发布时间：2022-04-07 10:28:22
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了1篇的微电子论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
文章摘要：随着微电子技术的不断发展，在我国的各行各业中科技水平也在不断提高，微电子技术不仅仅可以应用于工业等各种领域，我们也可以看到微电子技术，同样可以应用在航空系统之中，促进航空系统的进步，从而推动其向综合化、模块化方向发展。本文就将以微电子及微电子在航空系统中的发展的重要内涵为着手点，从而提出将微电子技术更好地应用于航空系统中的重要策略。
关键词：微电子技术；航空系统；综合化
微电子技术的进步在很大程度上提升各领域的科学水平，促进了各领域上的发展，目前在微电子技术在航空系统中的应用效果中，我们可以看到微电子技术的重要作用，不仅仅能够促进航空系统向经济性、技术性方向发展，同时也能促进航空系统整体性的进步。所以我们要明确微电子技术及微电子技术应用于航空系统的重要作用，从而对如何更好地应用微电子技术进行探究，希望可以促进微电子技术在航空系统中的发展。
1微电子技术的基本概念
微电子技术是较为复杂精密的科学技术之一，是建立在各种高密度微电子组件的基础上的高微电子技术。作为目前国内较为高精尖的基本技术端电子技术，其应用领域十分广泛，不仅仅可以使用于航空航天中，也可以使用在各个工业领域及商业领域上，微电子技术的展现形式通常是以微电子商品或者集合多种电子元器件的综合系统载体等出现，同时这也是各种半导体元件的产品的相关统称，作为集成电路的一个重要载体，微电子技术对于促进各领域的发展是有重要作用的，但是微电子技术的学习与创新是微电子技术发展的难点，在目前的信息化时代，我们既要正视微电子技术的重要性，又要对微电子技术进行学习与创新，从而促进国家科学、经济、国防等进一步发展。
2微电子技术在航空系统发展中的重要内涵
随着航空系统的不断发展，我们可以看到微电子技术在航空发展过程之中起到相当大的推动作用，促进航空系统向智能化、科学化、模块化方向发展，而且往往这个时候航空系统的发展也呈现出了综合性这一具体特性，微电子技术在航空系统中的发展不仅仅是航空水平的具体体现，同时也是国家科技水平及相应的国防实力的重要体现，微电子技术不仅仅是理论性的技术工种，当微电子技术应用于航空系统发展过程中时，也在证明我国微电子技术的基本专业知识理论能够很好地和实践应用有机结合起来，体现了我国航空系统发展状况。除了在航空系统中，微电子技术往往也会体现在航空微电子技术产品上，但无论是系统上还是产品上，微电子技术在航空系统发展过程中仍扮演了重要的推动角色。
3如何更好地将微电子技术应用于航空系统之中
3.1将微电子技术的专业理论知识与航空系统应用进行有机结合
我们可以看到目前航空系统的应用已经偏向于综合化、具体化、模块化方向发展了，所以电子技术基础知识应该在明确目前航空系统的基本发展现状之上，与实际航空系统应用进行有机结合，保障航空系统能够使用图像及语音信号实时传送功能，提高航空系统发展中的经济性与技术性，无论是在控制系统还是传感器及显示系统中，都促进了航空系统的灵活性和可靠性特性的发展，解决综合系统中所存在的相应问题，提升客观的显示技术及控制技术，从而推动微电子技术在航空系统中的深化与进步。
3.2提升相关人员的微电子技术水平，引进高质量的人才
