淺談集成電路技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展前景

王競(jìng)成

【摘 要】隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷進(jìn)步，各行各業(yè)也在不斷發(fā)展?，F(xiàn)如今通訊技術(shù)正在飛速前進(jìn)，這對(duì)二十一世紀(jì)的通訊網(wǎng)絡(luò)提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。集成電路技術(shù)對(duì)通訊領(lǐng)域的發(fā)展起到了十分重要的作用，集成電路中的基本單元是半導(dǎo)體元件，這種技術(shù)目前已經(jīng)在通訊領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。本文對(duì)集成電路的概念進(jìn)行了深入地分析，并對(duì)集成電路技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用展開(kāi)了研究與探索，最后闡述了集成電路的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】集成電路 技術(shù)應(yīng)用 發(fā)展前景

現(xiàn)如今的信息時(shí)代，人們的生活方方面面都受到信息技術(shù)的影響，各行各業(yè)都受到其帶來(lái)的沖擊。微電子技術(shù)作為信息技術(shù)的基礎(chǔ)，對(duì)信息技術(shù)的發(fā)展影響巨大。而微電子技術(shù)的核心和關(guān)鍵是集成電路，集成電路同時(shí)也是整個(gè)信息社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)和根本，因此深入的研究和探索集成電路十分有必要。通訊網(wǎng)絡(luò)正在由之前的大體積向小體積轉(zhuǎn)變和低速率向高速率轉(zhuǎn)變以及高耗能向低耗能轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變是要求在網(wǎng)絡(luò)容量和速度得到保證的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，同時(shí)對(duì)這種轉(zhuǎn)變的研究已經(jīng)成為了通訊領(lǐng)域現(xiàn)階段的熱點(diǎn)之一。

1 集成電路的概念

集成電路也叫做積體電路，這是一種微型的電子器件，這種微型的結(jié)構(gòu)采用一定的工藝來(lái)完成，具有所需的電路功能，里面包含了二極管、電容、電阻和電感等一系列元件，這些元件相互連接在一起并被制作在一小塊介質(zhì)基片中，這個(gè)介質(zhì)基片被裝在一個(gè)管殼內(nèi)。這樣一來(lái)大大縮小了電路的體積，焊接點(diǎn)的數(shù)目也得到減少，使得電子元件的可靠性大大提高。

2 集成電路技術(shù)的發(fā)展

世界上第一支晶體管的出現(xiàn)標(biāo)志著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展進(jìn)入了電子產(chǎn)業(yè)時(shí)代，它是在一九四七年十二月份美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生的。杰克-基爾比是美國(guó)科學(xué)家，也是諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獲得者，世界上第一塊半導(dǎo)體集成電路板在一九五八年的九月份由他制成，這使得電子業(yè)的一個(gè)新領(lǐng)域到來(lái)。第一塊集成電路是用鍺金屬制成的，而美國(guó)的英特爾公司在第二年就利用硅材料取代了鍺元素成功制作新一代集成電路，硅材料的成本較低，這使得集成電路漸漸成為了電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)，從而為電子產(chǎn)品的流行打下了基礎(chǔ)?，F(xiàn)如今，在所有的電子儀器中超過(guò)九成的是通過(guò)集成電路來(lái)制作完成的，其芯片的尺寸在不斷的縮小，目前已經(jīng)能夠達(dá)到0.09um。半導(dǎo)體集成電路具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如：低功耗、集成度高、體積小等，通信元件以半導(dǎo)體工藝為基礎(chǔ)正在被廣泛應(yīng)用于通訊設(shè)備的終端，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展和對(duì)新技術(shù)的不斷研究探索，截止到2009年，集成電路產(chǎn)業(yè)的規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了2600多億美元。

半導(dǎo)體集成電路的具有很多優(yōu)勢(shì)，它功耗較低、集成度很高、體積相比來(lái)說(shuō)較小以及有龐大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，正是由于這些優(yōu)點(diǎn)以半導(dǎo)體集成電路為基礎(chǔ)的通信元件被廣泛應(yīng)用，例如：移動(dòng)電話、固定電話、筆記本電腦以及數(shù)字編解碼器等一系列終端設(shè)備的制造都離不開(kāi)半導(dǎo)體集成電路的運(yùn)用。下面將會(huì)重點(diǎn)介紹半導(dǎo)體集成電路在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。

