微电子技术范例6篇

微电子技术

微电子技术范文1

现阶段微电子技术在社会生产生活中具有重要的地位,软件和集成电路已经成为21世纪社会发展的基础。微电子技术作为高新技术的组成部分之一,逐渐成为电子信息技术的核心部分,深入到社会生产生活的每一个角落。电子器件的小型化和微型化是现代微电子技术的重要特征之一,其核心是系统集成(SOC)和集成电路(IC)。

1微电子技术的发展历史和现状

微电子技术一门以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术,其具有工作速度快、重量轻、体积小、可靠性高等诸多优点。微电子技术是一项起源于19世纪末20世纪初的新兴技术,微电子技术的发展史从某种意义上说是集成电路的发展史。

现阶段大规模集成电力的集成度代表这微电子技术的发展水平。从集成电路在1958年被发明以来,集成电路的发展规律依然遵循着“摩尔定律”,即DRAM的储存量每隔3年就变为原来的4倍,集成电路芯片上的元件数量每18个月增加1倍(具体见表1)。微电子技术的发展历程如下,美国贝尔实验室于1947年制造出第一个晶体管,这为制造体积更小的集成电路奠定了相关的技术基础。1958年美国德克萨斯仪器公司的基比尔于研究员制造出第一个集成电路模型,并与次年该公司宣布发明了第一个集成电路。1959年美国仙童公司将微型晶体管的制造工艺—“平面工艺”经过一定的技术改进后用于集成电路的制造过程中,实现了集成电路由实验阶段向工业生产阶段的过渡。1964年相关的技术人员又研制出PMOS集成电路,大大减小了集成电路的体积,其与分立元件相比较PMOS集成电路具有可靠性高、功耗低、制造工艺简单和适于大量生产等诸多优点。到目前为止,与第一块集成电路相比集成电路的集成度的尺寸缩小了200多倍,集成度提高了550多万倍,元件成本降低了100多万倍。

在当今社会中微电子元件可以说是无处不在,每个人都在享受这微电子技术带来的方便快捷。集成电路被广泛应用于社会的各个行业,比如计算机技术、环境工程、交通医疗等领域。微电子技术对各种传统产业具有强有力的带动作用,几乎所有的传统产业与微电子技术结合,利用芯片更新技术,都可给传统产业注入活力。例如,像汽车的电子化使传统的汽车工业渗透进了微电子技术,采用微电子技术的电子引擎监控系统“汽车安全防盗系统”出租车的计价器等已得到广泛应用,现代汽车上有时甚至要有十几个到几十个微处理器又如,印刷工业采用了微电子技术排版不再采用铅字,文字的增添“删除“编排,字体的选取等都在计算机上进行,在很短的时间内就可以全部按需要设置完成,与传统印刷工业改动一字就要涉及全局已不可同日而语。

微电子技术不仅在工业制造中应用广泛,同时为商业的发展提供了巨大的方便。随着微电子技术的不断发展和计算机的应用,商场超市传统的记账方式发生了巨大的变化,账目的记录、查询、统计和存储方式发生了巨大的变化。另外,随着其他技术和微电子技术的相互融合渗透逐渐发展出新的技术。比如微电子技术和信息技术融合创造出数字地图,其通过无线电传输等方式能够为人们提供所在地区的天气状况、地理状况等所有信息,为人们的出行和野外作业等提供便利。

2微电子技术发展展望

微电子技术作为一门随着集成电路发展起来的新兴技术,其只要包括器件物理、工艺技术、材料研制、系统电路设计和封装组装等技术,简单而言主要包括材料、系统和器件三部分

2.1新型半导体材料的研制

其中,材料作为微电子技术发展的基础,对于先进材料的研制一直是微电子技术研发的重点领域。在未来的一段时间对于对新型半导体材、化合物和纳米材料的研发是重点。

新的碳化硅(SiC)材料具有禁带宽、高热导率、漂移速度快、高击穿电压等诸多优点。这些优点能够保证元件在高温高压下进行工作,同时元件的功率比较大,能够进行高频工作并且集成度高。现阶段,新型研制出的氧化硅晶体管能够在520℃下进行工作并且击穿电压能够达到800℃。另外和其他宽紧带的材料相比较,碳化硅材料能够通过热氧化的方式生成二氧化硅(SiO2)。

氮化铝(AlN)是一种举要抗辐射性能高、高击穿电压和宽禁带的材料,并且绝缘体上的硅具有低功耗、高速、抗辐射、无栓锁等诸多优点。另外,铟磷化合物也是一种新型的半导体材料,它能够很好的将数字功能和射频集中在同一个芯片上,它的运行功耗更加低,运行速度比硅型芯片的更加快。

