1900-2050電子技術(shù)的發(fā)展與展望學(xué)院： 專業(yè)： 學(xué)號： 學(xué)生： 指導(dǎo)教師：TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1電子技術(shù)定義3\o"CurrentDocument"2電子技術(shù)經(jīng)歷時代3發(fā)展初期（電子管，晶體管時代）3\o"CurrentDocument"集成電路時代4\o"CurrentDocument"超大規(guī)模集成電路時代4\o"CurrentDocument"3近現(xiàn)代電子技術(shù)5\o"CurrentDocument"微電子技術(shù)5\o"CurrentDocument"納米電子技術(shù)5\o"CurrentDocument"EDA技術(shù)5\o"CurrentDocument"嵌入式技術(shù)6\o"CurrentDocument"4電子技術(shù)的發(fā)展趨勢6\o"CurrentDocument"提高創(chuàng)造工藝6\o"CurrentDocument"采用銅互連技術(shù)6\o"CurrentDocument"采用新的光刻技術(shù)7采用新的材料7.1尋覓新的K介質(zhì)材料7\o"CurrentDocument"采用新型納米材料7\o"CurrentDocument"423采用超導(dǎo)材料7\o"CurrentDocument"微電子技術(shù)的新方向81900-2050電子技術(shù)的發(fā)展與展望才商要：本文首先對電子技術(shù)進行了簡要介紹，然后沿著時間軸對電子技術(shù)的發(fā)展進行了簡要梳理并闡述了電子技術(shù)在各個發(fā)展時期的特點。最后分析了電子技術(shù)的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞： 電子技術(shù)；發(fā)展；歷史1電子技術(shù)定義電子技術(shù)是根據(jù)電子學(xué)的原理，運用電子器件設(shè)計和創(chuàng)造某種特定功能的電路以解決實際問題的科學(xué)，包括信息電子技術(shù)和電力電子技術(shù)兩大分支。信息電子技術(shù)包括Analog（模擬）電子技術(shù)和Dig讓al（數(shù)字）電子技術(shù)。電子技術(shù)是對電子信號進行處理的技術(shù)，處理的方式主要有：信號的發(fā)生、放大、濾波、轉(zhuǎn)換。2電子技術(shù)經(jīng)歷時代現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向，是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué)：向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。 從1950年起，電子技術(shù)經(jīng)歷了晶體管時代，集成電路時代，超大規(guī)模集成電路時代，直至現(xiàn)代經(jīng)歷了微電子技術(shù)時代，納米技術(shù)，EDA技術(shù)，嵌入式技術(shù)等。2.1發(fā)展初期（電子2.1發(fā)展初期（電子,晶體管時代）起源于20世紀初，20世紀三十年代達到了鼎盛時期。第一代電子技術(shù)的核心是電子管。1904年，弗萊明制成為了第一只電子二極管用于檢測電波，標志著電子時代的到來。過了不久，美國的德福雷斯特（LeedeForest）在燈絲和極板之間加人了柵極，從而發(fā)明了三極管，并于1906年申請了專利。比起二極管，三極管有更高的敏感度，而且集檢波、放大和振蕩三種功能于一體。1925年，蘇格蘭的貝爾德公開展示了他創(chuàng)造的電視，成功地傳送了人的面部活動，分辨率為30線，重復(fù)頻率為每秒5幀。然而，電子管體積大、笨重、能耗大、壽命短的缺點，使得人們迫切需要一種新的電子元件來替代電子管。