微电子论文范例6篇

微电子论文

微电子论文范文1

微服务电子商务平台主要通过对于偏远地区以及二三级城市的郊区以及围绕校园为中心的商业圈服务模式的研究,主要是想解决对于区域内商业服务模式的革新与优化,结合现展比较迅速的电子商务,加快区域商品资源的流通,从而促进区域经济发展。

2 微服务和区域电子商务相关理论概述

2. 1 微服务的概念

微服务,对于一定范围、一定区域内所需求的供给以及后期的对于此类供给维护和保持。其主要针对的范围小,所供给的用户比较集中,周期较短,是一种新型的区域性的服务模式。

2. 2 微服务的特点

微服务的主要特性在于,客户稳定,对于区域内有限的用户和商业资源,集中围绕消费者而展开特性的服务,比如,区域内的客户是稳定的而且有限的,对于快速消费者来说,由于区域以及距离的影响,消费者生活必需品的购买必须来源于区域内供给。服务速度快。微服务体现在它的区域性上,有限的距离,有限的资源和客户。对于商品的供给速度会由于消费者的快速反应而产生,所以微服务是围绕当地的消费者产生的一系列消费与供给的形式。

2. 3 微服务的发展趋势

对于这种特定的区域内,有着学校以及周边所服务的商业圈,形成的产业链和服务链,对于区域内的经济起着极大的刺激作用。而作用和支配在区域的服务形式在这里起着关键的作用。以陕西省西安市长安区太乙宫西安翻译学院的周边商业圈和学生调查 (抽取 100 名学生) 为例,84. 3% 的学生在享受这种微服务; 对于微服务的发展趋势而言: 市场需求大,可优化强。对于市场需求大指的就是在区域范围内开发新的用户以及对于外来客户的到来的短暂服务的供给。可优化性强就是所谓的微服务的模式和技术方面的提升,比如: 将微服务与电子商务相结合,这就是一个很好的契机。

2. 4 区域电子商务的概念

所谓的区域电子商务,就是以区域地理环境为基础,建立在本地区内的一个服务于当地所发生的一些电子贸易交易经济以网络为平台的处理活动。同时,区域电子商务也是指所有商业活动在网络上发生的产物。

2. 5 区域电子商务的发展趋势

区域性电子商务在区域经济的带动下,使得区域的交易以及商业活动更加频繁,再加上当地政策的支持下,有成本小、服务范围广及效果好的优点。区域电子商务立足本地集中区域特色行业与产品,是区域经济、文化、地域品牌最好的宣传平台。企业可以利用区域电子商务平台了解政策信息,掌握经济数据,提升企业的国际市场竞争力,有效避免企业低价竞销对整体行业的冲击,提升区域商业圈的升级。

2. 6 微服务与区域电子商务的关系

微服务与电子商务的关系在区域经济发展中服务产业作为基础性产业已经成为区域经济发展产业结构体系的重要组成部分,其发展水平极大地影响着区域经济的运行成本和发展水平,区域物流的定义是指货物在两个或两个以上的国家或地区的区域范围内从供应地向接收地的实体流动过程。根据实际需要将区域内产品供给以微物流的模式体现,简化了其包装运输、储存、装卸、包装、流通加工、配送、信息处理等基本物流功能,使得服务的整个过程更加简单快速。电子商务作为一种新的经济模式,其发展与电子商务的关系十分密切,微服务有助于电子商务的实现,电子商务对微服务的影响也极为巨大,这种关系可以理解为微服务自身的矛盾促使其发展,而电子商务为它提供了解决这种矛盾的手段,反之电子商务在其自身发展中也存在矛盾,这就需要区域微服务提供相应的解决手段。①②

3 以西安翻译学院为例,分析区域内经济发展

的现状和问题西安翻译学院地处陕西省西安市长安区太乙宫镇,是一个处于三环开外的民办院校,到市区大约 24 公里,只有一趟公交 905 到市区,要经过 40 多站的路程,其附近有着丰厚的旅游资源如丰裕口、翠华山国际森林地质公园、南五台山等风景区,对于西安翻译学院外的商业圈也是相当的丰富和繁荣,大小商家有 200 多家,其中包括餐饮、娱乐、购物、教学等一系列的商业类型。西安翻译学院的管理模式是周一到周五为封闭管理。周六、周日为周末休息,因此,封闭期间对于商品的购买往往都是通过电话联系附近的商家,这是对于做的比较好的商家其推广力度比较大,使其知名度也比较大,所以同学对于其需求也比较频繁点,周末学校开放,学生可以外出实际购物。目前对于电子商务的快速发展,以及手机革命的跟进,每年开学的智能手机的推广和销售,基本上 98% 的学生在使用智能手机,为手机网购提供了很大机会,而对于电子商务消费的调查,西安翻译学院的学生在进行购买的时候由于学校位置的原因,有 78% 的人选择网购,22% 的人选择周末去市区卖场消费购物,所以对于微服务电子商务平台在西安翻译学院区域内的经济发展很有前景和市场。据了解,周内的话只有几家商家在正常的运转,其他的商家由于推广力度比较弱,生意一般。西安翻译学院附近整体的商圈周内是停滞的,正常运转就要等到周末,如何在周内促进消费和周末大力消费就成为了一个很严峻的问题。西安翻译学院区域内经济的发展问题主要存在于: 消费周期性的不协调: 周内生意上基本停滞,周末生意比较活跃; 发展模式的单一: 主要是附近的商家对于其他渠道的营销有所封闭,就拿电子商务来说,对于商家往往缺乏营销和管理上的经验,对于网店只是开了之后而对于网店运作出现了问题,总结下来电子商务的意识和知识不是很了解。