虽然上面有很多的新型材料但是晶体管的尺寸受到热效应、磁场效应和量子效应的影响,传统的微电子发展正面临严重的瓶颈。现在对纳米尺度下新的量子现象和效应的研究成为国际上近年来的研究热点,新型纳电子器件得以迅速发展。碳纳米管(CNT)是其中的一员,它(CNT)是人工合成的天然纳米线,由于是一维输运,所以它的电子迁移率比体硅高很多,特别是可能实现弹道输运。另外由于CNT具有非常高的击穿电场(最高可达108V/cm),所以CNT中的电子漂移速度可以远远超过硅反型层中的电子,故被业界一直认为最有可能成为硅材料的未来最终继承者。因为它既可承担导线的功能,又可承担半导体(即晶体管开关)的功能,但其技术走向市场还有待成熟。如IBM公司于2002年宣布开发出性能优异的碳纳米晶体管,但同时宣称从硅电子时代过渡到碳纳米为代表的纳米电子时代可能要10年左右。在芯片集成方面的重要发展方向是SOC和SIP。

2.2工艺手段越来越先进

随着集成电路集成度的不断提高,技术人员不断缩短光刻波长并且改进透镜的孔径,通过各种手段改进光刻技术。光刻技术现阶段主要研究的是深紫外线光刻技术和沉浸光刻技术。沉浸光刻技术是指在原来的光刻设备的透镜和晶圆之间灌满水,从而达到提高孔径数值和透镜分辨率的目的。沉浸光刻技术是下一代光刻技术的主要发展方向。比如荷兰的ASXN公司采用190nm的深紫外光源并且采用沉浸透镜技术其应用极限达到30nm,很有希望突破遇到的光刻障碍。现在除了业界看好的沉浸光刻技术外,正在研究的其他新工艺也比较多。别如电子束技术、微型电子束阵列和X射线等等。

3结论

21世纪社会将成为一个信息化的社会,微电子技术在信息化社会发展中将占有及其重要的位置,同时也将成为本世纪最为活跃的科技领域。本文对微电子技术的发展状况进行了分析,同时展望了微电子技术未来的发展方向。

参看文献

[1]李冰,张立辉,李岩.微电子技术发展与展望[J].山西科技,2009,(4):53

[2]李辉,王子滨.多量子阱红外焦平面阵列研制进展[J].现代防御技术,2011,34(1):56-60

[3]张志国,杨瑞霞,李丽等.GaN基HFET中极化诱导二维电子气和电流崩塌效应[J].2013,30(7):50-55

[4]王阳元.历史机遇和我国微电子发展之路[J].中国集成电路,2010,(3):30-38

[5]肖德元,夏青,陈国庆.MOSFET器件回顾与展望[J].半导体技术,2011,31(11):805-809

[6]许居衍.半导体技术发展限制及其逻辑发展趋势[J].世界科技研究与发展,2012,21(5):15-18

[7]宋奇.浅谈微电子技术的应用[J]数字电子技术与应用,2011(3):153-155

微电子技术范文2

在互联网时代,为了满足学生碎片化学习的需求,微课成为教师进行教学工作的重要辅助手段。微课的开发和广泛使用一方面能够将难以理解的知识通过视频的方式展现在学生面前,另一方面也满足了学生在任何时间、地点进行学习的需求。微课在《电工电子技术》课程中的应用,能够极大的提升教学效果,提高学生学习的积极性和主动性。

关键词:

微课;《电工电子技术》;信息化教学

随着网络信息的不断发展,现代教育技术手段的不断丰富,微课正在逐步发展成为一种重要的教学方式,并被广泛的应用到教学环节中。在《电工电子技术》教学中,引入微课教学,能够将重难点教学内容以形象的方式进行教学,在降低教学难度的同时,也提高了学生对知识的理解力和掌握程度,提高了教学效果。

1微课

微课最早是由美国高级教学设计师戴维•彭罗斯在2008年率先提出的。国内学术界将微课定义为:微课又被称之为微型课程,微型课程主要以视频在、作为最主要的载体,针对教学中的具体指示点和特点的教学环境而设计的一种情景化、支持多种学习方式的新型在线网络视频课程。从国内学术界对微型课程的定义我们可以指出,微课具体指的是一种微型课堂教学,微课使用现代先进的网络技术,针对教学过程中具体的教学需求和教学环境而设计的情境教学。微课在教学中展现出了十分明显的教学优势,这主要表现在“主题明确、短小易懂、互动性好、应用范围广”等诸多有点。微课能够有效解决传统教学过程中遇到的各种教学难题,能够实现教学资源共享,能够帮助学校构建广泛的学习环境,满足学生碎片化和移动化学习需求。

2《电工电子技术》课程的教学现状

《电工电子技术》是一门理论与实践相结合的课程,要求学生在掌握理论知识的基础上,还要求学生要有较强的实践动手能力。虽然,学校在教学过程中,已经开始采用“项目化”教学模式,但是由于学生在基础知识和认知方面的差异,导致了在教学中存在以下问题,首先,在教学中,学生的知识基础和知识层次存在差距,在课堂教学中,传统的教学方法和教学模式,难以满足学生个性化学习需要;其次,由于受到课堂教学时间的限制,导致老师不可能将每一个书本知识都做到面面俱到的讲解,这样容易使学生在学习的过程中形成知识漏洞;最后,虽然现代学校都已加强数字化校园建设,但是,从整体上看现代信息技术和网络技术在教学中的实际应用还存在诸多不足,导致了学校数字资源浪费。

