時間：2022-04-07 10:28:22
序論：在您撰寫微電子論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的1篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
文章摘要：隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，在我國的各行各業(yè)中科技水平也在不斷提高，微電子技術(shù)不僅僅可以應(yīng)用于工業(yè)等各種領(lǐng)域，我們也可以看到微電子技術(shù)，同樣可以應(yīng)用在航空系統(tǒng)之中，促進(jìn)航空系統(tǒng)的進(jìn)步，從而推動其向綜合化、模塊化方向發(fā)展。本文就將以微電子及微電子在航空系統(tǒng)中的發(fā)展的重要內(nèi)涵為著手點，從而提出將微電子技術(shù)更好地應(yīng)用于航空系統(tǒng)中的重要策略。
關(guān)鍵詞：微電子技術(shù)；航空系統(tǒng)；綜合化
微電子技術(shù)的進(jìn)步在很大程度上提升各領(lǐng)域的科學(xué)水平，促進(jìn)了各領(lǐng)域上的發(fā)展，目前在微電子技術(shù)在航空系統(tǒng)中的應(yīng)用效果中，我們可以看到微電子技術(shù)的重要作用，不僅僅能夠促進(jìn)航空系統(tǒng)向經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性方向發(fā)展，同時也能促進(jìn)航空系統(tǒng)整體性的進(jìn)步。所以我們要明確微電子技術(shù)及微電子技術(shù)應(yīng)用于航空系統(tǒng)的重要作用，從而對如何更好地應(yīng)用微電子技術(shù)進(jìn)行探究，希望可以促進(jìn)微電子技術(shù)在航空系統(tǒng)中的發(fā)展。
1微電子技術(shù)的基本概念
微電子技術(shù)是較為復(fù)雜精密的科學(xué)技術(shù)之一，是建立在各種高密度微電子組件的基礎(chǔ)上的高微電子技術(shù)。作為目前國內(nèi)較為高精尖的基本技術(shù)端電子技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，不僅僅可以使用于航空航天中，也可以使用在各個工業(yè)領(lǐng)域及商業(yè)領(lǐng)域上，微電子技術(shù)的展現(xiàn)形式通常是以微電子商品或者集合多種電子元器件的綜合系統(tǒng)載體等出現(xiàn)，同時這也是各種半導(dǎo)體元件的產(chǎn)品的相關(guān)統(tǒng)稱，作為集成電路的一個重要載體，微電子技術(shù)對于促進(jìn)各領(lǐng)域的發(fā)展是有重要作用的，但是微電子技術(shù)的學(xué)習(xí)與創(chuàng)新是微電子技術(shù)發(fā)展的難點，在目前的信息化時代，我們既要正視微電子技術(shù)的重要性，又要對微電子技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)與創(chuàng)新，從而促進(jìn)國家科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、國防等進(jìn)一步發(fā)展。
2微電子技術(shù)在航空系統(tǒng)發(fā)展中的重要內(nèi)涵
隨著航空系統(tǒng)的不斷發(fā)展，我們可以看到微電子技術(shù)在航空發(fā)展過程之中起到相當(dāng)大的推動作用，促進(jìn)航空系統(tǒng)向智能化、科學(xué)化、模塊化方向發(fā)展，而且往往這個時候航空系統(tǒng)的發(fā)展也呈現(xiàn)出了綜合性這一具體特性，微電子技術(shù)在航空系統(tǒng)中的發(fā)展不僅僅是航空水平的具體體現(xiàn)，同時也是國家科技水平及相應(yīng)的國防實力的重要體現(xiàn)，微電子技術(shù)不僅僅是理論性的技術(shù)工種，當(dāng)微電子技術(shù)應(yīng)用于航空系統(tǒng)發(fā)展過程中時，也在證明我國微電子技術(shù)的基本專業(yè)知識理論能夠很好地和實踐應(yīng)用有機(jī)結(jié)合起來，體現(xiàn)了我國航空系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r。除了在航空系統(tǒng)中，微電子技術(shù)往往也會體現(xiàn)在航空微電子技術(shù)產(chǎn)品上，但無論是系統(tǒng)上還是產(chǎn)品上，微電子技術(shù)在航空系統(tǒng)發(fā)展過程中仍扮演了重要的推動角色。
3如何更好地將微電子技術(shù)應(yīng)用于航空系統(tǒng)之中
3.1將微電子技術(shù)的專業(yè)理論知識與航空系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行有機(jī)結(jié)合
我們可以看到目前航空系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)偏向于綜合化、具體化、模塊化方向發(fā)展了，所以電子技術(shù)基礎(chǔ)知識應(yīng)該在明確目前航空系統(tǒng)的基本發(fā)展現(xiàn)狀之上，與實際航空系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，保障航空系統(tǒng)能夠使用圖像及語音信號實時傳送功能，提高航空系統(tǒng)發(fā)展中的經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性，無論是在控制系統(tǒng)還是傳感器及顯示系統(tǒng)中，都促進(jìn)了航空系統(tǒng)的靈活性和可靠性特性的發(fā)展，解決綜合系統(tǒng)中所存在的相應(yīng)問題，提升客觀的顯示技術(shù)及控制技術(shù)，從而推動微電子技術(shù)在航空系統(tǒng)中的深化與進(jìn)步。
3.2提升相關(guān)人員的微電子技術(shù)水平，引進(jìn)高質(zhì)量的人才
無論是航空系統(tǒng)方面還是微電子技術(shù)方面其發(fā)展都需要高質(zhì)量、高水平的人才進(jìn)行相應(yīng)的實驗與應(yīng)用，所以我們必須提高整體隊伍的綜合素質(zhì)，以促進(jìn)微電子技術(shù)在航空系統(tǒng)中的發(fā)展與應(yīng)用。傳統(tǒng)的固體物理基礎(chǔ)課程、半導(dǎo)體器件與微電子綜合課程設(shè)計等基本知識理論課程并不能滿足微電子技術(shù)發(fā)展的具體要求，為了培訓(xùn)相應(yīng)的航空方面的微電子技術(shù)人才，我們必須要革新課程，提高課程難度，在一定程度上加入相應(yīng)的航空理論知識，增加實踐課程的相應(yīng)比例，促進(jìn)相關(guān)專業(yè)人員能夠?qū)⑽㈦娮优c航空系統(tǒng)的理論知識與現(xiàn)實實際發(fā)展情況的有機(jī)結(jié)合，也可以加強(qiáng)對于VLSI設(shè)計、SOC設(shè)計方法學(xué)嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)等，但無論是哪種專業(yè)知識，都需要相關(guān)人員對于相應(yīng)的微電子技術(shù)水平及航空系統(tǒng)的相應(yīng)技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)與創(chuàng)新，只有這樣微電子技術(shù)才能在航空系統(tǒng)的發(fā)展過程之中得到更好的應(yīng)用。
3.3對航空系統(tǒng)中的微電子技術(shù)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)
在微電子技術(shù)的應(yīng)用過程中我們也不應(yīng)該忽視對于微電子技術(shù)載體即微電子技術(shù)設(shè)備的相應(yīng)保護(hù)，一般這些設(shè)備會出現(xiàn)靜電損害及電磁干擾等常見損害問題，在一定程度上阻礙了航空系統(tǒng)的正常運作，我們必須對微電子技術(shù)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)，從而促進(jìn)微電子技術(shù)可以正常應(yīng)用于航空系統(tǒng)之中。我們可以利用帶有防靜電的相應(yīng)裝置，以及防塵罩、導(dǎo)電袋等多種防護(hù)準(zhǔn)備，保證微電子技術(shù)設(shè)備不被靜電損壞，除此之外還可以考慮降低航空系統(tǒng)各部分的摩擦狀況，處理好相應(yīng)的飛機(jī)操作面，安裝靜電故電器等多種方式降低電磁對于微電子技術(shù)設(shè)備的干擾，同時對微電子技術(shù)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。
3.4對航空系統(tǒng)中所使用的集成電路及電子元件進(jìn)行創(chuàng)新
航空系統(tǒng)中微電子技術(shù)應(yīng)用往往體現(xiàn)在集成電路與元器件的使用過程中，在這個航空系統(tǒng)運行當(dāng)中，無論是對于信息進(jìn)行存儲或是處理，都需要使用相應(yīng)的通用高端芯片以及集成電路等，但是目前國內(nèi)的芯片及核心元器件都主要依賴于進(jìn)口，國產(chǎn)的集成電路及電子元件不能夠滿足目前微電子技術(shù)在航空系統(tǒng)中的發(fā)展需求，面對這一問題，我們必須要注重在航空系統(tǒng)中對于相關(guān)技術(shù)及電子元件的創(chuàng)新，從而促進(jìn)微電子技術(shù)的提高與航空系統(tǒng)的進(jìn)步。
4結(jié)語
在微電子應(yīng)用于航空系統(tǒng)中的這一個方面，我們還有好長的路要走，不僅僅需要從理論上獲得突破與提高，同時也要在微電子技術(shù)及航空系統(tǒng)的實踐應(yīng)用上進(jìn)行有機(jī)融合，明確微電子技術(shù)在航空系統(tǒng)中發(fā)展的重要內(nèi)涵，從而通過人才引進(jìn)、元件升級、設(shè)備保護(hù)等多種方式促進(jìn)微電子技術(shù)在航空系統(tǒng)發(fā)展中的具體應(yīng)用。
作者:顧曉清 單位:上海電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院
1微電子機(jī)械系統(tǒng)的概述
1.1微電子機(jī)械系統(tǒng)的概念
微電子機(jī)械系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)有微型傳感器、制動器以及處理電路。其是一種微電子電路與微機(jī)械制動器結(jié)合的尺寸微型的裝置，其在電路信息的指示下可以進(jìn)行機(jī)械操作，并且還能夠通過裝置中的傳感器來獲取外部的數(shù)據(jù)信息，將其進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理放大，進(jìn)而通過制動器來實現(xiàn)各種機(jī)械操作。而微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)是以微電子機(jī)械系統(tǒng)的理論、材料、工藝為研究對象的技術(shù)。微電子系統(tǒng)并不只是單純的將傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品微型化，其制作材料、工藝、原理、應(yīng)用等各個方面都突破了傳統(tǒng)的技術(shù)限制，達(dá)到了一個微電子、微機(jī)械技術(shù)結(jié)合的全新高度。微電子機(jī)械系統(tǒng)是一種全新的高新科學(xué)技術(shù)，其在航天、軍事、生物、醫(yī)療等領(lǐng)域都有著重要的作用。
1.2微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的特點
1.2.1尺寸微型化
傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)的最小單位一般是cm，而微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)下的機(jī)械加工往往最小單位已經(jīng)涉及到了微米甚至納米。這以尺寸的巨大變化使得微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)下的原件具有微型化的特點，其攜帶方便，應(yīng)用領(lǐng)域更加廣闊。
1.2.2集成化
微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)下的原件實現(xiàn)了微型化為器件集成化提供了有力的基礎(chǔ)。微型化的器件在集成上具有無可比擬的優(yōu)勢，其能夠隨意組合排列，組成更加復(fù)雜的系統(tǒng)。
1.2.3硅基材料
微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)下的器件都是使用硅為基加工原料。地面表面有接近30%的硅，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢十分明顯。硅的使用成本低廉這就使得微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的下的器件成本大大縮減。硅的密度、強(qiáng)度等于鐵相近，密度與鋁相近，熱傳導(dǎo)率與鎢相近。
1.2.4綜合學(xué)科英語
微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)幾乎涉及到所有學(xué)科，電子、物理、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等多個學(xué)科的頂尖科技成果都是微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)。眾多學(xué)科的最新成果組合成了全新的系統(tǒng)和器件，創(chuàng)造了一個全新的技術(shù)領(lǐng)域。
2微電子機(jī)械系統(tǒng)的技術(shù)類別
2.1體微機(jī)械加工技術(shù)
體微機(jī)械加工技術(shù)主要將單晶硅基片加工為微機(jī)械機(jī)構(gòu)的工藝，其最大的優(yōu)勢就是可以制作出尺寸較大的器件，最大的弊端是難以制造出精細(xì)化的靈敏系統(tǒng)。并且使用體微加工工藝難以優(yōu)化器件的平面化布局，制作出來的器件難以與微電子線路直接兼容。體微機(jī)械加工工藝一般在壓力傳感器和加速度傳感器的制造中普遍應(yīng)用。
2.2表面微機(jī)械加工技術(shù)
表面微機(jī)械加工技術(shù)就是通過集成電路中的平面化技術(shù)來實現(xiàn)微機(jī)械裝置的制造。其主要優(yōu)勢表現(xiàn)在充分利用了已有的IC工藝，能夠靈活掌握機(jī)械器件的尺寸，因此表面為微機(jī)械加工技術(shù)與IC之間是兼容的。表面微機(jī)械加工技術(shù)與集成電路的良好兼容性使得其在應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了快速普及。
2.3復(fù)合微機(jī)械加工技術(shù)
復(fù)合微機(jī)械加工技術(shù)就是體微機(jī)械技工技術(shù)與表面微機(jī)械加工技術(shù)的結(jié)合，其結(jié)合了兩者的優(yōu)點，但又同時避免了相應(yīng)缺點。
3微電子機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用
3.1環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域
微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)下的微型設(shè)備可以在環(huán)境監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理分析上發(fā)揮巨大的作用。由化學(xué)傳感器、生物傳感器以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)所集合的測量與處理設(shè)備。該微型裝置可以用來監(jiān)測空氣和液體的成分，其獨特優(yōu)勢在于尺寸微小，便于攜帶。
3.2軍事領(lǐng)域
納米器件所構(gòu)成的裝置先要對半導(dǎo)體器件運行速度高，攜帶方便，信息輸出和處理快捷，在軍事領(lǐng)域其能夠用來制作各種微型設(shè)備，例如“蚊子導(dǎo)彈”、“麻雀衛(wèi)星”等。
3.3醫(yī)療領(lǐng)域
在臨床化驗分析、介入治療領(lǐng)域其也能夠?qū)崿F(xiàn)巨大的價值。近幾年獲得發(fā)展的介入治療技術(shù)與傳統(tǒng)治療技術(shù)相比臨床治療效果優(yōu)越，能夠有效緩解患者痛苦。但是當(dāng)前介入治療儀器價格高，體積巨大，準(zhǔn)確性難以保證，尤其是在治療重要器官時風(fēng)險較大。微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的微型與智能特性可以顯著降低介入治療的風(fēng)險。
4結(jié)束語
微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)將機(jī)電系統(tǒng)的實用性、智能化和多樣化發(fā)展到了一個全新的高度。當(dāng)今微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)對農(nóng)業(yè)、環(huán)境、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域產(chǎn)生了重大的影響，也影響著人們的生產(chǎn)和生活方式，相信在不久的以后微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)將會成為我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的重要部分，為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到巨大的推動作用。
作者:王志宏單位:中國科學(xué)院長春精密機(jī)械與物理研究所
1校企合作的可能性及重要意義
1．1無錫是我國微電子產(chǎn)業(yè)的南方基地，需要大量的微電子專業(yè)人才
無錫是中國微電子產(chǎn)業(yè)的搖籃，是我國第一塊集成電路的誕生地，微電子產(chǎn)業(yè)有著優(yōu)良的傳統(tǒng)和深厚的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。近年來，無錫政府出臺了一系列優(yōu)惠政策（比如530計劃），大力吸引微電子高端人才，創(chuàng)辦了一批有競爭力的集成電路設(shè)計公司。2013年無錫市政府又出臺了《無錫市微電子產(chǎn)業(yè)規(guī)劃（2013—2020）》，為無錫市微電子產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支持和保障。經(jīng)過30多年的發(fā)展，無錫微電子產(chǎn)業(yè)形成了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比較完整，產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大，管理比較完善的良好局面。2013年無錫市微電子產(chǎn)業(yè)合計完成營業(yè)收入652．12億元，規(guī)模列全國第二［7］。SK海力士和華潤微電子分別以第二名和第四名入圍2013年度中國半導(dǎo)體十大制造企業(yè)。江蘇新潮科技集團(tuán)、海太半導(dǎo)體（無錫）有限公司和英飛凌科技（無錫）有限公司分別以第一名、第七名和第九名入圍2013年度中國半導(dǎo)體十大封裝測試企業(yè)［8］。雖然無錫市微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展取得了很大的成績，但也存在一些問題，比如：微電子產(chǎn)業(yè)的優(yōu)秀專業(yè)人才比較匱乏，已經(jīng)成為制約微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一。而高校是優(yōu)秀人才的聚集地，江南大學(xué)微電子專業(yè)可以發(fā)揮人才優(yōu)勢，為無錫的微電子產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)大量的優(yōu)秀人才。
1．2江南大學(xué)注重校企合作