飛速發(fā)展的半導(dǎo)體物理為新時代的到來鋪平了道路。二十世紀二十年代，理論物理學(xué)家們建立了量子物理，1928年普朗克應(yīng)用量子力學(xué)，提出了能帶理論的基本思想，1931年英國物理學(xué)家威爾遜在能帶理論的基礎(chǔ)上，提出半導(dǎo)體的物理模型，1939年肖特基、莫特和達維多夫，建立了擴散理論。這些理論上的突破，為半導(dǎo)體的問世提供了理論基礎(chǔ)。1947年12月23日，貝爾實驗室的巴丁和布拉頓制成為了世界上第一個晶體管一一點接觸三極管，這是世界上第一只晶體三極管，它標志著電子技術(shù)從電子管時代進入到晶體管時代邁開第一步。此后不久，貝爾實驗室的肖克利又于1948年11月提出一種更好的結(jié)型晶體管的設(shè)想。到了1954年，實用的晶體管開辟成功，并由貝爾實驗室率先應(yīng)用在電子開關(guān)系統(tǒng)中。與以前的電子管相比，晶體管體積小、能耗低、壽命長、更可靠，因此，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進步，晶體管在眾多領(lǐng)域逐步取代了電子管。更重要的是，體積弱小的晶體管使集成電路的浮現(xiàn)有了可能。集成電路時代1952年，英國雷達研究所的一個著名科學(xué)家達默提出能否將晶體管等元件不通過連接線而直接集成在一起從而構(gòu)成一個有特定功能的電路。之后，美國得克薩斯儀器公司的基比爾按其思路，于1958年制成為了第一個集成電路的模型，1959年德州儀器公司宣布發(fā)明集成電路，從此，電子技術(shù)進入集成電路時代。同年，美國著名的仙童電子公司也宣布研究成功集成電路，該公司赫爾尼等人發(fā)明的一整套創(chuàng)造微型晶體管的“平面工藝”被移用到集成電路的制作中，集成電路很快就由實驗室試驗階段轉(zhuǎn)入了工業(yè)生產(chǎn)階段。1959年，德州儀器公司建成世界上第一條集成電路生產(chǎn)線。1962年，世界上第一塊集成電路正式商品問世。與分立元件的電路相比，集成電路體積分量都大大減小，同時，功耗小，更可靠，更適合大批量生產(chǎn)。集成電路發(fā)明后，其發(fā)展非常迅速，其制作工藝不斷進步，規(guī)模不斷擴大。超大規(guī)模集成電路時代1958年，貝爾實驗室創(chuàng)造出金屬一氧化物一半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET),盡管它比雙極型晶體管晚了近十年，但由于其創(chuàng)造工藝簡單，為集成化提供了有利條件。隨著硅平面工藝技術(shù)的發(fā)展，MOS集成電路遵循Moore定律，即一個芯片上所集成的器件，以每隔18個月提高一倍的速度向前飛速發(fā)展。至今集成電路的集成度已提高了500萬倍，特征尺寸縮小200倍，單個器件成本下降100萬倍。3近現(xiàn)代電子技術(shù)微電子技術(shù)微電子學(xué)是研究在固體(主要是半導(dǎo)體)材料上構(gòu)成的弱小型化電路、子系統(tǒng)及系統(tǒng)的電子學(xué)分支，是一門主要研究電子或者離子在固體材料中的運動及應(yīng)用，并利用它實現(xiàn)信號處理功能的科學(xué)。微電子技術(shù)在近半個世紀以來得到迅猛發(fā)展，是現(xiàn)代電子工業(yè)的心臟和高科技的原動力。微電子技術(shù)與機械、光學(xué)等領(lǐng)域結(jié)合而誕生的微機電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)、與生物工程技術(shù)結(jié)合的DNA生物芯片成為新的研究熱點。目前，微電子技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個國家科學(xué)技術(shù)和綜合國力的重要標志。微電子技術(shù)的發(fā)展方向是高集成、高速度、低功耗和智能化。