3微课在中职《电工电子技术》课程中的作用

3.1符合学生学习的特点

随着现代科学技术的快速发展,尤其是智能移动终端在学生群体中的普及,使中职学生的学习方式发生了重要改变,移动学习和碎片化学习业已发展成为学生进行学习的重要方式。微课由于其学习时间较短,便于进行移动学习而获得了学生的青睐,满足了学生不受时空限制进行学习的需求。

3.2微课的内容十分丰富

微课包含的教学内容十分丰富,微课的内容不仅能够满足学生课前预习、课后复习的要求,同时通过微课学生还能够拓展自己的专业知识。针对教学中存在的难点问题,教师还可以通过微课的形式,向学生展示实验的过程中的具体细节,加强学生认识。总之,学生利用微课知识能够强化课堂课程学习,同时能够通过微课了解到更多的专业知识。

3.3微课与《电工电子技术》契合

《电工电子技术》是一门专业课程,但是,由于课程设置方面的原因,导致学生不可能在短短的课堂教学中完全掌握《电工电子技术》,并且《电工电子技术》的自学系数难度较大。此外,在《电工电子技术》教学中,采用“项目化”教学方式,由于时间及教学软硬件的局限,导致了很多教学内容无法在教学中展现。但是,采用微课教学方式却是能够将教学内容和实验内容展现出来,方便学生进行反复学习,能够提升教学效果。

4微课在《电工电子技术》课程教学中的应用

4.1要合理构建微课体系

微课体系在进行构建时,必须有明确的指导。首先,要根据学生的知识水平、知识层次和认知特点,针对不同的学生制定不同的微课课程,提高微课课程的覆盖面。其次,微课要覆盖教学的每一个方面。要针对学生的学习需求,做好课前预习微课、课后复习微课和知识拓展微课。最后,通过微课教学对学生的学习情况进行检测,并及时弥补学生在学习过程中存在的不足。

4.2微课内容的设计

首先,微课选题在方面要与《电工电子技术》相契合,要着重突出教学工作中的重点问题和难点问题,集中解决传统教学中不好讲解和有待解决的突出问题。其次,必须明确微课教学并不等同于录像教学,微课虽“微”,但是需要集中解决一个实际问题,帮助学生加强对课程的理解。

4.3微课的制作

微课一定要制作精良,这样才能引起学生的学习兴趣。具体在制作的过程中,课程制作画面一定要清晰、声音要求一定要宏亮。《电工电子技术》可能比较特殊,尤其是操作性的实验或者项目,都是需要带电来完成的,所以不能忽略细节,以免给学生造成错误的引导。后期制作可结合其他教学资源,在视频中插入片头、字母、动画演示等,使原来比较生硬的知识变得活灵活现。

5结束语

微课凭借其短、快、精等特点,现已成为老师和学生共同喜欢一种信息化教、学的手段。微课在《电工电子技术》课程中的应用,极大的提高了学生们的学习兴趣,也拓展了学生们学习的时间和范围,取得了很大的成绩。但微课的制作还需要教师的共同努力,使它成为中职《电工电子技术》教学的一种实效性很强的信息化教学手段。

作者:罗雪红 单位:西北工业学校

参考文献

微电子技术范文3

关键词:微电子;制造技术;集成电路;发展

集成电路的研发和应用是电子科技领域走向现代化发展道路的里程碑,代表着微电子制造技术的形成,为更多高新科技电子产品的研发奠定了技术基础。在早期的微电子制造技术中,所使用的半导体材料一般是硅或锗。随着微电子制造技术的发展,以砷化镓与磷化铟为代表的第二代半导体材料逐渐被广泛应用。直到今天,半导体材料则主要是以氮化镓和硅化碳,这就是第三代微电子制造材料。在这三代的迭代更新中,其特征尺寸逐渐由毫米缩小到当前的纳米,代表着微电子制造技术水平的不断提升。以下本文就针对其具体的发展历程和发展趋势进行简单研究。

1、微电子技术的发展历程

自20世纪中期第一个集成电路研发成功之后,我们就进入了微电子技术时代,在半个多世纪的发展中,微电子技术被广泛应用在工业生产和国防军事领域,目前更是在商业领域中获得极大的应用和发展。并且在长期的发展进程中,微电子技术一直是以集成电路为主要的核心代表,也逐渐形成了一定的发展规律,最典型的莫过于摩尔定律。当然,集成电路的应用领域不断扩展也进一步刺激了微电子技术的快速发展。