3 通信系統(tǒng)中集成電路的應(yīng)用

現(xiàn)代通信誕生于十九世紀(jì)的中期，美國(guó)的科學(xué)家在一八四四年發(fā)明了電報(bào)，三十多年后又發(fā)明了電話，意大利科學(xué)家在一八九五年發(fā)明了無(wú)線電，這是現(xiàn)代通信起源的三大標(biāo)志。高錕是英籍華裔科學(xué)家，曾獲得過(guò)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，他在上個(gè)世紀(jì)六十年代提出了光纖通信的思想。上個(gè)世紀(jì)八十年代蜂窩電話系統(tǒng)誕生了，九十年代微型計(jì)算機(jī)又得到了普及。因此，計(jì)算機(jī)通信和有線通信以及無(wú)線通信這三大類(lèi)共同組成了現(xiàn)代通信體系。集成電路在這其中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

3.1有線通訊系統(tǒng)中集成電路的應(yīng)用

密集波復(fù)用技術(shù)和摻鉺光纖放大器在二十世紀(jì)后期出現(xiàn)，這使得光纖通信展現(xiàn)出了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)并成為了有線通信網(wǎng)中的首選，在傳輸容量和傳輸距離以及傳輸速度方便大大增強(qiáng)，從此慢慢終結(jié)了早期銅線通信的時(shí)代。在二十一世紀(jì)的今天，光纖通信不斷發(fā)展，又出現(xiàn)了微電子和光電器以及光電子等一系列技術(shù)?，F(xiàn)如今，一根光纖就可以完成上百個(gè)波長(zhǎng)的傳輸，而傳輸距離能夠達(dá)到1000Km以上。

光通訊中一個(gè)最關(guān)鍵的組成部分是激光源，半導(dǎo)體激光器的壽命在之前一直很低，自上個(gè)世紀(jì)七十年代，半導(dǎo)體激光器的壽命問(wèn)題得到了解決，長(zhǎng)壽命的半導(dǎo)體激光器得到成功研制，這為光通信的實(shí)現(xiàn)打下了基礎(chǔ)。這種激光器有很多的優(yōu)點(diǎn)，例如：體積小和工作可靠性高等，使得這種激光器成為光纖通信中的理想光源。半導(dǎo)體激光器構(gòu)成中的核心器件是集成電路，而集成電路構(gòu)成的基礎(chǔ)是硅基化合物半導(dǎo)體?，F(xiàn)如今，DFB激光器的實(shí)現(xiàn)正是借助光電單片集成技術(shù)，而這種激光器正在廣泛應(yīng)用于光通信領(lǐng)域。

光放大器和光探測(cè)器等都是光纖通信中的重要組成部分，它們核心部件的構(gòu)成是利用光電子集成技術(shù)來(lái)完成的。這種技術(shù)能夠?qū)⑵骷母鞣矫嫘阅艽蠓却蠓秶奶岣?，并將器件都集中在同一塊芯片上面，使得在體積和功耗等方面得到優(yōu)化。而光的合波或者分波器在DWDM系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)也是通過(guò)集成電路技術(shù)來(lái)完成的，目前正在向著全光處理以及高速傳輸?shù)姆较蛱剿餮芯?。集成光學(xué)是在集成電路廣泛應(yīng)用的背景下產(chǎn)生的，現(xiàn)在已經(jīng)持續(xù)發(fā)展成為一門(mén)新興的光學(xué)學(xué)科。

3.2無(wú)線通訊系統(tǒng)中集成電路的應(yīng)用

現(xiàn)如今，我國(guó)的信息化社會(huì)正在以我們想象不到的速度飛速發(fā)展，無(wú)線通信有著眾多的優(yōu)點(diǎn)，例如：及時(shí)性強(qiáng)和靈活方便等，這種通信技術(shù)的潛力十分廣闊。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)就是我們常說(shuō)的2G，這種系統(tǒng)的是在二十世紀(jì)八十年代開(kāi)始商用的，從那以后的短短30多年，無(wú)線局域網(wǎng)、藍(lán)牙和全球移動(dòng)通信系統(tǒng)，以及3G甚至4G都已經(jīng)風(fēng)靡全球并普及到尋常百姓的家中。各種無(wú)線終端以及移動(dòng)電話也慢慢走入人們生活的方方面面，例如通過(guò)手機(jī)就可以完成酒店的預(yù)訂、電影票的預(yù)訂、火車(chē)票和飛機(jī)票的預(yù)訂以及旅游門(mén)票的預(yù)訂。與此同時(shí)，無(wú)線通訊設(shè)備的發(fā)展也越來(lái)越小型化、越來(lái)越容量達(dá)、越來(lái)越低功耗，這其中小型化的實(shí)現(xiàn)正是靠著電子元件的集成化來(lái)完成的。目前，移動(dòng)終端的核心芯片尺寸已將縮小為不到三十平方厘米，這種轉(zhuǎn)變的實(shí)現(xiàn)絕對(duì)離不開(kāi)集成電路技術(shù)的發(fā)展，因此研究和探索集成電路是十分有必要的一件事。

