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微电子技术的应用及发展趋势

摘要：在现代高新技术的发展模式中，微电子技术得到了

市场化的普及应用。微电子技术作为信息革命的核心技术，促

使了社会科学时代性的高速发展。人们的生产生活越来越离不

开微电子技术，信息、通信与计算机产业的规模化发展离不开

微电子技术的基础平台。微电子技术的发展将人类带入信息化

时代，国家应充分关注微电子技术发展概况，综合各个行业的

基础性发展与跨越式合作，动微电子技术未来优越性发展。文

章对微电子技术现阶段的应用与发展概况进行简要分析，探索

微电子技术的未来发展趋势。

关键词：微电子技术；现状概述；发展趋势；

微电子技术作为科学技术发展的最新产物，对人类的生产

领域与生活领域产生了直接性的重要影响。20世纪40年代末

期，晶体管的发明使微电子技术进入时代的发展中，经过后人

半个世纪的不懈努力与科技创新，现代化的微电子技术已经在

各个领域中得到了普遍的应用。微电子技术既是科学发展的基

础，又是时代的高新技术。微电子技术的出现极大地推动了通

信技术、遥测传感技术、计算机技术、航空航天技术、网络科

技与家用电器产业的急速发展，现代化的战争逐渐转变为应用

电子、信息的高科技战争。

1微电子技术的概念与发展现状

1.1微电子技术概述

微电子技术的发展极大地改变了人们的生活方式，微电子

技术的核心内容在于集成电路的设计与制造，集成电路的发展

是半导体器件的不断演化。微电子技术有着传统电子技术不具

备的优势与特征：微电子技术主要是通过在固体内的微观电子

运动来实现信息处理或信息加工；微电子信号传递能够在极小

的尺度下进行；微电子技术可将某个子系统或电子功能部件集

成于芯片当中，具有较高的集成性，也具有较为全面的功能

性；微电子技术可在晶格级微区进行工作。

1.2微电子技术发展历程概述

微电子技术开始于20世纪末期，晶体管的发明引起了革

命性的进展。晶体管由巴丁、布莱顿与肖克莱在1947年发

明，为微电子技术的后来发展奠定了基础。20世纪50年代是

微电子技术快速发展的时期，集成电路的出现引领了电子技术

的革命浪潮。20世纪70年代可以说是微电子技术发展的高峰

期，微型计算机的出现奠定了微电子技术在高新技术中的核心

地位。进入21世纪以来，微电子技术得到了普遍的应用，既

是发展基础，也是高科技产品，计算机、手机、家用电器等各

个领域的产品制造、生产都离不开微电子技术的支持。微电子

技术也应用到了国防工业、印刷工业、汽车工业等工业生产建

设中，其核心技术成为了行业的发展支柱。但是，时代在快速

发展，国内的微电子技术应抓住发展机遇，通过创新研究与功

能实践，改变国内微电子技术初步发展的弊端，与社会形成一

种相互依赖的关系，实现微电子技术的可持续发展。微电子技

术在国内的许多领域已经取得了傲人的成绩，尤其是集成纳米

技术的研究突破，扩大了集成规模。其中，华为公司在移动芯

片方面已经处于国际领先地位，旗下的海思芯片已经能够与高

通、三星等芯片一较长短。

2现阶段限制微电子技术发展的主要因素

2.1物理规律限制

硅基互补金属氧化物半导体(CMOS)是现阶段微电子技术的

发展基础，现代的科学研究力求提升集成电路的集成性能，增

加芯片的元件容量。而集成电路性能的提高需要对元器件进行

合理的缩小，对集成电路施加合适的电源电压。芯片元器件的

缩小会受到电源电压、氧化层厚度以及器件沟道长度等物理因

素限制。但是，当前的微电子技术还无法通过物理学来克服这

些电子、离子的反物理规律运行，因而在很大程度上阻碍了微

电子技术的发展。

2.2材料限制

现阶段，微电子技术的常用材料是硅晶体，但硅晶体的材

料特性限制了微电子技术的领域化发展，而且硅材料有众多的

缺陷。载流子的迁移率μ、介电常数ε、击穿电场强度Ec、

载流子的饱和速度vs、热导系数K等是决定材料性能的主要

参数，微电子技术的载体材料的选择正在进行不断的试验，为

电子技术的微型化发展做出努力。

2.3工艺技术限制

微电子元器件的工艺有着严格的条件限制与技术要求，主

要包括微细线条加工以及高质量薄膜的离子注入控制技术工

艺。最为困难的工艺在于光刻设备的利用，现阶段的光刻设备

应用摩尔定律已经从1微米推进到了0.05微米，已经不可能

进一步推进微化光刻设备。

3微电子技术的应用