在新事物的发展进程中,其发展规律和发展趋势势必要与需求相结合,并受需求的影响。微电子技术也不例外。在其发展进程中,微电子制造技术无疑是微电子技术最大的“客户”,正是因为微电子制造技术提出了各种应用需要,才使得微电子技术得到了快速发展。也可以说,微电子制造技术正是微电子设计技术与产品应用技术的“中介”,是将微电子技术设计猜想转化为实物的“桥梁”。但值得一提的是,这个实物转化的过程也会对微电子设计技术的发展产生影响,并直接决定着微电子器件的造价与功能作用。为此我们可以认为,在微电子技术的发展中,微电子制造技术是最重要的核心技术。

2、微电子制造技术的发展与制造工艺

在半个多世纪的发展中,微电子制造技术的应用主要体现在集成电路与分立器件的生产工艺上。集成电路和分立器件在制造工艺上并无太大区别,仅仅只是两者的功能与结构不一样。但是受电子工业发展趋势的影响,目前集成电路的应用范围相对更广,所以分立器件在微电子制造技术应用中所占的比重逐渐减少,集成电路逐渐成为其核心技术。

在集成电路的制造过程中,微电子制造技术主要被应用在材料、工艺设备以及工艺技术三方面上,并且随着产业化的发展,这三方面逐渐出现了产业分工现象。发展到今天,集成电路的制造产业分为了材料制备、前端工艺和后端工艺三大产业,这些产业相互独立运作,各自根据市场需求不断发展。

集成电路的种类有多种,相关的工艺也有差异,但各类集成电路制造的基本路径大致相同。材料制造包括各种圆片的制备,涉及从单晶拉制到外延的多个工艺,材料制造的主要工艺有单晶拉制、单晶切片、研磨和抛光、外延生长等几个环节,但并不是所有的材料流程都从单晶拉制走到外延,比如砷化稼的全离子注入工艺所需要的是抛光好的单晶片(衬底片),不需要外延。

前端工艺总体上可以概括为图形制备、图形转移和注入(扩散)形成特征区等三大步,其中各步之间互有交替。图形制备以光刻工艺为主,目前最具代表性的光刻工艺是45nm工艺,借助于浸液式扫描光刻技术。图形转移的王要内容是将光刻形成的图形转入到其他的功能材料中,如各种介质、体硅和金属膜中,以实现集成元器件的功能结构。注入或扩散的主要目的是通过外在杂质的进入,在硅片特定区域形成不同载流子类型或不同浓度分布的区域和结构。后端工艺则以芯片的封装工艺为主要代表。

3、微电子制造技术的发展趋势和主要表现形式

总体上,推动微电子制造技术发展的动力来自于应用需求和其自身的发展需要。作为微电子器件服务的主要对象,信息技术的发展需求是微电子制造技术发展的主要动力源泉。信息的生成、存储、传输和处理等在超高速、大容量等技术要求和成本降低要求下,一代接一代地发展,从而也推动微电子制造技术在加工精度、加工能力等方面相应发展。

从历史上看,第一代的硅材料到第二代的砷化稼材料以及第二代的砷化稼到以氮化稼为代表的第三代半导体材料的发展,大都是因为后一代的材料在某些方面具备更为优越的性能。如砷化稼在高频和超高频方面超越硅材料,氮化稼在高频大功率方面超越砷化稼。从长远看,以材料的优越特性带动微电子器件及其制造技术的提升和跃进仍然是微电子技术发展的主要表现形式。较为典型的例子是氮化稼材料的突破直接带来蓝光和白光高亮LED的诞生,以及超高频超大功率微电子器件的发展。

微电子制造技术发展的第二个主要表现形式是自身能力的提升,其中主要的贡献来自于微电子制造设备技术的迅速发展和相关配套材料技术的同步提升。光刻技术的发展最能体现出微电子制造技术发展的这一特点。光刻技术从上世纪中期的毫米级一直发展到今天的32nm水平,光刻设备、掩模制造设备和光刻胶材料技术的同步发展是决定性因素。这方面技术的提升直接促使未来微电子制造水平的提升,主要表现在:一是圆片的大直径化,圆片将从目前的300m m (12英寸)发展到未来的450mm(18英寸);二是特征尺寸将从目前主流技术的45nm发展到2015年的25nm。

微电子制造技术发展的第三个表现形式是多种制造技术的融合。这种趋势在近年来突出表现在锗硅技术和硅集成电路制造技术的兼容以及MEMS技术与硅基集成电路技术的融合。由此可以预见的是多种技术的异类集成将在某一应用领域集中出现,MEMS可能首当其冲,比如M压MS与MOS器件集成在同一芯片上。

4、结束语

综上所述,在科技的推动和电子科技市场需求的影响下,微电子技术得到了快速的发展,直接带动了以集成电路为核心的微电子制造技术水平的提升。现如今微电子制造技术已经能够实现纳米级的集成电路产品制造,为电子产片的更新换代提供了良好的材料支持。以当前科技的发展趋势来看,微电子制造技术在未来的电子器件加工中还将会有更大的发展空间,还需要我们加强研究,不断提高微电子制造技术水平。■

