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精品课件
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信息技术的基本结构大致可概括为： 计算机技术领域是核心； 电子技术是信息技术的关键支撑技术，其中包括 微电子技术、光电子技术； 信息材料技术是基础信息技术，其中包括电子备 料以及光学材料技术； 通信技术是信息技术的重要的直接组成部分。
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精品课件Βιβλιοθήκη 41．电子技术集成电路阶段
美国芯片微细加工技术目前正在从亚微米向纳米技术过渡， 2002年3月，Intel公司宣布其已采用0.09微米工艺生产出面积仅为 1平方微米的SRAM。
超紫外光刻技术（EUV）被视为是保证摩尔定律今后依旧适用 的法宝。EUV技术可使半导体制造商在芯片上蚀刻电路线的等级达 到0.03微米。比现有制造技术所产生的芯片性能提高100倍，存储 容量也可以达到目前的100倍以上。由Intel、IBM、摩托罗拉等公 司所组成的企业联盟与美国三个国家实验室，一直致力EUV的研发， 投入开发经费已逾2.5亿美元。
集成电路阶段
以集成电路为核心的电子信息产业超过了以汽车、石油、 钢铁为代表的传统工业成为第一大产业，已经成为改造和拉 动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石。
目前，发达国家国民经济总产值增长部分的65%与集 成电路相关, 美国国防预算中的电子含量已占据了半壁江山。 预计未来10年内，世界集成电路销售额将以年平均15%的速度 增长，2010年将达到6000~8000亿美元。
作为当今世界经济竞争的焦点，拥有自主知识产权的 集成电路已日益成为经济发展的命脉、社会进步的基础、国 际竞争的筹码和国家安全的保障。
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集成电路阶段
集成电路的集成度和产品性能每18个月增加一倍。据专 家预测,今后20年左右,集成电路技术及其产品仍将遵循这一 规律发展。
专家的意见和政府的策略
专家的共识：中国科学院、中国工程院专门成立了包括师昌 绪、王淀佐、王越、王阳元等10位院士组成的专家咨询组。 在大量调查研究的基础上，专家们建议，我国在“十五”期 间要像当年搞“两弹一星”一样，集中国家有限的人力和财 力，开发有自主知识产权的新一代微电子核心工艺技术及产 品。
政府的策略：《中共中央国务院关于加强技术创新，发展高 科技，实现产业化的决定》指出：“突出高新技术产业领域 的自主创新，培育新的经济增长点，在电子信息特别是集成 电路设计与制造、网络及通信、计算机及软件、数字化电子 产品等方面，……加强高新技术创新，形成一批拥有自主知 识产权、具有竞争优势的高新技术产业”。
提高近3倍。随着集成度的 70年代末 超大规模集成电路（VLSI）
10000
提高，器件尺寸不断减小。 80年代 特大规模集成电路（ULSI） >100000
1985年，1兆位ULSI的集成度达到200万个元件， 器件条宽仅为1微米；1992年，16兆位的芯片集成度达 到了3200万个元件，条宽减到0.5微米，而后的64兆位 芯片，其条宽仅为0.3微米。
计算机辅助工程(CAE)阶段（ 80年代）：与CAD相比，CAE除了有纯粹的 图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连 接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计。CAE的主要功能是：原理 图输入，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCB后分析。
电子系统设计自动化(ESDA)阶段（ 90年代以后）：设计人员按照“自顶
集成电路最重要的生产过程包括： 开发EDA(电子设计自动化)工具 利用EDA进行集成电路设计 根据设计结果在硅圆片上加工芯片(主要流程为薄膜制 造、曝光和刻蚀) 对加工完毕的芯片进行测试 为芯片进行封装 最后经应用开发将其装备到整机系统上与最终消费者 见面。
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电路(IC)的设计思想是 IICC设规计模与越不制来同造越的技大术，，水已它平 可是的以提在微高一电，个子技 芯片上集术成1领08~域10的9个一晶体场管革命。
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系统芯片
System On A Chip (简称SOC)
将整个系统集成在
一个微电子芯片上
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分立元件阶段
电子管时代（1905～1948）
为现代技术采取了决定性步骤
主要大事记
1905年 爱因斯坦阐述相对论——E＝mc2
真空电子管
1906年 亚历山德森研制成高频交流发电机
德福雷斯特在弗菜明二极管上加栅极，制威第一只三极管
1912年 阿诺德和兰米尔研制出高真空电子管
1917年 坎贝尔研制成滤波器
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集成电路阶段
集成电路制造技术的发展日新月异，其中最具 有代表性的集成电路芯片主要包括以下几类，它们构成了现 代数字系统的基石。
微控制芯片（MCU）
可编程逻辑器件（PLD）
数字信号处理器（DSP）
大规模存储芯片（RAM/ROM）
