專業(yè)前沿專題講座課報告

3/3專業(yè)前沿專題講座課報告專業(yè)前沿專題講座課報告

姓名：陳相任

院系：航天學(xué)院21系

學(xué)號：1152120128

班號：1521201

主講老師：胡永才

一、課堂知識小結(jié)及感悟

通過在夏季學(xué)期為期兩周的專業(yè)前沿專題講座課的學(xué)習(xí)，在老師的仔細(xì)講解下，加上自己課后查閱資料加深課堂知識的理解，我收獲許多全新的理論知識，接觸了更多的與微電子領(lǐng)域相關(guān)的前沿方面的信息和理論，深感獲益匪淺。孔子曰：“學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆”。為了更好地吃透講座課里老師所講到的知識

點(diǎn)，我覺得應(yīng)該做一個自我總結(jié)，將所理解的知識整理一個框架，形成一個體系。老師在兩周的時間內(nèi)大致講了以下內(nèi)容：為什么模擬信號處理很重要、模擬設(shè)計(jì)方面的一些挑戰(zhàn)瓶頸、模擬信號和數(shù)字信號處理方面的進(jìn)步以及二者的重要區(qū)別、雙極型晶體管和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體管的特點(diǎn)和區(qū)別、模擬設(shè)計(jì)方面的問題和解決方案、器件的穩(wěn)定性、優(yōu)化性以及折衷性方面的討論、CMOS電路中的折衷思想、IC設(shè)計(jì)方面的技術(shù)演變、主要的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及模擬電路設(shè)計(jì)方面的挑戰(zhàn)、模擬電路的非線性、亞米級CMOS晶體管的性能演變、CMOS管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理、COMOS管工藝、集成電阻、阻抗匹配問題、將MOS管作為阻抗、電阻方面的總結(jié)、集成電容、MOS管電容、集成電感、螺旋電感、電感模型、設(shè)計(jì)指導(dǎo)、MOS晶體管的模型以及其輸入特性和轉(zhuǎn)移特性曲線、大信號模型、關(guān)于電流Id的討論、小信號模型、跨導(dǎo)和輸出阻抗的討論、MOS工藝管的品質(zhì)因數(shù)、模擬設(shè)計(jì)時晶體管的尺寸測定、晶體管里的參數(shù)參考、晶體管中的各種噪聲類型、輸入噪聲等效、偏壓電路和鏡像電流、CS、CG、CD電路模型及區(qū)別、級聯(lián)運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)、集成運(yùn)放中的概念、反饋網(wǎng)絡(luò)、理想集成運(yùn)放的設(shè)置、電壓運(yùn)算放大器以及實(shí)際的電壓運(yùn)放模型、電子噪音及典型例子、電阻的熱噪聲、電阻噪聲模型、噪聲帶寬、共源放大器的仿真、關(guān)于運(yùn)放的兩個階段的設(shè)計(jì)等。

可以看出雖然只有為期兩周8個課時的上課時間，但我們學(xué)到的知識是豐富的，老師所講的內(nèi)容知識點(diǎn)也比較前沿，但它與我們未來的集成電路設(shè)計(jì)息息相關(guān)，是我們微電子專業(yè)的學(xué)生必須了解和掌握的專業(yè)知識。所以我們應(yīng)該不懼困難，克服學(xué)習(xí)上的任何障礙，上課老師所講的知識有不懂的地方要及時與老師交流或者自己查閱資料將問題進(jìn)行解決，掃清自己的盲點(diǎn)，培養(yǎng)自我的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)習(xí)慣，這樣才能將知識吃透，才能舉一反三，靈活運(yùn)用知識，才能在將來的微電子領(lǐng)域上有所建樹，有所成就。