4 微服务电子商务平台对于商业圈的作用

微服务电子商务平台主要是邀请西安翻译学院区域内的商家入户,对商家的电子商务渠道销售的开发和运作,为商家提供技术和渠道营销上的支持,针对其商铺对于产品进行推广和营销,扩宽其销售模式的渠道,增大销售力度,对于在微服务电子商务平台入户,有效的和校内消费市场的对接,使得通过微服务电子商务平台的商家和消费者可以近距离、快速、有效的发生商品的流转,促进了校内校外的资源流通的同时,大大降低了周内生意停滞的现象,有效地协调了消费周期。微服务电子商务平台对于区域内商品快速的流通,以及通过学校和当地政府的大力监管,对于商品的安全质量,通过校内学校相关监管部门和校外政府监管部门相互协调,对于消费的安全性有了绝对的保证,杜绝了消费欺诈的问题。微服务电子商务平台也是大学生创业和学习的一个电子商务,有效地吸收了学校内相关电子商务人才,丰富了电子商务课程,最终促进了区域内的和谐发展。微服务电子商务平台利用电子化手段,利用互联网技术完成物流全过程的协调、控制和管理,实现从网络前端到最终客户端的所有中间过程服务,最显著的特点是利用各种软件技术与物流服务的融合应用,是信息流、资金流和物流服务三者的统一,微服务电子商务所实现的是物流服务组织方式、交易方式、管理方式、服务方式的电子化。微服务电子商务平台将是由学校、当地社区政府、商家组成的一种集约化、信息化的服务平台,类似淘宝一样,但又精于淘宝,集合了当地所有卖家,出售各类产品,有着稳定的消费者和商品供给。而微服务电子商务平台所做的就是将区域内所有的商家集合起来,对于区域内消费者提供集中化和快速的服务。微服务电子商务平台的组成分为三个部分:

(1) 服务商家。服务商家所指的是一定范围内的商品供应商,比如餐馆、超市等。

(2) 电子商务运营。对于物流服务信息的采集,,以及对于需求商需求的引导与咨询,最终售后的服务等一些从商家到消费者的服务。

(3) 监管。这方面主要靠当地政府和学校的一系列的部门介入和管理,例如: 司法、工商等。

5 微服务电子商务平台的功能

微服务电子商务平台的功能主要分为:5. 1 服务活动的快速反应消费者通过微服务电子商务平台下单购买,商家进行所购买商品的包装和配送,这个过程在有限的距离上很快的响应完成,充分体现服务活动的快速反应。5. 2 商品信息功能所有被授权的当地商家都可根据预先协商的规则登录到微服务电子商务平台查询自己所提供的商品和需求购买的商品。

5. 3 商家信息整合功能

在信息交换的基础上,微服务电子商务平台可根据预先定义的商业规则,例如结合交换来的商品信息进行整理和,并可进行商品信息的包装。

5. 4 应用托管功能

微服务电子商务物流平台,统一建置一些符合当地商家运作需求的管理信息系统,如商品管理系统、服务信息管理系统、服务效果管理系统、资产管理系统等,以应用系统托管的模式向商家提供信息服务,可减免入网商家的建置成本。通过对微服务电子商务平台主要功能进行分析,在该体系结构下,用户可通过 Internet、局域网或电话等方式访问信息平台,进行相关需求信息的查询与购买,通过EDI 数据交换系统和门户系统反馈给入户商家,从而进行商品的配送。商品信息系统为用户提供了一个、查询相关商品信息的窗口,用户还可通过该系统定制信息,由于区域内学校以及政府的监管使得消费和服务透明化,由于距离和区域消费者的稳定和政府学校的统一管理,对于服务效果可以很好地进行反馈,使得平台服务质量有效提高,杜绝欺诈购物和商品质量的问题。

6 微服务电子商务平台建设的优势

6. 1 市场方面

微服务电子商务平台市场就是 “本土化”的商业环境。区域内的市场经济和多元化的合作模式,使得现在电子商务和服务发展模式正日益密切地相互结合起来,对于区域的市场,其经营范围以及商家服务辐射广度都有一定的标准,使得市场与区域服务相互紧密的联系,而在电子商务的支持下,使得区域的市场能够更加的活跃起来,流通更加迅速。

6. 2 供应链方面

微服务电子商务物流平台的供应链在于: 商流、信息流、资金流、技术流。在区域内,短时间的采集或者是采集方式的多样化源于区域性质,整个区域网的快捷性,减少了服务器等由于承载过量所导致的崩溃和瘫痪。对于区域物流电子商务平台的建设以及商家的支持,当地的政府和银行这方面要做出相应的支持和鼓励,刺激区域内经济的活跃发展; 对于区域的科技以及教育资源可以做到最大限度的利用,同时有助于区域内对这方面人才的培养。

6. 3 区域方面

微服务电子商务平台的建设是由当地政府学校组织、协同开发、实施共建平台机制。政府作为学校和政府平台的规划者和领导者,微服务电子商务平台的客户和消费者都主要来源于区域的固定人群; 区域的资源共享化和集约化; 区域基础设施以及政策的大力支持都是微服务电子商务平台区域优势所在。

7 结论

微电子论文范文2

关键词微电子技术集成系统微机电系统DNA芯片

1引言

综观人类社会发展的文明史,一切生产方式和生活方式的重大变革都是由于新的科学发现和新技术的产生而引发的,科学技术作为革命的力量,推动着人类社会向前发展。从50多年前晶体管的发明到目前微电子技术成为整个信息社会的基础和核心的发展历史充分证明了“科学技术是第一生产力”。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式,与材料和能源一起是人类社会的重要资源,但对它的利用却仅仅是开始。当前面临的信息革命以数字化和网络化作为特征。数字化大大改善了人们对信息的利用,更好地满足了人们对信息的需求;而网络化则使人们更为方便地交换信息,使整个地球成为一个“地球村”。以数字化和网络化为特征的信息技术同一般技术不同,它具有极强的渗透性和基础性,它可以渗透和改造各种产业和行业,改变着人类的生产和生活方式,改变着经济形态和社会、政治、文化等各个领域。而它的基础之一就是微电子技术。可以毫不夸张地说,没有微电子技术的进步,就不可能有今天信息技术的蓬勃发展,微电子已经成为整个信息社会发展的基石。

50多年来微电子技术的发展历史,实际上就是不断创新的过程,这里指的创新包括原始创新、技术创新和应用创新等。晶体管的发明并不是一个孤立的精心设计的实验,而是一系列固体物理、半导体物理、材料科学等取得重大突破后的必然结果。1947年发明点接触型晶体管、1948年发明结型场效应晶体管以及以后的硅平面工艺、集成电路、CMOS技术、半导体随机存储器、CPU、非挥发存储器等微电子领域的重大发明也都是一系列创新成果的体现。同时,每一项重大发明又都开拓出一个新的领域,带来了新的巨大市场,对我们的生产、生活方式产生了重大的影响。也正是由于微电子技术领域的不断创新,才能使微电子能够以每三年集成度翻两番、特征尺寸缩小倍的速度持续发展几十年。自1968年开始,与硅技术有关的学术论文数量已经超过了与钢铁有关的学术论文,所以有人认为,1968年以后人类进入了继石器、青铜器、铁器时代之后硅石时代(siliconage)〖1〗。因此可以说社会发展的本质是创新,没有创新,社会就只能被囚禁在“超稳态”陷阱之中。虽然创新作为经济发展的改革动力往往会给社会带来“创造性的破坏”,但经过这种破坏后,又将开始一个新的处于更高层次的创新循环,社会就是以这样螺旋形上升的方式向前发展。