無錫日報2013年9月21日發(fā)表題為“江南大學(xué)發(fā)揮高校優(yōu)勢，開展校企合作，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)———做無錫的創(chuàng)新引擎和發(fā)展智庫”的文章，文章指出：“江南大學(xué)提出要以項目為平臺，廣泛開展校企合作，為地方科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型添磚加瓦，這是江南大學(xué)推進(jìn)與區(qū)域、產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新的方式和途徑?！苯洗髮W(xué)作為無錫唯一的一所211重點建設(shè)的高校，非常注重與企業(yè)的合作，積極參與國家、無錫地區(qū)的科技創(chuàng)新，推進(jìn)科技成果產(chǎn)業(yè)化，為本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)服務(wù)。比如：與無錫市政府合作建立的江南大學(xué)國家大學(xué)科技園，已成為高科技研究項目的重要孵化基地；江南大學(xué)的科研經(jīng)費每年以30％的速度在增加，其中60％～70％的科研總經(jīng)費來自于與企業(yè)的合作。總之，江南大學(xué)一直探索的校企合作模式取得了顯著的成效。這也為我校微電子專業(yè)尋求校企合作提供了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
1．3微電子專業(yè)自身建設(shè)的特點
微電子產(chǎn)業(yè)是近幾十年來全球發(fā)展最迅猛的產(chǎn)業(yè)之一。目前，以集成電路為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)超過了以汽車、石油、鋼鐵為代表的傳統(tǒng)工業(yè)成為第一大產(chǎn)業(yè)。集成電路自誕生以來一直遵循摩爾定律的發(fā)展規(guī)律，即集成度和產(chǎn)品性能每18個月增加一倍。各種半導(dǎo)體新材料和新器件層出不窮。微電子專業(yè)又是一個實踐性很強(qiáng)的專業(yè)。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不僅要學(xué)好專業(yè)基礎(chǔ)知識，還有必要進(jìn)行專業(yè)的實驗技能培訓(xùn)和不斷接受新知識、新技術(shù)，才能跟得上微電子技術(shù)發(fā)展的潮流。這就要求學(xué)生不僅要進(jìn)行專業(yè)的實驗培訓(xùn)，還有必要閱讀一些最新的參考文獻(xiàn)，參加一些前沿科學(xué)的研究，甚至參與企業(yè)的技術(shù)研發(fā)。但是，微電子專業(yè)實驗室建設(shè)的投入非常昂貴，一個小型的微電子工藝實驗室的建設(shè)要幾百萬到幾千萬人民幣，這還不包括每年實驗室的維護(hù)費用。對于一般高校來說，這是很難承受的。其實，對于國內(nèi)微電子專業(yè)實驗室建設(shè)的比較好的高校，其實驗室也主要面向研究生開放。所以，為了更好地提升本科生的教育教學(xué)質(zhì)量，必須尋求校企合作。而微電子作為無錫最主要的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，也給我校微電子專業(yè)提供了加強(qiáng)校企合作的機(jī)會。因此，無論是從學(xué)校周邊地區(qū)微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的狀況，以及學(xué)校的政策，還是從本專業(yè)自身建設(shè)的特點來看，校企合作是提升微電子專業(yè)本科生教育質(zhì)量的主要途徑之一。因此，積極探索提高我校微電子專業(yè)本科生的培養(yǎng)質(zhì)量的校企合作模式，具有非常重要的意義。
2校企合作聯(lián)合培養(yǎng)的教學(xué)模式
校企合作的目的是共同發(fā)展，實現(xiàn)雙贏。學(xué)校為企業(yè)提供智力和技術(shù)支持，為企業(yè)解決具體的技術(shù)難題。企業(yè)參與學(xué)校教學(xué)科研環(huán)節(jié)，提高教育教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)優(yōu)秀的創(chuàng)新型人才。為了更好地實現(xiàn)校企合作，我們從三個方面進(jìn)行了有益的探索。
2．1學(xué)研結(jié)合
我們可以采取多種方式的校企合作，實現(xiàn)微電子專業(yè)本科生培養(yǎng)過程中的理論學(xué)習(xí)和研究相結(jié)合。例如：實施以項目為導(dǎo)向的校企合作模式，鼓勵老師承擔(dān)企業(yè)和研究所的橫向課題，讓大三和大四的一些優(yōu)秀學(xué)生參與項目的研發(fā)，這樣既發(fā)揮了學(xué)校的智力優(yōu)勢，為企業(yè)解決了技術(shù)難題，也使得學(xué)生積累了寶貴的實踐經(jīng)驗，提高了教學(xué)質(zhì)量，實現(xiàn)了共贏。也可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，參觀一些重點企業(yè)、研究所的生產(chǎn)車間和設(shè)計實驗室；并且，讓學(xué)生在參與的過程中，積極地與企業(yè)、研究所的一線工作人員進(jìn)行交流，讓學(xué)生切實感受一下微電子工藝和設(shè)計的實踐過程。學(xué)校也積極為大四的學(xué)生聯(lián)系周邊的微電子企業(yè)和研究所，鼓勵學(xué)生去這些企業(yè)實習(xí)，讓學(xué)生積極參與企業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)，既為企業(yè)提供了優(yōu)秀的人才，又培養(yǎng)了學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力。
2．2在職人員互聘
我校微電子專業(yè)80％以上的教師具有博士學(xué)位，而且，有許多教師具有海外留學(xué)的背景。目前的狀況是老師有很扎實的基礎(chǔ)知識，并且對微電子學(xué)科的前沿比較了解。但是，對企業(yè)的需求和微電子產(chǎn)業(yè)的市場需求不是很了解，導(dǎo)致研究與市場需求脫節(jié)。還有一些教師，在多年的研究過程中，獲取了一些核心技術(shù)，但苦于沒有資金的投入，沒法把一些研究成果產(chǎn)業(yè)化。而我國的一些微電子企業(yè)研發(fā)能力相對不強(qiáng)，沒有自己的核心技術(shù)，在市場上的競爭力不強(qiáng)。因此，有必要加強(qiáng)學(xué)校和企業(yè)的聯(lián)系，通過校企合作，鼓勵教師積極承擔(dān)企業(yè)和研究所的課題，發(fā)揮自己的專業(yè)特長，為企業(yè)技術(shù)攻關(guān)。或者，鼓勵教師到企業(yè)中掛職，真正深入的生產(chǎn)的第一線，與企業(yè)的研發(fā)人員合作，研發(fā)新產(chǎn)品，增強(qiáng)企業(yè)競爭力。同時也鼓勵企業(yè)和研究所的工程師和專家來學(xué)校做兼職教授，講授一些微電子專業(yè)的核心課程和實踐課程，甚至也可以請這些有實際生產(chǎn)和研發(fā)經(jīng)驗的專家參與編寫本科生的教材。由于這些工程師和專家均來自生產(chǎn)的第一線，他們有更豐富的生產(chǎn)和研發(fā)經(jīng)驗，對微電子產(chǎn)業(yè)的市場尋求更了解，對提升微電子專業(yè)本科生的實踐和創(chuàng)新能力非常重要。
2．3共享實驗室
微電子實驗室的建設(shè)需要一筆很大的費用，但憑高校自身的力量是無法完成的，需要微電子企業(yè)的大力支持和幫助。當(dāng)然，高?？梢詾槠髽I(yè)培養(yǎng)大量的優(yōu)秀人才和提供智力支持。企業(yè)可以有償開放一些實驗設(shè)備和設(shè)計軟件讓學(xué)生用于科學(xué)研究、實踐操作甚至參與企業(yè)的研發(fā)；這樣既有助于企業(yè)能提前了解這些學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力，從而能留住一部分優(yōu)秀人才；也有助于提升學(xué)生的實踐能力和更好地了解企業(yè)文化，從而使學(xué)生也愿意留在企業(yè)工作。而高校的微電子實驗室，也可以面向企業(yè)開放，從而共享實驗室?？傊?，通過共享實驗室，提高了實驗室的利用效率，高校和企業(yè)實現(xiàn)了共贏。
3結(jié)論
本文分析了我校微電子專業(yè)實現(xiàn)校企合作的可能性和重要意義。并在此基礎(chǔ)上提出了在三個方面進(jìn)行校企合作的探索—“學(xué)研結(jié)合”、“在職人員互聘”、“共建實驗室”。這三種教學(xué)模式在一定程度上解決了我校微電子專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)、實踐和研究中普遍存在的問題。因此，只有加強(qiáng)校企合作，才能提供更好的教學(xué)條件和資源，有效提高學(xué)生的理論知識水平和實踐創(chuàng)新能力，培養(yǎng)更多的優(yōu)秀微電子專業(yè)創(chuàng)新型人才。
作者：王福學(xué)虞致國肖少慶閆大為單位：江南大學(xué)電子工程系
1微電子控制機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的組成和原理
在設(shè)計系統(tǒng)時，首先應(yīng)確定變頻器的輸出頻率。因為這一參數(shù)的選擇關(guān)系到整個系統(tǒng)的控制效果，應(yīng)根據(jù)水泵流量。揚(yáng)程等參數(shù)和最大用水量和最小用水量確定。系統(tǒng)中用水量的大小由壓力變送器反映到PLC，再由PLC進(jìn)行分配給循環(huán)泵，隨時調(diào)節(jié)循環(huán)泵的頻率，實現(xiàn)能源合理分配。在此套系統(tǒng)里面，主要的被控變量是管路循環(huán)水的壓力，管路循環(huán)水的壓力隨著使用點的多少而變化，再由壓力變送器反饋到PLC進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2可編程序控制器((PLC)的優(yōu)勢
可編程序控制器是微電子控制機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的重要組成部分，英語縮寫為PLC?？删幊绦蚩刂破饔泻芏嗟墓δ埽热缬嫈?shù)控制、數(shù)據(jù)處理等?？删幊绦蚩刂破鞯玫綇V泛的運用，不僅是因為它有很多的功能，更是因為它有很多的優(yōu)勢。接了下來筆者就簡單地概述一下可編程控制器的主要優(yōu)勢：
第一，可編程序控制器所占的空間小，節(jié)能，能夠隨意的進(jìn)行組合。所占的空間小，這樣就能夠節(jié)約廠房的空間資源，可以存放更多的機(jī)器設(shè)備；節(jié)能就是變相的節(jié)約成本，減少對整個微電子控制機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的整體支出；能夠靈活的進(jìn)行組合，這樣既方便存放和管理，又提高了工作的效率。
第二，可連接工業(yè)現(xiàn)場信號。利用可編程控制器的這一優(yōu)勢，可以隨時掌握工業(yè)現(xiàn)場的情況，出現(xiàn)問題，及時地解決，避免了很多不必要的損失。
第三，控制程序靈活多變。這一優(yōu)勢可以減少很多的麻煩，在設(shè)備產(chǎn)品進(jìn)行更新?lián)Q代時，不用對可編程控制器的硬件進(jìn)行改變，只要改變控制程序即可，程序的改變并不會影響其性能的發(fā)揮。這樣就省略了很多的環(huán)節(jié)，減少了麻煩，對可編程控制器的損害也小。
第四，編程易于掌握。因為可編程控制器的編程容易掌握，所以在具體操作時就非常容易，方便對其進(jìn)行安裝和維修。這是因為可編程控制器自身帶有編程器，操作人員只要懂得梯形語言即可，再加之，可編程控制器有自我診斷的功能，發(fā)生故障時，可以非常迅速的查出原因，所以維修時特別方便。
第五，安全性能好。可編程控制器的安全性能特別好，不容易發(fā)生故障，有些控制器甚至5年以上都能保持安全的運行，再加之，可編程控制器有很好的環(huán)境適應(yīng)能力，對廠房并沒有特別的要求。所以很多企業(yè)都在現(xiàn)場使用可編程控制器。
3變頻調(diào)速器的優(yōu)勢
變頻調(diào)速器是微電子控制機(jī)電設(shè)備另一組成部分，它的優(yōu)勢主要有以下幾點：
3.1性能優(yōu)越。
隨著科技水平的提高，變頻器的性能有了很大的提高，不再使用以前傳統(tǒng)的正弦波控制技術(shù)，而是采用先進(jìn)的電壓空間矢量控制，最大的優(yōu)勢就是能夠?qū)敵鲭妷哼M(jìn)行自動的調(diào)整，非常適合我國現(xiàn)行的電網(wǎng)情況，這樣就提高了運行的安全性能。
3.2在功能上采用鍵量、鍵量電位器、外部端子、多功能端子等操作方式。
多種模擬信號輸人方式如電流、電壓、最大值、和、差等組合輸人頻率水平檢側(cè)、頻率等效范圍檢測,S曲線加減速、轉(zhuǎn)速追蹤等增強(qiáng)功能，擺頻運行、多段速度、程序運行等模式。
3.3在可靠性上它的結(jié)構(gòu)獨特，全系列主元件采用SIEMENS產(chǎn)品。
完善的保護(hù)功能，即使短路、過流或過壓等均不會引起本機(jī)故障，先進(jìn)的表面貼裝技術(shù)(SM''''T)。低溫升、長壽命。PCB精良。絕緣耐壓性能優(yōu)越;嚴(yán)格的生產(chǎn)過程質(zhì)量管理。鍵量布局合理、美觀耐用、設(shè)定簡潔、操作方便。
4電路的調(diào)試
電路調(diào)試的方法主要有兩種，一種是整個電路安裝完之后，再進(jìn)行調(diào)試，另一種就是邊安裝邊調(diào)試。在對電路進(jìn)行調(diào)試時，首先要做的工作就是確定調(diào)試方法。我們現(xiàn)在一般采用的方法就是第二種。它是把復(fù)雜的電路按原理框圖上的功能劃分成單元進(jìn)行安裝和調(diào)試。在單元調(diào)試的基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)大安裝和調(diào)試的范圍，然后完成整機(jī)調(diào)試。那么用第二種方法具體應(yīng)該如何調(diào)試呢？接下來筆者就詳細(xì)地說說。
第一，看。看的目的就是要全面的了解一下電路的整體情況，看看電路面板的線是否準(zhǔn)確無誤的連上，有沒有看似接上實際沒有接上的線，或者容易短路的線，有時還會出現(xiàn)兩條或多條線出現(xiàn)混淆的現(xiàn)象。這是看需要完成的工作。
第二，查。在看完之后，就要進(jìn)行檢查。查主要運用的工具是萬用表。需要注意的是，一定要用萬用表的電阻最小量程檔，主要檢查電路面板，看看開路的地方和閉路的地方是否都進(jìn)行了正確的開路和閉路，地線有沒有漏接的，電源連線的連接是否都可靠安全，還要測量一下電源到底有沒有短路的情況。值得注意的是，在整個電路安裝完成之后，千萬不能通電，首先要依據(jù)電路原理仔細(xì)地查看電路連線有沒有準(zhǔn)備無誤的連接上，有沒有搭錯的線，有沒有少連接的線或者多連接的線，尤其要注意查看有沒有短路的情況。在進(jìn)行測量時，最好直接測量元器件的連接點，這樣就可以在查看上述情況的同時查看接觸點是否有不良的地方。
第三，電路調(diào)試的過程最為關(guān)鍵的是硬件電路的調(diào)試。在調(diào)試的過程中，一定注意細(xì)小的環(huán)節(jié)，嚴(yán)格按照電路功能原理，對各個單元電路進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)試，然后再進(jìn)行整體的調(diào)試，最后準(zhǔn)確無誤地完成整個電路的整體調(diào)試。
5結(jié)論
由上文可知，微電子控制機(jī)電設(shè)備主要包括可編程序控制器、變頻調(diào)速器等組成，在工業(yè)中起到了很大的作用，因為各自都有不同的優(yōu)勢和功能，所以在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微電子控制機(jī)電設(shè)備會得到更大的改進(jìn)，在工業(yè)中會發(fā)揮更大的作用。本文是根據(jù)筆者多年的工作經(jīng)驗總結(jié)出來的，希望能夠為相關(guān)部門和人士提供有益的參考和借鑒，也希望能夠為我國的微電子控制機(jī)電設(shè)備在工業(yè)中的發(fā)展貢獻(xiàn)出自己的一份力量。
作者：吳笑天單位：遼寧省公路勘測設(shè)計公司
1.微電子技術(shù)概述
1.1認(rèn)識微電子
微電子技術(shù)的發(fā)展水平已經(jīng)成為衡量一個國家科技進(jìn)步和綜合國力的重要標(biāo)志之一。因此，學(xué)習(xí)微電子，認(rèn)識微電子，使用微電子，發(fā)展微電子，是信息社會發(fā)展過程中，當(dāng)代大學(xué)生所渴求的一個重要課程。生活在當(dāng)代的人們，沒有不使用微電子技術(shù)產(chǎn)品的，如人們每天隨身攜帶的手機(jī)；工作中使用的筆記本電腦，乘坐公交、地鐵的IC卡，孩子玩的智能電子玩具，在電視上欣賞從衛(wèi)星上發(fā)來的電視節(jié)目等等，這些產(chǎn)品與設(shè)備中都有基本的微電子電路。微電子的本領(lǐng)很大，但你要看到它如何工作卻相當(dāng)難，例如有一個像我們頭腦中起記憶作用的小硅片—它的名字叫存儲器，是電腦的記憶部分，上面有許許多多小單元，它與神經(jīng)細(xì)胞類似，這種小單元工作一次所消耗的能源只有神經(jīng)元的六十分之一，再例如你手中的電話，將你的話音從空中發(fā)射出去并將對方說的話送回來告訴你，就是靠一種叫“射頻微電子電路”或叫“微波單片集成電路”進(jìn)行工作的。它們會將你要表達(dá)的信息發(fā)送給對方，甚至是通過通信衛(wèi)星發(fā)送到地球上的任何地方。其傳遞的速度達(dá)到300000KM/S，即以光速進(jìn)行傳送，可實現(xiàn)雙方及時通信?！拔㈦娮印辈皇恰拔⑿偷碾娮印保渫暾拿謶?yīng)該是“微型電子電路”，微電子技術(shù)則是微型電子電路技術(shù)。微電子技術(shù)對我們社會發(fā)展起著重要作用，是使我們的社會高速信息化，并將迅速地把人類帶入高度社會化的社會?！靶畔⒔?jīng)濟(jì)”和“信息社會”是伴隨著微電子技術(shù)發(fā)展所必然產(chǎn)生的。
1.2微電子技術(shù)的基礎(chǔ)材料——取之不盡的硅
位于元素周期表第14位的硅是微電子技術(shù)的基礎(chǔ)材料，硅的優(yōu)點是工作溫度高，可達(dá)200攝氏度；二是能在高溫下氧化生成二氧化硅薄膜，這種氧化硅薄膜可以用作為雜質(zhì)擴(kuò)散的掩護(hù)膜，從而能使擴(kuò)散、光刻等工藝結(jié)合起來制成各種結(jié)構(gòu)的電路，而氧化硅層又是一種很好的絕緣體，在集成電路制造中它可以作為電路互聯(lián)的載體。此外，氧化硅膜還是一種很好的保護(hù)膜，它能防止器件工作時受周圍環(huán)境影響而導(dǎo)致性能退化。第三個優(yōu)點是受主和施主雜質(zhì)有幾乎相同的擴(kuò)散系數(shù)。這就為硅器件和電路工藝的制作提供了更大的自由度。硅材料的這些優(yōu)越性能促成了平面工藝的發(fā)展，簡化了工藝程序，降低了制造成本，改善了可靠性，并大大提高了集成度，使超大規(guī)模集成電路得到了迅猛的發(fā)展。
1.3集成電路的發(fā)展過程
20世紀(jì)晶體管的發(fā)明是整個微電子發(fā)展史上一個劃時代的突破。從而使得電子學(xué)家們開始考慮晶體管的組合與集成問題，制成了固體電路塊—集成電路。從此，集成電路迅速從小規(guī)模發(fā)展到大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，集成電路的分類方法很多，按領(lǐng)域可分為：通用集成電路和專用集成電路；按電路功能可分為：數(shù)字集成電路、模擬集成電路和數(shù)?；旌霞呻娐?；按器件結(jié)構(gòu)可分為：MOS集成電路、雙極型集成電路和BiIMOS集成電路；按集成電路集成度可分為：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、超導(dǎo)規(guī)模集成電路VLSI、特大規(guī)模集成電路ULSI和巨大規(guī)模集成電路CSI。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了集成電路(IC)，集成電路是微電子學(xué)的研究對象，其正在向著高集成度、低功耗、高性能、高可靠性的方向發(fā)展。
1.4走進(jìn)人們生活的微電子
