2022年2022年集成电路的发展及其在现代生活中的应用 .pdf

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1、集成电路的发展及其在现代生活中的应用摘要： 随着人类社会的不断发展与进步，各种各样的高新技术应运而生，集成电路作为上世纪60 年代的新技术而诞生，并至今造福人类，而且得到了很好地发展。在当今的信息时代，信息技术已经渗透到了国民经济的各个领域，人们在日常生活中无处不感受到信息技术所带来的方便与快捷。信息技术的基础是微电子技术，而集成电路（IC）正是微电子技术的核心，是整个信息产业和信息社会的根本基础。集成电路在现代生活中拥有不可或缺的地位，它已经与我们的日常生活紧紧相连了。关键词：集成电路发展现代生活应用1 集成电路简介微电子学即微型电子学，它是脱胎于电子学与固体物理学的一门交叉性的技术学科，其

2、主要任务是研究在固体（主要是半导体）材料上构成微小型化电子电路、子系统及系统的学科。以微电子学为基础发展起来的集成电路技术包括半导体材料及器件物理，集成电路及系统的设计原理和技术，芯片加工工艺、功能和特性的测试技术等重要组成部分。集成电路就是将晶体管等有源元件和电阻、电容等无源元件，按照一定电路“集成”在一起，完成特定的电路或功能的系统。集成电路比常规的手工组装电路更简洁更具科技性，首先是它在体积上的大大减小，节省了相当一部分空间；其次是在制造工艺技术上有着内在的必然联系，能够一次性加工完成，科技含量更高。晶体管发明并大量生产之后，各式固态半导体组件如二极管、晶体管等大量使用，取代了真空管在电

3、路中的功能与角色。到了20 世纪中后期半导体制造技术进步，使得集成电路成为可能。相对于手工组装电路使用个别的分立电子组件而言，集成电路可以把很大数量的微晶体管集成到一个小芯片，这是一个巨大的进步。集成电路的规模生产能力，可靠性，电路设计的模块化方法确保了快速采用标准化IC 代替了设计使用离散晶体管。IC 对于离散晶体管有两个主要优势：成本和性能。成本低是由于芯片把所有的组件通过照相平版技术，作为一个单位印刷，而不是在一个时间只制作一个晶体管。性能高是由于组件快速开关，消耗更低能量，因为组件很小且彼此靠近。2 集成电路技术的发展集成电路技术无疑是现代生活的根本技术基础，同任何一项科学技术一样，它

4、的发展仍然是经历了诞生和飞速发展两个阶段。目前正在经历快速发展阶段，科研人员正在竭尽全力突破集成电路技术新的发展壁垒，那就是来自于技术、材料和基础理论等限制的挑战以及可能对相关基础理论产生革命性的变革。2.1集成电路技术的诞生在晶体管发明之前，当时的电子学工作者是通过将支撑的电子管和电阻、电容等元件焊装在一起，构成具有一定功能的电路系统，比如说第一台电子计算机（ENIAC ，如图 1 所示）就是利用这种元器件的焊装而组成的电路系统，整个系统看起来非常庞大而且很复杂。但是随着电子装备的复杂性变得越来越高，各大电子元件之间的连线和焊接点大大增加，这使得电路系统的体积变得很庞大，同时系统的可靠性很差

5、。人们正是觉得这种由电子元件焊装而成的电子装备体积太大且不稳定，所以很多人都提出了使电子装备小型化和提高可靠性的要求。于是，人们就着手研究让电子装备小型化的方法，亦即对电子元件进行“集成”的方法。最后，美国TI 公司的 JS.Kilby 在对小型化IF 放大器做了仔细分析后认为，用传统的元件和连接组装方法解决不了根本问题，所以只能是考虑采用全半导体化的新方法。因此，Kilby经过深入地分析和对集成电路的创新思维过程的完善，并设计出了各元件全半导体化的实验装置。终于，Kilby 在 1958 年 9月 12 日在实验室实现了第一个集成电路振荡器的演示实验，标志着集成电路的诞生。集成电路的发明是一

6、项伟大的技术创新，给人类的电子技术领域带来了里程碑式的进步，同时也对物理学的发展产生越来越深远的影响。为此，Kilby 于 2000 年获得了诺贝尔物理学奖，由此可以看出，集成名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 电路的出现给人类社会带来的深远影响。2.2集成电路技术的飞速发展阶段随着人们对集成电路的关注度不断提高，集成电路得到了非常快速地发展。如图2 所示集成电路，这是一个 AMD推土机 FX 系列处理器中的集成电路

7、，它看上去简洁明了，但是其功能相当强大。在日常生活中，人们也逐渐感受到了集成电路的发展所带来的便捷以及在国民经济和高新科技等领域的积极影响。人们也享受到了集成电路技术所带来的美好生活，因为在当今这个信息化时代，信息技术都离不开集成电路技术的硬件支持。因此，人们更加注重了对集成电路新技术的研究与开发，不断地进行思维创新和突破各项技术难题，让集成电路技术不断地发展成熟，从开始的以特征尺寸缩小和集成度增加为目的的一维发展模式发展到多维发展模式。但由于器件特征尺寸的不断缩小，尤其是在进入纳米级后，同时对物理学基础理论提出了挑战，也对物理学研究提出了新的、更高的要求。当然，也有来自于材料、技术、器件和系