在微电子技术发展的前50年,创新起到了决定性的作用,而今后微电子技术的发展仍将依赖于一系列创新性成果的出现。我们认为:目前微电子技术已经发展到了一个很关键的时期,21世纪上半叶,也就是今后50年微电子技术的发展趋势和主要的创新领域主要有以下四个方面:以硅基CMOS电路为主流工艺;系统芯片(SystemOnAChip,SOC)为发展重点;量子电子器件和以分子(原子)自组装技术为基础的纳米电子学;与其他学科的结合诞生新的技术增长点,如MEMS,DNAChip等。

221世纪上半叶仍将以硅基CMOS电路为主流工艺

微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的性能及性能价格比,因此便要求提高芯片的集成度,这是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉。以MOS技术为例,沟道长度缩小可以提高集成电路的速度;同时缩小沟道长度和宽度还可减小器件尺寸,提高集成度,从而在芯片上集成更多数目的晶体管,将结构更加复杂、性能更加完善的电子系统集成在一个芯片上;此外,随着集成度的提高,系统的速度和可靠性也大大提高,价格大幅度下降。由于片内信号的延迟总小于芯片间的信号延迟,这样在器件尺寸缩小后,即使器件本身的性能没有提高,整个集成系统的性能也可以得到很大的提高。

自1958年集成电路发明以来,为了提高电子系统的性能,降低成本,微电子器件的特征尺寸不断缩小,加工精度不断提高,同时硅片的面积不断增大。集成电路芯片的发展基本上遵循了Intel公司创始人之一的GordonE.Moore1965年预言的摩尔定律,即每隔三年集成度增加4倍,特征尺寸缩小倍。在这期间,虽然有很多人预测这种发展趋势将减缓,但是微电子产业三十多年来发展的状况证实了Moore的预言[2]。而且根据我们的预测,微电子技术的这种发展趋势还将在21世纪继续一段时期,这是其它任何产业都无法与之比拟的。

现在,0.18微米CMOS工艺技术已成为微电子产业的主流技术,0.035微米乃至0.020微米的器件已在实验室中制备成功,研究工作已进入亚0.1微米技术阶段,相应的栅氧化层厚度只有2.0~1.0nm。预计到2010年,特征尺寸为0.05~0.07微米的64GDRAM产品将投入批量生产。

21世纪,起码是21世纪上半叶,微电子生产技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流。尽管微电子学在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大进展;但还不具备替代硅基工艺的条件。根据科学技术的发展规律,一种新技术从诞生到成为主流技术一般需要20到30年的时间,硅集成电路技术自1947年发明晶体管1958年发明集成电路,到60年代末发展成为大产业也经历了20多年的时间。另外,全世界数以万亿美元计的设备和技术投入,已使硅基工艺形成非常强大的产业能力;同时,长期的科研投入已使人们对硅及其衍生物各种属性的了解达到十分深入、十分透彻的地步,成为自然界100多种元素之最,这是非常宝贵的知识积累。产业能力和知识积累决定了硅基工艺起码将在50年内仍起重要作用,人们不会轻易放弃。

目前很多人认为当微电子技术的特征尺寸在2015年达到0.030~0.015微米的“极限”之后,将是硅技术时代的结束,这实际上是一种误解。且不说微电子技术除了以特征尺寸为代表的加工工艺技术之外,还有设计技术、系统结构等方面需要进一步的大力发展,这些技术的发展必将使微电子产业继续高速增长。即使是加工工艺技术,很多著名的微电子学家也预测,微电子产业将于2030年左右步入像汽车工业、航空工业这样的比较成熟的朝阳工业领域。即使微电子产业步入汽车、航空等成熟工业领域,它仍将保持快速发展趋势,就像汽车、航空工业已经发展了50多年仍极具发展潜力一样。

随着器件的特征尺寸越来越小,不可避免地会遇到器件结构、关键工艺、集成技术以及材料等方面的一系列问题,究其原因,主要是:对其中的物理规律等科学问题的认识还停留在集成电路诞生和发展初期所形成的经典或半经典理论基础上,这些理论适合于描述微米量级的微电子器件,但对空间尺度为纳米量级、空间尺度为飞秒量级的系统芯片中的新器件则难以适用;在材料体系上,SiO2栅介质材料、多晶硅/硅化物栅电极等传统材料由于受到材料特性的制约,已无法满足亚50纳米器件及电路的需求;同时传统器件结构也已无法满足亚50纳米器件的要求,必须发展新型的器件结构和微细加工、互连、集成等关键工艺技术。具体的需要创新和重点发展的领域包括:基于介观和量子物理基础的半导体器件的输运理论、器件模型、模拟和仿真软件,新型器件结构,高k栅介质材料和新型栅结构,电子束步进光刻、13nmEUV光刻、超细线条刻蚀,SOI、GeSi/Si等与硅基工艺兼容的新型电路,低K介质和Cu互连以及量子器件和纳米电子器件的制备和集成技术等。

3量子电子器件(QED)和以分子原子自组装技术为基础的纳米电子学将带来崭新的领域

在上节我们谈到的以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术,可称之为“scalingdown”,与此同时我们必须注意“bottomup”。“bottomup”最重要的领域有二个方面:

(1)量子电子器件(QED—QuantumElectronDevice)这里包括单电子器件和单电子存储器等。它的基本原理是基于库仑阻塞机理控制一个或几个电子运动,由于系统能量的改变和库仑作用,一个电子进入到一个势阱,则将阻止其它电子的进入。在单电子存储器中量子阱替代了通常存储器中的浮栅。它的主要优点是集成度高;由于只有一个或几个电子活动所以功耗极低;由于相对小的电容和电阻以及短的隧道穿透时间,所以速度很快;且可用于多值逻辑和超高频振荡。但它的问题是制造比较困难,特别是制造大量的一致性器件很困难;对环境高度敏感,可靠性难以保证;在室温工作时要求电容极小(αF),要求量子点大小在几个纳米。这些都为集成成电路带来了很大困难。