参考文献

微电子技术范文4

[关键词]微电子技术硅基CMOS芯片

中图分类号:TN4文献标识码:A文章编号:1671-7597(2008)0420018-01

1946年2月美国莫尔学院研制成功的第一台电子数值积分器和计算器,是一个由18000个电子管组成,占地150平方米,重30吨的庞然大物。而现代社会由于微电子技术的发展,已进人系统集成芯片的时代,可将整个系统或子系统集成在一个硅芯片上。与传统电子技术相比,微电子技术的主要特征是器件和电路的微小型化。在21世纪,微电子技术已经成为改变生产和生活面貌的先导技术。

一、微电子技术的发展现状

在1948年贝尔实验室的科学家们发明了晶体管,这是微电子技术发展中第一个里程碑,1958年硅平面工艺的发展和集成电路的发明是第二个理程碑,1971年微机的问世是微电子技术第三个里程碑,之后出现了今天这样的以集成电路技术为基础的电子信息技术和产业。

微电子技术的核心是集成电路(IC),它将继续沿着集成电路特征尺寸,不断缩小,集成电路(IC)向着系统集成(SOC)发展的道路走下去。以存储技术为代表的半导体集成电路遵守著名的Moore定律,即:在过去的30多年里,大约每三年集成度增加四倍,特征尺寸缩小为原尺寸的倍,而且在可以预知的未来,这种趋势仍将继续保持下去。(见表1微电子技术的进步)。

硅基CMOS的主导地位将在本世纪延续。然而硅基CMOS的发展随着特征尺寸的不断缩小,首先将达到器件结构的诸多物理限制,非经典CMOS(Non-ClassicalCMOS)必将发展起来。21世纪另一个重要发展方向是SOC(SystemOnChip)和Sip(SystemInPackage)。上个世纪90年代以来,集成芯片系统迅速发展起来,它是以硅基CMOS为基础技术,将整个电子系统或子系统集成在一个芯片上或几个芯片上然后将他们装在一个管壳中,集成芯片系统的发展是以应用为驱动的,所以随着社会信息化的进程,它将会越来越重要。

在微电子材料方面,由于硅以独特的物理性质和自然界中丰富的含量而在大规模集成电路生产中一直占主导地位,在21世纪上半叶微电子技术仍然以硅技术为主流。除采用硅(Si)材料发展微电子产品之外,在近几十年中,还研究开发了各种各样的非硅半导体材料来发展微电子产品。在半导体产业的发展中,一般将Ge、Si称为第一代半导体材料,紧接着开发出化合物半导体,以砷化镓(GaAs)为代表。而将GaAs、InP、GaP、InAs、AlAs及其合金等称为第二代半导体材料。近年来又发展了宽禁带(Eg>2.3eV)半导体材料,包括SiC、ZnSe、金刚石和GaN等,将其称为第三代半导体材料。

在工艺方面,超微细加工技术的日益完善,使生产上达到亚微米以至更高的光刻水平。高质量的超薄氧化层、新的离子注入退火技术、高电导高熔点金属及其硅化物金属化和浅欧姆接触、晶体完整性好的大直径芯片、低温加工等一系列工艺技术的迅速进展,将使微电子器件及其集成电路性能获得更大改善。微电子先进工艺的发展极大地提高芯片的集成度,从而得到了不断提高系统性价比的目标。

二、微电子技术的应用

信息社会生活和工作的基础,信息化的关键是计算机和通讯机,其基础都是微电子。微电子技术的飞速发展极大地改变了促进了社会的变革和进步,无论是微型计算机、卫星通信、机器人、计算机、航空、军事等领域或是日常生活用品,包括公共汽车IC卡、银行储蓄卡和信用卡、小区智能卡、电子手表、语言贺卡和玩具、电子琴、手机、洗衣机、电视机、电话机等等都有芯片(微电子),美国每年由计算机完成的工作量超过4000亿人年的手工工作量,日本每个家庭平均拥有100个芯片(微电子)。可以说,微电子无处不在。

微电子技术对电子产品的消费市场也产生了深远的影响。价廉、可靠、体积小、重量轻的微电子产品,使电子产品面貌一新,微电子技术产品和微处理器不再是专门用于科学仪器世界的贵族,而落户于各式各样的普及型产品之中,进人普通百姓家。例如电子玩具、游戏机、学习机及其他家用电器产品等。就连汽车这种传统的机械产品也渗透进了微电子技术,采用微电子技术的电子引擎监控系统。

微电子产业对国民经济起到战略作用,GNP每增长100300元,需要10元电子工业产业支撑,其中就包含1元IC产品;若单位质量钢筋对GNP贡献为1,则小汽车为5,彩电为30,计算机为1000,IC为5000。总之,微电子技术已经渗透到诸如现代通信、计算机技术、医疗卫生、环境工程、能源、交通、自动化生产等各个方面,成为一种既代表国家现代化水平又与人民生活息息相关的高新技术。