IC卡，是現(xiàn)代微電子技術(shù)的結(jié)晶，是硬件與軟件技術(shù)的高度結(jié)合。存儲IC卡也稱記憶IC卡，它包括有存儲器等微電路芯片而具有數(shù)據(jù)記憶存儲功能。在智能IC卡中必須包括微處理器，它實際上具有微電腦功能，不但具有暫時或永久存儲、讀取、處理數(shù)據(jù)的能力，而且還具備其他邏輯處理能力，還具有一定的對外界環(huán)境響應(yīng)、識別和判斷處理能力。IC卡在人們工作生活中無處不在，廣泛應(yīng)用于金融、商貿(mào)、保健、安全、通信及管理等多種方面，例如：移動電話卡，付費電視卡，公交卡，地鐵卡，電子錢包，識別卡，健康卡，門禁控制卡以及購物卡等等。IC卡幾乎可以替代所有類型的支付工具。隨著IC技術(shù)的成熟，IC卡的芯片已由最初的存儲卡發(fā)展到邏輯加密卡裝有微控制器的各種智能卡。它們的存儲量也愈來愈大，運算功能越來越強(qiáng)，保密性也愈來愈高。在一張卡上賦予身份識別，資料(如電話號碼、主要數(shù)據(jù)、密碼等)存儲，現(xiàn)金支付等功能已非難事，“手持一卡走遍天下”將會成為現(xiàn)實。
2.微電子技術(shù)發(fā)展的新領(lǐng)域
微電子技術(shù)是電子科學(xué)與技術(shù)的二級學(xué)科。電子信息科學(xué)與技術(shù)是當(dāng)代最活躍，滲透力最強(qiáng)的高新技術(shù)。由于集成電路對各個產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)烈滲透，使得微電子出現(xiàn)了一些新領(lǐng)域。
2.1微機(jī)電系統(tǒng)
MEMS(Micro-Electro-Mechanicalsystems)微機(jī)電系統(tǒng)主要由微傳感器、微執(zhí)行器、信號處理電路和控制電路、通信接口和電源等部件組成，主要包括微型傳感器、執(zhí)行器和相應(yīng)的處理電路三部分，它融合多種微細(xì)加工技術(shù)，并將微電子技術(shù)和精密機(jī)械加工技術(shù)、微電子與機(jī)械融為一體的系統(tǒng)。是在現(xiàn)代信息技術(shù)的最新成果的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高科技前沿學(xué)科。當(dāng)前，常用的制作MEMS器件的技術(shù)主要由三種：一種是以日本為代表的利用傳統(tǒng)機(jī)械加工手段，即利用大機(jī)械制造小機(jī)械，再利用小機(jī)械制造微機(jī)械的方法，可以用于加工一些在特殊場合應(yīng)用的微機(jī)械裝置，如微型機(jī)器人，微型手術(shù)臺等。第二種是以美國為代表的利用化學(xué)腐蝕或集成電路工藝技術(shù)對硅材料進(jìn)行加工，形成硅基MEMS器件，它與傳統(tǒng)IC工藝兼容，可以實現(xiàn)微機(jī)械和微電子的系統(tǒng)集成，而且適合于批量生產(chǎn)，已成為目前MEMS的主流技術(shù)，第三種是以德國為代表的LIGA(即光刻，電鑄如塑造)技術(shù)，它是利用X射線光刻技術(shù)，通過電鑄成型和塑造形成深層微結(jié)構(gòu)的方法，人們已利用該技術(shù)開發(fā)和制造出了微齒輪、微馬達(dá)、微加速度計、微射流計等。MEMS的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，在信息技術(shù)，航空航天，科學(xué)儀器和醫(yī)療方面將起到分別采用機(jī)械和電子技術(shù)所不能實現(xiàn)的作用。
2.2生物芯片
生物芯片(Biochip)將微電子技術(shù)與生物科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，它以生物科學(xué)基礎(chǔ)，利用生物體、生物組織或細(xì)胞功能，在固體芯片表面構(gòu)建微分析單元，以實現(xiàn)對化合物、蛋白質(zhì)、核酸、細(xì)胞及其他生物組分的正確、快速的檢測。目前已有DNA基因檢測芯片問世。如Santford和Affymetrize公司制作的DNA芯片包含有600余種DNA基本片段。其制作方法是在玻璃片上刻蝕出非常小的溝槽，然后在溝槽中覆蓋一層DNA纖維，不同的DNA纖維圖案分別表示不同的DNA基本片段。采用施加電場等措施可使一些特殊物質(zhì)反映出某些基因的特性從而達(dá)到檢測基因的目的。以DNA芯片為代表的生物工程芯片將微電子與生物技術(shù)緊密結(jié)合，采用微電子加工技術(shù)，在指甲大小的硅片上制作包含多達(dá)20萬種DNA基本片段的芯片。DNA芯片可在極短的時間內(nèi)檢測或發(fā)現(xiàn)遺傳基因的變化，對遺傳學(xué)研究、疾病診斷、疾病治療和預(yù)防、轉(zhuǎn)基因工程等具有極其重要的作用。生物工程芯片是21世紀(jì)微電子領(lǐng)域的一個熱點并且具有廣闊的應(yīng)用前景。
2.3納米電子技術(shù)
在半導(dǎo)體領(lǐng)域中，利用超晶格量子阱材料的特性研制出了新一代電子器件，如：高電子遷移晶體管(HEMT)，異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)，低閾值電流量子激光器等。在半導(dǎo)體超薄層中，主要的量子效應(yīng)有尺寸效應(yīng)、隧道效應(yīng)和干涉效應(yīng)。這三種效應(yīng)，已在研制新器件時得到不同程度的應(yīng)用。(1)在FET中，采用異質(zhì)結(jié)構(gòu)，利用電子的量子限定效應(yīng)，可使施主雜質(zhì)與電子空間分離，從而消除了雜質(zhì)散射，獲得高電子遷移率，這種晶體管，在低場下有高跨度，工作頻率，進(jìn)入毫米波，有極好的噪聲特性。(2)利用諧振隧道效應(yīng)制成諧振隧道二極管和晶體管。用于邏輯集成電路，不僅可以減小所需晶體管數(shù)目，還有利于實現(xiàn)低功耗和高速化。(3)制成新型光探測器。在量子阱內(nèi)，電子可形成多個能級，利用能級間躍遷，可制成紅外線探測器。利用量子線、量子點結(jié)構(gòu)作激光器的有源區(qū)，比量子阱激光器更加優(yōu)越。在量子遂道中，當(dāng)電子通過隧道結(jié)時，隧道勢壘兩側(cè)的電位差發(fā)生變化，如果勢壘的靜電能量的變化比熱能還大，那么就能對下一個電子隧道結(jié)起阻礙作用?；谶@一原理，可制作放大器件，振蕩器件或存儲器件。量子微結(jié)構(gòu)大體分為微細(xì)加工和晶體生長兩大類。
3.微電子技術(shù)的主要研究方向
目前微電子技術(shù)正朝著三個方向發(fā)展。第一，繼續(xù)增大晶圓尺寸并縮小特征尺寸。第二，集成電路向系統(tǒng)芯片(systemonchip,SOC)方向發(fā)展。第三，微電子技術(shù)與其他領(lǐng)域相結(jié)合將產(chǎn)生新產(chǎn)業(yè)和新學(xué)科，如微機(jī)電系統(tǒng)和生物芯片。隨著微電子學(xué)與其他學(xué)科的交叉日趨深入，相關(guān)的新現(xiàn)象，新材料，新器件的探索日益增加，光子集成如光電子集成技術(shù)也不斷發(fā)展，這些研究的不斷深入，彼此間的交叉融合，將是未來的研究方向。
作者：金撼塵工作單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
1微電子技術(shù)簡介
微電子技術(shù)，它是建立在以集成電路為核心的各種半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)上的高新電子技術(shù)，特點是體積小、重量輕、可靠性高、工作速度快，微電子技術(shù)對信息化時代具有巨大影響。其之所以稱為核心虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要是因為整個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的任意2個節(jié)點之間的連接并沒有傳統(tǒng)專網(wǎng)所需的端到端的物理鏈路，而是架構(gòu)在公用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商所提供的網(wǎng)絡(luò)平臺，如internet，ATM（異步傳輸模式），F(xiàn)rameRelay（幀中繼）等之上的邏輯網(wǎng)絡(luò)，用戶數(shù)據(jù)在邏輯鏈路中傳輸。它涵蓋了跨共享網(wǎng)絡(luò)或公共網(wǎng)絡(luò)的封裝、加密和身份驗證鏈接的專用網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。核心技術(shù)主要采用了隧道技術(shù)、加解密技術(shù)、密鑰管理技術(shù)和使用者與設(shè)備身份認(rèn)證技術(shù)。在虛擬專用網(wǎng)絡(luò)設(shè)計之前，要嚴(yán)格劃分煤炭礦區(qū)資源線路數(shù)據(jù)，并實施圖層管理，再通過矢柵劃分的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)儲存，這是因為存儲空間數(shù)據(jù)的格式在系統(tǒng)端口緩存中有著至關(guān)重要的作用。計算機(jī)核心技術(shù)中的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)屬于遠(yuǎn)程訪問技術(shù)。在虛擬專用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，用戶端設(shè)計通常由11個功能模塊組成，這11個功能模塊中都可以2次劃分為多個子功能，而且各個系統(tǒng)功能、子功能之間又進(jìn)行再擴(kuò)充，依據(jù)用戶的不同需求實施調(diào)整維護(hù)。并根據(jù)其不同功能進(jìn)行不同設(shè)計。服務(wù)器端擁有通過查詢數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而實現(xiàn)對煤炭運輸計劃信息化的作用，可以為虛擬專用網(wǎng)絡(luò)模型提供很多實用服務(wù)。服務(wù)器的ArcMS與空間數(shù)據(jù)庫建立連接要通過ArcSDE，它可提供大量專業(yè)GIS服務(wù)。在核心網(wǎng)絡(luò)模型組成部分中服務(wù)器端緩存模塊是相當(dāng)重要的，服務(wù)器端緩存模塊主要分為緩存管理組件和索引管理組件。2部分組件分工合作，緩存管理組件是根據(jù)索引分析所得出的結(jié)果，在緩存中處理請求數(shù)據(jù)然后向客戶端發(fā)送，或者利用數(shù)據(jù)庫中已存數(shù)據(jù)，而索引管理組件先索引分析客戶端請求，制作出瓦片空間待處理數(shù)據(jù)列表。
2微電子技術(shù)在煤礦化工產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用準(zhǔn)備
2.1規(guī)范制度，端正思想
人們知道，一個良好的組織機(jī)構(gòu)，除具備較好的運行機(jī)制和管理制度之外，還應(yīng)該具有健全的崗位制度而且能夠?qū)⒅瀼貓?zhí)行。因此，微電子技術(shù)在煤礦機(jī)械的應(yīng)用過程中，很需要一個合適的技術(shù)管理結(jié)構(gòu)，以便于明確各個技術(shù)人員的職權(quán)問題，保證個人任務(wù)到位，避免權(quán)力交叉和責(zé)任推諉的現(xiàn)象發(fā)生，這些問題都可以通過建立健全的崗位責(zé)任制度得以解決。此外，工作人員不但要對微電子技術(shù)知識有一定的了解，盡可能全面地掌握綜合煤礦機(jī)械管理的內(nèi)容與方法，還要對煤礦生產(chǎn)安全制度和相關(guān)法規(guī)有著全面的認(rèn)識，思想上時刻保持著“安全第一”的意識，保證將微電子技術(shù)安全意識滲透到工作的每一個層面，最終提升機(jī)械作業(yè)人員的工作責(zé)任心與使命感。
2.2加強(qiáng)微電子技術(shù)產(chǎn)品的設(shè)備管理
加強(qiáng)設(shè)備巡視管理是建筑工程監(jiān)控的重點，預(yù)防設(shè)備異常的發(fā)生是機(jī)械運行管理的主要內(nèi)容。為了保障煤礦機(jī)械施工的安全性與使用性，應(yīng)該建立完善的設(shè)備定檢制度，機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)備需要進(jìn)行定期的檢測，對于一些使用頻率高的機(jī)械設(shè)備，更是要依據(jù)規(guī)定檢測并建立相應(yīng)的維護(hù)記錄以隨時了解其運轉(zhuǎn)狀態(tài)，保證其正常的運行和及時的維護(hù)。
2.3提高微電子技術(shù)機(jī)械監(jiān)控的技術(shù)管理
由于煤礦化工產(chǎn)業(yè)存在很大程度上的特殊性，而作為貫徹于機(jī)械監(jiān)控整個流程的重要要素，技術(shù)管理在其中的作用不容小覷。因此，加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的絕緣監(jiān)督工作，利用聲波檢測、光譜分析等監(jiān)督手段，及時地發(fā)現(xiàn)并排除故障無疑勢在必行。微電子技術(shù)工作一旦脫離了技術(shù)的支持，就難以稱作是有效的監(jiān)控工作。當(dāng)煤礦化工產(chǎn)業(yè)發(fā)生異常情況時，及時采取跟蹤測溫，利用圖譜庫進(jìn)行分析對比，并提出檢測修改的建議，以此來加強(qiáng)設(shè)備的有效運行。
3基于微電子技術(shù)的煤礦化工產(chǎn)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)
3.1智能監(jiān)控模式的自動化控制和管理
由上述內(nèi)容可知，在統(tǒng)一模式下的信息系統(tǒng)中，微電子技術(shù)對煤礦井下監(jiān)控子系統(tǒng)的控制管理內(nèi)容，可以通過4個步驟來得以實現(xiàn)，即自動檢查、自動尋的、自動求解和自動執(zhí)行。其具體自動控制管理框架，可用圖1所示來進(jìn)行加以描述。這當(dāng)中的“被控制管理的電網(wǎng)子系統(tǒng)”既能夠是一個系統(tǒng)層子系統(tǒng)，也可以是電網(wǎng)元件或廠/站層子系統(tǒng)。對于一個系統(tǒng)層子系統(tǒng)而言，其功能就是通過利用各級調(diào)度控制中心的管理權(quán)限，對智能網(wǎng)絡(luò)在煤礦井下電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、合理性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行盡可能全面的分析，并對系統(tǒng)的所有目的狀態(tài)實施檢查和監(jiān)視，實現(xiàn)對智能監(jiān)控子系統(tǒng)所有狀態(tài)的智能化監(jiān)控。圖1中的監(jiān)控子系統(tǒng)表明，如果被監(jiān)測的煤礦井下狀態(tài)與目標(biāo)限定數(shù)值不一致，那么智能監(jiān)控系統(tǒng)就會自動啟動相關(guān)的任務(wù)處理，對限定以外的突發(fā)時間進(jìn)行控制并做狀態(tài)輸出，同時作用在該子系統(tǒng)所包含的元件上，進(jìn)而對該子系統(tǒng)的輸出狀態(tài)實施調(diào)控，最終將它調(diào)回正常運行狀態(tài)。
3.2監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用
作為煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控工作的關(guān)鍵性內(nèi)容，信息的獲得無疑至關(guān)重要，而獲得信息的主要手段就是監(jiān)測技術(shù)。一般而言，通過煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)有的客觀資料，人們可以初步確定遠(yuǎn)程監(jiān)控的初始方案，進(jìn)而在煤礦工程運營過程中根據(jù)監(jiān)測數(shù)值、經(jīng)驗方法等內(nèi)容，開展反饋分析等工作，修正初步方案與施工網(wǎng)絡(luò)計劃，以保證工程按照最優(yōu)的設(shè)計與施工方案進(jìn)行。因此，監(jiān)控工作的重要性也就顯而易見了。針對我國煤礦工程質(zhì)量中的一些不安全因素，監(jiān)測技術(shù)在遠(yuǎn)程監(jiān)控中的應(yīng)用能夠很好地解決此類問題，它不但可以很好地掌握工程的工作運營狀態(tài)，利用監(jiān)控數(shù)據(jù)對流量方案進(jìn)行整改，并指導(dǎo)開采質(zhì)量作業(yè)；還可以預(yù)見事故風(fēng)險，采取一系列的事前措施，給建筑的安全管理提供信息，將事故突發(fā)率降至最低，保證了煤礦安全生產(chǎn)的穩(wěn)定性。此外，太陽能是一種取之不盡、用之不竭的環(huán)保能源。通過太陽能光伏技術(shù)，可以很好地將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，并廣泛應(yīng)用在遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，太陽能供電部分監(jiān)控結(jié)合了煤礦開采的相關(guān)特點，對煤礦地點的自然環(huán)境等因素進(jìn)行分析，確定了系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)參數(shù)，優(yōu)化了供電系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，對煤礦領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控起到了一定的作用。
3.3視頻流管理服務(wù)端口設(shè)計
視頻流管理服務(wù)器是IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)的精神內(nèi)容，具體視頻采集預(yù)覽實現(xiàn)過程如圖2所示。服務(wù)器端擁有通過查詢數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而實現(xiàn)對煤炭安全生產(chǎn)信息化的作用，可以為遠(yuǎn)程計算機(jī)提供很多實用服務(wù)。視頻流管理服務(wù)器與空間數(shù)據(jù)庫建立連接，可提供大量查詢服務(wù)，例如屬性查詢服務(wù)、矢量和柵格地圖服務(wù)等。在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成部分中視頻流管理緩存服務(wù)器模塊是相當(dāng)重要的，服務(wù)器端緩存模塊主要分為緩存管理組件和索引管理組件。2部分組件分工合作，緩存管理組件是根據(jù)索引分析所得出的結(jié)果，在緩存中處理請求數(shù)據(jù)然后向客戶端發(fā)送，或者利用數(shù)據(jù)庫中已存數(shù)據(jù)，而索引管理組件先索引分析客戶端請求，制作出瓦片空間待處理數(shù)據(jù)列表。若能發(fā)展好緩存數(shù)據(jù)的利用，數(shù)據(jù)庫交互即可免去，同時數(shù)據(jù)的響應(yīng)速度也會大大提高?？偟膩碚f，視頻流管理服務(wù)端為煤礦的安全生產(chǎn)提供了有效的圖像監(jiān)視選擇和視頻存儲的功能，可以徹底實現(xiàn)用戶權(quán)限管理、自動報警與生產(chǎn)安全建議。應(yīng)該說明的是，視頻流管理服務(wù)端口設(shè)計的研制尚在初步階段，要想為煤礦系統(tǒng)數(shù)據(jù)提供一個良好的信息傳輸平臺，尚還任重道遠(yuǎn)。
4結(jié)語
通過將微電子技術(shù)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用到煤礦化工產(chǎn)業(yè)中來，建立視頻監(jiān)控的遠(yuǎn)程計算機(jī)服務(wù)端口，對煤礦監(jiān)控的各個階段實施三維可視化的監(jiān)控，在監(jiān)控前了解各種節(jié)點在實際環(huán)境中的相對位置和相互關(guān)系，不但可以大幅降低企業(yè)管理難度，還能很好地控制企業(yè)成本，最終求得安全生產(chǎn)管理的最優(yōu)化解。為此，人們務(wù)須不斷探索新型網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)工作中的應(yīng)用策略，做到事前控制，提前排除，預(yù)先處理，未雨而綢繆，防患于未然。全面加強(qiáng)煤礦化工產(chǎn)業(yè)微電子監(jiān)控管理水平，使煤礦的施工作業(yè)更加安全穩(wěn)定地進(jìn)行，確保實現(xiàn)煤礦微電子監(jiān)控系統(tǒng)零故障目標(biāo)，以便更好地為社會主義現(xiàn)代化服務(wù)。
作者：張德迪工作單位：淄博職業(yè)學(xué)院
1引言
預(yù)計在未來10到20年，微電子器件抗輻射加固的重點發(fā)展技術(shù)是：抗輻射加固新技術(shù)和新方法研究；新材料和先進(jìn)器件結(jié)構(gòu)輻射效應(yīng)；多器件相互作用模型和模擬研究；理解和研究復(fù)雜3－D結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)封裝的抗輻射加固；開發(fā)能夠降低測試要求的先進(jìn)模擬技術(shù)；開發(fā)應(yīng)用加固設(shè)計的各種技術(shù)。本文分析研究了微電子器件抗輻射加固設(shè)計技術(shù)和工藝制造技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢。