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英国采用EDSAG计算机，这是最早的一种存储程序数字计算机 1949年 诺伊曼提出自动传输机的概念 1950年 麻省理工学院的福雷斯特研制成磁心存储器 1952年 美国爆炸第一颗氢弹 1954年 贝尔实验室研制太阳能电池和单晶硅 1957年 苏联发射第一颗人造地球卫星 1958年 美国得克萨斯仪器公司和仙童公司宣布研制成第一个集成电路
在各芯片厂商都以面积最小化、功能最大化作为发展方向的趋 势中，将整个电子系统全部集成到一块单芯片之中的SOC越来越呈 现出重要性。集微处理器、快闪存储器和数字信号处理器为一体的 计算机芯片。这种高度集成的芯片将对手持计算机、移动电话和其 他移动设备的改进产生巨大影响。
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向下”的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电
路用一片或几片专用集成电路（ASIC）实现，然后采用硬件描述语言
（HDL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标
器件。
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EDA技术
集成电路发展目前仍以摩尔定律所揭示的规律向 前发展，晶圆的面积也在不断地加大，以软／硬件协同设 计、具有知识产权的内核（IP核）复用和超深亚微米技术 为支撑的系统芯片(System on Chip－SOC)是超大规模集成 电路发展的趋势和新世纪集成电路的主流。
1922年 弗里斯研制成第一台超外差无线电收音机
1934年 劳伦斯研制成回旋加速器
1940年 帕全森和洛弗尔研制成电子模拟计算机
1947年 肖克莱、巴丁和布拉顿发明晶体管；香农奠定信息论的基础
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分立元件阶段
晶体管时代（1948～1959）
宇宙空间的探索即将开始
主要大事记
1947年 贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克莱研制成第一个点接触型晶体管 1948年 贝尔实验室的香农发表信息论的论文
与国外的主要差距：一是规模小，2000年,国内生产的芯片销售 额仅占世界市场总额的1.5%，占国内市场的20%；二是档次低，主 流产品加工技术比国外落后两代；三是创新开发能力弱，设计、工 艺、设备、材料、应用、市场的开发能力均不十分理想，其结果是 今天受制于人,明天后劲乏力；四是人才欠缺。
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集成电路阶段
自1958年第一块集 时 期 成元件问世以来，集成电
规模
集成度 （元件数）
路已经跨越了小、中、大、 50年代末 小规模集成电路（SSI）
100
超大、特大、巨大规模几 60年代 中规模集成电路（MSI）
1000
个台阶，集成度平均每2年 70年代 大规模集成电路（LSI）
>1000
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1947年12月23日
第一个晶体管
NPN Ge晶体管
W. Schokley J. Bardeen W. Brattain
获得1956年 Nobel物理奖
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获得2000年Nobel物理奖
1958年第一块集成电路：TI公司的Kilby，12个器件，Ge晶片
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集成电路阶段
我国集成电路产业起步于20世纪60年代，80年代中期我国集成 电路的加工水平为5微米，其后，经历了3、1、0.8、0.5、0.35微 米的发展，目前达到了0.18微米的水平，而当前国际水平为0.09微 米（90纳米），我国与之相差约为2-3代。
2001年全国集成电路产量为64亿块，销售额200亿元人民币。 2002年6月,共有半导体企事业单位651家,其中芯片制造厂46家,封 装、测试厂108家,设计公司367家,分立器件厂商130家,从业人员 11.5万人。设计能力0.18~0.25微米、700万门,制造工艺为8英寸、 0.18~0.25微米,主流产品为0.35~0.8微米。
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电子技术 的应用
基本器件的两个发展阶段
分立元件阶段（1905～1959）
真空电子管、半导体晶体管
集成电路阶段（1959～）
SSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI
主要阶段概述
第一代电子 产品以电子管为核心。四十年代末世界上诞生了第一 只半导体三极管，它以小巧、轻便、省电、寿 命长等特点，很快地被各 国应用起来，在很大范围内取代了电子管。五十年代末期，世界上出现了 第一块集成电路，它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上，使电 子产品向更小型化发展。集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集 成电路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、 高稳定、智能化的方向发展。