无论是航空系统方面还是微电子技术方面其发展都需要高质量、高水平的人才进行相应的实验与应用，所以我们必须提高整体队伍的综合素质，以促进微电子技术在航空系统中的发展与应用。传统的固体物理基础课程、半导体器件与微电子综合课程设计等基本知识理论课程并不能满足微电子技术发展的具体要求，为了培训相应的航空方面的微电子技术人才，我们必须要革新课程，提高课程难度，在一定程度上加入相应的航空理论知识，增加实践课程的相应比例，促进相关专业人员能够将微电子与航空系统的理论知识与现实实际发展情况的有机结合，也可以加强对于VLSI设计、SOC设计方法学嵌入式微处理器体系结构的学习等，但无论是哪种专业知识，都需要相关人员对于相应的微电子技术水平及航空系统的相应技术进行学习与创新，只有这样微电子技术才能在航空系统的发展过程之中得到更好的应用。
3.3对航空系统中的微电子技术设备进行相应的保护
在微电子技术的应用过程中我们也不应该忽视对于微电子技术载体即微电子技术设备的相应保护，一般这些设备会出现静电损害及电磁干扰等常见损害问题，在一定程度上阻碍了航空系统的正常运作，我们必须对微电子技术设备进行相应的保护，从而促进微电子技术可以正常应用于航空系统之中。我们可以利用带有防静电的相应装置，以及防尘罩、导电袋等多种防护准备，保证微电子技术设备不被静电损坏，除此之外还可以考虑降低航空系统各部分的摩擦状况，处理好相应的飞机操作面，安装静电故电器等多种方式降低电磁对于微电子技术设备的干扰，同时对微电子技术设备进行相应的保护。
3.4对航空系统中所使用的集成电路及电子元件进行创新
航空系统中微电子技术应用往往体现在集成电路与元器件的使用过程中，在这个航空系统运行当中，无论是对于信息进行存储或是处理，都需要使用相应的通用高端芯片以及集成电路等，但是目前国内的芯片及核心元器件都主要依赖于进口，国产的集成电路及电子元件不能够满足目前微电子技术在航空系统中的发展需求，面对这一问题，我们必须要注重在航空系统中对于相关技术及电子元件的创新，从而促进微电子技术的提高与航空系统的进步。
4结语
在微电子应用于航空系统中的这一个方面，我们还有好长的路要走，不仅仅需要从理论上获得突破与提高，同时也要在微电子技术及航空系统的实践应用上进行有机融合，明确微电子技术在航空系统中发展的重要内涵，从而通过人才引进、元件升级、设备保护等多种方式促进微电子技术在航空系统发展中的具体应用。
作者:顾晓清 单位:上海电子信息职业技术学院
1微电子机械系统的概述
1.1微电子机械系统的概念
微电子机械系统主要结构有微型传感器、制动器以及处理电路。其是一种微电子电路与微机械制动器结合的尺寸微型的装置，其在电路信息的指示下可以进行机械操作，并且还能够通过装置中的传感器来获取外部的数据信息，将其进行转化处理放大，进而通过制动器来实现各种机械操作。而微电子机械系统技术是以微电子机械系统的理论、材料、工艺为研究对象的技术。微电子系统并不只是单纯的将传统的机电产品微型化，其制作材料、工艺、原理、应用等各个方面都突破了传统的技术限制，达到了一个微电子、微机械技术结合的全新高度。微电子机械系统是一种全新的高新科学技术，其在航天、军事、生物、医疗等领域都有着重要的作用。
1.2微电子机械系统技术的特点
1.2.1尺寸微型化
传统机械加工技术的最小单位一般是cm，而微电子机械系统技术下的机械加工往往最小单位已经涉及到了微米甚至纳米。这以尺寸的巨大变化使得微电子机械系统技术下的原件具有微型化的特点，其携带方便，应用领域更加广阔。
1.2.2集成化
微电子机械系统技术下的原件实现了微型化为器件集成化提供了有力的基础。微型化的器件在集成上具有无可比拟的优势，其能够随意组合排列，组成更加复杂的系统。
1.2.3硅基材料
微电子机械系统技术下的器件都是使用硅为基加工原料。地面表面有接近30%的硅，经济优势十分明显。硅的使用成本低廉这就使得微电子机械系统技术的下的器件成本大大缩减。硅的密度、强度等于铁相近，密度与铝相近，热传导率与钨相近。
1.2.4综合学科英语
微电子机械系统技术几乎涉及到所有学科，电子、物理、化学、医学、农业等多个学科的顶尖科技成果都是微电子机械系统技术的基础。众多学科的最新成果组合成了全新的系统和器件，创造了一个全新的技术领域。
2微电子机械系统的技术类别
2.1体微机械加工技术
