微电子学概论知识点_通信电子-电子设计.pdf

学习必备 欢迎下载 1 什么是微电子学 答:微电子学作为电子学的一门分支科学，主要是研究电子或离子在固体材料中的运动规律及其应用，并利用它实现信号处理功能的科学。2 什么叫集成电路？答：Integrated Circuit，缩写 IC 通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能 3 集成电路的分类:按器件结构类型分类：双极集成电路，金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路，双极-MOS(BiMOS)集成电路 按集成电路规模分类 小规模集成电路(Small Scale IC，SSI)中规模集成电路(Medium Scale IC，MSI)大规模集成电路(Large Scale IC，LSI)超大规模集成电路(Very Large Scale IC，VLSI)特大规模集成电路(Ultra Large Scale IC，ULSI)巨大规模集成电路(Gigantic Scale IC，GSI）按结构形式的分类：单片集成电路，混合集成电路（厚膜集成电路、薄膜集成电路）按电路功能分类：数字集成电路，模拟集成电路，数模混合集成电路 4 微电子学的特点 答：（1）、微电子学是一门综合性很强的边缘学科 涉及了固体物理学、量子力学、热力学与统计物理学、材料科学、电子线路、信号处理、计算机辅助设计、测试与加工、图论、化学等多个学科（2）、微电子学是一门发展极为迅速的学科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微电子学发展的方向（3）、微电子学的渗透性极强，它可以是与其他学科结合而诞生出一系列新的交叉学科，例如微机电系统(MEMS)、生物芯片等 5 半导体及其基本特征是什么？导体：自然界中很容易导电的物质称为导体 绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体 固体材料：超导体:大于 106(cm)-1 导 体:106104(cm)-1 半导体:10410-10(cm)-1 绝缘体:小于 10-10(cm)-1 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点：（基本特征）1、在纯净的半导体材料中，电导率随温度的上升而指数增加；2、半导体中杂质的种类和数量决定着半导体的电导率，而且在重掺杂情况，温度对电导率的影响较弱；学习必备 欢迎下载 3、在半导体中可以实现非均匀掺杂；4、光的辐照、高能电子等的注入可以影响半导体的电导率。6、光刻与刻蚀技术 培养热爱国学热爱祖国文化的美德充分发挥学生的想象力并在课堂中培养学生的表演才能合作精神活动方式让学生以主持人身份引导大家诵读经典感受道理安排四位学生即兴画画增添情趣方队中学生举牌突出活动重点活动过程一开 不朽的史丰碑诵读经典我们寻找万里河山的雄阔对话圣贤我们感受千古文字的壮美诵读国学经典传承中华美德这节课我们将共同完成两个任务一是由四位主持人带领我们诵读弟子规二是由四位主持人引导我们背诵增广贤文有请四位 带画架上场首先请欣赏弟子规四位主持人男鄢迎奥女陈思源男刘柱女陈钥四位小画家郭子杰王一辰庄荆荆杨梦莹二分角色领读弟子规女陈思源弟子规是一部成书于清朝并且被广为流传的一种儿童启蒙的读物其主要目的就是对孩子进学习必备 欢迎下载 7、集成电路的设计流程 8、集成电路的设计规则和全定制方法 什么是可测性设计？在尽可能少地增加附加引线脚和附加电路，并使芯片性能损失最小的情况下，满足电路可控制性和可观察性的要求 9、微机电系统的基本概念 答：从广义上讲，MEMS 是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电培养热爱国学热爱祖国文化的美德充分发挥学生的想象力并在课堂中培养学生的表演才能合作精神活动方式让学生以主持人身份引导大家诵读经典感受道理安排四位学生即兴画画增添情趣方队中学生举牌突出活动重点活动过程一开 不朽的史丰碑诵读经典我们寻找万里河山的雄阔对话圣贤我们感受千古文字的壮美诵读国学经典传承中华美德这节课我们将共同完成两个任务一是由四位主持人带领我们诵读弟子规二是由四位主持人引导我们背诵增广贤文有请四位 带画架上场首先请欣赏弟子规四位主持人男鄢迎奥女陈思源男刘柱女陈钥四位小画家郭子杰王一辰庄荆荆杨梦莹二分角色领读弟子规女陈思源弟子规是一部成书于清朝并且被广为流传的一种儿童启蒙的读物其主要目的就是对孩子进学习必备 欢迎下载 路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统 MEMS 的分类（1）、微传感器：机械类：力学、力矩、加速度、速度、角速度(陀螺)、位置、流量传感器 磁学类：磁通计、磁场计 热学类：温度计 化学类：气体成分、湿度、PH 值和离子浓度传感器 生物学类：DNA 芯片（2）、微执行器：微马达、微齿轮、微泵、微阀门、微开关、微喷射器、微扬声器、微谐振器等（3）、微型构件：微膜、微梁、微探针、微齿轮、微弹簧、微腔、微沟道、微锥体、微轴、微连杆等（4）、微机械光学器件：微镜阵列、微光扫描器、微光阀、微斩光器、微干涉仪、微光开关、微可变焦透镜、微外腔激光器、光编码器等（5）、真空微电子器件：它是微电子技术、MEMS 技术和真空电子学发展的产物，具有极快的开关速度、非常好的抗辐照能力和极佳的温度特性。