因此,目前可以认为它们的理论是清楚的,工艺有待于探索和突破。

(2)以原子分子自组装技术为基础的纳米电子学。这里包括量子点阵列(QCA—Quantum-dotCellularAutomata)和以碳纳米管为基础的原子分子器件等。

量子点阵列由量子点组成,至少由四个量子点,它们之间以静电力作用。根据电子占据量子点的状态形成“0”和“1”状态。它在本质上是一种非晶体管和无线的方式达到阵列的高密度、低功耗和实现互连。其基本优势是开关速度快,功耗低,集成密度高。但难以制造,且对值置变化和大小改变都极为灵敏,0.05nm的变化可以造成单元工作失效。

以碳纳米管为基础的原子分子器件是近年来快速发展的一个有前景的领域。碳原子之间的键合力很强,可支持高密度电流,而热导性能类似于金刚石,能在高集成度时大大减小热耗散,性质类金属和半导体,特别是它有三种可能的杂交态,而Ge、Si只有一个。这些都使碳纳米管(CNT)成为当前科研热点,从1991年发现以来,现在已有大量成果涌现,北京大学纳米中心彭练矛教授也已制备出0.33纳米的CNT并提出“T形结”作为晶体管的可能性。但是问题是如何去生长有序的符合设计性能的CNT器件,更难以集成。

目前“bottomup”的量子器件和以自组装技术为基础的纳米器件在制造工艺上往往与“Scalingdown”的加工方法相结合以制造器件。这对于解决高集成度CMOS电路的功耗制约将会带来突破性的进展。

QCA和CNT器件不论在理论上还是加工技术上都有大量工作要做,有待突破,离开实际应用还需较长时日!但这终究是一个诱人探索的领域,我们期待它们将创出一个新的天地。

4系统芯片(SystemOnAChip)是21世纪微电子技术发展的重点

在集成电路(IC)发展初期,电路设计都从器件的物理版图设计入手,后来出现了集成电路单元库(Cell-Lib),使得集成电路设计从器件级进入逻辑级,这样的设计思路使大批电路和逻辑设计师可以直接参与集成电路设计,极大地推动了IC产业的发展。但集成电路仅仅是一种半成品,它只有装入整机系统才能发挥它的作用。IC芯片是通过印刷电路板(PCB)等技术实现整机系统的。尽管IC的速度可以很高、功耗可以很小,但由于PCB板中IC芯片之间的连线延时、PCB板可靠性以及重量等因素的限制,整机系统的性能受到了很大的限制。随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展,系统对电路的要求越来越高,传统集成电路设计技术已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。同时,由于IC设计与工艺技术水平提高,集成电路规模越来越大,复杂程度越来越高,已经可以将整个系统集成为一个芯片。目前已经可以在一个芯片上集成108-109个晶体管,而且随着微电子制造技术的发展,21世纪的微电子技术将从目前的3G时代逐步发展到3T时代(即存储容量由G位发展到T位、集成电路器件的速度由GHz发展到灯THz、数据传输速率由Gbps发展到Tbps,注:1G=109、1T=1012、bps:每秒传输数据位数)。

正是在需求牵引和技术推动的双重作用下,出现了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片(SystemOnAChip,简称SOC)概念。

系统芯片(SOC)与集成电路(IC)的设计思想是不同的,它是微电子设计领域的一场革命,它和集成电路的关系与当时集成电路与分立元器件的关系类似,它对微电子技术的推动作用不亚于自50年代末快速发展起来的集成电路技术。

SOC是从整个系统的角度出发,把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来,在单个(或少数几个)芯片上完成整个系统的功能,它的设计必须是从系统行为级开始的自顶向下(Top-Down)的。很多研究表明,与IC组成的系统相比,由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况,可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。例如若采用SOC方法和0.35μm工艺设计系统芯片,在相同的系统复杂度和处理速率下,能够相当于采用0.18~0.25μm工艺制作的IC所实现的同样系统的性能;还有,与采用常规IC方法设计的芯片相比,采用SOC设计方法完成同样功能所需要的晶体管数目约可以降低l~2个数量级。

对于系统芯片(SOC)的发展,主要有三个关键的支持技术。

(1)软、硬件的协同设计技术。面向不同系统的软件和硬件的功能划分理论(FunctionalPartitionTheory),这里不同的系统涉及诸多计算机系统、通讯系统、数据压缩解压缩和加密解密系统等等。

(2)IP模块库问题。IP模块有三种,即软核,主要是功能描述;固核,主要为结构设计;和硬核,基于工艺的物理设计、与工艺相关,并经过工艺验证过的。其中以硬核使用价值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A/D、D/A等都可以成为硬核。其中尤以基于深亚微米的新器件模型和电路模拟为基础,在速度与功耗上经过优化并有最大工艺容差的模块最有价值。现在,美国硅谷在80年代出现无生产线(Fabless)公司的基础上,90年代后期又出现了一些无芯片(Chipless)的公司,专门销售IP模块。

(3)模块界面间的综合分析技术,这主要包括IP模块间的胶联逻辑技术(gluelogictechnologies)和IP模块综合分析及其实现技术等。

微电子技术从IC向SOC转变不仅是一种概念上的突破,同时也是信息技术新发展的里程碑。通过以上三个支持技术的创新,它必将导致又一次以系统芯片为主的信息技术上的革命。目前,SOC技术已经崭露头角,21世纪将是SOC技术真正快速发展的时期。

在新一代系统芯片领域,需要重点突破的创新点主要包括实现系统功能的算法和电路结构两个方面。在微电子技术的发展历史上,每一种算法的提出都会引起一场变革,例如维特比算法、小波变换等均对集成电路设计技术的发展起到了非常重要的作用,目前神经网络、模糊算法等也很有可能取得较大的突破。提出一种新的电路结构可以带动一系列的应用,但提出一种新的算法则可以带动一个新的领域,因此算法应是今后系统芯片领域研究的重点学科之一。在电路结构方面,在系统芯片中,由于射频、存储器件的加入,其中的电路结构已经不是传统意义上的CMOS结构,因此需要发展更灵巧的新型电路结构。另外,为了实现胶联逻辑(GlueLogic)新的逻辑阵列技术有望得到快速的发展,在这一方面也需要做系统深入的研究。