体微机械加工技术主要将单晶硅基片加工为微机械机构的工艺，其最大的优势就是可以制作出尺寸较大的器件，最大的弊端是难以制造出精细化的灵敏系统。并且使用体微加工工艺难以优化器件的平面化布局，制作出来的器件难以与微电子线路直接兼容。体微机械加工工艺一般在压力传感器和加速度传感器的制造中普遍应用。
2.2表面微机械加工技术
表面微机械加工技术就是通过集成电路中的平面化技术来实现微机械装置的制造。其主要优势表现在充分利用了已有的IC工艺，能够灵活掌握机械器件的尺寸，因此表面为微机械加工技术与IC之间是兼容的。表面微机械加工技术与集成电路的良好兼容性使得其在应用领域实现了快速普及。
2.3复合微机械加工技术
复合微机械加工技术就是体微机械技工技术与表面微机械加工技术的结合，其结合了两者的优点，但又同时避免了相应缺点。
3微电子机械技术的应用
3.1环境科学领域
微电子机械系统技术下的微型设备可以在环境监测和数据处理分析上发挥巨大的作用。由化学传感器、生物传感器以及数据处理系统所集合的测量与处理设备。该微型装置可以用来监测空气和液体的成分，其独特优势在于尺寸微小，便于携带。
3.2军事领域
纳米器件所构成的装置先要对半导体器件运行速度高，携带方便，信息输出和处理快捷，在军事领域其能够用来制作各种微型设备，例如“蚊子导弹”、“麻雀卫星”等。
3.3医疗领域
在临床化验分析、介入治疗领域其也能够实现巨大的价值。近几年获得发展的介入治疗技术与传统治疗技术相比临床治疗效果优越，能够有效缓解患者痛苦。但是当前介入治疗仪器价格高，体积巨大，准确性难以保证，尤其是在治疗重要器官时风险较大。微电子机械系统技术的微型与智能特性可以显著降低介入治疗的风险。
4结束语
微电子机械系统技术将机电系统的实用性、智能化和多样化发展到了一个全新的高度。当今微电子机械系统技术已经对农业、环境、医疗、军事等领域产生了重大的影响，也影响着人们的生产和生活方式，相信在不久的以后微电子机械系统技术将会成为我国社会经济发展不可或缺的重要部分，为我国经济发展起到巨大的推动作用。
作者:王志宏单位:中国科学院长春精密机械与物理研究所
1校企合作的可能性及重要意义
1．1无锡是我国微电子产业的南方基地，需要大量的微电子专业人才
无锡是中国微电子产业的摇篮，是我国第一块集成电路的诞生地，微电子产业有着优良的传统和深厚的产业基础。近年来，无锡政府出台了一系列优惠政策（比如530计划），大力吸引微电子高端人才，创办了一批有竞争力的集成电路设计公司。2013年无锡市政府又出台了《无锡市微电子产业规划（2013—2020）》，为无锡市微电子产业的进一步发展提供了强有力的支持和保障。经过30多年的发展，无锡微电子产业形成了产业结构比较完整，产业规模庞大，管理比较完善的良好局面。2013年无锡市微电子产业合计完成营业收入652．12亿元，规模列全国第二［7］。SK海力士和华润微电子分别以第二名和第四名入围2013年度中国半导体十大制造企业。江苏新潮科技集团、海太半导体（无锡）有限公司和英飞凌科技（无锡）有限公司分别以第一名、第七名和第九名入围2013年度中国半导体十大封装测试企业［8］。虽然无锡市微电子产业的发展取得了很大的成绩，但也存在一些问题，比如：微电子产业的优秀专业人才比较匮乏，已经成为制约微电子产业发展的瓶颈之一。而高校是优秀人才的聚集地，江南大学微电子专业可以发挥人才优势，为无锡的微电子产业培养大量的优秀人才。
1．2江南大学注重校企合作