2輻射效應(yīng)和損傷機(jī)理研究
微電子器件中的數(shù)字和模擬集成電路的輻射效應(yīng)一般分為總劑量效應(yīng)（TID）、單粒子效應(yīng)（SEE）和劑量率（DoesRate）效應(yīng)?？倓┝啃?yīng)源于由γ光子、質(zhì)子和中子照射所引發(fā)的氧化層電荷陷阱或位移破壞，包括漏電流增加、MOSFET閾值漂移，以及雙極晶體管的增益衰減。SEE是由輻射環(huán)境中的高能粒子（質(zhì)子、中子、α粒子和其他重離子）轟擊微電子電路的敏感區(qū)引發(fā)的。在p－n結(jié)兩端產(chǎn)生電荷的單粒子效應(yīng)，可引發(fā)軟誤差、電路閉鎖或元件燒毀。SEE中的單粒子翻轉(zhuǎn)（SEU）會導(dǎo)致電路節(jié)點的邏輯狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。劑量率效應(yīng)是由甚高速率的γ或X射線，在極短時間內(nèi)作用于電路，并在整個電路內(nèi)產(chǎn)生光電流引發(fā)的，可導(dǎo)致閉鎖、燒毀和軌電壓坍塌等破壞［1］。輻射效應(yīng)和損傷機(jī)理研究是抗輻射加固技術(shù)的基礎(chǔ)，航空航天應(yīng)用的SiGe，InP，集成光電子等高速高性能新型器件的輻射效應(yīng)和損傷機(jī)理是研究重點。研究新型器件的輻射效應(yīng)和損傷機(jī)理的重要作用是：1）對新的微電子技術(shù)和光電子技術(shù)進(jìn)行分析評價，推動其應(yīng)用到航空航天等任務(wù)中；2）研究輻射環(huán)境應(yīng)用技術(shù)的指導(dǎo)方法學(xué)；3）研究抗輻射保證問題，以增加系統(tǒng)可靠性，減少成本，簡化供應(yīng)渠道。研究的目的是保證帶寬／速度不斷提升的微電子和光（如光纖數(shù)據(jù)鏈接）電子電路在輻射環(huán)境中可靠地工作。圖1所示為輻射效應(yīng)和損傷機(jī)理的重點研究對象。研究領(lǐng)域可分為：1）新微電子器件輻射效應(yīng)和損傷機(jī)理；2）先進(jìn)微電子技術(shù)輻射評估；3）航空航天抗輻射保障；4）光電子器件的輻射效應(yīng)和損傷機(jī)理；5）輻射測試、放射量測定及相關(guān)問題；6）飛行工程和異常數(shù)據(jù)分析；7）提供及時的前期工程支持；8）航空輻射效應(yīng)評估；9）輻射數(shù)據(jù)維護(hù)和傳送。
3抗輻射加固設(shè)計技術(shù)
3．1抗輻射加固系統(tǒng)設(shè)計方法
開展抗輻射加固設(shè)計需要一個完整的設(shè)計和驗證體系，包括技術(shù)支持開發(fā)、建立空間環(huán)境模型及環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)、具備系統(tǒng)設(shè)計概念和在軌實驗的數(shù)據(jù)庫等。圖2所示為空間抗輻射加固設(shè)計的驗證體系。本文討論的設(shè)計技術(shù)范圍主要是關(guān)于系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、電路、器件級的設(shè)計技術(shù)?？梢酝ㄟ^圖2所示設(shè)計體系進(jìn)行抗輻射加固設(shè)計：1）采用多級別冗余的方法減輕輻射破壞，這些級別分為元件級、板級、系統(tǒng)級和飛行器級。2）采用冗余或加倍結(jié)構(gòu)元件（如三模塊冗余）的邏輯電路設(shè)計方法，即投票電路根據(jù)最少兩位的投票確定輸出邏輯。3）采用電路設(shè)計和版圖設(shè)計以減輕電離輻射破壞的方法。即采用隔離、補(bǔ)償或校正、去耦等電路技術(shù)，以及摻雜阱和隔離槽芯片布局設(shè)計；4）加入誤差檢測和校正電路，或者自修復(fù)和自重構(gòu)功能；5）器件間距和去耦。這些加固設(shè)計器件可以采用專用工藝，也可采用標(biāo)準(zhǔn)工藝制造。
3．2加固模擬／混合信號IP技術(shù)
最近的發(fā)展趨勢表明，為了提高衛(wèi)星的智能水平和降低成本，推動了模擬和混合信號IP需求不斷增加［2］?？馆椛浼庸棠MIP的數(shù)量也不斷增加。其混合信號IP也是相似的，在高、低壓中均有應(yīng)用，只是需在不同的代工廠加工。比利時IMEC，ICsense等公司在設(shè)計抗輻射加固方案中提供了大量的模擬IP內(nèi)容。模擬IP包括抗輻射加固的PLL和A／D轉(zhuǎn)換器模塊，正逐步向軟件控制型混合信號SoCASIC方向發(fā)展。該抗輻射加固庫基于XFab公司180nm工藝，與臺積電180nm設(shè)計加固IP庫參數(shù)相當(dāng)。TID加固水平可以達(dá)到1kGy，并且對單粒子閉鎖和漏電流增加都可以進(jìn)行有效加固。
3．3SiGe加固設(shè)計技術(shù)
SiGeHBT晶體管在空間應(yīng)用并作模擬器件時，對總劑量輻射效應(yīng)具有較為充分和固有的魯棒性，具備大部分空間應(yīng)用（如衛(wèi)星）所要求的總劑量和位移效應(yīng)的耐受能力［3］。目前，SiGeBiCMOS設(shè)計加固的熱點主要集中在數(shù)字邏輯電路上。SEE／SEU會對SiGeHBT數(shù)字邏輯電路造成較大破壞。因此，這方面的抗加設(shè)計技術(shù)發(fā)展較快。對先進(jìn)SiGeBiCMOS工藝的邏輯電路進(jìn)行SEE／SEU加固時，在器件級，可采用特殊的C－B－ESiGeHBT器件、反模級聯(lián)結(jié)構(gòu)器件、適當(dāng)?shù)陌鎴D結(jié)構(gòu)設(shè)計等來進(jìn)行SEE／SEU加固。在電路級，可使用雙交替、柵反饋和三模冗余等方法進(jìn)行加固設(shè)計。三模冗余法除了在電路級上應(yīng)用外，還可作為一種系統(tǒng)級加固方法使用。各種抗輻射設(shè)計獲得的加固效果各不相同。例如，移相器使用器件級和電路級并用的加固設(shè)計方案，經(jīng)過LET值為75MeV?cm2／mg的重粒子試驗和標(biāo)準(zhǔn)位誤差試驗后，結(jié)果顯示，該移相器整體抗SEU能力得到有效提高，對SEU具有明顯的免疫力。
4抗輻射加固工藝技術(shù)
目前，加固專用工藝線仍然是戰(zhàn)略級加固的強(qiáng)有力工具，將來會越來越多地與加固設(shè)計結(jié)合使用。因為抗輻射加固工藝技術(shù)具有非常高的專業(yè)化屬性和高復(fù)雜性，因此只有少數(shù)幾個廠家能夠掌握該項技術(shù)。例如，單粒子加固的SOI工藝和SOS工藝，總劑量加固的小幾何尺寸CMOS工藝，IBM的45nmSOI工藝，Honeywe1l的50nm工藝，以及BAE外延CMOS工藝等。主要的抗輻射加固產(chǎn)品供應(yīng)商之一Atmel于2006年左右達(dá)到0．18μm技術(shù)節(jié)點，上一期的工藝節(jié)點為3μm。Atmel的RTCMOS，RTPCMOS，RHCMOS抗輻射加固專用工藝不需改變設(shè)計和版圖，只用工藝加固即可制造出滿足抗輻射要求的軍用集成電路。0．18μm是Atmel當(dāng)前主要的抗輻射加固工藝，目前正在開發(fā)0．15μm技術(shù)，下一步將發(fā)展90nm和65nm工藝。Atmel采用0．18μm專用工藝制造的IC有加固ASIC、加固通信IC、加固FPGA、加固存儲器、加固處理器等，如圖3所示。
5重點發(fā)展技術(shù)態(tài)勢
5．1美國的抗輻射加固技術(shù)
5．1．1加固設(shè)計重點技術(shù)
美國商務(wù)部2009年國防工業(yè)評估報告《美國集成電路設(shè)計和制造能力》，詳細(xì)地研究了美國抗輻射加固設(shè)計和制造能力［4］。擁有抗輻射加固制造能力的美國廠商同時擁有抗單粒子效應(yīng)、輻射容錯、抗輻射加固和中子加固的設(shè)計能力。其中，擁有抗單粒子效應(yīng)能力的18家、輻射容錯14家、輻射加固10家，中子加固9家。IDM公司是抗輻射加固設(shè)計的主力軍，2006年就已達(dá)到從10μm到65nm的15個技術(shù)節(jié)點的產(chǎn)品設(shè)計能力。15家公司具備10μm～1μm的設(shè)計能力，22家公司具備1μm～250nm的設(shè)計能力，24家公司具備250nm～65nm設(shè)計能力，7家公司的技術(shù)節(jié)點在65nm以下，如圖5所示。純設(shè)計公司的抗輻射加固設(shè)計能力較弱。美國IDM在設(shè)計抗輻射產(chǎn)品時所用的材料包括體硅、SOI，SiGe等Si標(biāo)準(zhǔn)材料，和藍(lán)寶石上硅、SiC，GaN，GaAs，InP，銻化物、非結(jié)晶硅等非標(biāo)準(zhǔn)材料兩大類。標(biāo)準(zhǔn)材料中使用體硅的有23家，使用SOI的有13家，使用SiGe的有10家。使用非標(biāo)準(zhǔn)材料的公司數(shù)量在明顯下降。非標(biāo)材料中，GaN是熱點，有7家公司（4個小規(guī)模公司和3個中等規(guī)模公司）在開發(fā)。SiC則最弱，只有兩家中小公司在研發(fā)。沒有大制造公司從事非標(biāo)材料的開發(fā)。
5．1．2重點工藝和制造能力
美國有51家公司從事輻射容錯、輻射加固、中子加固、單粒子瞬態(tài)加固IC產(chǎn)品研制。其中抗單粒子效應(yīng)16家，輻射容錯15家，抗輻射加固12家，中子加固8家。制造公司加固IC工藝節(jié)點從10μm到32nm。使用的材料有標(biāo)準(zhǔn)Si材料和非標(biāo)準(zhǔn)兩大類。前一類有體硅、SOI和SiGe，非標(biāo)準(zhǔn)材料則包括藍(lán)寶石上硅，SiC，GaN，GaAs，InP，銻化物和非晶硅（amorphous）。晶圓的尺寸有50，100，150，200，300mm這幾類?？馆椛浼庸坍a(chǎn)品制造可分為專用集成電路（ASIC）、柵陣列、存儲器和其他產(chǎn)品。ASIC制造能力最為強(qiáng)大，定制ASIC的廠商達(dá)到21家，標(biāo)準(zhǔn)ASIC達(dá)到13家，結(jié)構(gòu)化ASIC有12家。柵陣列有：現(xiàn)場可編程陣列（FPGA）、掩膜現(xiàn)場可編程陣列（MPGA）、一次性現(xiàn)場可編程陣列（EPGA），共19家。RF／模擬／混合信號IC制造商達(dá)到18家，制造處理器／協(xié)處理器有11家。5．1．3RF和混合信號SiGeBiCMOS據(jù)美國航空航天局（NASA），SiGe技術(shù)發(fā)展的下一目標(biāo)是深空極端環(huán)境應(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品，例如月球表面應(yīng)用。這主要包括抗多種輻射和輻射免疫能力。例如，器件在＋120℃～－180℃溫度范圍內(nèi)正常工作的能力。具有更多的SiGe模擬／混合信號產(chǎn)品，微波／毫米波混合信號集成電路。系統(tǒng)能夠取消各種屏蔽和專用電纜，以減小重量和體積。德國IHP公司為空間應(yīng)用提供高性能的250nmSiGeBiCMOS工藝SGB25RH［5］，其工作頻率達(dá)到20GHz。包括專用抗輻射加固庫輻射試驗、ASIC開發(fā)和可用IP。采用SGB13RH加固的130nmSiGeBiCMOS工藝可達(dá)到250GHz／300GHz的ft／fmax。采用該技術(shù)，可實現(xiàn)SiGeBiCMOS抗輻射加固庫。
5．2混合信號的抗輻射加固設(shè)計技術(shù)
如果半導(dǎo)體發(fā)展趨勢不發(fā)生變化，則當(dāng)IC特征尺寸向90nm及更小尺寸發(fā)展時，混合信號加固設(shè)計技術(shù)的重要性就會增加［6］。設(shè)計加固可以使用商用工藝，與特征尺寸落后于商用工藝的專用工藝相比，能夠在更小的芯片面積上提高IC速度和優(yōu)化IC性能。此外，設(shè)計加固能夠幫助設(shè)計者擴(kuò)大減小單粒子效應(yīng)的可選技術(shù)范圍。在20～30年長的時期內(nèi)，加固設(shè)計方法學(xué)的未來并不十分清晰。最終數(shù)字元件將縮小到分子或原子的尺度。單個的質(zhì)子、中子或粒子碰撞導(dǎo)致的后果可能不是退化，而是整個晶體管或子電路毀壞。除了引入新的屏蔽和／或封裝技術(shù)，一些復(fù)雜數(shù)字電路還需要具備一些動態(tài)的自修復(fù)和自重構(gòu)功能。此外，提高產(chǎn)量和防止工作失效的力量或許會推動商用制造商在解決這些問題方面起到引領(lǐng)的作用。當(dāng)前，沒有跡象表明模擬和RF電路會最終使用與數(shù)字電路相同的元件和工藝。因此，加固混合信號電路設(shè)計者需要在模擬和數(shù)字兩個完全不同的方向開展工作，即需要同時使用兩種基本不同的IC技術(shù)，并應(yīng)用兩種基本不同的加固設(shè)計方法。
6結(jié)束語
微電子器件抗輻射加固是軍用微電子技術(shù)爭奪的焦點之一。對微電子、光電子器件輻射效應(yīng)和損傷機(jī)理的研究是抗輻射加固技術(shù)的基礎(chǔ)。CMOS，SOI，SiGe，InP，集成光電子等高速高性能新型器件的輻射效應(yīng)和損傷機(jī)理的研究是基礎(chǔ)研究的熱點。為了保證戰(zhàn)略級加固能力，美國等國家保留了相當(dāng)數(shù)量的專用抗輻射加固設(shè)計、工藝和制造能力。同時，也在開發(fā)采用標(biāo)準(zhǔn)商用工藝線的加固設(shè)計技術(shù)（RHBD），這是快速發(fā)展的熱點技術(shù)之一。建立一個完善的設(shè)計和驗證體系是抗輻射加固設(shè)計的基礎(chǔ)設(shè)施和體制保障。在技術(shù)趨勢方面，亞微米CMOS，SOI，SiGe微電子器件、電路、系統(tǒng)的抗固設(shè)計和工藝技術(shù)是信號處理集成電路的重點發(fā)展方向。藍(lán)寶石上硅，SiC，GaN，GaAs，InP，銻化物和非晶硅等非標(biāo)準(zhǔn)材料也是某些特定應(yīng)用的重點發(fā)展技術(shù)。
作者：王健安謝家志賴凡工作單位：中國電子科技集團(tuán)公司第二十四研究所
1發(fā)揮省實訓(xùn)基地作用,提升學(xué)生核心能力
“集成電路版圖設(shè)計”、“微電子工藝及管理”、“半導(dǎo)體設(shè)備維護(hù)”為微電子技術(shù)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的核心工作崗位.在省實訓(xùn)基地的建設(shè)中，建立了IC版圖設(shè)計實驗室、微電子材料及器件工藝實驗室和IC封裝測試實驗室.依托省實訓(xùn)基地，瞄準(zhǔn)本專業(yè)的核心工作崗位需求，進(jìn)行本專業(yè)的新技術(shù)、新工藝、新材料等實訓(xùn)，使學(xué)生在校期間掌握本行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)，提升就業(yè)競爭力.在微電子工藝的教學(xué)中，改變原來學(xué)生只能通過教師解說、觀看錄像等了解相關(guān)工藝過程，沒有機(jī)會親自動手的狀況，采用理實一體化的教學(xué)模式；在IC版圖設(shè)計、IC封裝測試的教學(xué)中，進(jìn)行大力教學(xué)改革，以項目或任務(wù)驅(qū)動，面向工作過程，實現(xiàn)融知識、技能與職業(yè)素質(zhì)于一體的人才培養(yǎng)[4].
2校內(nèi)外實訓(xùn)基地相融合，推進(jìn)教學(xué)改革
微電子涉及的實訓(xùn)設(shè)備昂貴，學(xué)校由于本身經(jīng)費的限制，只能建立非常有限的微電子實驗環(huán)境，其它的要依靠校企合作方式來解決.為發(fā)揮企業(yè)的優(yōu)勢，與蘇州中科集成電路設(shè)計中心進(jìn)行緊密合作.蘇州中科集成電路設(shè)計中心是中國科學(xué)院和蘇州市政府聯(lián)合創(chuàng)辦的大型院地合作項目，是蘇州市集成電路公共實訓(xùn)基地.雙方合作的主要內(nèi)容有：中科積極參與學(xué)校微電子專業(yè)人才培養(yǎng)方案的建設(shè)，在教材及教學(xué)內(nèi)容上互相學(xué)習(xí)，相互滲透，該專業(yè)基于項目教學(xué)法的“IC版圖設(shè)計”課程就是雙方合作開發(fā)的結(jié)果，中科每年都免費接受該專業(yè)學(xué)生到中科進(jìn)行為期2-3天的參觀、實習(xí)、設(shè)計體驗等活動，每年都派工程師到學(xué)校給學(xué)生進(jìn)行行業(yè)發(fā)展及職業(yè)規(guī)劃的輔導(dǎo)，該專業(yè)每年推薦優(yōu)秀的學(xué)生，由學(xué)生自愿參加中科組織的有關(guān)“集成電路版圖設(shè)計”和“集成電路測試”方面的高技能培訓(xùn)，并由學(xué)校與中科共同擇優(yōu)推薦學(xué)生就業(yè).校企深度合作，校內(nèi)外實訓(xùn)基地相融合的培養(yǎng)方式，使學(xué)生參與到企業(yè)的實際工作中，按企業(yè)員工的要求進(jìn)行實戰(zhàn)訓(xùn)練，提高學(xué)生的責(zé)任感、團(tuán)隊意識和實際技能，也降低了學(xué)生的就業(yè)成本.
3工學(xué)結(jié)合，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量
國家在“十二五”高等職業(yè)教育發(fā)展規(guī)劃中明確提出：繼續(xù)推行任務(wù)驅(qū)動、項目導(dǎo)向、訂單培養(yǎng)、工學(xué)交替等教學(xué)做一體的教學(xué)模式改革.頂崗實習(xí)是讓學(xué)生對社會和專業(yè)加深了解的有效方法和途徑.在學(xué)校的大力支持下，先后與蘇州中科集成電路設(shè)計中心、信音電子(蘇州)有限公司、秉亮科技(蘇州)有限公司、旺宏微電子(蘇州)有限公司等公司建立了緊密的合作關(guān)系，成為本專業(yè)的校外實訓(xùn)基地.2009級微電子專業(yè)三個班的同學(xué)2011暑期在信音電子(蘇州)有限公司進(jìn)行了為期三個月的頂崗實習(xí)，這也是學(xué)校第一次一個年級的全專業(yè)學(xué)生到企業(yè)去.這是一次難得的了解企業(yè)的機(jī)會，鍛煉了學(xué)生各方面的能力，特別是毅力和個人意志品質(zhì)及團(tuán)隊合作精神.學(xué)生到企業(yè)頂崗實訓(xùn)，雖然很辛苦，但加深了對社會和企業(yè)的了解，掙了自己所需的學(xué)費，學(xué)生感到特別自豪，也體會到父母掙錢給自己讀書的艱辛，深刻體會到以后努力學(xué)習(xí)、提高自己謀生手段的重要性.本專業(yè)探索出既增強(qiáng)學(xué)生的就業(yè)競爭力，又降低企業(yè)的用人成本的人才培養(yǎng)模式，實現(xiàn)企業(yè)、學(xué)校、學(xué)生、家庭等多方共贏.
4構(gòu)建雙師結(jié)構(gòu)教學(xué)團(tuán)隊
實施“請進(jìn)來，走出去”的培養(yǎng)方式，向校外實訓(xùn)基地蘇州中科集成電路設(shè)計中心、蘇州瑋琪生物科技有限公司、無錫華潤矽科微電子有限公司等先后派出5名教師以項目合作的方式到企業(yè)短期工作，深入企業(yè)一線親身了解最新技術(shù)、體驗工程環(huán)境，促進(jìn)雙師型教師隊伍的建設(shè).另外，也把企業(yè)項目帶進(jìn)來，目前本專業(yè)教研室的教師們承擔(dān)了來自校外實訓(xùn)基地的3項研發(fā)項目.與此同時，實訓(xùn)基地先進(jìn)的儀器設(shè)備，也為教師開展科研創(chuàng)造了條件，提升了教師的科研水平，為指導(dǎo)學(xué)生實訓(xùn)打下基礎(chǔ)[5].
5結(jié)語
近兩年多來微電子技術(shù)專業(yè)就業(yè)率和簽約率較高，連續(xù)3年簽約率高達(dá)85%以上，也高于學(xué)校的平均水平，2012屆的簽約率更高達(dá)96%.近3年的畢業(yè)生約有1/4—1/3進(jìn)入集成電路設(shè)計公司從事IC版圖設(shè)計的工作，成為研發(fā)輔助人員，這在高職院校各專業(yè)中是不多見的.其中不少學(xué)生被本行業(yè)的著名公司，如旺宏微電子、秉亮科技、奇景光電(蘇州)有限公司等公司競相錄用，不少學(xué)生已成為公司的技術(shù)骨干.在蘇州地區(qū)的主要集成電路設(shè)計公司，其后端版圖設(shè)計人員，基本上有一半以上的員工是本校微電子專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生.在微電子工藝領(lǐng)域，本專業(yè)也有不少學(xué)生進(jìn)入像蘇州納米所等單位從事微電子工藝工作.通過推行校內(nèi)外實訓(xùn)基地相融合，教學(xué)和課程相滲透的人才培養(yǎng)模式，提高了學(xué)校微電子技術(shù)專業(yè)學(xué)生的人才培養(yǎng)質(zhì)量，成為本地區(qū)特色鮮明并有一定影響的專業(yè).
