2022年微电子学概论知识点.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 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,主要是讨论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,按照肯定的电路互连,“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: ：双极集成电路,金属-氧化物 -半导体 MOS 集成电路,双极按器件结构类型分类-MOSBiMOS 集成

2、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 特大规模集成电路Very Large Scale IC ,VLSI Ultra Large Scale IC ,ULSI 庞大规模集成电路 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

3、 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、运算机帮助设计、测试与加工、图论、化学等多个学科（2）、微电子学是一门进展极为快速的学科,高集成度、低功耗、高性能、高牢靠性是微 电子学进展的方向（3）、微电子学的渗透性极强,它可以是与其他学科结合而产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 半导体及其基本特点是什么？导体：自然界中很简单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

4、 : 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：（基本特点）1、在纯洁的半导体材料中,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打算着半导体的电导率,而且在重掺杂情形,温度对电导率 的影响较弱；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载3、在半导体中可以实现非匀称掺杂；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、光刻与刻蚀技术名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 5 页精

5、选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载7、集成电路的设计流程8、集成电路的设计规章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,并使芯片性能缺失最小的情形下,满意电路可掌握性和可观看性的要求9、微机电系统的基本概念名师归纳总结 答：从广义上讲,MEMS 是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和掌握电路、接口电第 3 页,共 5 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 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

6、 、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 技术和真空电子学进展的产物,具有极快的开关速度、 特别好的抗辐照才能和极佳的温度特性；主要包括场发射显示器、

7、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MOSVMOS器件、 V 型槽垂直导电型MOSVVMOS器件等各类高压大电流器件10、 IC Package （ IC 的封装形式）IC Package 种类许多,按以下标准分类：1、依 IC 晶片数目：SCPSingle 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、根据和 PCB 板连接方式分为：PTH 封装和 SMT 封装4 根据封装外型可分为：SOT 、SOIC 、TSSOP

8、、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,特点尺寸每三年缩小2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就；恒定电场规律, 简称 CE 律：等比例缩小器件的纵向、容,提高集成电路的性能；电源电压也要缩小相同的倍数横向尺寸, 以增加跨导和削减负载电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,而且采纳 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,

9、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章,缩写为QCE 律： 1、CE 律和 CV 律的折中,世纪采纳的最多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 律进一步缩小的规章,电源电压必需降低；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名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载3 器件尺寸将缩小 倍,而电源电压就只变为原先的 / 倍12、微电子技术进展的趋势1、由集成电路 IC 向集成系统 IS转变 微

10、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-ChipSOC 2、由微电子学向纳电子学转变 两重意义广义：微系统,微电子机械系统 MEMS 、微光机电系统MOEMS ,等 纳电子学狭义上：纳器件,包括延长 MOS 结构的物理限制和查找 MOS的继承器件广义上：纳系统,如分子、量子、生物 DNA 电子学等运算系统3、“ More Moore ” 按比例缩小 Scaling 几何 Scaling：连续缩小片上规律记忆储备功能在水平、垂直方向的物理特点尺寸,以求连续改善密度、性能和牢靠性等价 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

11、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、功率掌握、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 SEBMLScience and Engineering Beyond Moores Law 项目, 20XX 年拨款 2000 万美元 碳纳米管 量子运算器件小型化和系统中容错技术名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 5 页