无锡日报2013年9月21日发表题为“江南大学发挥高校优势，开展校企合作，服务地方经济———做无锡的创新引擎和发展智库”的文章，文章指出：“江南大学提出要以项目为平台，广泛开展校企合作，为地方科技创新和经济转型添砖加瓦，这是江南大学推进与区域、产业协同创新的方式和途径。”江南大学作为无锡唯一的一所211重点建设的高校，非常注重与企业的合作，积极参与国家、无锡地区的科技创新，推进科技成果产业化，为本地区的经济服务。比如：与无锡市政府合作建立的江南大学国家大学科技园，已成为高科技研究项目的重要孵化基地；江南大学的科研经费每年以30％的速度在增加，其中60％～70％的科研总经费来自于与企业的合作。总之，江南大学一直探索的校企合作模式取得了显著的成效。这也为我校微电子专业寻求校企合作提供了机遇和挑战。
1．3微电子专业自身建设的特点
微电子产业是近几十年来全球发展最迅猛的产业之一。目前，以集成电路为核心的电子信息产业超过了以汽车、石油、钢铁为代表的传统工业成为第一大产业。集成电路自诞生以来一直遵循摩尔定律的发展规律，即集成度和产品性能每18个月增加一倍。各种半导体新材料和新器件层出不穷。微电子专业又是一个实践性很强的专业。因此，学生在学习过程中不仅要学好专业基础知识，还有必要进行专业的实验技能培训和不断接受新知识、新技术，才能跟得上微电子技术发展的潮流。这就要求学生不仅要进行专业的实验培训，还有必要阅读一些最新的参考文献，参加一些前沿科学的研究，甚至参与企业的技术研发。但是，微电子专业实验室建设的投入非常昂贵，一个小型的微电子工艺实验室的建设要几百万到几千万人民币，这还不包括每年实验室的维护费用。对于一般高校来说，这是很难承受的。其实，对于国内微电子专业实验室建设的比较好的高校，其实验室也主要面向研究生开放。所以，为了更好地提升本科生的教育教学质量，必须寻求校企合作。而微电子作为无锡最主要的优势产业，也给我校微电子专业提供了加强校企合作的机会。因此，无论是从学校周边地区微电子产业发展的状况，以及学校的政策，还是从本专业自身建设的特点来看，校企合作是提升微电子专业本科生教育质量的主要途径之一。因此，积极探索提高我校微电子专业本科生的培养质量的校企合作模式，具有非常重要的意义。
2校企合作联合培养的教学模式
校企合作的目的是共同发展，实现双赢。学校为企业提供智力和技术支持，为企业解决具体的技术难题。企业参与学校教学科研环节，提高教育教学质量，培养优秀的创新型人才。为了更好地实现校企合作，我们从三个方面进行了有益的探索。
2．1学研结合
我们可以采取多种方式的校企合作，实现微电子专业本科生培养过程中的理论学习和研究相结合。例如：实施以项目为导向的校企合作模式，鼓励老师承担企业和研究所的横向课题，让大三和大四的一些优秀学生参与项目的研发，这样既发挥了学校的智力优势，为企业解决了技术难题，也使得学生积累了宝贵的实践经验，提高了教学质量，实现了共赢。也可以让学生在学习过程中，参观一些重点企业、研究所的生产车间和设计实验室；并且，让学生在参与的过程中，积极地与企业、研究所的一线工作人员进行交流，让学生切实感受一下微电子工艺和设计的实践过程。学校也积极为大四的学生联系周边的微电子企业和研究所，鼓励学生去这些企业实习，让学生积极参与企业的研发和生产，既为企业提供了优秀的人才，又培养了学生的实践与创新能力。
2．2在职人员互聘
我校微电子专业80％以上的教师具有博士学位，而且，有许多教师具有海外留学的背景。目前的状况是老师有很扎实的基础知识，并且对微电子学科的前沿比较了解。但是，对企业的需求和微电子产业的市场需求不是很了解，导致研究与市场需求脱节。还有一些教师，在多年的研究过程中，获取了一些核心技术，但苦于没有资金的投入，没法把一些研究成果产业化。而我国的一些微电子企业研发能力相对不强，没有自己的核心技术，在市场上的竞争力不强。因此，有必要加强学校和企业的联系，通过校企合作，鼓励教师积极承担企业和研究所的课题，发挥自己的专业特长，为企业技术攻关。或者，鼓励教师到企业中挂职，真正深入的生产的第一线，与企业的研发人员合作，研发新产品，增强企业竞争力。同时也鼓励企业和研究所的工程师和专家来学校做兼职教授，讲授一些微电子专业的核心课程和实践课程，甚至也可以请这些有实际生产和研发经验的专家参与编写本科生的教材。由于这些工程师和专家均来自生产的第一线，他们有更丰富的生产和研发经验，对微电子产业的市场寻求更了解，对提升微电子专业本科生的实践和创新能力非常重要。