8、统方面的物理限制。所以，在集成电路飞速发展的同时，也对一些相关的传统理论提出了不少的难题。为了使集成电路能够继续得到快速地发展，那么，一定要加紧对新型半导体材料的研发，对技术不断地进行革新，对器件和系统进行升级换代，更重要的是对物理学基础理论的完善。图 1 第一台电子计算机名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 3 集成电路技术在现代生活中的应用3.1集成电路技术在信息技术领域中的应用信息是人类社会最重要的战略资源这一。

9、人类在认识世界、改造世界的一切有意义的活动中都离不开对信息资源的开发、加工和利用。信息技术（Information Technology，简称IT） ，是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。它主要是应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。在当今这个飞速发展的信息化时代，信息技术作为管理和处理信息的各种技术是人类文明不断向前发展地重要技术手段之一。当然，作为信息技术硬件支持的计算机是必不可少的，但是，计算机中最重要的技术莫过于集成电路技术，于是，集成电路技术成为了信息技术领域中的关键技术。由于它是整个信息技术领域中的最根本的技术支持，所以，它直接决定着信息技

10、术领域的发展。如果集成电路技术能够为计算机提供一个很好的中央处理器的集成电路，那么，计算机的处理速度就会很可观，因此对信息的管理和处理速度就会大大提升。当计算机对信息的管理和处理效率得到提高，就使得信息技术的发展将会较少受到硬件问题的限制，它将会也会发展的更好，在将来更好地为全人类服务。由此可见，集成电路技术在信息技术领域中的应用是信息技术领域的最关键技术，所以，对集成电路技术的进一步开发与研究不仅使该项技术得到革新，而且也使信息技术领域的发展得到很好地促进。3.2集成电路技术在医疗领域的应用随着人类社会的不断发展和科学技术的不断进步，人们对医疗健康方面的要求也越来越高，因此，以高新技术为基础

11、的医疗设备和医疗产品逐渐发展起来，依托于高新领域电子技术的各种治疗和监护手段也越来越先进，其中集成电路技术被广泛应用于各种医疗设备和医疗产品中，这使得医疗产品突破了传统观念的约束和限制，更好地发挥了医疗设备及医疗产品的作用，人们的健康水平因此得以提高。随着人们生活水平的不断提高，在医疗健康领域的关注热点正逐渐从最基本的疾病治疗产业向保健产业转变。同时世界人口的老龄化也对医疗护理产品提出了更高的要求，庞大的老龄化群体和慢性患者等群体的现状使得疾病产业和保健产业都必须发展新的技术和产品。其中，以集成电路为基础的医疗电子产品发展迅速， 因为这一类的医疗电子产品往往是便携式医疗产品，并且由于集成电路器

12、件的小型化、集成化、网络化、数字化和智能化，人们携带和使用都非常方便，也适合个人或者家庭使用，能够普及广大群众。比如说，电子助听器、电子血压计、便携血糖仪等便携式设备已经很普遍了，同时，核磁共振仪、计算机断层扫描仪、超声诊断仪和X 光机等都是各个基层医疗机构的必备医疗设备。图 2 AMD 推土机 FX 系列处理器中的集成电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 由此可见， 集成电路技术在医疗电子领域的应用颇为广泛，大致

13、可以分为四类：医学影像、 医疗仪器、消费型医疗设备和诊断、患者监护与治疗设备。第一类包括超生波、 计算机化的X 射线断层扫描 （即 CT） 、核磁共振成像（即MRI ） 、X 射线等；第二类主要包括实验室配套电子设备、透析仪、分析仪器、外科手术设备、牙科设备等；第三类则偏重于患者使用的终端设备，包括数字体温计、血糖计、血压计等等；第四类则是协助医生判断的相应设备，包括心电图、脑电图、血氧计、血压计、温度计、呼吸计、除颤器等等。当然，这四种类型都是以集成电路技术为核心的医疗电子设备，它们基本上涵盖了医疗电子领域的各种应用， 其中后面两种类型的应用更需要通过先进的集成电路技术来达到医疗电子设备的小

14、型化、智能化、低功耗和高分辨率等目标。3.3集成电路技术在其他领域中的应用集成电路技术在日常生活中的其他各个领域都有广泛应用。比如说在汽车上，微控制器、功率半导体器件、电源管理器件、LED 驱动器和CCFL 驱动器等汽车集成电路器件的应用使得汽车能够出于最佳工作状态；再比如说在热能动力工程领域中的应用，最简单的莫过于温控计，当然，火电厂中的信息管理系统是离不开集成电路技术的。参考文献 : 1集成电路 -维基百科，自由的百科全书http:/zh.wikipedia.org/wiki/集成电路 #.E4.BB.8B.E7.BB.8D 2 陈飚集成电路技术的发展J2011， （3）3杨红国，徐崇颖. 浅谈集成电路应用J.电子世界， 2012:87-88 4 王志华，张晓昱，张凌伟，张春，麦宋平，谢翔，姜汉钧，池保勇. 集成电路技术在医疗健康领域的应用J.中国集成电路产业发展， 2010， （130） ：12-23 5 王红 . 集成电路技术发展动态J.微电子学， 2007（4）:515-542名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -