集成電路的未來發(fā)展

集成電路介紹

集成電路是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個(gè)電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)；其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個(gè)整體，使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進(jìn)了一大步。它在電路中用字母“IC”表示。集成電路發(fā)明者為杰克·基爾比（基于鍺的集成電路）和羅伯特·諾伊思（基于硅的集成電路）。當(dāng)今半導(dǎo)體工業(yè)大多數(shù)應(yīng)用的是基于硅的集成電路。

集成電路的種類

集成電路的種類很多，其分類方式也很多，這里介紹幾種主要分類方式：

1、按集成電路所體現(xiàn)的功能來分，可分為模擬集成電路、數(shù)字集成電路、接口電路和特殊電路四類。

2、按有源器件類型不同，集成電路又可分為雙極型、單極型及雙極一單極混合型三種。雙極型集成電路內(nèi)部主要采用二極管和三極管。單極型集成電路內(nèi)部主要采用MOS場效應(yīng)管。雙極一單極混合型集成電路內(nèi)部采用MOS和雙極兼容工藝制成，因而兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)。

3、按集成電路的集成度來分，可分為小規(guī)模集成電路（SSI），中規(guī)模集成電路（MSI），大規(guī)模集成電路（LSI）和超大規(guī)模集成電路（VLSI）。

集成電路發(fā)展

電路工藝是集成電路技術(shù)中最為基礎(chǔ)的部分，主要涉及到擴(kuò)散技術(shù)、氧化技術(shù)、光刻腐蝕技術(shù)以及薄膜再生技術(shù)等方面。上世紀(jì)六十年代末，微電子研究人員充分研究了氧化二硅系統(tǒng)的電性質(zhì)，完成了界面物理研究的理論儲(chǔ)備，緊接著科學(xué)家通過控制鈉離子玷污的手法，配合使用高純度的材料，成功實(shí)現(xiàn)了MOS集成電路的生產(chǎn)，由于MOS電路在工藝上易于控制、功耗很低、集成度高、可裁剪性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)前半導(dǎo)體工業(yè)中，絕大多數(shù)的集成電路有使用MOS或者CMOS結(jié)構(gòu)。

制版技術(shù)方面的關(guān)鍵技術(shù)的光刻技術(shù)，光刻技術(shù)最初被使用在照相術(shù)上面，上世紀(jì)五十年代末被應(yīng)用到半導(dǎo)體技術(shù)中，仙童公司巧妙地使用光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)了集成電路的圖形結(jié)構(gòu)。使用光刻技術(shù)制造的器件相互連接時(shí)可以不使用手工焊接技術(shù)，而是采用真空金屬蒸發(fā)技術(shù)，使用光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)電路的繪制。近年來，隨著光刻技術(shù)的發(fā)展，光刻技術(shù)的加工精度已經(jīng)達(dá)到超深亞微米數(shù)量級(jí)。

電路設(shè)計(jì)方面。1971年，Intel公司第一臺(tái)微處理 器的發(fā)明是集成電路技術(shù)對(duì)人類做出的最大貢獻(xiàn)之一， 微處理器的發(fā)明開辟了計(jì)算機(jī)時(shí)代的新紀(jì)元。微處理器的發(fā)明帶動(dòng)了以CMOS為基礎(chǔ)的超大規(guī)模集成電路系統(tǒng)的發(fā)展，也帶動(dòng)了智能化電子產(chǎn)品的一速發(fā)展，是信息技術(shù)的基礎(chǔ)原件和實(shí)物載體。近年來，隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家將量子隧穿效應(yīng)技術(shù)應(yīng)用到集成電路領(lǐng)域，推動(dòng)了信息化社會(huì)的進(jìn)程。

工藝材料方面。隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展，很多新材料技術(shù)和新物力技術(shù)不斷地被應(yīng)用到集成電路領(lǐng)域當(dāng)中，鐵電存儲(chǔ)器和磁阻隨機(jī)存儲(chǔ)器就是其中的代表。當(dāng)前集成電路技術(shù)的發(fā)展突顯出一些新的特征，主要表現(xiàn)在從一維向多維發(fā)展，向材料技術(shù)、微電子技術(shù)、器件技術(shù)以及物理技術(shù)提出了更高 的要求，集成電路的發(fā)展也正因?yàn)槿绱嗽庥銎款i，物理規(guī)律的限制、材料科學(xué)的限制、技術(shù)手法的限制。不過與此同時(shí)，寬禁帶的SiC、GaN以及AIN等材料擊穿電壓值高、禁帶值高、抗輻射性能好，應(yīng)經(jīng)被廣泛應(yīng)用，所制造器件在高頻工作狀態(tài)、高溫狀態(tài)以及大功率狀態(tài)下性能優(yōu)異，是集成電路的發(fā)展方向。