2．3共享实验室
微电子实验室的建设需要一笔很大的费用，但凭高校自身的力量是无法完成的，需要微电子企业的大力支持和帮助。当然，高校可以为企业培养大量的优秀人才和提供智力支持。企业可以有偿开放一些实验设备和设计软件让学生用于科学研究、实践操作甚至参与企业的研发；这样既有助于企业能提前了解这些学生的实践和创新能力，从而能留住一部分优秀人才；也有助于提升学生的实践能力和更好地了解企业文化，从而使学生也愿意留在企业工作。而高校的微电子实验室，也可以面向企业开放，从而共享实验室。总之，通过共享实验室，提高了实验室的利用效率，高校和企业实现了共赢。
3结论
本文分析了我校微电子专业实现校企合作的可能性和重要意义。并在此基础上提出了在三个方面进行校企合作的探索—“学研结合”、“在职人员互聘”、“共建实验室”。这三种教学模式在一定程度上解决了我校微电子专业的学生在学习、实践和研究中普遍存在的问题。因此，只有加强校企合作，才能提供更好的教学条件和资源，有效提高学生的理论知识水平和实践创新能力，培养更多的优秀微电子专业创新型人才。
作者：王福学虞致国肖少庆闫大为单位：江南大学电子工程系
1微电子控制机电设备系统的组成和原理
在设计系统时，首先应确定变频器的输出频率。因为这一参数的选择关系到整个系统的控制效果，应根据水泵流量。扬程等参数和最大用水量和最小用水量确定。系统中用水量的大小由压力变送器反映到PLC，再由PLC进行分配给循环泵，随时调节循环泵的频率，实现能源合理分配。在此套系统里面，主要的被控变量是管路循环水的压力，管路循环水的压力随着使用点的多少而变化，再由压力变送器反馈到PLC进行调节。
2可编程序控制器((PLC)的优势
可编程序控制器是微电子控制机电设备系统的重要组成部分，英语缩写为PLC。可编程序控制器有很多的功能，比如计数控制、数据处理等。可编程序控制器得到广泛的运用，不仅是因为它有很多的功能，更是因为它有很多的优势。接了下来笔者就简单地概述一下可编程控制器的主要优势：
第一，可编程序控制器所占的空间小，节能，能够随意的进行组合。所占的空间小，这样就能够节约厂房的空间资源，可以存放更多的机器设备；节能就是变相的节约成本，减少对整个微电子控制机电设备系统的整体支出；能够灵活的进行组合，这样既方便存放和管理，又提高了工作的效率。
第二，可连接工业现场信号。利用可编程控制器的这一优势，可以随时掌握工业现场的情况，出现问题，及时地解决，避免了很多不必要的损失。
第三，控制程序灵活多变。这一优势可以减少很多的麻烦，在设备产品进行更新换代时，不用对可编程控制器的硬件进行改变，只要改变控制程序即可，程序的改变并不会影响其性能的发挥。这样就省略了很多的环节，减少了麻烦，对可编程控制器的损害也小。
第四，编程易于掌握。因为可编程控制器的编程容易掌握，所以在具体操作时就非常容易，方便对其进行安装和维修。这是因为可编程控制器自身带有编程器，操作人员只要懂得梯形语言即可，再加之，可编程控制器有自我诊断的功能，发生故障时，可以非常迅速的查出原因，所以维修时特别方便。
第五，安全性能好。可编程控制器的安全性能特别好，不容易发生故障，有些控制器甚至5年以上都能保持安全的运行，再加之，可编程控制器有很好的环境适应能力，对厂房并没有特别的要求。所以很多企业都在现场使用可编程控制器。
3变频调速器的优势
变频调速器是微电子控制机电设备另一组成部分，它的优势主要有以下几点：
3.1性能优越。
随着科技水平的提高，变频器的性能有了很大的提高，不再使用以前传统的正弦波控制技术，而是采用先进的电压空间矢量控制，最大的优势就是能够对输出电压进行自动的调整，非常适合我国现行的电网情况，这样就提高了运行的安全性能。
