淺談微電子技術在我國計算機方面的應用

范鵬

摘 要：微電子技術是研究微型電路、系統(tǒng)電子學之分支，最核心的研究方向是電子或者是離子。微電子技術發(fā)展水平提高，在電子學、物理學、計算機中都有使用。最明顯的發(fā)展成就是，電子器件實現(xiàn)微型化，實現(xiàn)系統(tǒng)集成。根據(jù)我國電子行業(yè)發(fā)展歷程上看，隨著社會科技水平不斷提高，微電子技術也逐漸提高。微電子技術已經(jīng)開始占據(jù)電子行業(yè)市場，文章分析了微電子技術在計算機方面的研究和使用。當下是信息社會，信息成為人們工作和生活基礎，社會發(fā)展實現(xiàn)信息化，這有賴于通訊機以及計算機。然而計算機的基礎便是微電子。微電子技術不斷發(fā)展過程中，極大的改變了社會發(fā)展現(xiàn)狀，促進社會變革，推動社會進步。

關鍵詞：微電子技術；計算機；應用；

1 前言

微電子技術是研究微型電路、系統(tǒng)電子學之分支，最核心的研究方向是電子或者是離子。當下，微電子技術發(fā)展水平提高，在電子學、物理學、計算機中都有使用。最明顯的發(fā)展成就是，電子器件實現(xiàn)微型化，實現(xiàn)系統(tǒng)集成。

2 微電子技術的定義以及影響

2.1 微電子技術的定義

微電子技術是在本世紀60年代隨著集成電路IC隨之出現(xiàn)的，這是一門新的電子技術。在大型電路集成中，表現(xiàn)最為突出，而且其中會包含大量的器件物理設計、系統(tǒng)電路設計、工藝技術等等。簡單而言，微電子技術就是微學電子中，各項高工藝技術綜合。隨著發(fā)展不斷推動，在1947年時，晶體管開始被發(fā)展起來。

2.2 微電子的影響

當下，社會科學技術發(fā)展速度非?？欤l(fā)展水平非常高。在發(fā)展勢力不可阻擋的當下，發(fā)展勢頭最好，影響最大，最具代表性的就是微電子技術。微電子技術成為電子信息發(fā)展的核心。微電子在訊通技術、生活工作以及網(wǎng)絡技術產(chǎn)生的影響非常大，這些影響都具代表性。我國使用微電子技術，隨著使用的深度加深，引起了世界電子行業(yè)革新。在微電子技術支撐下，我國電子行業(yè)發(fā)展水平逐漸提高，取得了突飛猛進的效果，從而滿足我國市場需求。另外，微電子對人們的影響也比較大，微電子使得信息收集，信息處理，傳輸?shù)鹊鹊玫教嵘Ａ硗?，大量的微型器件出現(xiàn)，方面了人們生活。

3 當前微電子技術發(fā)展所面臨的限制

微電子技術在電子行業(yè)發(fā)展中，最常表現(xiàn)在集成電路芯片研制中。隨著科技社會不斷發(fā)展，電子技術得到創(chuàng)新和更新，研制出來的大量單晶硅片已經(jīng)被投入電子行業(yè)中，不斷推動電子行業(yè)高速發(fā)展。而且，IC芯片容量也逐漸得到完善。但是，摩爾定律分析，微電子技術在發(fā)展中，會面臨巨大的挑戰(zhàn)，這個挑戰(zhàn)可以歸結(jié)成以下三種。第一，物理規(guī)律限制。微電子技術發(fā)展基礎是硅基互補金屬氧化物半導體，這是集成電路性能不可缺少的必要器件，基層電路性能提高，需要獲得微型器件支撐。但是，基層電力在縮小過程中，這個縮小度是受到限制的。一般會受到氧化層、電源電壓厚度限制。在當前，基層電路中，一把都無法基于物理學來克服這些問題，因此從根本上阻礙了電子技術發(fā)展。第二，材料限制。決定微電子材料性質(zhì)的參數(shù)主要有載流子的遷移率μ、介電常數(shù)ε、擊穿電場強度E c、載流子的飽和速度vs、熱導系數(shù)K等，目前世界上微電子技術所用的主要材料都是硅，而硅的這些性質(zhì)使得微電子技術在集成電路的高度集成時就容易受到限制，影響微型化的進步發(fā)展。第三，工藝技術限制。微電子工藝技術主要針對的是微電子應用制作，主要包括了微細線條加工以及高質(zhì)量薄膜的離子注入在內(nèi)，并且得到控制。這個工藝的使用需要借助光刻設備，需要發(fā)揮出設備實際效益。根據(jù)摩爾定律發(fā)展規(guī)律上看，當前光刻設備已經(jīng)不斷微縮，縮小的比例也很小。但是如果想要進一步得到微化，這顯然不可能。第四，半導體限制。半導體在常溫條件下時，它的使用狀態(tài)介于導體和絕緣體之間，微電子技術使用受到材料性質(zhì)影響，使得電子技術應用面臨巨大挑戰(zhàn)。而且，微電子技術在設計仿真過程中，還面臨了諸多限制。