納米電子技術(shù)納米電子學(xué)主要在納米尺度空間內(nèi)研究電子、原子和份子運動規(guī)律和特性，研究納米尺度空間內(nèi)的納米膜、納米線。納米點和納米點陣構(gòu)成的基于量子特性的納米電子器件的電子學(xué)功能、特性以及加工組裝技術(shù)。其性能涉及放大、振蕩、脈沖技術(shù)、運算處理和讀寫等基本問題。其新原理主要基于電子的波動性、電子的量子隧道效應(yīng)、電子能級的不連續(xù)性、量子尺寸效應(yīng)和統(tǒng)計漲落特性等。從微電子技術(shù)到納米電子器件將是電子器件發(fā)展的第二次變革，與從真空管到晶體管的第一次變革相比，它含有更深刻的理論意義和豐富的科技內(nèi)容。在這次變革中，傳統(tǒng)理論將再也不合用，需要發(fā)展新的理論，并探索出相應(yīng)的材料和技術(shù)。EDA技術(shù)電子設(shè)計技術(shù)的核心就是EDA技術(shù)。EDA是指以計算機為工作平臺，融合應(yīng)用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、智能化技術(shù)最新成果而研制成的電子CAD通用軟件包，主要能輔助進行三方面的設(shè)計工作，即IC設(shè)計、電子電路設(shè)計、PCB設(shè)計和PLD設(shè)計。其中IC設(shè)計軟件供應(yīng)商主要有Cadence,MentorGraphics>Synopsys等公司。電子電路設(shè)計與仿真軟件主要包括SPICE/PSPICE、Multisim、和SystemView等。PCB設(shè)計軟件種類不少，如Protel、OrCAD>Viewlogic、PCBStudio等。而PLD設(shè)計軟件主要包括Altera>Xilinx^Atmel等。EDA技術(shù)應(yīng)用廣泛、工具多樣、軟件功能強大，開辟的產(chǎn)品向超高速、高密度、低功耗、低電壓和復(fù)雜的片上系統(tǒng)器件方向發(fā)展。嵌入式技術(shù)嵌入式系統(tǒng)的核心部件是各種類型的嵌入式處理器，一類是采用通用計算機的CPU處理器，另一類是采用微控制器，微控制器具有單片化、體積小、功耗低、可靠性高、芯片上的外設(shè)資源豐富等特點，成為嵌入式系統(tǒng)的主流器件。嵌入式處理器已經(jīng)從單一的微處理器嵌入、發(fā)展到DSP和目前主要采用的32位嵌入式CPU,未來發(fā)展方向為片上系統(tǒng)。4電子技術(shù)的發(fā)展趨勢顯然電子技術(shù)正在向著高頻化，低能耗化，數(shù)字化，微電子化，復(fù)雜化，智能化發(fā)展。未來電子技術(shù)的發(fā)展還是有所觀望的。未來電子技術(shù)的發(fā)展方向大概是：提高創(chuàng)造工藝盡管無情的自然規(guī)律使得莫爾定律遲早會死亡，但是至少目前全世界的芯片廠商都在努力使其生存下去，各廠商仍投入巨資開辟新技術(shù)。Intel公司仍然推出使用0.0%m工藝的微處理器?，F(xiàn)在，芯片創(chuàng)造業(yè)紛紛采用更先進的技術(shù)來加強自身競爭力。這些技術(shù)主要有：銅互連技術(shù)取代鋁互聯(lián)技術(shù)；進一步縮小集成電路內(nèi)部線寬；采用新的芯片創(chuàng)造技術(shù)。采用銅互連技術(shù)鋁在半導(dǎo)體工業(yè)中向來被用來作為芯片中的互連金屬，但隨著集成電路特征尺寸的縮小，工作頻率的提高，芯片中鋁互連線的電阻已開始妨礙芯片性能的提高，因此，人們開始在芯片創(chuàng)造中用銅代替鋁來作為互連金屬。銅的阻抗系數(shù)惟獨鋁的一半，用銅互連可以減小供電分布中的電壓下降，或者在電阻不變的情況下減小同一層內(nèi)互連線之間的耦合電容，可降低耦合噪音和信號延遲，從而可以達到更高的性能。而且，銅在金屬遷移方面也更穩(wěn)定,因而可容納更高密度的電流，從而在減小線寬的同時提高了可靠性?