3.2在功能上采用键量、键量电位器、外部端子、多功能端子等操作方式。
多种模拟信号输人方式如电流、电压、最大值、和、差等组合输人频率水平检侧、频率等效范围检测,S曲线加减速、转速追踪等增强功能，摆频运行、多段速度、程序运行等模式。
3.3在可靠性上它的结构独特，全系列主元件采用SIEMENS产品。
完善的保护功能，即使短路、过流或过压等均不会引起本机故障，先进的表面贴装技术(SM''''T)。低温升、长寿命。PCB精良。绝缘耐压性能优越;严格的生产过程质量管理。键量布局合理、美观耐用、设定简洁、操作方便。
4电路的调试
电路调试的方法主要有两种，一种是整个电路安装完之后，再进行调试，另一种就是边安装边调试。在对电路进行调试时，首先要做的工作就是确定调试方法。我们现在一般采用的方法就是第二种。它是把复杂的电路按原理框图上的功能划分成单元进行安装和调试。在单元调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围，然后完成整机调试。那么用第二种方法具体应该如何调试呢？接下来笔者就详细地说说。
第一，看。看的目的就是要全面的了解一下电路的整体情况，看看电路面板的线是否准确无误的连上，有没有看似接上实际没有接上的线，或者容易短路的线，有时还会出现两条或多条线出现混淆的现象。这是看需要完成的工作。
第二，查。在看完之后，就要进行检查。查主要运用的工具是万用表。需要注意的是，一定要用万用表的电阻最小量程档，主要检查电路面板，看看开路的地方和闭路的地方是否都进行了正确的开路和闭路，地线有没有漏接的，电源连线的连接是否都可靠安全，还要测量一下电源到底有没有短路的情况。值得注意的是，在整个电路安装完成之后，千万不能通电，首先要依据电路原理仔细地查看电路连线有没有准备无误的连接上，有没有搭错的线，有没有少连接的线或者多连接的线，尤其要注意查看有没有短路的情况。在进行测量时，最好直接测量元器件的连接点，这样就可以在查看上述情况的同时查看接触点是否有不良的地方。
第三，电路调试的过程最为关键的是硬件电路的调试。在调试的过程中，一定注意细小的环节，严格按照电路功能原理，对各个单元电路进行详细的调试，然后再进行整体的调试，最后准确无误地完成整个电路的整体调试。
5结论
由上文可知，微电子控制机电设备主要包括可编程序控制器、变频调速器等组成，在工业中起到了很大的作用，因为各自都有不同的优势和功能，所以在工业中得到了广泛的应用。随着科学技术的不断发展，微电子控制机电设备会得到更大的改进，在工业中会发挥更大的作用。本文是根据笔者多年的工作经验总结出来的，希望能够为相关部门和人士提供有益的参考和借鉴，也希望能够为我国的微电子控制机电设备在工业中的发展贡献出自己的一份力量。
作者：吴笑天单位：辽宁省公路勘测设计公司
1.微电子技术概述
1.1认识微电子
微电子技术的发展水平已经成为衡量一个国家科技进步和综合国力的重要标志之一。因此，学习微电子，认识微电子，使用微电子，发展微电子，是信息社会发展过程中，当代大学生所渴求的一个重要课程。生活在当代的人们，没有不使用微电子技术产品的，如人们每天随身携带的手机；工作中使用的笔记本电脑，乘坐公交、地铁的IC卡，孩子玩的智能电子玩具，在电视上欣赏从卫星上发来的电视节目等等，这些产品与设备中都有基本的微电子电路。微电子的本领很大，但你要看到它如何工作却相当难，例如有一个像我们头脑中起记忆作用的小硅片—它的名字叫存储器，是电脑的记忆部分，上面有许许多多小单元，它与神经细胞类似，这种小单元工作一次所消耗的能源只有神经元的六十分之一，再例如你手中的电话，将你的话音从空中发射出去并将对方说的话送回来告诉你，就是靠一种叫“射频微电子电路”或叫“微波单片集成电路”进行工作的。它们会将你要表达的信息发送给对方，甚至是通过通信卫星发送到地球上的任何地方。其传递的速度达到300000KM/S，即以光速进行传送，可实现双方及时通信。“微电子”不是“微型的电子”，其完整的名字应该是“微型电子电路”，微电子技术则是微型电子电路技术。微电子技术对我们社会发展起着重要作用，是使我们的社会高速信息化，并将迅速地把人类带入高度社会化的社会。“信息经济”和“信息社会”是伴随着微电子技术发展所必然产生的。