基帶單元和射頻單元都是無(wú)線通信終端的關(guān)鍵部件，這兩個(gè)部件都是由集成電路構(gòu)成的?；パa(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體集成電路簡(jiǎn)稱(chēng)CMOS，基帶單元的構(gòu)成正是由這種集成電路來(lái)完成的，而射頻單元的構(gòu)成是由半導(dǎo)體器件來(lái)完成的。集成電路技術(shù)正在廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信基站的信號(hào)處理單元和交換設(shè)備，這使得高效的信號(hào)交換過(guò)程得以發(fā)展和實(shí)現(xiàn)。由此可見(jiàn)，無(wú)線通信借助于集成電路的發(fā)展迅速實(shí)現(xiàn)了快和小的特點(diǎn)，為用戶(hù)提供了滿(mǎn)意的服務(wù)，豐富和滿(mǎn)足以及方便了人們的生活的方方面面。

4 集成電路的應(yīng)用前景

通訊領(lǐng)域與集成電路技術(shù)就好比魚(yú)和水的關(guān)系，通訊領(lǐng)域自從有了集成電路如魚(yú)得水般的取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，同樣的，通訊行業(yè)中新型技術(shù)的不斷涌現(xiàn)也使得集成電路技術(shù)如魚(yú)得水般的有了飛速的發(fā)展?，F(xiàn)如今，通信正在向光通信轉(zhuǎn)變，而通信元件的尺寸也在不斷變小，正在向著納米量級(jí)跨越。在今后，光集成必將會(huì)取代電集成，相信在不久的將來(lái)通信領(lǐng)域會(huì)有一個(gè)質(zhì)的跨越。

4.1在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用前景

集成電路在光纖通信系統(tǒng)中的發(fā)展及研究將會(huì)聚集在新型高速全光器上面。這種全光器應(yīng)該具有能夠?qū)崿F(xiàn)全光信號(hào)處理和易集成的特點(diǎn)，這是全光通信完成以及實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)如今，光通信系統(tǒng)還有一些問(wèn)題需要解決，光通信網(wǎng)絡(luò)速度還有待提高。相信在今后，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新型高速全光器的應(yīng)用和創(chuàng)新一定能夠?qū)崿F(xiàn)。

4.2在無(wú)線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用前景

無(wú)線設(shè)備的終端芯片在無(wú)線通信中發(fā)揮著巨大的作用，這種芯片一直以來(lái)都向著小型化的方向發(fā)展著，但未來(lái)的研究熱點(diǎn)并不僅限于此，應(yīng)該向著多元化的方向去研究，即多業(yè)務(wù)、多功能、多種工作模式的集成電路模塊。除此之外還有一些技術(shù)需要進(jìn)行不斷的深入研究并進(jìn)行創(chuàng)新，如智能天線技術(shù)、無(wú)線通信終端之間的信息傳遞以及軟件無(wú)線電技術(shù)等，這些技術(shù)都會(huì)為通信集成電路技術(shù)的發(fā)展增光添彩。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，硅集成電路的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)潛力和發(fā)展前景還十分廣闊，至少還有很長(zhǎng)時(shí)間會(huì)按照摩爾定律去穩(wěn)步發(fā)展。目前對(duì)微電子技術(shù)也有了更深的研究，已經(jīng)由納米時(shí)代向深納米時(shí)代逐步發(fā)展。在通訊行業(yè)及領(lǐng)域中，集成電路技術(shù)還有很大的提升空間，還有一些困難和問(wèn)題需要去研究并解決。盡管如此，集成電路會(huì)隨著材料制造水平的進(jìn)步以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展而發(fā)揮更重要的作用，相信集成電路的發(fā)展將會(huì)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和通訊行業(yè)及領(lǐng)域帶來(lái)更好的促進(jìn)作用。通訊工程的整體效益受到通訊工程技術(shù)高低的影響，因此在今后我們需要緊緊跟上時(shí)代的步伐，加大對(duì)通訊集成電路的研究和探索，從而對(duì)通訊工程的建設(shè)水平進(jìn)行提升，進(jìn)而促進(jìn)整個(gè)人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步。

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