本文作者:吳塵陳偉元工作單位:蘇州市職業(yè)大學(xué)
微電子技術(shù)對現(xiàn)代人類生活的影響極大，自從1947年第一個晶體管問世以來，微電子技術(shù)發(fā)展速猛。Intel公司的創(chuàng)始人之一Moore在上個世紀(jì)1965年研究指出，晶成電路上集成的晶體管數(shù)量每18個月將增加一倍，性能將提高一倍，而價格卻不相應(yīng)的增加，這就是所謂的摩爾定律（Moore,sLaw）。根據(jù)美國半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會預(yù)測，至少到2016年，集成電路（IC）線寬依然按“摩爾定律”縮小下去，2016年可以達(dá)到25nm的技術(shù)水平。根據(jù)發(fā)表的大量資料可知，在2016年以后的十幾年，芯片的特征尺寸將繼續(xù)縮小。微電子技術(shù)新的發(fā)展及應(yīng)用方向是系統(tǒng)芯片（SOC），它的發(fā)展時間可能會更長，所謂的系統(tǒng)芯片是隨著微電子工藝向納米級遷移和設(shè)計復(fù)雜度增加，一種新的產(chǎn)品把系統(tǒng)做在了芯片上，該芯片被稱為系統(tǒng)芯片（簡稱SOC）。系統(tǒng)芯片將逐漸取代微處理器，SOC必將成為今后微電子技術(shù)發(fā)展新寵之一。另外，微電子技術(shù)還會與其它技術(shù)相融合，誕生一系列新的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)增長點，例如MEMS技術(shù)和生物芯片等。
一、微電子的集成技術(shù)
微電子器件的特征尺寸縮小將持繼下去。目前，建立在以Si基材料為基礎(chǔ)、CMOS器件為主流的半導(dǎo)體集成電路技術(shù)，其主流產(chǎn)品的特征尺寸已縮小到0.18~0.1?m。硅基技術(shù)的高度成熟，硅基CMOS芯片應(yīng)用的日益擴(kuò)大，硅平面的加工工藝技術(shù)作為高新技術(shù)基礎(chǔ)的高新加工技術(shù)也將持繼下去。據(jù)國際權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測，到2012年，微電子芯片加工技術(shù)將達(dá)到400mm（16in）硅片、50nm特征尺寸，到2016年，器件的最小特征尺寸應(yīng)在13nm。然而，硅基CMOS的發(fā)展和任何事物一樣，都有其產(chǎn)生、發(fā)展、成熟、衰亡的過程，不可能按摩爾定律揭示的規(guī)律長期的發(fā)展下去。隨著特征尺寸的縮小，將達(dá)到器件結(jié)構(gòu)的諸多物理限制。當(dāng)代各種集成電路發(fā)展?fàn)顩r，越來越接近物理限制。
采用新材料的非經(jīng)典CMOS必將發(fā)展起來，高K材料和新型的柵電極；采用非經(jīng)典的FET器件結(jié)構(gòu)；采用新工藝技術(shù)等。在非經(jīng)典CMOS迫切需要解決的問題中，功耗是一個最嚴(yán)峻的問題，能否圓滿解決這一問題，將是制約發(fā)展非經(jīng)典CMOS發(fā)展的一個重要因素。
二、正在成長的系統(tǒng)芯片—SOC
由芯片發(fā)展到系統(tǒng)芯片（SOC），是改善芯片集成技術(shù)的新舉措。微電子器件的特征尺寸難于按摩爾定律無限的縮小下去，在芯片上增加集成器件是集成技術(shù)發(fā)展的另一方向。與當(dāng)年從分立晶體管到集成芯片（IC）一樣，系統(tǒng)芯片（SOC）將是微電子技術(shù)領(lǐng)域中又一場新的革命。
上個世紀(jì)90年代以來，集成芯片系統(tǒng)（SOC）訊速發(fā)展起來，它基于硅基CMOS工藝，但又不局限于CMOS和硅平面加工工藝。它是以硅基CMOS為基礎(chǔ)技術(shù)，將整個電子系統(tǒng)和子系統(tǒng)整個集成在一個芯片上或幾個芯片上，它是集軟件和硬件于一身的產(chǎn)物，SOC的設(shè)計是通過嵌入模擬電路、數(shù)字電路等IP的結(jié)合體，可以具有更大的靈活性。一個典型的SOC可能包含應(yīng)用處理器模塊、數(shù)字信號處理器模塊、存儲器單元模塊、控制器模塊、外設(shè)接口模塊等等多種模塊。微電子技術(shù)從IC向SOC轉(zhuǎn)變不僅是一種概念上的突破，同時也是信息技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。集成系統(tǒng)的發(fā)展是以應(yīng)用為驅(qū)動的，隨著社會信息化的進(jìn)程，它將越來越重要。21世紀(jì)僅僅是SOC發(fā)展的開始，它將進(jìn)入空間、進(jìn)入人體、進(jìn)入家庭，它將進(jìn)入需要所有需要掌握信息處理的信息空間和時間。有的科學(xué)家就把集成芯片系統(tǒng)—SOC稱為USOC（UserSOC）。
三、MEMS技術(shù)是微電子技術(shù)新的增長點
微機(jī)電系統(tǒng)制造（Micro?Electro?Mechanical?systems—MEMS）是微電子發(fā)展的另一方向，它的目標(biāo)是把信息獲取、處理和執(zhí)行一體化地集成在一起，使其成為真正的系統(tǒng)，也可以說是更廣泛的SOC概念。MEMS不僅為傳統(tǒng)的機(jī)械尺寸領(lǐng)域打開了新的大門，也真正實現(xiàn)了機(jī)電一體化。因此，它被認(rèn)為是微電子技術(shù)的又一次革命，對21世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)方式、人類生活都有深遠(yuǎn)影響。
微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)是建立在微米/納米技術(shù)（micro/nanotechnology）基礎(chǔ)上的21世紀(jì)前沿技術(shù)，是指對微米/納米材料進(jìn)行設(shè)計、加工、制造、測量和控制的技術(shù)。它可將機(jī)械構(gòu)件、光學(xué)系統(tǒng)、驅(qū)動部件、電控系統(tǒng)集成為一個整體單元的微型系統(tǒng)。這種微機(jī)電系統(tǒng)不僅能夠采集、處理與發(fā)送信息或指令，還能夠按照所獲取的信息自主地或根據(jù)外部的指令進(jìn)行操作。它用微電子技術(shù)和微加工技術(shù)(包括硅體微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片鍵合等技術(shù))相結(jié)合的制造工藝，制造出各種性能優(yōu)異、價格低廉、微型化的傳感器、執(zhí)行器、驅(qū)動器和微系統(tǒng)。?微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）是近年來發(fā)展起來的一種新型多學(xué)科交叉的技術(shù)，該技術(shù)將對未來人類生活產(chǎn)生極大性影響。它涉及機(jī)械、電子、化學(xué)、物理、光學(xué)、生物、材料等多學(xué)科。?微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的研究已取得很多成果。在微傳感器方面，利用物質(zhì)的各種特性研制出了各種微型傳感器；在微執(zhí)生器方面有微型馬達(dá)、微閥、微泵及各種專用微型機(jī)械已組成微化學(xué)系統(tǒng)和DNA反應(yīng)室。此外，還有其它很多方面的應(yīng)用。
微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）的制造，是從專用集成電路（ASIC）技術(shù)發(fā)展過來的，如同ASIC技術(shù)那樣，可以用微電子工藝技術(shù)的方法批量制造。但比ASIC制造更加復(fù)雜，這是由于?微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）的制造采用了諸如生物或者化學(xué)活化劑之類的特殊材料，是一種高水平的微米/納米技術(shù)。微米制造技術(shù)包括對微米材料的加工和制造。納米制造技術(shù)和工藝，除了包括微米制造的一些技術(shù)（如離子束光刻等）與工藝外，還包括利用材料的本質(zhì)特性而對材料進(jìn)行分子和原子量級的加工與排列技術(shù)和工藝等。
隨著信息時展需要，后硅時代的將來還無法預(yù)料，但微電子方面的科學(xué)工作者普遍期望基于分子結(jié)構(gòu)新方案和工作原理的發(fā)展，在基礎(chǔ)研究方面，已有分子電子的設(shè)想，但還不能估計其技術(shù)可轉(zhuǎn)換性。有機(jī)微電子技術(shù)、超導(dǎo)微電子技術(shù)、納米電子技術(shù)等，都將是微電子領(lǐng)域新的亮點。
摘要本文展望了21世紀(jì)微電子技術(shù)的發(fā)展趨勢。認(rèn)為：21世紀(jì)初的微電子技術(shù)仍將以硅基CMOS電路為主流工藝，但將突破目前所謂的物理“限制”，繼續(xù)快速發(fā)展；集成電路將逐步發(fā)展成為集成系統(tǒng)；微電子技術(shù)將與其它技術(shù)結(jié)合形成一系列新的增長點，例如微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、DNA芯片等。具體地講，SOC設(shè)計技術(shù)、超微細(xì)光刻技術(shù)、虛擬工廠技術(shù)、銅互連及低K互連絕緣介質(zhì)、高K柵絕緣介質(zhì)和柵工程技術(shù)、SOI技術(shù)等將在近幾年內(nèi)得到快速發(fā)展。21世紀(jì)將是我國微電子產(chǎn)業(yè)的黃金時代。
關(guān)鍵詞微電子技術(shù)集成系統(tǒng)微機(jī)電系統(tǒng)DNA芯片
1引言
綜觀人類社會發(fā)展的文明史，一切生產(chǎn)方式和生活方式的重大變革都是由于新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和新技術(shù)的產(chǎn)生而引發(fā)的，科學(xué)技術(shù)作為革命的力量，推動著人類社會向前發(fā)展。從50多年前晶體管的發(fā)明到目前微電子技術(shù)成為整個信息社會的基礎(chǔ)和核心的發(fā)展歷史充分證明了“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”。信息是客觀事物狀態(tài)和運動特征的一種普遍形式，與材料和能源一起是人類社會的重要資源，但對它的利用卻僅僅是開始。當(dāng)前面臨的信息革命以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化作為特征。數(shù)字化大大改善了人們對信息的利用，更好地滿足了人們對信息的需求；而網(wǎng)絡(luò)化則使人們更為方便地交換信息，使整個地球成為一個“地球村”。以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化為特征的信息技術(shù)同一般技術(shù)不同，它具有極強(qiáng)的滲透性和基礎(chǔ)性，它可以滲透和改造各種產(chǎn)業(yè)和行業(yè)，改變著人類的生產(chǎn)和生活方式，改變著經(jīng)濟(jì)形態(tài)和社會、政治、文化等各個領(lǐng)域。而它的基礎(chǔ)之一就是微電子技術(shù)。可以毫不夸張地說，沒有微電子技術(shù)的進(jìn)步，就不可能有今天信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，微電子已經(jīng)成為整個信息社會發(fā)展的基石。
50多年來微電子技術(shù)的發(fā)展歷史，實際上就是不斷創(chuàng)新的過程，這里指的創(chuàng)新包括原始創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新等。晶體管的發(fā)明并不是一個孤立的精心設(shè)計的實驗，而是一系列固體物理、半導(dǎo)體物理、材料科學(xué)等取得重大突破后的必然結(jié)果。1947年發(fā)明點接觸型晶體管、1948年發(fā)明結(jié)型場效應(yīng)晶體管以及以后的硅平面工藝、集成電路、CMOS技術(shù)、半導(dǎo)體隨機(jī)存儲器、CPU、非揮發(fā)存儲器等微電子領(lǐng)域的重大發(fā)明也都是一系列創(chuàng)新成果的體現(xiàn)。同時，每一項重大發(fā)明又都開拓出一個新的領(lǐng)域，帶來了新的巨大市場，對我們的生產(chǎn)、生活方式產(chǎn)生了重大的影響。也正是由于微電子技術(shù)領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新，才能使微電子能夠以每三年集成度翻兩番、特征尺寸縮小倍的速度持續(xù)發(fā)展幾十年。自1968年開始，與硅技術(shù)有關(guān)的學(xué)術(shù)論文數(shù)量已經(jīng)超過了與鋼鐵有關(guān)的學(xué)術(shù)論文，所以有人認(rèn)為，1968年以后人類進(jìn)入了繼石器、青銅器、鐵器時代之后硅石時代（siliconage）〖1〗。因此可以說社會發(fā)展的本質(zhì)是創(chuàng)新，沒有創(chuàng)新，社會就只能被囚禁在“超穩(wěn)態(tài)”陷阱之中。雖然創(chuàng)新作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的改革動力往往會給社會帶來“創(chuàng)造性的破壞”，但經(jīng)過這種破壞后，又將開始一個新的處于更高層次的創(chuàng)新循環(huán)，社會就是以這樣螺旋形上升的方式向前發(fā)展。
在微電子技術(shù)發(fā)展的前50年，創(chuàng)新起到了決定性的作用，而今后微電子技術(shù)的發(fā)展仍將依賴于一系列創(chuàng)新性成果的出現(xiàn)。我們認(rèn)為：目前微電子技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個很關(guān)鍵的時期，21世紀(jì)上半葉，也就是今后50年微電子技術(shù)的發(fā)展趨勢和主要的創(chuàng)新領(lǐng)域主要有以下四個方面：以硅基CMOS電路為主流工藝；系統(tǒng)芯片（SystemOnAChip，SOC）為發(fā)展重點；量子電子器件和以分子（原子）自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米電子學(xué)；與其他學(xué)科的結(jié)合誕生新的技術(shù)增長點，如MEMS，DNAChip等。
221世紀(jì)上半葉仍將以硅基CMOS電路為主流工藝
微電子技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)是不斷提高集成系統(tǒng)的性能及性能價格比，因此便要求提高芯片的集成度，這是不斷縮小半導(dǎo)體器件特征尺寸的動力源泉。以MOS技術(shù)為例，溝道長度縮小可以提高集成電路的速度；同時縮小溝道長度和寬度還可減小器件尺寸，提高集成度，從而在芯片上集成更多數(shù)目的晶體管，將結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜、性能更加完善的電子系統(tǒng)集成在一個芯片上；此外，隨著集成度的提高，系統(tǒng)的速度和可靠性也大大提高，價格大幅度下降。由于片內(nèi)信號的延遲總小于芯片間的信號延遲，這樣在器件尺寸縮小后，即使器件本身的性能沒有提高，整個集成系統(tǒng)的性能也可以得到很大的提高。
自1958年集成電路發(fā)明以來，為了提高電子系統(tǒng)的性能，降低成本，微電子器件的特征尺寸不斷縮小，加工精度不斷提高，同時硅片的面積不斷增大。集成電路芯片的發(fā)展基本上遵循了Intel公司創(chuàng)始人之一的GordonE．Moore1965年預(yù)言的摩爾定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸縮小倍。在這期間，雖然有很多人預(yù)測這種發(fā)展趨勢將減緩，但是微電子產(chǎn)業(yè)三十多年來發(fā)展的狀況證實了Moore的預(yù)言[2]。而且根據(jù)我們的預(yù)測，微電子技術(shù)的這種發(fā)展趨勢還將在21世紀(jì)繼續(xù)一段時期，這是其它任何產(chǎn)業(yè)都無法與之比擬的。
現(xiàn)在，0．18微米CMOS工藝技術(shù)已成為微電子產(chǎn)業(yè)的主流技術(shù)，0．035微米乃至0．020微米的器件已在實驗室中制備成功，研究工作已進(jìn)入亞0．1微米技術(shù)階段，相應(yīng)的柵氧化層厚度只有2．0～1．0nm。預(yù)計到2010年，特征尺寸為0．05～0．07微米的64GDRAM產(chǎn)品將投入批量生產(chǎn)。
21世紀(jì)，起碼是21世紀(jì)上半葉,微電子生產(chǎn)技術(shù)仍將以尺寸不斷縮小的硅基CMOS工藝技術(shù)為主流。盡管微電子學(xué)在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大進(jìn)展；但還不具備替代硅基工藝的條件。根據(jù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展規(guī)律，一種新技術(shù)從誕生到成為主流技術(shù)一般需要20到30年的時間，硅集成電路技術(shù)自1947年發(fā)明晶體管1958年發(fā)明集成電路,到60年代末發(fā)展成為大產(chǎn)業(yè)也經(jīng)歷了20多年的時間。另外，全世界數(shù)以萬億美元計的設(shè)備和技術(shù)投入，已使硅基工藝形成非常強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)能力；同時，長期的科研投入已使人們對硅及其衍生物各種屬性的了解達(dá)到十分深入、十分透徹的地步，成為自然界100多種元素之最，這是非常寶貴的知識積累。產(chǎn)業(yè)能力和知識積累決定了硅基工藝起碼將在50年內(nèi)仍起重要作用，人們不會輕易放棄。
目前很多人認(rèn)為當(dāng)微電子技術(shù)的特征尺寸在2015年達(dá)到0．030～0．015微米的“極限”之后，將是硅技術(shù)時代的結(jié)束，這實際上是一種誤解。且不說微電子技術(shù)除了以特征尺寸為代表的加工工藝技術(shù)之外，還有設(shè)計技術(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方面需要進(jìn)一步的大力發(fā)展，這些技術(shù)的發(fā)展必將使微電子產(chǎn)業(yè)繼續(xù)高速增長。即使是加工工藝技術(shù)，很多著名的微電子學(xué)家也預(yù)測，微電子產(chǎn)業(yè)將于2030年左右步入像汽車工業(yè)、航空工業(yè)這樣的比較成熟的朝陽工業(yè)領(lǐng)域。即使微電子產(chǎn)業(yè)步入汽車、航空等成熟工業(yè)領(lǐng)域，它仍將保持快速發(fā)展趨勢，就像汽車、航空工業(yè)已經(jīng)發(fā)展了50多年仍極具發(fā)展?jié)摿σ粯印?