5微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点

微电子技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其它学科相结合,便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点,这方面的典型例子便是MEMS(微机电系统)技术和DNA生物芯片。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的,后者则是与生物工程技术结合的产物。

微电子机械系统不仅是微电子技术的拓宽和延伸,它将微电子技术和精密机械加工技术相互融合,实现了微电子与机械融为一体的系统。MEMS将电子系统和外部世界联系起来,它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号,把这些信号转换成电子系统可以认识的电信号,而且还可以通过电子系统控制这些信号,发出指令并完成该指令。从广义上讲,MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域,它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域,如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等〖3〗。

MEMS的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。它们不仅可以降低机电系统的成本,而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务。正是由于MEMS器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点,因而MEMS在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。例如微惯性传感器及其组成的微型惯性测量组合能应用于制导、卫星控制、汽车自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统(ABS)、稳定控制和玩具;微流量系统和微分析仪可用于微推进、伤员救护;信息MEMS系统将在射频系统、全光通讯系统和高密度存储器和显示等方面发挥重大作用;同时MEMS系统还可以用于医疗、光谱分析、信息采集等等。现在已经成功地制造出了尖端直径为5μm的可以夹起一个红细胞的微型镊子,可以在磁场中飞行的象蝴蝶大小的飞机等。

MEMS技术及其产品的增长速度非常之高,目前正处在技术发展时期,再过若干年将会迎来MEMS产业化高速发展的时期。2000年,全世界MEMS的市场达到120到140亿美元,而带来的与之相关的市场达到1000亿美元。

目前,MEMS系统与集成电路发展的初期情况极为相似。集成电路发展初期,其电路在今天看来是很简单的,应用也非常有限,以军事需求为主,但它的诱人前景吸引了人们进行大量投资,促进了集成电路飞速发展。集成电路技术的进步,加快了计算机更新换代的速度,对CPU和RAM的需求越来越大,反过来又促进了集成电路的发展。集成电路和计算机在发展中相互推动,形成了今天的双赢局面,带来了一场信息革命。现阶段的微机电系统专用性很强,单个系统的应用范围非常有限,还没有出现类似于CPU和RAM这样量大面广的产品。随着微机电系统的进步,最后将有可能形成像微电子技术一样有广泛应用前景的新产业,从而对人们的社会生产和生活方式产生重大影响。

当前MEMS系统能否取得更更大突破,取决于两方面的因素:第一是在微系统理论与基础技术方面取得突破性进展,使人们依靠掌握的理论和基础技术可以高效地设计制造出所需的微系统;第二是找准应用突破口,扬长避短,以特别适合微系统应用的重大领域为目标进行研究,取得突破,从而带动微系统产业的发展。在MEMS发展中需要继续解决的问题主要有:MEMS建模与设计方法学研究;三维微结构构造原理、方法、仿真及制造;微小尺度力学和热学研究;MEMS的表征与计量方法学;纳结构与集成技术等。

微电子与生物技术紧密结合诞生的以DNA芯片等为代表的生物芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础,利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能,设计构建具有预期性状的新物种或新品系,并与工程技术相结合进行加工生产,它是生命科学与技术科学相结合的产物。具有附加值高、资源占用少等一系列特点,正日益受到广泛关注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。

采用微电子加工技术,可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达万种DNA基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极快的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况,这无疑对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。

DNA芯片的基本思想是通过生物反应或施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性从而起到检测基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人员已经利用微电子技术在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他们制作的DNA芯片是通过在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽,然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维。不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基因片段,该芯片共包括6000余种DNA基因片段。DNA(脱氧核糖核酸)是生物学中最重要的一种物质,它包含有大量的生物遗传信息,DNA芯片的作用非常巨大,其应用领域也非常广泛:它不仅可以用于基因学研究、生物医学等,而且随着DNA芯片的发展还将形成微电子生物信息系统,这样该技术将广泛应用到农业、工业、医学和环境保护等人类生活的各个方面,那时,生物芯片有可能象今天的IC芯片一样无处不在。

目前的生物芯片主要是指通过平面微细加工技术及超分子自组装技术,在固体芯片表面构建的微分析单元和系统,以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的筛选或检测。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具体实现技术、基于生物芯片的生物信息学以及高密度生物芯片的设计、检测方法学等等。

6结语

在微电子学发展历程的前50年中,创新和基础研究曾起到非常关键的决定性作用。而随着器件特征尺寸的缩小、纳米电子学的出现、新一代SOC的发展、MEMS和DNA芯片的崛起,又提出了一系列新的课题,客观需求正在“召唤”创新成果的诞生。

回顾20世纪后50年,展望21世纪前50年,即百年的微电子科学技术发展历程,使我们深切地感受到,世纪之交的微电子技术对我们既是一个重大的机遇,也是一个严峻的挑战,如果我们能够抓住这个机遇,立足创新,去勇敢地迎接这个挑战,则有可能使我国微电子技术实现腾飞,在新一代微电子技术中拥有自己的知识产权,促进我国微电子产业的发展,为迎接21世纪中叶将要到来的伟大的民族复兴奠定技术基础,以重铸中华民族的辉煌!

参考文献

[1]S.M.SZE:LecturenoteatPekingUniversity,FourDecadesofDevelopmentsinMicroelectronics:Achievementsandchallenges.

[2]BobSchaller.TheOrigin,Natureandlmplicationof“Moore’sLaw”,.1996.

[3]张兴、郝一龙、李志宏、王阳元。跨世纪的新技术-微电子机械系统。电子科技导报,1999,4:2

[4]NicholasWadeWhereComputersandBiologyMeet:MakingaDNAChip.NewYorkTimes,April8,1997

微电子论文范文3

“微课”,就是通常所说的“微课程”,将视频作为教学最重要的载体,使其能够将相关的教师在进行教学时,对某一个知识点或者是教学的相关环节进行讲解,并且能够将这一教学过程记录下来。“微课”的产生,使得高校能够避免教学资源的重复建设,能够将其运用到教师的授课过程当中,并且还能够将网上的教学资源进行合理应用,使相关的课程内容能够更多的展现形式。

2.电子商务课程

电子商务是近几年新出现的专业,主要是以电子信息的相关技术为工作手段,对其进行商务上的应用,同时还将管理学、营销学、现代物流以及计算机技术等进行有效的融合,使其能够对网络的建设维修、产品的营销策划等进行工作,甚至是与客户进行工作的交流。但是,由于高校学生在电子商务课程的学习过程中,没有进行有效的学习,也就导致学生的技术水准较低,因此也就需要提高相关学生的实际操作能力。