三、微电子技术发展的方向

微电子技术当前发展的一个鲜明特点就是:系统级芯片(SystemOnChip,简称SOC)概念的出现,另一个显著特点就是其强大的生命力,它源于可以低成本、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。衡量微电子技术进步的标志表现在三个方面:一是缩小芯片中器件结构的尺寸,即缩小加工线条的宽度;二是增加芯片中所包含的元器件的数量,即扩大集成规模;三是开拓有针对性的设计应用。

现在看来,21世纪硅微电子技术的三个主要发展方向是:特征尺寸继续等比例缩小;集成电路(IC)将发展成为系统芯片(SOC);微电子技术与其它领域相结合将产生新的产业和新的学科,例如MEMS、DNA芯片等。微电子技术的迅猛发展必将带来又一次革命性变革。微电子技术不仅成为现代产业和科学技术的基础,而且正在创造着代表信息时代的硅文化。因此有科学家认为人类继石器、青铜器、铁器时代之后正进入硅石时代。

参考文献: 

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微电子技术范文5

【关键词】电子产品;微组装技术;发展

1.微组装技术概述

微组装技术是微电路组装技术的简称,是电子组装技术的又一新的发展领域,也是现代微电子技术的重要组成部分。是在高密度多层连接基板上通过微型焊接和封装技术将组成电子电路的多种微型元器件组装起来,构成密度较高、速度较快、高牢固性、立体结构的微型电子产品的一门新兴技术。通过近几年的快速发展,该技术发展已经较为成熟,解决了电子产品小型化的问题,提高了电子产品的电路密度和功能,降低了产品成本,推动了电子系统组件化的实现。

2.微组装技术的发展现状

微组装技术发展较为迅速,微电子技术的发展几乎每三年芯片集成就会成倍翻两番并按照比例缩小三分之一,新的封装和组装形式不断出现,目前微组装技术组装的产品主要有四种:第一,系统级封装。目前实现整机系统功能的方法主要采用微封装技术,分为两种方法,一种是利用封装实现整机系统的系统封装(SIP),另外一种是在一个孤立的芯片上实现整机系统功能的系统级芯片(SOC)。这两种方法应用范围都较为广泛,各有自己的优势,在技术和应用方面有机互补和相互促进。要降低成本就需要将数字、射频及模拟功能集中于某个硅片上,但难度较大。而且要实现功能复杂的系统所需要的费用将会提高。系统级封装可以通过多种方式进行整合,相比系统级芯片有着较大的优势,能够将多种器件、芯片、介质层等封装在一个系统中,变原先的三层结构为一层封装结构,在设计上较为灵活,且体积不大,能够带来很高的工作效率,使得连线距离缩短,提高封装密度,降低产品成本,提高收益率。这种系统级封装技术目前主要用于各种处理器、闪存的封装中,还有如智能手机、数码相机等,其应用领域还在不断扩张。第二,多芯片组件。这种类型的产品是由多个集成电路芯片和元器件相互紧密连接在多层电路板上组装到一个统一的外壳内,形成紧密、完整、牢固的电子产品。这类产品体积较小,可靠性较强,广泛应用于军事等领域。根据电路板的生产工艺来划分,这类产生有三种基本类型,叠层基片类型(MCM-L)、陶瓷基片(MCM-C)、介质基片(MCM-D)三种多芯片组件产品。第三,堆叠三维封装。这种技术主要是利用多个芯片进行正方向堆叠。一般是两个或两个以上的多个芯片进行堆叠封装在一个系统中。这种封装技术具有较强的兼容性,可以较为灵活的兼容其他不能兼容的技术,使得产品的功能性得到提高,应用领域得到扩展,封装效率也较高。而且多个芯片的堆叠使得存储量提升,被称为3D封装技术。这一技术中芯片相互直接连接,距离缩小,使得信号免受干扰,传输速度增加。这一技术功耗也较低、而且速度快,在体积上获得明显优势。这些特点使得其发展潜力无限。第四,圆片级封装。这一技术有两种形式,一种是焊点技术,通过特殊材料在焊盘上造出凹凸点,另一种方法是引出端再分布工艺,将芯片四种焊盘转换成芯片表面的圆形铜焊盘,以实现贴片技术工艺来制作焊盘。这种技术在近几年来发展较为迅速。