主要包括场发射显示器、场发射照明器件、真空微电子毫米波器件、真空微电子传感器等（6）、电力电子器件：包括利用 MEMS 技术制作的垂直导电型 MOS(VMOS)器件、V 型槽垂直导电型 MOS(VVMOS)器件等各类高压大电流器件 10、IC Package（IC 的封装形式）IC Package 种类很多，按以下标准分类：1、依 IC 晶片数目：SCP(Single Chip Packages)MCM(Multi-chip Chip Mudule)2、按封装材料划分为：金属封装、陶瓷封装、塑料封装、裸片 3、按照和 PCB 板连接方式分为：PTH 封装和 SMT 封装 4 按照封装外型可分为：SOT、SOIC、TSSOP、QFN、QFP、BGA、CSP 等；11、摩尔定律：集成电路的集成度每三年增长四倍，特征尺寸每三年缩小 倍 按比例缩小定律：为保持晶体管的性能，晶体管的尺寸缩小应当遵循等比例缩小原则。恒定电场规律，简称 CE 律：等比例缩小器件的纵向、横向尺寸，以增加跨导和减少负载电容，提高集成电路的性能；电源电压也要缩小相同的倍数 恒定电压等比例缩小规律(简称 CV 律)：1 保持电源电压 Vds 和阈值电压 Vth 不变，对其它参数进行等比例缩小；2、按 CV 律缩小后对电路性能的提高远不如 CE 律，而且采用 CV律会使沟道内的电场大大增强；3、CV 律一般只适用于沟道长度大于 1 m 的器件，它不适用于沟道长度较短的器件。准恒定电场等比例缩小规则，缩写为 QCE 律：1、CE 律和 CV 律的折中，世纪采用的最多 2 随着器件尺寸的进一步缩小，强电场、高功耗以及功耗密度等引起的各种问题限制了按CV 律进一步缩小的规则，电源电压必须降低。同时又为了不使阈值电压太低而影响电路的性能，实际上电源电压降低的比例通常小于器件尺寸的缩小比例 2培养热爱国学热爱祖国文化的美德充分发挥学生的想象力并在课堂中培养学生的表演才能合作精神活动方式让学生以主持人身份引导大家诵读经典感受道理安排四位学生即兴画画增添情趣方队中学生举牌突出活动重点活动过程一开 不朽的史丰碑诵读经典我们寻找万里河山的雄阔对话圣贤我们感受千古文字的壮美诵读国学经典传承中华美德这节课我们将共同完成两个任务一是由四位主持人带领我们诵读弟子规二是由四位主持人引导我们背诵增广贤文有请四位 带画架上场首先请欣赏弟子规四位主持人男鄢迎奥女陈思源男刘柱女陈钥四位小画家郭子杰王一辰庄荆荆杨梦莹二分角色领读弟子规女陈思源弟子规是一部成书于清朝并且被广为流传的一种儿童启蒙的读物其主要目的就是对孩子进学习必备 欢迎下载 3 器件尺寸将缩小 倍，而电源电压则只变为原来的/倍 12、微电子技术发展的趋势 1、由集成电路(IC)向集成系统(IS)转变 微系统 两重含义 狭义：信息系统的芯片集成，即片上系统，或 System on-a-Chip(SOC)广义：微系统，微电子机械系统(MEMS)、微光机电系统(MOEMS)，等 2、由微电子学向纳电子学转变 纳电子学 两重意义 狭义上：纳器件，包括延伸 MOS 结构的物理限制和寻找 MOS的继承器件 广义上：纳系统，如分子、量子、生物(DNA)电子学等计算系统 3、“More Moore”按比例缩小(Scaling)几何 Scaling：继续缩小片上逻辑记忆存储功能在水平、垂直方向的物理特征尺寸，以求持续改善密度、性能和可靠性 等价 Scaling：影响芯片电学性能的三维器件结构改善、其它非几何工艺技术、新材料 4、“More than Moore”功能多样化(Functional Diversification)不必 Scaling 而提高附加值方法：如对非数字功能的 RF 通信、功率控制、片上无源元件、传感器/执行器(MEMS)等 异质集成：由 PCB 系统板级集成移植为 SOC 或 SIP 5、“Beyond CMOS”超越硅基 CMOS 摩尔定律达到物理和概念上极限后，要求全新的科学、工程和概念框架。美国 NSF 启动超越摩尔定律的科学与工程 SEBML(Science and Engineering Beyond Moores Law)项目，20XX 年拨款2000 万美元 碳纳米管 量子计算 器件小型化和系统中容错技术 培养热爱国学热爱祖国文化的美德充分发挥学生的想象力并在课堂中培养学生的表演才能合作精神活动方式让学生以主持人身份引导大家诵读经典感受道理安排四位学生即兴画画增添情趣方队中学生举牌突出活动重点活动过程一开 不朽的史丰碑诵读经典我们寻找万里河山的雄阔对话圣贤我们感受千古文字的壮美诵读国学经典传承中华美德这节课我们将共同完成两个任务一是由四位主持人带领我们诵读弟子规二是由四位主持人引导我们背诵增广贤文有请四位 带画架上场首先请欣赏弟子规四位主持人男鄢迎奥女陈思源男刘柱女陈钥四位小画家郭子杰王一辰庄荆荆杨梦莹二分角色领读弟子规女陈思源弟子规是一部成书于清朝并且被广为流传的一种儿童启蒙的读物其主要目的就是对孩子进