老師講課的方式是循循善誘的，由于我們剛上完大二只學(xué)了半導(dǎo)體物理、信號與系統(tǒng)、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)的課程，在數(shù)字電子技術(shù)、微電子工藝以及集成電路設(shè)計(jì)方面的知道的很少，而老師上課所講的內(nèi)容與我們所學(xué)的知識銜接的不是很理想，知識點(diǎn)都比較前沿，所以同學(xué)們在學(xué)習(xí)上遇到了許多困難。但是憑借著同學(xué)們對知識的渴望以及濃厚興趣，發(fā)揚(yáng)哈工大規(guī)格嚴(yán)格，功夫到家的校訓(xùn)精神，以及在老師的循循善誘的耐心指導(dǎo)下，終歸還是有所收獲的。老師所講的知識理論與課本上的不同，他講的知識更偏向?qū)嶋H工程的應(yīng)用還及得第一堂課老師所提的問題是，為什么集成電路設(shè)計(jì)及制造需要且必須使用CMOS管而不能用其他類型的晶體管呢，同學(xué)們想到的答案有成本低，可集成度高，效率高，但這都不是最主要的，最主要的應(yīng)該是CMOS管的功耗極低，甚至趨于零。那為什么CMOS管的晶體管功耗能達(dá)到很低呢，關(guān)鍵在于CMOS晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，于是老師就接著跟我們講了晶體管的各種結(jié)構(gòu)及工作原理。在胡老師將提的問題與課堂知識結(jié)合起來，引導(dǎo)同學(xué)們多思考，激發(fā)同學(xué)們的求知欲，在這樣循循善誘的講課方式下，我的確收獲了很多以前不知道的知識，而且這些知識對以后的學(xué)習(xí)起著引導(dǎo)作用，甚至對以后的工作都很有幫助。例如關(guān)于模擬信號的處理系統(tǒng)，以及微處理器的溝道工藝、關(guān)于噪聲方面的處理，關(guān)于運(yùn)算放大器的集成電路設(shè)計(jì)等等?？傊ㄟ^該講座課的學(xué)習(xí)我更加深刻地認(rèn)識和學(xué)習(xí)到了關(guān)于微電子集成電路設(shè)計(jì)方面的研究理論，雖然我現(xiàn)在所了解的知識也只是冰山一角，但相信通過以后的深入學(xué)習(xí)，終究會在微電子領(lǐng)域方面有所發(fā)展和成就。

二、講座的心得與體會

該專業(yè)講座課圍繞微電子專業(yè)里的器件工藝和集成電路設(shè)計(jì)方面的知識進(jìn)行了詳細(xì)、全面而深入的介紹，通過該講座課的學(xué)習(xí)我有許多感悟和體會，深感獲益匪淺。在老師的悉心指導(dǎo)下，通過自己查閱與微電子相關(guān)的一些資料，對微電子領(lǐng)域的過去、現(xiàn)在和未來有了一定的認(rèn)識和了解。

1、微電子技術(shù)的發(fā)展史

微電護(hù)技術(shù)是9]世紀(jì)未、20世紀(jì)初開始發(fā)展起來的一門新興技術(shù),它是隨著集成電路,尤其是超大規(guī)模集成電路而發(fā)展起來的一門新的技術(shù)它包括系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)、器件物理、工藝技術(shù)、材料制備、白動測試以及封裝、組裝等一系列專門的技術(shù),是微電子學(xué)中的各項(xiàng)工藝技術(shù)的總和?？梢哉f,微電子技術(shù)是在電子電路和系統(tǒng)的超小型化和微型化過程中逐步形成和發(fā)展起來的,其核心是集成電路,即通過一定的加工工藝,將晶體管、二極管等有源器件和電阻、電容等無源器件,按照一定的電路互聯(lián),采用微細(xì)加工工藝,集成在一塊半導(dǎo)體單晶片(如硅和砷化稼)上,并封裝在一個外殼內(nèi),執(zhí)行特定電路或系統(tǒng)功能與傳統(tǒng)電子技術(shù)相比.其仁要特征是器件和電路的微小型化它把電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造工藝精密結(jié)合起來,適合進(jìn)行大規(guī)模的批量生產(chǎn),因而成本低,可靠性高。