3.微组装技术未来发展趋势分析

第一,光电子(OE)封装。这一技术就是把光学元件和电子电路相互连接,包括源文件及光通路等,使其形成一个新的被封装起来的新型模块。这一技术的主要问题是数字传输速度和光信号转化率之间的是否匹配问题,同时面临光功能件的集成问题。第二,高温封装。近年来高温半导体材料和半导体金刚石为代表的应用较为引入注目,有着诸多的优点,如禁带宽度进一步增大,电场的击穿率更高,热导效率更强,能够有效抗辐射等。这些在高温、高频应用领域及短长波应用等领域有着更大的发展潜力,这一技术所面临的重要课题就是需要再高温的特殊环境中进行特殊封装,对工作条件和环境的要求较高。第三,无铅化发展趋势。目前电子工作也中主要使用Sn/Pb合金焊料,对环境造成铅污染。在电子产品发展中,追求无铅化是世界发展的重要趋势。据调查世界无铅焊料有百多种,但可以满足技术要求的、污染程度低的没有几种。在目前市场中多以Sn为主,根据其他符合要求的金属加入其中。新型材料存在张力大、返修率高、成本高等缺点,和传统的锡铅焊料相比缺乏应用优势。尽管无铅焊料的质量还不够达标,但这一技术也还在不断发展中,还需要进一步不断完善和进步。尽管如此,随着全世界对绿色环保问题的普遍关注和追求,这一技术必将在未来得到更大的发展。第四,微组装技术中应用无源元件。电子产品中无源元件的应用范围不断拓展。例如,在手机、笔记本电脑、数码相机等移动终端产品中无源元件几乎占到半壁江山。这些无源元件主要是以电容器和电阻器为主,在一个手机中几乎占到一半的体积。无源元件有着精度高、微型化、功能强大等优点,被广泛应用在移动终端中,其应用范围越来越广泛。随着信息技术的快速发展及移动终端技术的广泛覆盖,无源元件的未来发展必定会随着整机系统进步而获得快速发展。

4.电子微组装技术未来发展建议

第一,加大科研力度,不断提高工艺水平。在信息化建设中,尤其是重要信息化装备研究中电子微组装技术是发展的核心技术,因此建议加大政策支持力度,实施一定的补偿措施。第二,不断完善技术标准体系。目前我国还缺乏必要的电子封装和微组装技术标准体系,使得实际的产品研发等受到一定抑制,不断完善相关标准体系建设是促进电子产品科研发展的重要保证。第三,促进科研与生产的有效结合,不断加快应用研究中心建设。为了更好的推广科研成果促进科研向生产力的转变,使已有的电子微组装技术成果得以较快的实现规模化发展,提高科研成果转化率,有必要完善技术应用研究中心建设,实现科研和生产的双向促进。第四,确定研究重点。随着电子信息装备的不断发展进步,越来越追求高频、高速等,因此需要确定发展重点展开针对性的研究,重点研究电路基板生产和三维立体组装等核心技术,以更好的提高电子产品在体积、质量和性能等方面的性能。

【参考文献】

[1]王贵平.微组装关键工艺设备技术平台研究[J].电子工业专用设备.2014(01)

[2]范迎新,颜秀文.浅谈微组装设备的标准化问题[J].电子工业专用设备.2013(07)

[3]李庆.一体化烧结微组装工艺的应用[J].电子世界.2014(12)

微电子技术范文6

[关键词]电子技术基础;微课;教学设计

一、电子技术基础课程概述

电子技术基础是机电类专业的一门重要专业基础课程,该课程有一定的理论体系而且实践性强。通过对电子技术基础课程的学习,学生可以获得必要的电子技术基本理论、基本知识和基本技能,了解电子技术的应用和发展概况;熟悉常用电子仪器的使用方法和电路的基本测试方法,掌握电子设计的一般方法和步骤;学会选择不同类型的电路元件设计、搭建电子电路。但是,由于很多学生的学习基础较差,对电子技术基础课程不够重视,学习习惯不好,高职电子技术基础课程教学面临诸多问题。“微学习”是现代社会的一种学习方式,“微”即微小、碎片化,它符合学生的习惯,一次只学一点。为“微学习”量身定制的课程就是微课程,简称微课。微课要求形式多样化,具备灵活性,满足学习者随时随地的学习需求。[1]微课构建的自主学习模式是指以学生为主体,以教师为主导的互动性的自助式学习,是对传统的教学方式和教学内容的革新。教师可以在课前预习中引入微课,把理论知识和实际应用结合起来,以视频的方式将教学内容提前呈现出来,视频带来的视觉冲击,会激发学生的学习兴趣,让学生提前了解学习内容,带着问题进行课堂学习。教师也可以在课堂教学中使用微课,微课资源丰富,对于学习上存在的难点、疑点,教师可以结合微课形象生动地讲解,更好地阐述问题。微课能够成为课堂教学的有效补充形式,适应个性化、深度教学的需求。

二、微课的概念及特点

国内外许多学者和机构都界定了微课,教育部全国高校教师网络培训中心提出:微课是以视频为主要载体,记录教师围绕某个知识点或教学环节而开展的简短、完整的教学活动。[2]微课的时长为5~10分钟。微课的核心组成内容是教学微视频,还包含与该教学主题相关的教学设计、素材课件、教学反思、练习测试及学生反馈。微课的主要特点如下:教学时间短,主题突出,内容少,资源容量小,资源使用方便,以学生自主学习为主,教学设计力求精致。[3]微课的讲解可结合讲授法、启发法、演示法等教学方法,教师可采用录屏和实景拍摄等方式来制作微课。