隨著器件的特征尺寸越來越小，不可避免地會遇到器件結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵工藝、集成技術(shù)以及材料等方面的一系列問題，究其原因，主要是：對其中的物理規(guī)律等科學(xué)問題的認(rèn)識還停留在集成電路誕生和發(fā)展初期所形成的經(jīng)典或半經(jīng)典理論基礎(chǔ)上，這些理論適合于描述微米量級的微電子器件，但對空間尺度為納米量級、空間尺度為飛秒量級的系統(tǒng)芯片中的新器件則難以適用；在材料體系上，SiO2柵介質(zhì)材料、多晶硅／硅化物柵電極等傳統(tǒng)材料由于受到材料特性的制約，已無法滿足亞50納米器件及電路的需求；同時傳統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)也已無法滿足亞50納米器件的要求，必須發(fā)展新型的器件結(jié)構(gòu)和微細(xì)加工、互連、集成等關(guān)鍵工藝技術(shù)。具體的需要創(chuàng)新和重點發(fā)展的領(lǐng)域包括：基于介觀和量子物理基礎(chǔ)的半導(dǎo)體器件的輸運理論、器件模型、模擬和仿真軟件，新型器件結(jié)構(gòu)，高k柵介質(zhì)材料和新型柵結(jié)構(gòu)，電子束步進(jìn)光刻、13nmEUV光刻、超細(xì)線條刻蝕，SOI、GeSi／Si等與硅基工藝兼容的新型電路，低K介質(zhì)和Cu互連以及量子器件和納米電子器件的制備和集成技術(shù)等。
3量子電子器件（QED）和以分子原子自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米電子學(xué)將帶來嶄新的領(lǐng)域
在上節(jié)我們談到的以尺寸不斷縮小的硅基CMOS工藝技術(shù)，可稱之為“scalingdown”，與此同時我們必須注意“bottomup”?！癰ottomup”最重要的領(lǐng)域有二個方面：
(1)量子電子器件（QED—QuantumElectronDevice）這里包括單電子器件和單電子存儲器等。它的基本原理是基于庫侖阻塞機(jī)理控制一個或幾個電子運動，由于系統(tǒng)能量的改變和庫侖作用，一個電子進(jìn)入到一個勢阱，則將阻止其它電子的進(jìn)入。在單電子存儲器中量子阱替代了通常存儲器中的浮柵。它的主要優(yōu)點是集成度高；由于只有一個或幾個電子活動所以功耗極低；由于相對小的電容和電阻以及短的隧道穿透時間，所以速度很快；且可用于多值邏輯和超高頻振蕩。但它的問題是制造比較困難，特別是制造大量的一致性器件很困難；對環(huán)境高度敏感，可靠性難以保證；在室溫工作時要求電容極?。é罠），要求量子點大小在幾個納米。這些都為集成成電路帶來了很大困難。
因此，目前可以認(rèn)為它們的理論是清楚的，工藝有待于探索和突破。
(2)以原子分子自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米電子學(xué)。這里包括量子點陣列（QCA—Quantum－dotCellularAutomata)和以碳納米管為基礎(chǔ)的原子分子器件等。
量子點陣列由量子點組成，至少由四個量子點,它們之間以靜電力作用。根據(jù)電子占據(jù)量子點的狀態(tài)形成“0”和“1”狀態(tài)。它在本質(zhì)上是一種非晶體管和無線的方式達(dá)到陣列的高密度、低功耗和實現(xiàn)互連。其基本優(yōu)勢是開關(guān)速度快，功耗低，集成密度高。但難以制造，且對值置變化和大小改變都極為靈敏，0．05nm的變化可以造成單元工作失效。
以碳納米管為基礎(chǔ)的原子分子器件是近年來快速發(fā)展的一個有前景的領(lǐng)域。碳原子之間的鍵合力很強(qiáng)，可支持高密度電流，而熱導(dǎo)性能類似于金剛石，能在高集成度時大大減小熱耗散，性質(zhì)類金屬和半導(dǎo)體，特別是它有三種可能的雜交態(tài)，而Ge、Si只有一個。這些都使碳納米管（CNT）成為當(dāng)前科研熱點，從1991年發(fā)現(xiàn)以來，現(xiàn)在已有大量成果涌現(xiàn)，北京大學(xué)納米中心彭練矛教授也已制備出0．33納米的CNT并提出“T形結(jié)”作為晶體管的可能性。但是問題是如何去生長有序的符合設(shè)計性能的CNT器件，更難以集成。
目前“bottomup”的量子器件和以自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米器件在制造工藝上往往與“Scalingdown”的加工方法相結(jié)合以制造器件。這對于解決高集成度CMOS電路的功耗制約將會帶來突破性的進(jìn)展。
QCA和CNT器件不論在理論上還是加工技術(shù)上都有大量工作要做，有待突破，離開實際應(yīng)用還需較長時日！但這終究是一個誘人探索的領(lǐng)域，我們期待它們將創(chuàng)出一個新的天地。
4系統(tǒng)芯片（SystemOnAChip）是21世紀(jì)微電子技術(shù)發(fā)展的重點
在集成電路（IC）發(fā)展初期，電路設(shè)計都從器件的物理版圖設(shè)計入手，后來出現(xiàn)了集成電路單元庫（Cell－Lib），使得集成電路設(shè)計從器件級進(jìn)入邏輯級，這樣的設(shè)計思路使大批電路和邏輯設(shè)計師可以直接參與集成電路設(shè)計，極大地推動了IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但集成電路僅僅是一種半成品，它只有裝入整機(jī)系統(tǒng)才能發(fā)揮它的作用。IC芯片是通過印刷電路板（PCB）等技術(shù)實現(xiàn)整機(jī)系統(tǒng)的。盡管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之間的連線延時、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整機(jī)系統(tǒng)的性能受到了很大的限制。隨著系統(tǒng)向高速度、低功耗、低電壓和多媒體、網(wǎng)絡(luò)化、移動化的發(fā)展，系統(tǒng)對電路的要求越來越高，傳統(tǒng)集成電路設(shè)計技術(shù)已無法滿足性能日益提高的整機(jī)系統(tǒng)的要求。同時，由于IC設(shè)計與工藝技術(shù)水平提高，集成電路規(guī)模越來越大，復(fù)雜程度越來越高，已經(jīng)可以將整個系統(tǒng)集成為一個芯片。目前已經(jīng)可以在一個芯片上集成108－109個晶體管，而且隨著微電子制造技術(shù)的發(fā)展，21世紀(jì)的微電子技術(shù)將從目前的3G時代逐步發(fā)展到3T時代（即存儲容量由G位發(fā)展到T位、集成電路器件的速度由GHz發(fā)展到燈THz、數(shù)據(jù)傳輸速率由Gbps發(fā)展到Tbps，注：1G=109、1T=1012、bps：每秒傳輸數(shù)據(jù)位數(shù)）。
正是在需求牽引和技術(shù)推動的雙重作用下，出現(xiàn)了將整個系統(tǒng)集成在一個微電子芯片上的系統(tǒng)芯片（SystemOnAChip，簡稱SOC）概念。
系統(tǒng)芯片（SOC）與集成電路（IC）的設(shè)計思想是不同的，它是微電子設(shè)計領(lǐng)域的一場革命，它和集成電路的關(guān)系與當(dāng)時集成電路與分立元器件的關(guān)系類似，它對微電子技術(shù)的推動作用不亞于自50年代末快速發(fā)展起來的集成電路技術(shù)。
SOC是從整個系統(tǒng)的角度出發(fā)，把處理機(jī)制、模型算法、芯片結(jié)構(gòu)、各層次電路直至器件的設(shè)計緊密結(jié)合起來，在單個（或少數(shù)幾個）芯片上完成整個系統(tǒng)的功能，它的設(shè)計必須是從系統(tǒng)行為級開始的自頂向下（Top－Down）的。很多研究表明，與IC組成的系統(tǒng)相比，由于SOC設(shè)計能夠綜合并全盤考慮整個系統(tǒng)的各種情況，可以在同樣的工藝技術(shù)條件下實現(xiàn)更高性能的系統(tǒng)指標(biāo)。例如若采用SOC方法和0．35μm工藝設(shè)計系統(tǒng)芯片,在相同的系統(tǒng)復(fù)雜度和處理速率下，能夠相當(dāng)于采用0．18～0.25μm工藝制作的IC所實現(xiàn)的同樣系統(tǒng)的性能；還有，與采用常規(guī)IC方法設(shè)計的芯片相比,采用SOC設(shè)計方法完成同樣功能所需要的晶體管數(shù)目約可以降低l～2個數(shù)量級。
對于系統(tǒng)芯片（SOC）的發(fā)展，主要有三個關(guān)鍵的支持技術(shù)。
（1）軟、硬件的協(xié)同設(shè)計技術(shù)。面向不同系統(tǒng)的軟件和硬件的功能劃分理論（FunctionalPartitionTheory），這里不同的系統(tǒng)涉及諸多計算機(jī)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、數(shù)據(jù)壓縮解壓縮和加密解密系統(tǒng)等等。
（2）IP模塊庫問題。IP模塊有三種,即軟核，主要是功能描述；固核，主要為結(jié)構(gòu)設(shè)計；和硬核，基于工藝的物理設(shè)計、與工藝相關(guān)，并經(jīng)過工藝驗證過的。其中以硬核使用價值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A／D、D／A等都可以成為硬核。其中尤以基于深亞微米的新器件模型和電路模擬為基礎(chǔ)，在速度與功耗上經(jīng)過優(yōu)化并有最大工藝容差的模塊最有價值?，F(xiàn)在,美國硅谷在80年代出現(xiàn)無生產(chǎn)線（Fabless)公司的基礎(chǔ)上，90年代后期又出現(xiàn)了一些無芯片（Chipless）的公司,專門銷售IP模塊。
（3）模塊界面間的綜合分析技術(shù),這主要包括IP模塊間的膠聯(lián)邏輯技術(shù)（gluelogictechnologies）和IP模塊綜合分析及其實現(xiàn)技術(shù)等。
微電子技術(shù)從IC向SOC轉(zhuǎn)變不僅是一種概念上的突破,同時也是信息技術(shù)新發(fā)展的里程碑。通過以上三個支持技術(shù)的創(chuàng)新,它必將導(dǎo)致又一次以系統(tǒng)芯片為主的信息技術(shù)上的革命。目前，SOC技術(shù)已經(jīng)嶄露頭角，21世紀(jì)將是SOC技術(shù)真正快速發(fā)展的時期。
在新一代系統(tǒng)芯片領(lǐng)域，需要重點突破的創(chuàng)新點主要包括實現(xiàn)系統(tǒng)功能的算法和電路結(jié)構(gòu)兩個方面。在微電子技術(shù)的發(fā)展歷史上,每一種算法的提出都會引起一場變革，例如維特比算法、小波變換等均對集成電路設(shè)計技術(shù)的發(fā)展起到了非常重要的作用,目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊算法等也很有可能取得較大的突破。提出一種新的電路結(jié)構(gòu)可以帶動一系列的應(yīng)用,但提出一種新的算法則可以帶動一個新的領(lǐng)域,因此算法應(yīng)是今后系統(tǒng)芯片領(lǐng)域研究的重點學(xué)科之一。在電路結(jié)構(gòu)方面,在系統(tǒng)芯片中，由于射頻、存儲器件的加入，其中的電路結(jié)構(gòu)已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的CMOS結(jié)構(gòu)，因此需要發(fā)展更靈巧的新型電路結(jié)構(gòu)。另外，為了實現(xiàn)膠聯(lián)邏輯（GlueLogic）新的邏輯陣列技術(shù)有望得到快速的發(fā)展,在這一方面也需要做系統(tǒng)深入的研究。
5微電子與其他學(xué)科的結(jié)合誕生新的技術(shù)增長點
微電子技術(shù)的強(qiáng)大生命力在于它可以低成本、大批量地生產(chǎn)出具有高可靠性和高精度的微電子結(jié)構(gòu)模塊。這種技術(shù)一旦與其它學(xué)科相結(jié)合,便會誕生出一系列嶄新的學(xué)科和重大的經(jīng)濟(jì)增長點，這方面的典型例子便是MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)和DNA生物芯片。前者是微電子技術(shù)與機(jī)械、光學(xué)等領(lǐng)域結(jié)合而誕生的，后者則是與生物工程技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。
微電子機(jī)械系統(tǒng)不僅是微電子技術(shù)的拓寬和延伸,它將微電子技術(shù)和精密機(jī)械加工技術(shù)相互融合，實現(xiàn)了微電子與機(jī)械融為一體的系統(tǒng)。MEMS將電子系統(tǒng)和外部世界聯(lián)系起來，它不僅可以感受運動、光、聲、熱、磁等自然界的外部信號，把這些信號轉(zhuǎn)換成電子系統(tǒng)可以認(rèn)識的電信號，而且還可以通過電子系統(tǒng)控制這些信號，發(fā)出指令并完成該指令。從廣義上講，MEMS是指集微型傳感器、微型執(zhí)行器、信號處理和控制電路、接口電路、通信系統(tǒng)以及電源于一體的微型機(jī)電系統(tǒng)。MEMS技術(shù)是一種典型的多學(xué)科交叉的前沿性研究領(lǐng)域，它幾乎涉及到自然及工程科學(xué)的所有領(lǐng)域，如電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、光學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)等〖3〗。
MEMS的發(fā)展開辟了一個全新的技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)。它們不僅可以降低機(jī)電系統(tǒng)的成本，而且還可以完成許多大尺寸機(jī)電系統(tǒng)所不能完成的任務(wù)。正是由于MEMS器件和系統(tǒng)具有體積小、重量輕、功耗低、成本低、可靠性高、性能優(yōu)異及功能強(qiáng)大等傳統(tǒng)傳感器無法比擬的優(yōu)點,因而MEMS在航空、航天、汽車、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控、軍事以及幾乎人們接觸到的所有領(lǐng)域中都有著十分廣闊的應(yīng)用前景。例如微慣性傳感器及其組成的微型慣性測量組合能應(yīng)用于制導(dǎo)、衛(wèi)星控制、汽車自動駕駛、汽車防撞氣囊、汽車防抱死系統(tǒng)（ABS）、穩(wěn)定控制和玩具；微流量系統(tǒng)和微分析儀可用于微推進(jìn)、傷員救護(hù)；信息MEMS系統(tǒng)將在射頻系統(tǒng)、全光通訊系統(tǒng)和高密度存儲器和顯示等方面發(fā)揮重大作用；同時MEMS系統(tǒng)還可以用于醫(yī)療、光譜分析、信息采集等等?，F(xiàn)在已經(jīng)成功地制造出了尖端直徑為5μm的可以夾起一個紅細(xì)胞的微型鑷子，可以在磁場中飛行的象蝴蝶大小的飛機(jī)等。
MEMS技術(shù)及其產(chǎn)品的增長速度非常之高，目前正處在技術(shù)發(fā)展時期，再過若干年將會迎來MEMS產(chǎn)業(yè)化高速發(fā)展的時期。2000年，全世界MEMS的市場達(dá)到120到140億美元，而帶來的與之相關(guān)的市場達(dá)到1000億美元。
目前，MEMS系統(tǒng)與集成電路發(fā)展的初期情況極為相似。集成電路發(fā)展初期，其電路在今天看來是很簡單的，應(yīng)用也非常有限，以軍事需求為主,但它的誘人前景吸引了人們進(jìn)行大量投資，促進(jìn)了集成電路飛速發(fā)展。集成電路技術(shù)的進(jìn)步,加快了計算機(jī)更新?lián)Q代的速度，對CPU和RAM的需求越來越大,反過來又促進(jìn)了集成電路的發(fā)展。集成電路和計算機(jī)在發(fā)展中相互推動，形成了今天的雙贏局面，帶來了一場信息革命。現(xiàn)階段的微機(jī)電系統(tǒng)專用性很強(qiáng)，單個系統(tǒng)的應(yīng)用范圍非常有限,還沒有出現(xiàn)類似于CPU和RAM這樣量大面廣的產(chǎn)品。隨著微機(jī)電系統(tǒng)的進(jìn)步，最后將有可能形成像微電子技術(shù)一樣有廣泛應(yīng)用前景的新產(chǎn)業(yè)，從而對人們的社會生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生重大影響。
當(dāng)前MEMS系統(tǒng)能否取得更更大突破，取決于兩方面的因素：第一是在微系統(tǒng)理論與基礎(chǔ)技術(shù)方面取得突破性進(jìn)展，使人們依靠掌握的理論和基礎(chǔ)技術(shù)可以高效地設(shè)計制造出所需的微系統(tǒng)；第二是找準(zhǔn)應(yīng)用突破口，揚(yáng)長避短，以特別適合微系統(tǒng)應(yīng)用的重大領(lǐng)域為目標(biāo)進(jìn)行研究,取得突破，從而帶動微系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在MEMS發(fā)展中需要繼續(xù)解決的問題主要有：MEMS建模與設(shè)計方法學(xué)研究；三維微結(jié)構(gòu)構(gòu)造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力學(xué)和熱學(xué)研究；MEMS的表征與計量方法學(xué)；納結(jié)構(gòu)與集成技術(shù)等。
微電子與生物技術(shù)緊密結(jié)合誕生的以DNA芯片等為代表的生物芯片將是21世紀(jì)微電子領(lǐng)域的另一個熱點和新的經(jīng)濟(jì)增長點。它是以生物科學(xué)為基礎(chǔ)，利用生物體、生物組織或細(xì)胞等的特點和功能，設(shè)計構(gòu)建具有預(yù)期性狀的新物種或新品系，并與工程技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行加工生產(chǎn)，它是生命科學(xué)與技術(shù)科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。具有附加值高、資源占用少等一系列特點，正日益受到廣泛關(guān)注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。
采用微電子加工技術(shù)，可以在指甲蓋大小的硅片上制作出包含有多達(dá)萬種DNA基因片段的芯片。利用這種芯片可以在極快的時間內(nèi)檢測或發(fā)現(xiàn)遺傳基因的變化等情況，這無疑對遺傳學(xué)研究、疾病診斷、疾病治療和預(yù)防、轉(zhuǎn)基因工程等具有極其重要的作用。
DNA芯片的基本思想是通過生物反應(yīng)或施加電場等措施使一些特殊的物質(zhì)能夠反映出某種基因的特性從而起到檢測基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人員已經(jīng)利用微電子技術(shù)在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他們制作的DNA芯片是通過在玻璃片上刻蝕出非常小的溝槽，然后在溝槽中覆蓋一層DNA纖維。不同的DNA纖維圖案分別表示不同的DNA基因片段，該芯片共包括6000余種DNA基因片段。DNA（脫氧核糖核酸）是生物學(xué)中最重要的一種物質(zhì)，它包含有大量的生物遺傳信息，DNA芯片的作用非常巨大，其應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛：它不僅可以用于基因?qū)W研究、生物醫(yī)學(xué)等，而且隨著DNA芯片的發(fā)展還將形成微電子生物信息系統(tǒng)，這樣該技術(shù)將廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)和環(huán)境保護(hù)等人類生活的各個方面，那時，生物芯片有可能象今天的IC芯片一樣無處不在。
目前的生物芯片主要是指通過平面微細(xì)加工技術(shù)及超分子自組裝技術(shù)，在固體芯片表面構(gòu)建的微分析單元和系統(tǒng)，以實現(xiàn)對化合物、蛋白質(zhì)、核酸、細(xì)胞以及其它生物組分的準(zhǔn)確、快速、大信息量的篩選或檢測。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具體實現(xiàn)技術(shù)、基于生物芯片的生物信息學(xué)以及高密度生物芯片的設(shè)計、檢測方法學(xué)等等。
6結(jié)語
在微電子學(xué)發(fā)展歷程的前50年中，創(chuàng)新和基礎(chǔ)研究曾起到非常關(guān)鍵的決定性作用。而隨著器件特征尺寸的縮小、納米電子學(xué)的出現(xiàn)、新一代SOC的發(fā)展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的課題，客觀需求正在“召喚”創(chuàng)新成果的誕生。
回顧20世紀(jì)后50年，展望21世紀(jì)前50年，即百年的微電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展歷程，使我們深切地感受到，世紀(jì)之交的微電子技術(shù)對我們既是一個重大的機(jī)遇，也是一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如果我們能夠抓住這個機(jī)遇，立足創(chuàng)新，去勇敢地迎接這個挑戰(zhàn)，則有可能使我國微電子技術(shù)實現(xiàn)騰飛，在新一代微電子技術(shù)中擁有自己的知識產(chǎn)權(quán)，促進(jìn)我國微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為迎接21世紀(jì)中葉將要到來的偉大的民族復(fù)興奠定技術(shù)基礎(chǔ)，以重鑄中華民族的輝煌！
【摘要】采用EBSD取向成像技術(shù)研究了各工藝參數(shù)（功率、載荷、超聲作用時間）對倒裝鍵合組織及微織構(gòu)的影響，并與對應(yīng)的剪切性能值進(jìn)行比較。結(jié)果表明，功率的影響最顯著，它可在增大形變量的同時提高鍵合強(qiáng)度；負(fù)荷加大形變量，但提高界面結(jié)合強(qiáng)度的效果不顯著；超聲持續(xù)的時間不明顯提高形變量，但能在一定程度上提高界面強(qiáng)度。超聲是通過軟化金屬，加強(qiáng)界面擴(kuò)散的方式提高鍵合強(qiáng)度；超聲的存在使取向變化的速度變慢。
【關(guān)鍵詞】金倒裝鍵合EBSD微織構(gòu)
引言微電子封裝中超聲鍵合工藝參數(shù)對鍵合強(qiáng)度的影響已有大量研究［1-3］，一般認(rèn)為影響其鍵合強(qiáng)度的主要因素是超聲功率、鍵合壓力和鍵合時間。由于這些參數(shù)主要通過改變金絲球與芯片焊盤間界面上的摩擦行為而起作用，必然會引起焊點組織及織構(gòu)的變化，這些變化到目前尚不清楚。此外，金絲球鍵合與倒裝鍵合形變方式與形變量都有很大差異，其形變組織與微織構(gòu)就會不同，它們也會影響焊點強(qiáng)度、剛度、電阻率和組織穩(wěn)定性?？棙?gòu)的不同會影響彈性模量及拉拔時的界面強(qiáng)度、晶體缺陷的多少一方面產(chǎn)生加工硬化，提高強(qiáng)度，另一方面影響電阻；含大量晶體缺陷的組織是熱力學(xué)不穩(wěn)定的，可加速原子的擴(kuò)散，也會造成后續(xù)時效時軟化速度的不同。倒裝鍵合的受力狀態(tài)和應(yīng)變速率都與常規(guī)的低應(yīng)變速率下的單向均勻壓縮不同，鍵合過程中會有一系列的微織構(gòu)變化。本文分析了功率、負(fù)荷、時間對形變組織和取向變化的影響；另外通過剪切力試驗，對比了各參數(shù)對鍵合強(qiáng)度的影響區(qū)別；討論了金絲球凸點鍵合與倒裝鍵合形變組織及微織構(gòu)的最大差異。
1樣品制備
試驗樣品為直徑為1mil（254μm）鍵合金絲，經(jīng)電子火花（EFO）形成金絲球，再經(jīng)過Eagle60XL金絲球鍵合機(jī)形成金絲球凸點，倒裝焊點是在AD81911TS焊接機(jī)上形成的。各種焊點均采用樹脂鑲樣，然后經(jīng)過磨樣、機(jī)械拋光，最后采用離子轟擊的方法達(dá)到EBSD試驗樣品要求。利用高分辨場發(fā)射掃描電鏡ZeissSuppra1530及HKLChannel5EBSD系統(tǒng)進(jìn)行取向成像分析。
2結(jié)果及分析
2.1超聲功率的影響圖1(a)為不同超聲功率下樣品的形變量和性能的關(guān)系曲線?？梢姽β视?2W增大到07W后，因功率增大而導(dǎo)致的鍵合樣品形變量增加~20%，總形變量達(dá)70%。性能也由無功率時的不能鍵合增加到2400gf（注：這是幾個樣品的總值），并且未出現(xiàn)下降。圖2為各樣品的取向成像，紅色為〈111〉壓縮軸的取向，黃色為〈100〉取向，藍(lán)色為〈110〉取向。前兩種主要是原始取向，后者是壓縮變形的穩(wěn)定取向。組織形貌顯示，原始柱狀晶被完全壓扁?！?10〉區(qū)域明顯增多。圖1(b)為各樣品不同織構(gòu)的定量結(jié)果，可見，因超聲軟化作用提高形變量使〈110〉增加約125%。形變不均勻性還表現(xiàn)在兩側(cè)的形變量明顯小。圖1不同超聲功率下樣品的形變量和性能的關(guān)系曲線(a)及對取向的影響(b)
圖2不同功率下樣品的取向成像;紅色:〈111〉,黃色〈100〉；藍(lán)色〈110〉
2.2載荷的影響圖3(a)為不同載荷下樣品的形變量及性能變化的曲線?？梢?，負(fù)荷從800gf增至1600gf時，形變量只增加7%，增加幅度較小，不如功率的影響大。性能變化不大，有微弱的先增加后減小的趨勢。由于形變量增加就不大，所以還不能說，形變量影響小。與圖1的性能數(shù)據(jù)相比，還未達(dá)到最佳鍵合強(qiáng)度。即使形變量達(dá)到70%，也難以達(dá)到提高超聲作用的效果。圖4給出不同載荷下樣品的取向成像。也明顯看出，載荷變化的范圍小，形變量變化也不大，形變組織比較相似。從定量數(shù)據(jù)看（圖3(b)），〈110〉織構(gòu)含量在下降。這應(yīng)屬于波動。組織上的另一特點是，下側(cè)中心部位為原始金凸點的尾部，即自由球下的熱影響細(xì)晶區(qū)。倒裝鍵合時，該部位所受變形量最大，這也是要鍵合的界面，因此，大量的晶體缺陷會促進(jìn)擴(kuò)散鍵合。與文獻(xiàn)3數(shù)據(jù)相比，本實驗所用力是很大的。圖3載荷對形變量、剪切強(qiáng)度(a)及織構(gòu)百分?jǐn)?shù)(b)的影響.