3.“微课”在电子商务课程中的使用特征

3.1课程时间短“微课”课程的主要教学内容是视频,而电子商务课程最重要的就是通过视频对知识内容进行了解。“微课”的上课时长最长的不会超过10分钟,这样就能够保证电子商务课程的学生能够保持兴趣,不会在课堂上出现注意力不集中的情况。效率往往会比40分钟的课程高的多。

3.2课程内容少和传统的电子商务课堂相比,“微课”所涉及的问题较为集中,能够将课堂的主题更好的表达出来。使用“微课”进行电子商务的教学,能够使教学的内容显得更加精简,避免复杂的内容影响学生的学习兴趣,使学生更好的参与到课堂活动之中。3.3课程资源容量小“微课”所涉及到的电子商务的视频与资料等,它的资源容量不过几十兆,而且视频也都是通过相关的网络媒体进行播放的,这就保证相关的电子商务课程的教师与学生能够及时地进行课例、教案以及课件的观看,同时还能够将其存储到手机或者是笔记本电脑上,使学生、老师能够对其进行反复的研究思考。

3.4课程资源使用方便在“微课”中的教学内容基本上都是主题明确完整的,都是将与电子商务相关的视频作为教学的主线,对其进行教案的设计,搜集课堂上所能使用的课件与素材,同时还能够对任课教师的教学进行反思改进,考虑学生的意见,然后形成相应的电子商务资源包,构造完整的教学资源环境。

4.如何让“微课”在电子商务课程上发挥出更重要的作用

4.1构建出更容易操作的“微课”学习平台根据相关的脑科学家的研究,人能够集中注意力进行工作的时间为10分钟左右,超过这个时间,人类的大脑就不能再次进行有效的工作,因此电子商务课程的“微课”设计时长一般都不会超过10分钟,最好的是3至5分钟,因为只有这样才能保证学生的学习效率。事实证明,视频时间超过10分钟的话,就会导致学生没有学习兴趣,产生厌烦的态度。不仅如此,如果相关的“微课”学习平台的造作过于复杂的话,就有可能造成时间上的浪费,因此也就需要相关的工作人员构建出更容易操作的学习平台,使其能够进行更好的操作与学习。

4.2将“微课”学习进行更深层次上的开放由于“微课”属于开放性的学习资料,再加上电子商务课程自身的开放性,这就要求相关平台的开放程度足够大,才能支撑起电子商务课程的学习。如果开放性的程度较低的话,就无法保证相关课程软件的升级,导致电子商务课程在“微课”上的知识不能得到有效传播。因此,要想保证“微课”得到学生们的支持,就必须将“微课”学习进行更深层次上的开放,使更多的教师能够应用“微课”进行电子商业课程的教授。然而,如果只是将“微课”进行表层的开放也是远远不够的,要能够将课程视频的代码直接嵌入并开放,要能够将“微课”平台分享到空间、“博客”或者是“微博”上面,使更多的人能够看到相关的教学课程。

4.3扩大“微课”引导的吸引力相关的任课教师要能够将“微课”引导的吸引力进行扩大,使高校的学生在学习电子商务课程的时候产生更大的学习兴趣。扩大“微课”的吸引力主要指的是扩大其引导方面的能力,而不是平台本身的能力。仅仅依靠“微课”平台,也许能够短时间内吸引更多的学生,但是他们的关注点也仅仅是“微课”这一平台,一旦时间长了,学生就会对其失去兴趣,这样对电子商务的课程学习没有多大好处。因此,要不断地提高“微课”在娱乐方面的能力,创造一些与电子商业课程相关的小游戏,将游戏对高校学生进行开放,而且还要能够方便学生的操作,这样就能够提高电子商务课程的有趣性。不仅如此,还要能够不断地吸引更多的电子商务专业的学生进行“微课”的学习,不能将相关的课程当作私有,要和更多的学生进行交流沟通,使不同学生、教师之间能够进行电子商务课程的学习交流,使其能够投入更大的学习热情。

5.结语

微电子论文范文4

关键词:微电子;课程设计;教学体系;改革研究

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)51-0083-02

一、改革研究背景

微电子课程设计是微电子等专业本科学生必修的一门专业实验课,是理论性和实践性都非常强的一门课程[1-4]。微电子课程设计涉及了集成电路设计、半导体物理、半导体器件、工艺及材料等多个专业方面。笔者经过多年的教学与实践,总结分析后发现如下两点不足:

1.课程内容主要集中在电路方面,忽略了对微电子工艺及器件方面的教学与考核。对于微电子专业的本科生而言,该实验应该重点包括两部分内容――微电子工艺与器件、集成电路设计。其中,微电子工艺与器件主要包括微电子工艺模拟、微电子器件模拟和MEMS器件模拟三个模块,相关软件有Sentaurus Process、Taurus MEDICI、ANSYS等。学生掌握完成各种半导体器件的工艺方案设计、工艺参数优化、直流特性分析、交流特性分析、频率特性分析和简单门电路的器件级模拟,加深学生对专业知识的理解和把握,培养设计创新能力[5]。

2.在电路方面,现有的教学内容过多偏重于模拟部分。课程应该加强数字集成电路的讲解。传统的集成电路主要分为数字集成电路和模拟集成电路两部分,主要软件有Cadence、Actel Designer、ADS等设计软件。通过EDA软件,实现不同层次和复杂度的模拟、数字集成电路设计实验。完整的电路实验可以切实提高学生的实践能力,增强就业竞争力。

二、改革研究目标和思路

本文研究目标是针对微电子等专业的本科生,依托南京邮电大学电子科学与工程实验教学中心良好的软硬件环境,改革微电子课程设计课程内容和方法,形成一套完整的课程内容,涵盖从微电子工艺器件,到集成电路设计。要求学生掌握半导体材料特性测试技术、微电子技术工艺参数测试分析技术和微电子器件设计与参数提取技g,能够熟练使用集成电路EDA工具软件,独立完成基本电路设计。改革对加深学生对微电子专业知识的系统理解和掌握,培养设计创新能力,提高就业竞争力有着良好的推动作用[6]。

