参考教材
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第1章 绪 论
2014年11月5日2时32分
ENIAC（埃尼阿克）
1946年诞生 第一台计算机 2.4x0.9x30.48 18000个电子管 占地170平方米 重30吨 耗电150千瓦 每秒执行5000次 加法或400次乘法 总投资48万美元
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第1章 绪 论
第1章 绪 论
2014年11月5日2时32分
1.1 微电子技术的发展历史
1.1.2 集成电路(Intergrated Circuit)
混合集成电路是将不同的半导体集成电路和分 立电子元器件通过混合集成电路工艺和微细加 工的方法，将它们分别固化到同一基板（陶瓷 材料、半导体材料等）上，用互联的方式将它 们集成为完整的有独立功能的电路和系统。
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第1章 绪 论
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1.1 微电子技术的发展历史
Common IC Features
• 特征尺寸减小
Line Width Contact Hole
Space
1988 CD ( m) 1.0
1992 0.5
1995 0.35
1997 0.25
1999 0.18
2001 0.15
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SIM2.0（移动酷卡）
25.2mm x 15.0 mm ARM7TDMI处理器（40MIPS） 64k SRAM 64M Flash 相当于1台486电脑
SIM2.0是具备基础驱动、 操作系统、文件管理、应 用程序开发等功能的、强 大的实时操作系统的智能 卡。
2000年 16G DRAM NEC/IBM J.S.Kilby获得诺贝 尔物理学奖 2001年 Intel NetBurst Pentium 4(1.7GHz主频) 2006年 Intel Pentium D双 核处理器
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第1章 绪 论
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第1章 绪 论
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2002 0.13
2005 0.10
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第1章 绪 论
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45nm节点被称为IC设计的分水岭， 在这一节点，半导体材料特性、光 刻技术已经接近极限
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第1章 绪 论
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2000
1992 1987
1981
1975
1965
50 mm
100 mm
125 mm
显示屏
• Retina 显示屏
• 3.5 英寸（对角线）Multi-Touch
触控宽屏幕
• 960
× 640 像素分辨率，每英寸 326 像素 1 对比度（标准）
• 800:
• 16GB 或 32GB 闪存
• A4处理器
第1章 绪 论
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A4处理器
• Apple A4的die尺寸为 7.3x7.3mm • 采用45nm工艺 • 面积53平方毫米 • Apple A4实际上不只 是一颗处理器，它采 用了PoP（Package on Package）堆叠封装 技术，内部包括处理 器核心和内存等配件 。
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第1章 绪 论 1958年 TI公司研制出世界上第一块 集成电路（12） TI
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金属-氧化物-半导体场效应管 (MOSFET) b 1962年 TTL逻辑集成电路 Sylvania 1963年 中国第一块集成电路/N-MOS 集成电路 FairChild 1968年 CMOS集成电路 RCA 1969年 硅栅MOS工艺 Intel
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第1章 绪 论
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微电子技术发展带来的变化
微电子技术的发展改变了人类社会生产和生活方式，甚至影响着世界经济 和政治的格局。
微电子技术已经广泛地应用于国民经济、国防建设、乃至家庭生活的各个 方面
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第1章 绪 论
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1.1 微电子技术的发展历史
1.1.2 集成电路(Intergrated Circuit)
集成电路包括半导体集成电路和混合集成电路
半导体集成电路是用半导体工艺技术将电子电 路的元件（电阻、电容、电感等）和器件（晶 体管、传感器等）在同一半导体材料下“不可 分割地”制造完成，并互联在一起，形成完整 的有独立功能的电路和系统。
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第1章 绪 论
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降低功耗
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Average Power in micro Watts (10-6 W)
8
6
4
2
0
1997 1999 2001 2003 2006 2009 2012
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Year
第1章 绪 论
Iphone 4 电力和电池
• 内置可充电式锂电池
• 通话时间：
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1.1 微电子技术的发展历史
1.1.4 集成电路的发展特点 小特征尺寸和大圆片技术 所谓特征尺寸(CD)是指器 件中最小线条宽度.对 MOS器件而言，通常指器 件栅电极所决定的沟通几 何长度，是一条工艺线中 能加工的最小尺寸，也是 设计中采用的最小设计尺 寸单位（设计规则），常 常作为技术水平的标志。
使用 3G 网络时长达 7 小时 使用 2G 网络时长达 14 小时 300 小时待机时间
• 互联网使用：
使用 3G 网络时长达 6 小时 使用 Wi-Fi 网络时长达 10 小时
• 视频播放：长达
本课程主要讲述半导体集成电路的工艺及技术
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第1章 绪 论
1.1.3 发展历程
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1947年 世界上第一个点接触晶体管 Bell Lab. 标志着电子技术从电子管时代进入 到晶体管时代迈出了第一步。
1952年 关于IC的设想 “可以想象，随着晶体管和一般半 导体工业的发展，电子设备可以在 固体上实现，而不需要连线。这块 电路可以由绝缘，导体，整流放大 等材料层组成” 1954年 第一个硅晶体管 TI 1956年 中国第一个晶体管
A single integrated circuit, also known as a die, chip, and microchip
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第1章 绪 论
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1.1 微电子技术的发展历史
1.1.4 集成电路的发展特点 集成度不断提高: 集成电路的发展规律基本按照Moore定律，即 每隔三年，特征尺寸缩小30%,集成度（每个芯 片上集成的晶体管和元件的数目）提高4倍。 其中专用集成电路（ASIC）和存储器每1-2年 其集成度和性能均翻番。 Intel 4004 2300个晶体管 Intel P4 4200万个晶体管
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微电子技术
韩可 教三 735 hanke@
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第1章 绪 论
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第1 章 绪 论 1.1 微电子技术的发展历史及前景 1.2 微电子产业链和微电子产品族 1.3 微电子技术学习要求
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1.2 微电子产业链
Microprocessor Total Transistors in Millions
每个芯片上的元件 数(1997年预测)
1600 1400 1200 1000 800
600
400 200 1997 1999 2001 2003 2006 2009 2012 Year 27
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1989年 1992年 1993年 1997年 /
Intel 80486处理器 256M DRAM IBM/Ximens Intel Pentium处理器 4Gb DRAM NEC Intel Pentium II
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第1章 绪 论
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1.1 微电子技术的发展历史
几个概念 • 晶圆(Wafer):又称硅片，晶片，它是制造 电子器件的基本半导体材料。 • 芯片：由晶圆生产的半导体产品，称为 微芯片或芯片
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第1章 绪 论
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第1章 绪 论
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1.1.1 微电子技术的概念
微电子（Microelectronics）技术是利用微细 加工技术，基于固体物理、器件物理和电子学 理论的方法，在半导体材料上实现微小型固体 电子器件和集成电路的一门技术。 其核心是半导体集成电路及核心技术。
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第1章 绪 论
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1.1 微电子技术的发展历史
第1章 绪 论
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• 摩尔定律：一块芯片上的晶体管数量18 个月翻一番
100M
500
Pentium Pentium Pro
10M
1M
80386
80486
25
100K
8086
804
.1
1975
1980
1985
Year
1990
1995
.01 2000
150 mm
200 mm
300 mm
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第1章 绪 论
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1.1 微电子技术的发展历史