21世紀(jì)是知識經(jīng)濟(jì)時代的競爭，歸根結(jié)底是人才的競爭，努力培養(yǎng)出高素質(zhì)及創(chuàng)新能力強(qiáng)的微電子專業(yè)人才是我們專業(yè)改革的重要目標(biāo)。兩年來，我們在微電子領(lǐng)域的教學(xué)內(nèi)容和方法上進(jìn)行一系列探索性改革。
一、鞏固基礎(chǔ)、因材施教
當(dāng)今，芯片時代的到來，標(biāo)志著一個國家的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)盛。在全面建設(shè)偉大復(fù)興中國夢的同時，微電子產(chǎn)業(yè)需要得到蓬勃發(fā)展。微電子專業(yè)領(lǐng)域很寬很廣，為了更好的展開微電子專業(yè)教育，就需要合理的安排微電子專業(yè)課程鞏固基A，微電子專業(yè)是一門知識和技術(shù)高度密集的專業(yè)性很強(qiáng)的綜合學(xué)科，涵蓋的達(dá)到幾十個不同領(lǐng)域的理論和技術(shù)，例如電子信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、化工材料科學(xué)、光刻技術(shù)、薄膜技術(shù)、太陽能技術(shù)、真空技術(shù)等，綜上可以看出，微電子領(lǐng)域要求具有寬闊的知識面和跨學(xué)科綜合運用分析知識的能力。為了實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)，在制定大綱的時候，基礎(chǔ)課方面，如數(shù)學(xué)，在原來高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上，增加復(fù)變函數(shù)作為基礎(chǔ)課，是為了后續(xù)更好的從事科學(xué)研究；在專業(yè)必修課方面，增加了模擬集成電路設(shè)計課時，目的讓學(xué)生學(xué)會充分分析電路；在選修課方面，增設(shè)了版圖方面內(nèi)容的教學(xué)，可以更好的培養(yǎng)學(xué)生就業(yè)興趣，在專業(yè)課程設(shè)計方面，增設(shè)集成電路設(shè)計課程設(shè)計，幫助學(xué)生更深入了解芯片設(shè)計。伴隨著社會進(jìn)步的腳步，微電子專業(yè)也需要深入改革，跟上時展的腳步。
社會需求的變化，會提供給大學(xué)生的崗位有器件工程師、集成電路工程師、版圖工程師，太陽能研發(fā)人員等。因此在完善基礎(chǔ)學(xué)習(xí)內(nèi)容的情況下，還要因材試教，大學(xué)的時間是有限的，因個人的愛好選擇，培養(yǎng)自己的熱愛方向。對專業(yè)必修課，要求每個人都學(xué)好，在選修課上邊就把以后的就業(yè)方向分開、分細(xì)，做到因材試教。
二、升級教學(xué)內(nèi)容、提高教學(xué)方法
微電子是當(dāng)今發(fā)展最快的行業(yè)之一。伴隨著中國的崛起，社會進(jìn)步的需要，就要求進(jìn)一步升級課堂教學(xué)內(nèi)容。首先要以科研帶動教學(xué)，組成一個龐大的教研室，只讓一個老師每學(xué)期帶一門課，提高科研指標(biāo)，讓本科學(xué)生配合老師一起完成項目，這樣只有讓學(xué)生親身感受到做項目的興趣，才能真正走進(jìn)專業(yè)學(xué)科當(dāng)中來；其次結(jié)合當(dāng)?shù)匚㈦娮庸?，帶領(lǐng)學(xué)生參觀當(dāng)?shù)氐奈㈦娮庸に嚿a(chǎn)線，微電子設(shè)計公司等，了解前沿發(fā)展，提高學(xué)生對本專業(yè)的興趣。只有提高學(xué)生對微電子領(lǐng)域的興趣，我們才會培養(yǎng)出更多更優(yōu)秀的人才，來造福社會。
教學(xué)方法的改進(jìn)也是很重要的，對于工程類的專業(yè)學(xué)習(xí)，不要一味的照本宣科，要結(jié)合實際，培養(yǎng)學(xué)生自己解決問題的能力，課堂教學(xué)求“精”，讓學(xué)生把每個問題吃透，理解深刻，如何構(gòu)建解決問題思路的教學(xué)過程才是最核心的任務(wù)。
通過這兩年的教學(xué)改革，鞏固學(xué)生們的專業(yè)基礎(chǔ)，提升了學(xué)生的就業(yè)水平，培養(yǎng)了學(xué)生對微電子領(lǐng)域的熱情，一批抱有更高志向的年輕人準(zhǔn)備考研在這個專業(yè)繼續(xù)走下去?？梢哉f，吉林大學(xué)珠海學(xué)院微電子專業(yè)的學(xué)生，基礎(chǔ)扎實，素質(zhì)高，動手能力強(qiáng)，很受歡迎。
摘 要在社會經(jīng)濟(jì)和科技不斷發(fā)展的過程中，微電子電路技術(shù)也稱為目前科學(xué)技術(shù)的研究重點，我們要保證微電子電路技術(shù)能夠與時俱進(jìn)的基礎(chǔ)上，具備完整、一致且準(zhǔn)確的檢測及校準(zhǔn)方法。所以，就要加強(qiáng)對微電子電路校準(zhǔn)技術(shù)及自動測試的研究，從而提高微電子電路電氣設(shè)備的質(zhì)量，保障人們的生活，穩(wěn)定社會經(jīng)濟(jì)。
【關(guān)鍵詞】微電子 電路校準(zhǔn)技術(shù) 自動測試
在電子技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，各種電子電路技術(shù)被廣泛應(yīng)用到社會各方面的電器中。獲取電器中的微小微電子參量，能夠保證生產(chǎn)的電器產(chǎn)品達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。但是由于微電子參量容易受到干擾，所以就要使用專業(yè)的校準(zhǔn)技術(shù)對其進(jìn)行校準(zhǔn)及自動分析，從而使電器產(chǎn)品的質(zhì)量能夠得到保障，以此更好的應(yīng)用到電子電路技術(shù)中。
1 微電子電路校準(zhǔn)技術(shù)和自動測試技術(shù)的基本認(rèn)識
1.1 微電子電路校準(zhǔn)技術(shù)
在測試設(shè)備滿足相關(guān)要求的基礎(chǔ)上，測試軟件的質(zhì)量影響著監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性及準(zhǔn)確性。如果檢測設(shè)備自身沒有滿足準(zhǔn)確性的要求，那么即使測試軟件具有良好的質(zhì)量，也不能夠全面保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。一般，如果生廠商對質(zhì)量的要求比較高，那么校準(zhǔn)技術(shù)系統(tǒng)量值的準(zhǔn)確性也就比較高。以此提高了生產(chǎn)及管理成本，從而影響了產(chǎn)品的生產(chǎn)速度。
1.2 微電子電路自動測試技術(shù)
根據(jù)相關(guān)要求，對微電子電路進(jìn)行嚴(yán)格測試，能夠有效保證商家產(chǎn)品不受其他商家的影響。為了能夠保證使用微電子電路技術(shù)產(chǎn)品的質(zhì)量能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，就要根據(jù)產(chǎn)品的實際情況完成測試。如果測試的設(shè)備級別高于產(chǎn)品測試水平，那么軟件自身的質(zhì)量也能夠影響測試的質(zhì)量。但是軟件自身的質(zhì)量與檢測依據(jù)和其過程中使用的方式、驗證有效性及測試覆蓋率和有著一定的關(guān)系，這方面也是目前自動檢測技術(shù)重要的研究課題。
2 微電子電路校準(zhǔn)技術(shù)及自動測試技術(shù)重點
2.1 微電子電路校準(zhǔn)技術(shù)及自動測試技術(shù)的依據(jù)和方法
目前，我國微電子電路校準(zhǔn)及自動測試并沒有正式的標(biāo)準(zhǔn)，其主要依據(jù)為電子計量測試應(yīng)用手冊及GB3843-83、GB3439-82、GB6798-1996等，這些只是對測試方法的基本理論進(jìn)行了規(guī)定，并沒有涉及到編程規(guī)則，所以其并不完善。如果校準(zhǔn)及測試只有基本理論沒有編程規(guī)則，那么使用同種標(biāo)準(zhǔn)編制出的程序質(zhì)量并不同，那么就沒有辦法保證校準(zhǔn)及測試的一致性及完整性。微電子電路校準(zhǔn)及檢測使用的設(shè)備并不是一般的設(shè)備或者系統(tǒng)，其檢測過程能夠通過程序控制，不需要人為干預(yù)。所以對其的研究也可以看做是對校準(zhǔn)及檢驗程序設(shè)計規(guī)則的研究。校準(zhǔn)過程中的控制本文為規(guī)程，檢測過程中的控制文本為規(guī)則，兩者都是通過程序設(shè)計的形式進(jìn)行實現(xiàn)。
2.2 設(shè)備的校準(zhǔn)依據(jù)和方法
設(shè)備的校準(zhǔn)依據(jù)指的是生產(chǎn)制造廠設(shè)計的指標(biāo)，包括范圍和不確定度、基準(zhǔn)量值、輸入/輸出通道量值。如果通過傳統(tǒng)手工的方式進(jìn)行校準(zhǔn)，顯然校準(zhǔn)的量值較多，一個六十通道的測試系統(tǒng)需要十天或者二十天左右完成，在此過程中要使用三百多頁表格。所以就要使用自動校準(zhǔn)方式進(jìn)行。
設(shè)備校準(zhǔn)主要有兩種方法：
2.2.1 基于基準(zhǔn)參量分別溯源法
因為微電子電路檢測設(shè)備為綜合測量設(shè)備，有多個不同類型的參量要進(jìn)行校準(zhǔn)，比如電阻、電壓及時間頻率等，他們相互之間并沒有關(guān)系。通過此方法校準(zhǔn)，首先要對基準(zhǔn)量溯源，之后使用合格的基準(zhǔn)量對設(shè)備的所有參量進(jìn)行校準(zhǔn)檢測，以此對整個系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。
2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)法
這種方法是通過已知不確定度的標(biāo)準(zhǔn)樣片，對不確定度使用的檢測設(shè)備進(jìn)行測量校驗，如果其在參量類型范圍內(nèi)是完整的，那么測量的過程就是校準(zhǔn)，否則只是核查或者比對。核查和比對在過程條件及目的方面存在一定的差別，如果此測量過程是為了能夠檢查系統(tǒng)樣片的可用性，這叫做核查。制備微電子標(biāo)準(zhǔn)樣片一般為自制芯片，因為芯片結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制作也非常精細(xì)，自制的話要花費大量的資金。所以可以從同批的產(chǎn)品中進(jìn)行選擇，在不確定的條件下，實現(xiàn)參量的一致性是可行的。
2.3 檢測覆蓋率及校準(zhǔn)的完整性
檢測故障的覆蓋率越高，那么就說明檢測校準(zhǔn)的過程越好，使用最少的代碼獲得最大的故障覆蓋率是最理想的。在傳統(tǒng)測試碼生成算法研究過程中就有多種使用的算法，但是實際上除了窮舉，其他都是實現(xiàn)不了復(fù)雜電路的全部故障覆蓋率。
與測試故障覆蓋率相比，校準(zhǔn)的完整性對測試碼的量是不太重視，它重視的是需要檢測的參量是否被完全檢測。所以，其與檢測的過程及方法有著一定的聯(lián)系。比如使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)法，重視的是輸入/輸出參量是否都被全部檢測，尤其是第一個通道的范圍及參量。因為系統(tǒng)一般都自帶驗證程序，在自己校驗的過程中，都會以零通道為基礎(chǔ)，從而實現(xiàn)測試系統(tǒng)中通道的一致性。
2.4 軟件校準(zhǔn)及檢測的驗證方法
對于此類的專用軟件，除了實測驗證之外，并沒有其他較好的辦法。所以對于校準(zhǔn)軟件的檢驗，首先可以使用可測性設(shè)計技術(shù)，以此保證測試過程中都能夠驗證。另外，使用局部化原理，保證測試過程中的測試都與一個參量相關(guān)，以此保證唯一的測試結(jié)果。最后，根據(jù)電路通過及不通過不斷變化狀態(tài)的特征，使用相對性原理，對測試結(jié)果有效性進(jìn)行全面的檢查，以此保證程序的可靠性，降低錯誤檢測的機(jī)率。
2.5 量值溯源
量值溯源指的是將量值通過不間斷的一條鏈追溯到國家及國防的最高標(biāo)準(zhǔn)。在微電子電路校準(zhǔn)及檢測過程中，量值溯源校準(zhǔn)的方法及溯源方法有著一定的聯(lián)系，所以也就是量值溯源具有兩種方法，分e為溯源法及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)法。由于后者在使用過程中具有一定的限制，所以就要使用溯源法對微電子電路進(jìn)行校準(zhǔn)。
3 結(jié)語
隨著我國社會的不斷進(jìn)步和發(fā)展，不斷是大型工程中的電氣設(shè)備，還是日常生活中的家用電器，都會使用微電子電路技術(shù)。微電子電路技術(shù)就是一種將多種半導(dǎo)體作為基礎(chǔ)的電子技術(shù)集成電路，其特點就是重量輕、體積小，并且具有較高的可靠性。為了能夠保證微電子電路電氣具有較高的質(zhì)量，就要對其進(jìn)行檢測，以此控制器質(zhì)量?；诖耍陨媳疚木歪槍ξ㈦娮与娐返男?zhǔn)技術(shù)及自動測試進(jìn)行了研究和探討，以此保證電氣設(shè)備中微電子電路的安全性。
摘 要隨著電子信息技g發(fā)展，無人機(jī)技術(shù)已成為一種重要的信息技術(shù)手段，相較于有人機(jī)而言，無人機(jī)系統(tǒng)具有一定的“自主性”，能夠在一定程度上實現(xiàn)系統(tǒng)的自主控制，強(qiáng)化系統(tǒng)的智能性，是無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。本文就對無人機(jī)系統(tǒng)自主控制技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并展望無人機(jī)系統(tǒng)自主控制技術(shù)的未來趨勢。本文研究了無人機(jī)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，重點分析六軸飛行器研究領(lǐng)域當(dāng)前的關(guān)鍵技術(shù)，包括無人機(jī)的研究與設(shè)計，并對無人機(jī)未來的發(fā)展進(jìn)行了探討。
【關(guān)鍵詞】電子信息 無人機(jī) 六軸飛行器 研究與設(shè)計
1 前言
無人機(jī)首次出現(xiàn)在 1917 年，主要應(yīng)用于防空導(dǎo)彈打靶、軍事偵察、載彈遠(yuǎn)程打擊，尤其美國“全球鷹”、“捕食者”、“沙漠鷹”等型號的無人機(jī)在海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭和伊拉克戰(zhàn)中在偵察和主動攻擊中所取得的良好軍事效果，使得世界各國首先在軍事上開始重視無人機(jī)的研制與開發(fā)。我國無人機(jī)發(fā)展起步于 20 世紀(jì) 50 年代末，20 世紀(jì) 90 年代末，發(fā)展才得以提速，國內(nèi)大學(xué)相繼成立了無人機(jī)專門研究機(jī)構(gòu)，西安愛生技術(shù)集團(tuán)公司（西安無人機(jī)研究發(fā)展中心）成為國內(nèi)一家主要的無人機(jī)研制生產(chǎn)廠商。它是航空工業(yè)總公司設(shè)在西北工業(yè)大學(xué)集科、工、貿(mào)一體化的現(xiàn)代化高科技企業(yè)，主要研制和生產(chǎn)系列化小型無人機(jī)系統(tǒng)，被國務(wù)院發(fā)展研究中心確認(rèn)并入選“中華之最（1949-1995）”，是我國最大的無人飛機(jī)科研生產(chǎn)基地。隨后，無人機(jī)的發(fā)展逐步擴(kuò)展到民用市場，而在測繪行業(yè)的應(yīng)用成為民用最大且發(fā)展較早的一個分支。中國測繪科學(xué)研究院于 2003 年完成并通過國土資源部驗收的“UAVRS-II 型低空無人機(jī)遙感監(jiān)測系統(tǒng)的研制”項目，實現(xiàn)了無人機(jī)遙控、半自主、自主三種控制方式，利用獲取的影像制作了數(shù)字正射影像和線劃圖，開創(chuàng)了國內(nèi)無人機(jī)應(yīng)用于測繪領(lǐng)域的先河。
目前國際上對多軸飛行器研究與設(shè)計較為深入，后期經(jīng)過大量實驗及不斷地調(diào)整和改進(jìn)，合理的設(shè)計了六軸飛行器的整體結(jié)構(gòu)。六軸飛行器的支架通過3D打印而整體打印出成品模型，飛控板和電機(jī)都固定在打印出的架子上，將六個電機(jī)呈六邊形放置，使飛行器靈活并易于控制。電池利用扎帶固定在飛行器下方，以保證飛行器的重心偏下，增加飛行的靈活性。遙控器通過銅柱將兩個PCB板子連接起來，增加握持的手感，并且主要元件都放在兩塊PCB板中間，增加系統(tǒng)的安全性能前端引出無線通信模塊天線，增加傳輸?shù)墓β逝c距離。
2 調(diào)試問題
系統(tǒng)的軟件和硬件調(diào)節(jié)是一個漫長而復(fù)雜的過程，而且在調(diào)試過程中會不斷遇到各種問題如電機(jī)壞掉、MOS管燒掉、連接突然斷掉甚至在飛行過程中飛行器直接從空中衰落導(dǎo)致整個系統(tǒng)的崩潰。這些問題必須及時的解決，否則根本不能進(jìn)行下一步的工作。雖然在調(diào)試過程中問題不斷，但是整個制作過程累積的大量的寶貴的經(jīng)驗，在飛行器終于能飛的時候，會發(fā)現(xiàn)自己的這些努力是值得的。下面列出調(diào)試過程中的遇到的主要問題。
2.1 電機(jī)控制與驅(qū)動設(shè)置問題
動力系統(tǒng)是多軸飛行器的核心系統(tǒng)，因為整個系統(tǒng)的最終目的就是通過PWM波來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，保證動力系統(tǒng)的穩(wěn)定是飛行器能運動的前提。在開始調(diào)試的時候，總出現(xiàn)電機(jī)不轉(zhuǎn)的問題，通過不斷的驗證發(fā)現(xiàn)是電路MOS管選擇錯誤，最終選擇了P溝道增強(qiáng)型MOS管進(jìn)行對電機(jī)的控制。在飛行過程中總會出現(xiàn)MOS管燒毀的情況，還有NRF24L01總是失聯(lián)，最終發(fā)現(xiàn)是沒有焊接保護(hù)電容導(dǎo)致，還有數(shù)字地和模擬的地信號沒有分開。并且STM32的PWM控制需要較高的的頻率，當(dāng)頻率較低時，可能會出現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速不均勻的情況，最終選擇的電機(jī)頻率為20KHz，能夠保證系統(tǒng)流暢的運行。
2.2 飛行器的重量問題