4 微電子技術使用于計算機中

4.1 微電子技術優(yōu)勢

根據(jù)專家預測，在不斷發(fā)展中，摩爾定律會持續(xù)有效，但是發(fā)展的速度會慢一些。隨著微電子技術不斷發(fā)展，我國集成電路寬度可以實現(xiàn)0.05微米，甚至更細。但是，這個電路寬度也不是無限制得以發(fā)展。因為，當一個器件被研制而出的，這個器件起碼由一個或者是幾十個原子組成，這勢必會借用到統(tǒng)計力學以及量子力學，才能逐漸實現(xiàn)極限。為了突破物理極限的影響，隨著研究深度加深，大量納米數(shù)量級的器件被生產(chǎn)出來。不論是計算機、航空、衛(wèi)星通訊等等，都需要借助芯片得以完成工作。一個計算，美國每年由計算機完成的工作量超過4000億人年的工作量，而日本國家，每個家庭平均擁有的芯片大約為100個，可以定義當下的微電子無數(shù)不在，而且將其引入計算機應用中，使得計算機功能更加強大，運行效率更高。

4.2 輔助分析

使用微電子技術統(tǒng)，最關鍵的就是對計算機輔助系統(tǒng)進行分析，尤其是計算機運行效率處理。引進邊界元件，將其使用于計算機結(jié)構(gòu)，同時也可以引入優(yōu)化設計方法，進行綜合開發(fā)，從而保障系統(tǒng)使用靈敏度，使得動態(tài)修改得以順利進行。一般可靠性分析都需要借助測試數(shù)據(jù)來分析，因此，這個過程需要建立起計算機算法庫，開發(fā)應用該部分時，涉及的內(nèi)容比較廣，有些產(chǎn)品需要進行質(zhì)量保障和開發(fā)設計，這樣才可以更好的縮短開發(fā)周期，才可以提升設計質(zhì)量，而且在使用過程中，還可以增加設計合理性以及科學性。

4.3 數(shù)據(jù)庫技術

數(shù)據(jù)庫技術使用，一般都需要建立起計算機工業(yè)基本情況，可以從產(chǎn)銷數(shù)據(jù)、工廠規(guī)模、生產(chǎn)工藝等基礎上建立數(shù)據(jù)庫，這個數(shù)據(jù)包含的計算機數(shù)據(jù)有國內(nèi)的計算機數(shù)據(jù)以及國外計算機數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫囊括的內(nèi)容比較多，有產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、有零部件數(shù)據(jù)庫，工藝制造數(shù)據(jù)庫等等。另外，還需要建立起產(chǎn)量、銷量相關預測模型。如果是國外數(shù)據(jù)庫，還需要建立起進口量、創(chuàng)匯額數(shù)據(jù)模型等。同時，在進行設計過程中，還可以便于管理。建立起的預測模型，可以對計算機基本情況動態(tài)更好的把握，深度了解計算機產(chǎn)量情況、計算機出口量以及市場變化情況等。信息收集分析，可以為有關部門決策提供參考意見。

4.4 集成制造系統(tǒng)

在上述各項工作的基礎上，綜合應用計算機輔助設計（CAD）、輔助分析（CAA）、工程數(shù)據(jù)庫、輔助工藝過程（CAPP）、成組技術（GT）以及輔助制造等各項技術，逐步開展CIMS的研究、開發(fā)和應用工作，不斷跟蹤國內(nèi)外先進水平。在開發(fā)應用工作中，應以工作站和微機相結(jié)臺，行業(yè)內(nèi)研究開發(fā)、行業(yè)外借鑒吸收、國外引進消化相結(jié)合。

5 結(jié)束語

當下是信息社會，信息成為人們工作和生活基礎，社會發(fā)展實現(xiàn)信息化，這有賴于通訊機以及計算機。然而計算機的基礎便是微電子。微電子技術不斷發(fā)展過程中，極大的改變了社會發(fā)展現(xiàn)狀，促進社會變革，推動社會進步。

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（作者單位：國家知識產(chǎn)權局專利局專利審查協(xié)作廣東中心）