1.2微电子技术的基础材料——取之不尽的硅
位于元素周期表第14位的硅是微电子技术的基础材料，硅的优点是工作温度高，可达200摄氏度；二是能在高温下氧化生成二氧化硅薄膜，这种氧化硅薄膜可以用作为杂质扩散的掩护膜，从而能使扩散、光刻等工艺结合起来制成各种结构的电路，而氧化硅层又是一种很好的绝缘体，在集成电路制造中它可以作为电路互联的载体。此外，氧化硅膜还是一种很好的保护膜，它能防止器件工作时受周围环境影响而导致性能退化。第三个优点是受主和施主杂质有几乎相同的扩散系数。这就为硅器件和电路工艺的制作提供了更大的自由度。硅材料的这些优越性能促成了平面工艺的发展，简化了工艺程序，降低了制造成本，改善了可靠性，并大大提高了集成度，使超大规模集成电路得到了迅猛的发展。
1.3集成电路的发展过程
20世纪晶体管的发明是整个微电子发展史上一个划时代的突破。从而使得电子学家们开始考虑晶体管的组合与集成问题，制成了固体电路块—集成电路。从此，集成电路迅速从小规模发展到大规模和超大规模集成电路，集成电路的分类方法很多，按领域可分为：通用集成电路和专用集成电路；按电路功能可分为：数字集成电路、模拟集成电路和数模混合集成电路；按器件结构可分为：MOS集成电路、双极型集成电路和BiIMOS集成电路；按集成电路集成度可分为：小规模集成电路SSI、中规模集成电路MSI、大规模集成电路LSI、超导规模集成电路VLSI、特大规模集成电路ULSI和巨大规模集成电路CSI。随着微电子技术的发展，出现了集成电路(IC)，集成电路是微电子学的研究对象，其正在向着高集成度、低功耗、高性能、高可靠性的方向发展。
1.4走进人们生活的微电子
IC卡，是现代微电子技术的结晶，是硬件与软件技术的高度结合。存储IC卡也称记忆IC卡，它包括有存储器等微电路芯片而具有数据记忆存储功能。在智能IC卡中必须包括微处理器，它实际上具有微电脑功能，不但具有暂时或永久存储、读取、处理数据的能力，而且还具备其他逻辑处理能力，还具有一定的对外界环境响应、识别和判断处理能力。IC卡在人们工作生活中无处不在，广泛应用于金融、商贸、保健、安全、通信及管理等多种方面，例如：移动电话卡，付费电视卡，公交卡，地铁卡，电子钱包，识别卡，健康卡，门禁控制卡以及购物卡等等。IC卡几乎可以替代所有类型的支付工具。随着IC技术的成熟，IC卡的芯片已由最初的存储卡发展到逻辑加密卡装有微控制器的各种智能卡。它们的存储量也愈来愈大，运算功能越来越强，保密性也愈来愈高。在一张卡上赋予身份识别，资料(如电话号码、主要数据、密码等)存储，现金支付等功能已非难事，“手持一卡走遍天下”将会成为现实。
2.微电子技术发展的新领域
微电子技术是电子科学与技术的二级学科。电子信息科学与技术是当代最活跃，渗透力最强的高新技术。由于集成电路对各个产业的强烈渗透，使得微电子出现了一些新领域。
2.1微机电系统
MEMS(Micro-Electro-Mechanicalsystems)微机电系统主要由微传感器、微执行器、信号处理电路和控制电路、通信接口和电源等部件组成，主要包括微型传感器、执行器和相应的处理电路三部分，它融合多种微细加工技术，并将微电子技术和精密机械加工技术、微电子与机械融为一体的系统。是在现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。当前，常用的制作MEMS器件的技术主要由三种：一种是以日本为代表的利用传统机械加工手段，即利用大机械制造小机械，再利用小机械制造微机械的方法，可以用于加工一些在特殊场合应用的微机械装置，如微型机器人，微型手术台等。