在開始設(shè)計時由于沒有考慮飛行的重量，導(dǎo)致飛行器根本飛不起來。之后更換飛行器支架，更換更大功率的電池，總體來說就是讓飛行器的重量更輕，讓飛行器電機(jī)的拉力更大。還有飛行器電機(jī)的垂直放置也是相當(dāng)重要，當(dāng)傾斜時，會有一部分的力是飛行器向某個方向飛行，并且這個力不容易抵消。
2.3 PID的參數(shù)整定問題
PID控制器直接控制的是飛行器的電機(jī)輸出，直接影響六個電機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制飛行器的飛行姿態(tài)。因此合理的PID參數(shù)可以使飛行器更加平穩(wěn)的飛行，所以說PID參數(shù)對飛行器的姿態(tài)確定至關(guān)重要。并且在飛行器的飛行過程中，可以通過PID的調(diào)整來實現(xiàn)不同的飛行效果如翻滾動作，以達(dá)到在各種控制環(huán)境下的穩(wěn)定運行。PID參數(shù)中，P、I、D三個參數(shù)作用各不相同，在實際中，其輸出的結(jié)果是相互影響的。為了保證飛行器的平穩(wěn)飛行，需要多次對PID三個參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)對飛行姿態(tài)的快速響應(yīng)以及在外界干擾到來時系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運行。
2.4 遙控器控制頻率問題
在剛開始遙控飛行時，遙控器對飛行器的控制總是慢0.2秒左右，導(dǎo)致遙控器不能實時的控制飛行器的姿態(tài)，出現(xiàn)一些意外的碰撞等狀況。調(diào)試遙控器的過程中發(fā)現(xiàn)，在主循環(huán)中加入了過多的程序，導(dǎo)致系統(tǒng)循環(huán)一次的時間過長，系統(tǒng)響應(yīng)慢，傳輸數(shù)據(jù)的頻率過低，整個系統(tǒng)反應(yīng)過慢。最后解決辦法是增大遙控器的頻率，并減小主函數(shù)中循環(huán)的代碼量，留下最基本的代碼，保證整個系統(tǒng)的流暢運行。
3 結(jié)論
六軸飛行器是一種較為新型的飛行器，目前國內(nèi)外的發(fā)展迅速，在各個領(lǐng)域中都起到了重要的作用，并且將來會發(fā)展到更廣闊的空間。隨著技術(shù)上的發(fā)展，多軸飛行器會向微型化、自動化方向發(fā)展，能夠更好的結(jié)合實際，發(fā)展到各個領(lǐng)域。本課題研究比較了許多國內(nèi)外的產(chǎn)品，并通過比較，結(jié)合其優(yōu)點，彌補(bǔ)其不足，根據(jù)實際情況進(jìn)行研發(fā)，最終完成了六軸給星期的設(shè)計。隨著科學(xué)的發(fā)展，本文設(shè)計的六軸飛行器還可以得到更好的改進(jìn)，隨著時間的推移，會有更好的產(chǎn)品出現(xiàn)在人們的面前。
摘 要 微電子學(xué)屬于電子學(xué)的分支學(xué)科，以半導(dǎo)體為主要對象，形成微小型電路和系統(tǒng)等。而集成電路屬于微型電子器件，將各類元件通過合理的布線方式，成為一個具備完整電路功能的結(jié)構(gòu)。微電子學(xué)與集成電路直接關(guān)系到相關(guān)高新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。展開對微電子學(xué)與集成電路的分析，旨在明確微電子學(xué)與集成電路的基本情況，推動微電子學(xué)與集成電路的有效應(yīng)用，實現(xiàn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】微電子學(xué) 集成電路 半導(dǎo)體
微電子學(xué)與集成電路是現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)，各類高新行業(yè)在具體發(fā)展中，均會對微電子學(xué)和集成電路進(jìn)行應(yīng)用。其中，集成電路選擇半導(dǎo)體鏡片作為基片，并結(jié)合相關(guān)工藝，將電阻、電容等元件與基片連接，最終形成一個具備完整電路功能的系統(tǒng)或是電路。較比集成電路微電子學(xué)是在集成電路的基礎(chǔ)上，研究半導(dǎo)體和集成電路的相關(guān)物理現(xiàn)象，并有效的對其進(jìn)行應(yīng)用，滿足各類電子器件需求的效果?；诖耍疚膶Ξ?dāng)前微電子學(xué)與集成電路展開分析，具體內(nèi)容如下。
1 微電子學(xué)與集成電路解讀
微電子學(xué)是電子學(xué)的分支學(xué)科，主要致力于電子產(chǎn)品的微型化，達(dá)到提升電子產(chǎn)品應(yīng)用便利和應(yīng)用空間的目的。微電子學(xué)還屬于一門綜合性較強(qiáng)學(xué)科類型，具體的微電子研究中，會用到相關(guān)物理學(xué)、量子力學(xué)和材料工藝等知識。微電子學(xué)研究中，切實將集成電路納入到研究體系中。此外，微電子學(xué)還對集成電子器件和集成超導(dǎo)器件等展開研究和解讀。微電子學(xué)的發(fā)展目標(biāo)是低能耗、高性能和高集成度等特點。
集成電路是通過相關(guān)電子元件的組合，形成一個具備相關(guān)功能的電路或系，并可以將集成電路視為微電子學(xué)之一。集成電路在實際的應(yīng)用中具有體積小、成本低、能耗小等特點，滿足諸多高新技術(shù)的基本需求。而且，隨著集成電路的相關(guān)技術(shù)完善，集成電路逐漸成為人們生產(chǎn)生活中不可缺少的重要部分。
2 微電子發(fā)展?fàn)顟B(tài)與趨勢分析
2.1 發(fā)展與現(xiàn)狀
從晶體管的研發(fā)到微電子技術(shù)逐漸成熟經(jīng)歷漫長的演變史，由晶體管的研發(fā)以組件為基礎(chǔ)的混合元件（鍺集成電路）半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管MOS電路微電子。這一發(fā)展過程中，電路涉及的內(nèi)容逐漸增多，電路的設(shè)計和過程也更加復(fù)雜，電路制造成本也逐漸增高，單純的人工設(shè)計逐漸不能滿足電路的發(fā)展需求，并朝向信息化、高集成和高性能的發(fā)展方向。
現(xiàn)階段，國內(nèi)對微電子的發(fā)展創(chuàng)造了良好的發(fā)展空間，目前國內(nèi)微電電子發(fā)展特點如下：
（1）微電子技術(shù)創(chuàng)新取得了具有突破性的進(jìn)展，且逐漸形成具有較大規(guī)模的集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)規(guī)模。對于集成電路的技術(shù)水平在0.8～1.5μm，部分尖端企業(yè)的技術(shù)水平可以達(dá)到0.13μm。
（2）微電子產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，隨著技術(shù)的革新產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐漸生成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，上下游關(guān)系處理完善。
（3）產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，更多企業(yè)參與到微電子學(xué)的研究和電路中，有效推動了微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促使微電子技術(shù)得到了進(jìn)一步的完善和發(fā)展。
2.2 發(fā)展趨勢
微電子技術(shù)的發(fā)展中，將微電子技術(shù)與其他技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，可以衍生出更多新型電子器件，為推動學(xué)科完善提供幫助。另外微電子技術(shù)與其他產(chǎn)業(yè)結(jié)合，可以極大的拉動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動國內(nèi)生產(chǎn)總值的增加。微電子芯片的發(fā)展遵循摩爾定律，其CAGR累計平均增長可以達(dá)到每年58%。
在未來一段時間內(nèi)，微電子技術(shù)將按照提升集團(tuán)系統(tǒng)的性能和性價比，如下為當(dāng)前微電子的發(fā)展方向。
2.2.1 硅基互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）
CMOS電路將成為微電子的主流工藝，主要是借助MOS技術(shù)，完成對溝道程度的縮小，達(dá)到提升電路的集成度和速度的效果。運用CMOS電路，改善芯片的信號延遲、提升電路的穩(wěn)定性，再改善電路生產(chǎn)成本，從而使得整個系統(tǒng)得到提升，具有極高研究和應(yīng)用價值?？梢詫MOS電路將成為未來一段時間的主要研究對象，且不斷對CMOS電路進(jìn)行縮小和優(yōu)化，滿足更多設(shè)備的需求。
2.2.2 集成電路是當(dāng)前微電子技術(shù)的發(fā)展重點
微電子芯片是建立在的集成電路的基礎(chǔ)上，所以微電子學(xué)的研究中，要重視對集成電路研究和分析。為了迎合信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，對于集成電路暴露出的延時、可靠性等因素，需要及時的進(jìn)行處理。在未來一段時間內(nèi)對于集成電路的研究和轉(zhuǎn)變勢在必行。
2.2.3 微電子技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合
借助微電子技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合，可以衍生出諸多新型技術(shù)類型。當(dāng)前與微電子技術(shù)結(jié)合的技術(shù)實例較多，積極為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。例如：微光機(jī)電系統(tǒng)和DNA生物芯片，微光機(jī)電系統(tǒng)是將微電子技術(shù)與光學(xué)理論、機(jī)械技術(shù)等結(jié)合，可以發(fā)揮三者的綜合性能，可以實現(xiàn)光開關(guān)、掃描和成像等功能。DNA生物芯片是將微電子技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合，能有效完成對DNA、RNA和蛋白質(zhì)等的高通量快速分析。借助微電子技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合衍生的新技術(shù)，能夠更為有效推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
3 微電子技術(shù)的應(yīng)用解讀
微電子學(xué)與集成電路的研究不斷深入，微電子技術(shù)逐漸的應(yīng)用到人們的日常生活中，對于改變?nèi)藗兊纳钇焚|(zhì)具有積極的作用。且微電子技術(shù)逐漸成為一個國家科學(xué)技術(shù)水平和綜合國力的指標(biāo)。
在實際的微電子技術(shù)應(yīng)用中，借助微電子技術(shù)和微加工技術(shù)可以完成對微機(jī)電系統(tǒng)的構(gòu)建，在完成信息采集、處理、傳遞等功能的基礎(chǔ)上，還可以自主或是被動的執(zhí)行相關(guān)操作，具有極高的應(yīng)用價值。對于DNA生物芯片可以用于生物學(xué)研究和相關(guān)醫(yī)療中，效果顯著，對改善人類生活具有積極的作用和意義。
4 結(jié)束語
微電子學(xué)與集成電路均為信息技術(shù)的基礎(chǔ)，其中微電子學(xué)中囊括集成電路。在對微電子學(xué)和集成電路的解析中，需要對集成電路和微電子技術(shù)展開綜合解讀，分析微電子技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，再結(jié)合具體情況對微電子技術(shù)的當(dāng)前應(yīng)用展開解讀，為微電子學(xué)與集成電路的創(chuàng)新和完善提供參考，進(jìn)而推動微電子技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)造更大的產(chǎn)值，實現(xiàn)國家的持續(xù)健康發(fā)展。
【摘要】 自80年代以來，軍用微電子技術(shù)得到了快速的發(fā)展，及其微電子技術(shù)在信息作戰(zhàn)領(lǐng)域發(fā)揮突出作用。特別是雷達(dá)領(lǐng)域，微電子技術(shù)的成熟日漸提高了雷達(dá)系統(tǒng)的各項性能。本文主要闡述在90年代中美國軍用微電子技術(shù)當(dāng)中的兩個支柱型產(chǎn)品超高清集成電路與微波單片集成電路的發(fā)展現(xiàn)狀以及它在雷達(dá)系統(tǒng)當(dāng)中發(fā)揮的先用。
【關(guān)鍵詞】 雷達(dá) 微電子技術(shù) 分析
在現(xiàn)代化的軍用雷達(dá)與電子設(shè)備之中軍用微電子技術(shù)屬于非常重要的技術(shù)之一，是現(xiàn)代軍事信息作戰(zhàn)的基礎(chǔ)。在軍用微電子工業(yè)當(dāng)中，集成電路屬于最具活躍的產(chǎn)品。在美國非常重視開發(fā)與應(yīng)用軍用集成電路。美國相關(guān)的國防部門早在十幾年前曾提出^超高速集成電路與微波單片集成電路的發(fā)展規(guī)劃。只要真正的實現(xiàn)這兩者的發(fā)展計劃對于軍用雷達(dá)與武器裝備未來的發(fā)展有著巨大的影響，對打贏未來信息戰(zhàn)爭發(fā)揮舉足輕重作用。
一、超高速集成電路與微波單片集成電路的特點
1、超高速集成電路的特點。在未來的信息作戰(zhàn)當(dāng)中，電磁信號的環(huán)境十分匯集而且復(fù)雜，軍用雷達(dá)與電子情報系統(tǒng)需要面對一百至二百萬脈沖美妙的信號方面的強(qiáng)度，處理信號的系統(tǒng)極有可能需要執(zhí)行幾十億條指令。面對極其復(fù)雜的信息作戰(zhàn)環(huán)境，然而目前一般的集成電路處理信號系統(tǒng)的效率很難滿足相關(guān)的需求。要想真正的處理好這方面的問題，美軍便加大力度促進(jìn)超高速集成電路發(fā)展。
2、微波單片集成電路的特點。微波單片集成電路將超大規(guī)模集成電路、超高速集成電路以及超高性能集成電路使用至數(shù)字電路中的微波電路，它屬于集成電路處于微波電路中主要的發(fā)展。微波單片集成電路將諸多晶體管、電阻、電容等管線集中至一個芯片上，制成許多功率放大器、低噪聲放大器、移相器等。僅有很少的微波單片集成電路芯片組合起來就能組成一個收發(fā)構(gòu)件，用來代替很多元件。
二、超高速集成電路與微波單片集成電路的發(fā)展現(xiàn)狀
1、超高速集成電路的發(fā)展現(xiàn)狀。美國國防部門早在很多年前年對超高速集成電路的發(fā)展就已經(jīng)開展實施以硅為主要材料發(fā)展計劃，之后又轉(zhuǎn)化成將硅和砷化稼作為主要材料并舉的超高速集成電路發(fā)展計劃，為了促使軍用電子系統(tǒng)發(fā)展的快速進(jìn)程。此計劃主要是為了促進(jìn)民用半導(dǎo)體商家的發(fā)展所難以解決的軍用信號需要的元器件工藝，就是為了滿足軍用信號處理、抗輻射、故障容限等能力的有關(guān)需求所提出的。這個計劃的的總提目標(biāo)就是為了研制出功能先進(jìn)、價格合理、高質(zhì)量的超高速集成電路芯片，確保處理信號速率、功耗減少、可靠性、維護(hù)性合理提高的終點目標(biāo)，并且使目前具備處理數(shù)據(jù)的速度必須提升一級。其實際的目標(biāo)是為了使芯片的微加工線寬達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格，各項功能要比同樣種類民用的產(chǎn)品高出百倍，將其的可靠性提升十倍。按照制定的范圍超高速集成電路應(yīng)當(dāng)于1990年完成計劃，共投資量達(dá)到十億美元，通過集中開發(fā)了來實現(xiàn)亞微米特有的尺寸要求的技術(shù)。
2、60年代中期才得到逐漸的發(fā)展，70年代，砷化鎵材料制造工藝的逐步成熟，對于微波單片集成電路的發(fā)展形成了很大影響。因為砷化鎵材料的電子遷移率比硅高出7倍，且半絕緣砷化鎵的電阻率的高度達(dá)到108，因此砷化鎵屬于最合理的微波傳輸介質(zhì)材料，非常適合用在單片微波單片集成電路的襯底。正是因為砷化鎵技術(shù)的普遍推廣，促進(jìn)了工業(yè)界集團(tuán)朝向微波單片集成電路的方向發(fā)展。
三、超高速集成電路與微波單片集成電路在信息作戰(zhàn)領(lǐng)域的應(yīng)用
1、超高速集成電路在雷達(dá)和軍用電子設(shè)備中的應(yīng)用。超高速集成電路應(yīng)用至軍事雷達(dá)與電子裝備系統(tǒng)中有效的提高了的在戰(zhàn)場上獲取情報、偵查情報、分析目標(biāo)、處理數(shù)據(jù)等方面的能力；在很大幅度上，有效的提高了雷達(dá)、電子設(shè)備、武器系統(tǒng)在復(fù)雜的環(huán)境當(dāng)中，以最快的速率反應(yīng)能力與應(yīng)變能力，實現(xiàn)了信息作戰(zhàn)武器系統(tǒng)的高速、高效和精準(zhǔn)性。
2、微波單片集成電路在軍用雷達(dá)中的應(yīng)用。與普通使用的陸基雷達(dá)相比較之下，微波單片集成電路器件與之同樣的雷達(dá)在相同條件下所耗費的性能提高十倍。相控陣?yán)走_(dá)的真正優(yōu)勢在于產(chǎn)生的微波功率的與傳輸效率較高，發(fā)射機(jī)的功能消耗等于使用功率管的三分之一，同時接收機(jī)的靈活度也提高了2倍。另一方面的優(yōu)勢在于可靠性較強(qiáng)，在此過程中，就算其中有百分之五的構(gòu)件失靈。雷達(dá)系統(tǒng)依然能保證供應(yīng)更好更多功能工作性能。微波單片集成電路 T/R組件極具緊湊、可靠性高、重量輕、成本低等結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)勢。
結(jié)束語：綜上所述，超高速集成電路能夠有效的提高處理信號與處理數(shù)據(jù)的能力，還能增強(qiáng)信號方面的接收、傳輸、發(fā)射能力的微波單片集成電路電路能實現(xiàn)構(gòu)建出新一代全新的軍用微電子系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在軍事信息作戰(zhàn)領(lǐng)域特別是雷達(dá)和電子設(shè)備中擁有良好的應(yīng)用前景。在下一代中的軍用雷達(dá)關(guān)鍵特征在于它器件方面的模塊化與集成化，而超高速集成電路與微波單片集成電路屬于提高軍用雷達(dá)器件集成化、模塊化過程中最重要手段之一。