2、微電子的巨大作用

從產(chǎn)生之日起,以半導(dǎo)體和集成電路為基礎(chǔ)的微電子技術(shù)就在國民生產(chǎn)中發(fā)揮了重大作用。微電子技術(shù)為現(xiàn)代信息技術(shù)奠定了基礎(chǔ),它已滲入電力、電信、計(jì)算機(jī)、生產(chǎn)自動化等現(xiàn)代高科技的各個領(lǐng)域。每一次微電子技術(shù)的進(jìn)步,都大大推動了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等各個領(lǐng)域技術(shù)的進(jìn)步?，F(xiàn)在,以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等在現(xiàn)代社會發(fā)揮了重大作用,它們已成為現(xiàn)代信息社會的標(biāo)志。計(jì)算機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的核心,每天都有大量的數(shù)據(jù)依賴計(jì)算機(jī)采集、整理和分析,微電子技術(shù)使得計(jì)算機(jī)的性能大大提高,導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星、雷達(dá)、航天飛機(jī)等的飛速發(fā)展無不得益于微電子技術(shù)的進(jìn)步。同時,計(jì)算機(jī)的大批量生產(chǎn)也成為可能,從而使計(jì)算機(jī)不再只是放在科研院所作科學(xué)計(jì)算,而是以飛快的速度得到普及,廣泛應(yīng)用于輔助設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理、學(xué)習(xí)娛樂等方面,在日常生活中發(fā)揮了重大作用。導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星、雷達(dá)、航天飛機(jī)的迅速發(fā)展無不得益于微電子技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)代通信技術(shù)則為快速、大量的信息交流提供了基礎(chǔ)?，F(xiàn)在,人們已在地球上建起了由程控交換機(jī)、通信衛(wèi)星、光纖網(wǎng)絡(luò)、各類終端等現(xiàn)代通信工具構(gòu)成的覆蓋全球的通信網(wǎng)絡(luò),當(dāng)今,你無論在那個地方都能通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)了解到地球上正在發(fā)生的事情?？梢哉f微電子技術(shù)已和我們的生活密不可分,我們身邊的一切都有微電子技術(shù)的影子。甚至我們的生活方式都受到其深遠(yuǎn)的影響,看電視、打電話、使用電飯煲、電冰箱等等都用上了微電子技術(shù)。

3、微電子技術(shù)危機(jī)

微電子產(chǎn)業(yè)經(jīng)過了這四十余年的發(fā)展,其技術(shù)已快接近理論的極限。幾十年來,集成電路內(nèi)晶體管的尺寸和線寬不斷縮小,其基本方法在于改進(jìn)光刻技術(shù),使用更短波長的曝光光源。在0.25μm的時代,光源主要是紫外光,目前使用了深紫外線光刻技術(shù)(DUV),芯片線寬下降到0.18～0.13μm,其理論上將能使集成電路的線寬達(dá)到0.1μm。而英特爾、摩托羅拉等公司從九十年代起就開始研發(fā)超紫外線光刻技術(shù)(EUV),它能使集成電路的線寬突破0.1μm的大關(guān)。然而,這種縮小趨勢不可能長久持續(xù),物理和技術(shù)上的限制會阻礙這種持續(xù),晶體管的尺寸小到一定程度,就不得不考慮電子的量子效應(yīng)。那時,現(xiàn)有技術(shù)就將達(dá)到極限。不僅如此,隨著集成電路集成度的提高,芯片的生產(chǎn)成本也越來越高,一個0.18μm生產(chǎn)工藝制造廠的生產(chǎn)、建設(shè)成本就高達(dá)40億美元!在制造晶體管的材料上,現(xiàn)有技術(shù)也遇到了問

題。幾十年來,二氧化硅一直被用作晶體管的柵介質(zhì)和電容介質(zhì)。隨著半導(dǎo)體集成電路加工工藝的不斷升級,晶體管的尺寸越來越小,二氧化硅層的厚度也在不斷減小。如0.65μm工藝線中,二氧化硅層的厚度要求小于2nm,但這么薄的二氧化硅層很容易被電流擊穿。因此,科學(xué)家們需要新的材料來替代二氧化硅,這已成為整個微電子工業(yè)最迫切需要解決的問題之一。

4、我國微電子的人才需求

從上面的資料可以看出我們微電子專業(yè)的發(fā)展是十分重要的，但是現(xiàn)階段我國的集成電路設(shè)計(jì)人才嚴(yán)重短缺。中芯國際的3000多名員工中,占總?cè)藬?shù)1/3的中高級技術(shù)人員幾乎全是海外或境外人士。目前中國每年從IC設(shè)計(jì)和微電子專業(yè)畢業(yè)的高學(xué)歷碩士生只有幾百人,中國目前只有十余所大學(xué)能培養(yǎng)IC設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生。有關(guān)部門估計(jì),到2008年,IC產(chǎn)業(yè)對IC設(shè)計(jì)師的需求量將達(dá)到25萬～30萬人,因此中國的IC設(shè)計(jì)專業(yè)人才嚴(yán)重不