電路振電路(諧振頻率相同的諧振頻率相同的)便產(chǎn)生電