三、微课的教学设计与实践

微课的设计需考虑知识点之间的逻辑关系,选择小而完整的知识点作为微课内容,提供齐全、实用的教学资源,宜采用简洁的授课方式,从学生的角度思考问题,使学生更容易理解学习内容,激发学生的学习兴趣。微课的设计还需精选理论知识,降低理论难度,鼓励学生钻研课程的重点,把理论知识和实际应用结合起来,使学生真正掌握知识和技能。微课的开发流程如下:确定教学目标与重难点,进行教学过程的设计,制作课件,拍摄上课过程或使用录屏软件对讲解过程进行录屏,编辑视频,输出视频。下面重点介绍“三人表决器的设计与仿真”微课的教学设计和微课的制作。

(一)微课的教学设计

组合逻辑电路的设计是电子技术基础课程中数字电路部分的重要内容,三人表决器是组合逻辑电路的设计在生活中的典型应用。本次课的教学目的是使学生掌握组合逻辑电路设计的方法,会设计三人表决器组合逻辑电路,能使用Proteus软件完成三人表决器电路的仿真。教学重点:第一,三人表决器组合逻辑电路的设计;第二,三人表决器电路的Proteus仿真。教学难点:根据逻辑表达式完成逻辑电路图的构建。组合逻辑电路的设计的讲授过程如下:本次课采用基于问题的教学模式,播放《出彩中国人》视频,进行“任务导入—提出任务—分析任务—完成任务—课堂总结—习题布置”的教学环节。第一,播放《出彩中国人》中的一段视频。《出彩中国人》是大家熟悉的真人秀节目,在节目中有三个评委,他们共同决定选手是否晋级。在观看视频后,教师引出问题:如何为《出彩中国人》节目设计一个三人表决器?第二,提出任务要求。设计一个三人表决器电路,三个人各控制A、B、C三个按键中的一个,按键按下表示同意,否则为不同意。三个人中有两个或两个以上的人同意,表决通过,指示灯亮,选手晋级;否则,指示灯不亮,表决不通过,选手被淘汰。用与非门实现上述功能,使用Proteus软件实现三人表决器电路的仿真。第三,对任务进行分析。任务的实质是用三个按键控制指示灯的状态,可以通过两个环节来完成任务:第一环节,三人表决器组合逻辑电路的设计;第二环节,三人表决器电路的Proteus仿真,验证电路的正确性。第四,实施任务。第一环节,三人表决器组合逻辑电路的设计,介绍组合逻辑电路分析的四个步骤:1.分析逻辑功能要求,将生活的实际问题转换为数字电路的语言,确定输入变量和输出变量,并定义相应的逻辑状态;2.列真值表,在不同的输入情况下得到相应的输出;3.根据真值表写逻辑表达式并简化表达式;4.根据表达式画出逻辑电路图,得到三人表决器的组合逻辑电路图。第二环节,三人表决器电路的Proteus仿真,在三人表决器组合逻辑电路的基础上设计三人表决器电路原理图。在Proteus软件中绘制三人表决器电路原理图,步骤如下:1.选取按钮(button)、二输入与非门4011、红色发光二极管、四输入与非门74LS20、电阻等元器件,选取电源Vcc和地。2.放置元器件,设置各元器件参数。3.把各元器件用导线连接起来。4.电路功能调试,观察调试现象,当按下其中任意一个按钮,红色指示灯不亮;当按下其中任意两个按钮,红色指示灯亮;当按下三个按钮,红色指示灯亮,实验现象表明电路图能实现所需功能。第五,对本次课进行总结,本次微课讲解了组合逻辑电路设计的一般步骤,重点介绍了三人表决器组合逻辑电路的设计,对三人表决器电路进行了Proteus仿真。总结之后,教师可以布置作业,考查学生对相关知识点的掌握情况。

(二)微课的制作

首先,收集好素材,包括文字、表决器的图片、电路图、《出彩中国人》的视频,制作课件。其次,使用录屏软件CamtasiaStudio对课件的播放、《出彩中国人》的视频以及三人表决器电路的Proteus仿真过程进行录屏。最后,对视频进行后期处理,添加字幕、片头,进行视频的输出。此次微课的学习学生的接受情况良好,掌握了组合逻辑电路设计的步骤,会设计三人表决器。微课学习满足了学生的个性化学习需求,学生可以按需选择学习,加强了学生的自主学习能力,提高了学生的学习效率。对教师而言,提高了教师的信息素养,微课的制作要求教师具备丰富的信息处理技术,制作的微课应具有良好的视频和音频效果。微课还使得教师的备课更富有针对性,对课堂教学实施有更深层次的思考,对教师的综合能力提出了更高的要求。

参考文献:

[1]杨东海.基于微课的“电子技术”课程教学改革探讨[J].职教通讯,2016(3).

[2]赵玲艳.初探微课在中职《电子产品制造技术》教学中的应用[J].福建轻纺,2015(8).

[3]张一春.精品微课设计与开发[M].北京:高等教育出版社,2016.

[4]王岚,张一春.微课的评价指标体系研究[J].教育现代化,2015(5).