改革主要思路是将课程内容分成两部分,即微电子器件的设计及模型参数的提取、集成电路设计,根据团队中各个老师的研究方向,安排专人进行课程内容建设,设计出符合本科生知识背景的专业实验。特别针对器件级和电路级的衔接,制定出可行的实验内容。本课程要求学生先修完大学物理实验,半导体物理,半导体器件,微电子学概论,模拟电子技术,数字集成电路设计,微电子制造技术和计算机辅助设计等理论课程后,再进行本课程的学习。

三、改革研究内容

为了紧跟当今科学技术的飞速发展,进一步加强微电子专业学生的综合基础知识和专业素养,了解集成电路的整个设计流程,本改革全面系统地进行了涉及从微电子工艺、器件、模型、IC设计等整个流程。旨在培养学生运用Sentaurus,ICCAP,Candece,Synopsys等EDA软件进行微电子工艺,器件模型以及IC集成电路设计,熟悉从工艺,器件至电路的整个设计流程,能进行工艺级,器件级和电路级的设计工作[7]。改革内容主要包括如下两部分:

1.微电子器件的设计及模型参数的提取。利用Sentaurus和ICCAP等仿真软件,进行集成电路工艺和器件的设计与模拟,然后对于建立的器件结构进行相关模型参数的提取。具体包括:①器件结构的实现;②器件特性的表征;③器件模型参数的提取。

2.集成电路设计。①模拟集成电路模块包括了从最基本的单管放大器到具有较为完整功能的集成电路芯片的设计内容,借助于实验内容的推进,学生可以实现从电路设计、电路仿真、版图设计、版图验证、芯片测试的模拟集成电路设计流程。②数字集成电路模块可以完成包括数字集成电路前端和后端实验内容,学生可以完成从系统定义、RTL综合、时序分析、可测性设计到版图实现的完整数字集成电路设计流程[8]。并且配备了先进的集成电路测试系统,做到虚拟仿真与实际硬件仿真相结合,进行复杂系统功能的验证。

四、改革研究意义

1.加强学生对整个集成电路设计流程的掌握,充实南京邮电大学微电子专业面向“卓越工程师”培养的实践教学体系的建设,提高学生们的实践操作能力,加深对理论知识的理解和掌握。

2.重构优化现有的微电子专业设计课程安排,针对当今先进集成电路设计,形成涉及从微电子底端(工艺级和器件级)至顶端(电路级和系统级)的一整套课程设计。

3.培养学生对微电子相关的EDA软件的学习与使用,并形成一批具有理论基础、能提高学生EDA使用技能的创新项目,提升学生们的创新意识,培养他们探索新事物的勇气,使他们更加适应新世纪的挑战。

五、总结

改革内容涉及了微电子工艺、器件制作、参数提取以及IC电路设计,这些知识和技能的培养是作为微电子专业学生必备的,同时也是学生后续进入研究生阶段从事微电子相关科学研究的基础;改革中涉及到的各种EDA软件的学习与使用,均是当今先进集成电路设计中正在使用的,这些技能的学习与掌握有助于提高学生们的综合素质,提升他们将来毕业后的就业竞争力,也有助于加快我国的现代化建设,实现“中国梦”。

参考文献:

[1]方玉明,夏晓娟,吉新村,等.微电子专业课程体系结构优化研究[J].教育教学论坛,2014(4):33-35.

[2]姜岩峰,张晓波,杨兵,等.微电子实践教学内容的研究和改革[C].北京高教学会实验室工作研究会2007年学术研讨会论文集,2007:88-89.

[3]李l,方玉明,徐跃,等.微电子专业实验教学改革和探索[J].考试:教研版,2013,(3):19-19.

[4]王莉,梁齐,张广斌.微电子专业课程建设与教学改革的探索[J].中国现代教育装备,2008,(10):92-93.

[5]梁齐,杨明武,刘声雷,张彦,陈士荣,宣晓峰.微电子工艺实验教学模式探索[J].实验室科学,2008,(01):45-46.

[6]毛剑波,易茂祥,张天畅.微电子学专业实验室建设的探索与实践[J].实验室研究与探索,2005,(12):78-79.

[7]杨虹,冯世娟.面向21世纪的微电子技术人才培养――微电子技术专业本科生教学计划的制订[J].重庆邮电学院学报(社会科学版),2004,(S1):24-25.

[8]周金运,胡义华,吴福根.电子科学技术本科专业课程设置改革的依据与实践[J].广东工业大学学报(社会科学版),2003,(02):66-67.

Research on the Reform of the Teaching System of Microelectronics Course Design

CAI Zhi-kuang,WANG Zi-xuan,HU Shan-wen

(College of Electronic Science and Engineering,Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing,Jiangsu 210023,China)

微电子论文范文5

关键词 径向波慢波结构;高功率微波;色散特性;带状电子束;W波段

中图分类号:TM621 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)12-0042-02

高功率毫米波,亚毫米波在定向能、雷达、电子高能RF加速器、等离子加热、激光泵浦、功率射束等方面有重要的应用。受到这些应用的牵引,高功率毫米波,亚毫米波器件的研究得到各国的重视。在利用电子束产生高功率微波的电真空器件方面,主要的问题是短波长情况下的小结构波导,与高功率电子束的矛盾,由于空间电荷限制电流定律的限制,产生高功率微波所需要的电子束功率也受到限制。为了解决这个矛盾,采取的主要技术路线有:极大地提高电子束电压,正如自由电子激光器那样电子束电压10 MV量级,但这需要大型的特殊电子加速器;采用过模结构的波导,比如Cerenkov多波发生器;采用多束电子,比如多束速调管等;采用带状电子束等。

有一种新型径向慢波结构高功率微波源。它由径向慢波结构、产生径向磁场线圈、径向慢波腔、二极管阳极、二极管阴极等部分组成。 产生电子束的二极管采用大半径的同轴阴极,阴极材料为场致爆炸发射铁氧体,它的发射电流可以达到400 A/cm2,如果阴极半径为250 cm,电子束厚度为1 mm,那么在500 kV电压下,可以产生超过6 kA毫米级薄形径向电子束。这个薄形径向电子束在电流线圈产生的径向磁场的引导下,穿过几个毫米宽的径向慢波结构腔,与里面的电磁场慢波同步,激励产生高功率的微波辐射。

这种结构有点类似与前面提到的带状电子束结构,但与研究的比较多的普通带状电子束结构有很大的不同。普通带状电子束结构采用平面矩形结构,这种三维结构的分析计算需要三维的模型和软件,非常大的计算机内存空间。而径向慢波结构在圆对称情况下,能够用二维半的软件来分析。从几何拓扑结构上比普通结构看更符合空间‘美’。