，F(xiàn)在已有眾多廠商在其芯片生產(chǎn)中采用了銅互連技術(shù)。但該技術(shù)也并非完美，目前，還在研究銅與低介電常數(shù)絕緣材料共同使用時的可靠性等問題。word格式?可編輯?感謝下載支持采用新的光刻技術(shù)集成電路生產(chǎn)中廣泛使用了光刻技術(shù)，它是芯片創(chuàng)造業(yè)中最關(guān)鍵的工藝光刻技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使得半導(dǎo)體技術(shù)一再突破人們所預(yù)期的極限。目前的芯片創(chuàng)造中廣泛使用的是光學(xué)光刻技術(shù)，為減小集成電路的線寬，光刻機光源的波長非常短，目前多使用深紫外光(DUV),但此技術(shù)難以實現(xiàn)0.07Mm以下工藝，因此各廠商正大力研發(fā)下一代非光學(xué)暴光系統(tǒng)，目前比較看好的有超紫外線光刻系統(tǒng)(EUV)、X光刻系統(tǒng)等。采用新的材料尋覓新的K介質(zhì)材料隨著集成電路制作工藝的進步，集成電路互連金屬間的介質(zhì)材料對性能的影響越來越大，以往集成電路工藝中廣泛使用的介電常數(shù)為4的氧化硅和氮化硅濺射介質(zhì)層，已不能適應(yīng)新一代銅多層互連技術(shù)。因此，各大廠商都在尋造新的低K介質(zhì)材料，特別是在銅互連技術(shù)中使用的絕緣介質(zhì)。Intel公司在其新推出的Prescott處理器中就使用了一種新型摻碳氧化物絕緣材料。但目前，在這一領(lǐng)域，仍有大量研究工作要做。在尋求合適的低K介質(zhì)材料的同時，科學(xué)家們同樣在尋覓新的高K介質(zhì)材料。在元件尺寸小于0.iMm時，柵極絕緣介質(zhì)層的厚度將減小到3nm以下，如果此時仍用二氧化硅作為柵極絕緣材料，柵極與溝道間的直接隧穿將非常嚴重，因此，科學(xué)家們正努力尋覓合適的高K介質(zhì)材料來取代二氧化硅。采用新型納米材料近年來，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)一些材料達到納米量級時會浮現(xiàn)一些新的性質(zhì)。因此，人們開始尋覓合適的納米材料來代替硅創(chuàng)造晶體管，實現(xiàn)從半導(dǎo)體物理器件向納米物理器件的轉(zhuǎn)變，進一步縮小集成電路的體積。這在硅芯片的工藝快要達到物理極限的今天尤為必要。采用超導(dǎo)材料超導(dǎo)材料是當(dāng)下有一熱門學(xué)科。如果集成電路中能夠用到超導(dǎo)材料，那末與現(xiàn)在的半導(dǎo)體集成電路相比，它的功耗會更低，速度也會更快(有數(shù)據(jù)表明，其功耗將比同等規(guī)模集成電路低兩個量級，而速度卻要快上三個量級)。微電子技術(shù)的新方向隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，人們開始從多個方面來發(fā)展半導(dǎo)體技術(shù)，目前及將來，人們會通過許多途徑發(fā)展微電子技術(shù)來滿足社會生產(chǎn)的需要，而不僅僅局限于提高現(xiàn)有的工藝。這些途經(jīng)有：SOC技術(shù)、MEMS技術(shù)等。SOC(System一on一chip)這一概念是二十世紀九十年代提出的，它從整個系統(tǒng)的角度出發(fā)，把處理機制、摹擬算法、軟件、芯片結(jié)構(gòu)、各層次電路直至器件的設(shè)計都密切結(jié)合起來，用一塊芯片實現(xiàn)以往由多塊芯片組成的一個電子系統(tǒng)的功能。SOC的浮現(xiàn)，使得微電子技術(shù)由電路集成(IC)轉(zhuǎn)向(IS)發(fā)展。由于SOC技術(shù)能綜合并全盤考慮整個系統(tǒng)的各個情況，因此與傳統(tǒng)的多芯片的電路系統(tǒng)相比，在性能相當(dāng)時能降低電