但是对于型径向慢波结构的电磁场分析的文献非常少,下面主要对用于高功率微波源的这种结构的电磁场及其特性进行理论分析研究。

1 径向慢波结构中的电磁场

采用径向慢波结构谐振腔激励方法来测量慢波色散特性。在如图4中由10个周期的径向慢波构成的谐振腔中,在一端的中央用径向方向的探针激励电磁场,这样激励起的场是奇对称的慢波电磁场。在一端用探针探测电磁场,根据慢波结构谐振腔的理论,探测到的谐振点对应基摸半波数pβ/π,应该在n/10(n=1,2…10)位置。图5是通过数值计算得到的径向慢波结构谐振腔奇模谐振曲线,图中的前面的谐振点分别对应最低慢波曲线在基摸半波数pβ/π的n/10(n=1,2…10)位置的频率。数值仿真计算实验结果与前面解析理论分析结果在表1中。因为数值仿真计算实验中,是对没有大直径近似的径向慢波结构,从表1中可以看到两者吻合得非常好。

4 结论

本文提出一种新型径向慢波结构,该结构能够通过1 mm厚的能量超过几十吉瓦的薄形径向电子束。它适合于高功率微波器件使用。

分析了在大结构尺寸近似情况下,径向慢波结构中的慢波场分布。在径向结构中,向外传播的电磁波,幅度在减小,幅度与半径的平方根成反比,比较适合作放大器;相反,向内传播的电磁波结构适合于作振荡器微波器件。

通过理论分析,得到了在大结构尺寸近似情况下,径向慢波结构中对称场的色散特性。并通过电磁场仿真数字计算实验的方法验证了结果的正确性。前面得到的对称慢波场的色散特性对于设计采用这种结构的高功率微波器件有非常重要的指导意义。

基金项目

高功率微波技术重点实验室基金(2012-LHWJJ.003)

参考文献

[1]宫玉彬,魏彦玉,段兆云,王战亮,徐进,岳玲娜,赵国庆,殷海荣,路志刚,巩华荣,唐涛,黄民智,王文祥,许雄,赖剑强,沈飞,张亚斌.毫米波/太赫兹真空器件中的带状电子注和新型慢波结构[J].真空电子技术,2013(01):10-19,36.

[2]许雄,魏彦玉,赖剑强,沈飞,刘洋,黄民智,宫玉彬,王文祥.W波段千瓦级正弦波导行波管电磁系统的理论研究[J].中国科学:物理学力学天文学,2012(03):230-236.

[3]Bratman ,V.L.,G.G.Denisov,etc.,Millimeter-wave HF Relativistic Electron Osillator IEEE Trans.Plasma Sci. [J]15(1987):2.

[4]Caryotakis G.,E. Jongewaard, A 2-gigawatt, 1-microsecond Microwave Source” Proceeding 11 th International Conference on High Power Particle Beams ,

Prague ,Czech Republic ,1996,p 406.

微电子论文范文6

关键词 半导体物理学 课程探索

中图分类号:G642.421 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2016)02-0001-01

信息技术的基础是微电子技术,随着半导体和集成电路的迅猛发展,微电子技术已经渗透到电子信息学科的各个领域,电子、通信、控制等诸多学科都融合了微电子科学的基础知识。《半导体物理学》是微电子技术的理论基础,是电子科学与技术、微电子学等专业重要的专业基础课,其教学质量直接关系到后续课程的学习效果以及学生未来的就业和发展。但是,《半导体物理学》具有理论性强、教学模式单一、教学内容更新慢等特点,使得学生在学习过程中存在一定的难度。因此,本文从课堂教学实践出发,针对目前教学过程中存在的问题与不足,对微电子专业的《半导体物理学》课程进行探索。

一、教学内容的设置

重庆邮电大学采用的教材为电子工业出版社刘恩科主编的《半导体物理学》,该教材具有知识体系完善、涉及知识点多、理论推导复杂、学科交叉性强等特点,需要学生有扎实的固体物理、量子力学、统计物理以及数学物理方法等多门前置学科的基础知识。另外,我们开设的学生对象为微电子相近专业的学生,因而在课程内容设置时有必要考虑学生知识水平及其知识结构等问题。虽然微电子学相近专业开设了大学物理等课程,但是大部分专业未开设量子力学、固体物理及热力学统计物理等前置课程,学生缺少相应的背景知识。因此,我们在《半导体物理学》课程内容设置上,需要将部分量子力学、固体物理学及统计物理学等相关知识融合贯穿在教学中,避免学生在认识上产生跳跃。

从内容上,依据课程大纲《半导体物理学》主要分为两大部分,前半部分着重介绍半导体的电子状态及对应的能带结构,电子有效质量、杂质和缺陷能级、载流子的统计分布,半导体的导电性与非平衡载流子,在此基础上进一步阐述了费米能级、迁移率、非平衡载流子寿命等基本概念;后半部分对典型的半导体元器件及其性能进行了深入分析。基于以上分析,半导体物理课程对授课教师要求较高,需要教师采用多样化的教学手段,优化整合教学内容,注重理论推导与结论同相关电子元器件的实际相结合,使学生较好地理解并掌握相关知识。

二、教学方法与教学手段

为了让学生能较好地掌握《半导体物理学》中涉及的理论及模型,需要采用多样化的教学方法和手段。基于《半导体物理学》课程的特点,在传统黑板板书基础上,充分利用PPT、Flash等多媒体软件,实物模型等多种信息化教学手段,模拟微观过程,使教学信息具体化,逻辑思维形象化,增强教学的直观性和主动性,从而达到提高课堂教学质量的目的。

三、考核方式的改革

为了客观地评价教学效果和教学质量,改革考核方式是十分必要的。针对《半导体物理学》课程特点,对考核方式作如下尝试:(1)在授课过程中,针对课程的某些重点知识点,设计几个小题目,进行课堂讨论,从而增强学生上课积极性及独立思考能力;(2)学期末提交针对课程总结的课程论文,使学生在对课程有更深入了解的同时激发学生的创造积极性。

《半导体物理学》是微电子技术专业重要的专业基础课,为后续专业课程的学习打下理论基础。要实现《半导体物理学》这门课的全面深入的改革,还有待与同仁一道共同努力。

参考文献:

[1]汤乃云.微电子专业“半导体物理”教学改革的探索[J].中国电力教育,2012,(13).

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