第二种是以美国为代表的利用化学腐蚀或集成电路工艺技术对硅材料进行加工，形成硅基MEMS器件，它与传统IC工艺兼容，可以实现微机械和微电子的系统集成，而且适合于批量生产，已成为目前MEMS的主流技术，第三种是以德国为代表的LIGA(即光刻，电铸如塑造)技术，它是利用X射线光刻技术，通过电铸成型和塑造形成深层微结构的方法，人们已利用该技术开发和制造出了微齿轮、微马达、微加速度计、微射流计等。MEMS的应用领域十分广泛，在信息技术，航空航天，科学仪器和医疗方面将起到分别采用机械和电子技术所不能实现的作用。
2.2生物芯片
生物芯片(Biochip)将微电子技术与生物科学相结合的产物，它以生物科学基础，利用生物体、生物组织或细胞功能，在固体芯片表面构建微分析单元，以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞及其他生物组分的正确、快速的检测。目前已有DNA基因检测芯片问世。如Santford和Affymetrize公司制作的DNA芯片包含有600余种DNA基本片段。其制作方法是在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽，然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维，不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基本片段。采用施加电场等措施可使一些特殊物质反映出某些基因的特性从而达到检测基因的目的。以DNA芯片为代表的生物工程芯片将微电子与生物技术紧密结合，采用微电子加工技术，在指甲大小的硅片上制作包含多达20万种DNA基本片段的芯片。DNA芯片可在极短的时间内检测或发现遗传基因的变化，对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。生物工程芯片是21世纪微电子领域的一个热点并且具有广阔的应用前景。
2.3纳米电子技术
在半导体领域中，利用超晶格量子阱材料的特性研制出了新一代电子器件，如：高电子迁移晶体管(HEMT)，异质结双极晶体管(HBT)，低阈值电流量子激光器等。在半导体超薄层中，主要的量子效应有尺寸效应、隧道效应和干涉效应。这三种效应，已在研制新器件时得到不同程度的应用。(1)在FET中，采用异质结构，利用电子的量子限定效应，可使施主杂质与电子空间分离，从而消除了杂质散射，获得高电子迁移率，这种晶体管，在低场下有高跨度，工作频率，进入毫米波，有极好的噪声特性。(2)利用谐振隧道效应制成谐振隧道二极管和晶体管。用于逻辑集成电路，不仅可以减小所需晶体管数目，还有利于实现低功耗和高速化。(3)制成新型光探测器。在量子阱内，电子可形成多个能级，利用能级间跃迁，可制成红外线探测器。利用量子线、量子点结构作激光器的有源区，比量子阱激光器更加优越。在量子遂道中，当电子通过隧道结时，隧道势垒两侧的电位差发生变化，如果势垒的静电能量的变化比热能还大，那么就能对下一个电子隧道结起阻碍作用。基于这一原理，可制作放大器件，振荡器件或存储器件。量子微结构大体分为微细加工和晶体生长两大类。
3.微电子技术的主要研究方向
目前微电子技术正朝着三个方向发展。第一，继续增大晶圆尺寸并缩小特征尺寸。第二，集成电路向系统芯片(systemonchip,SOC)方向发展。第三，微电子技术与其他领域相结合将产生新产业和新学科，如微机电系统和生物芯片。随着微电子学与其他学科的交叉日趋深入，相关的新现象，新材料，新器件的探索日益增加，光子集成如光电子集成技术也不断发展，这些研究的不断深入，彼此间的交叉融合，将是未来的研究方向。
作者：金撼尘工作单位：哈尔滨工业大学
1微电子技术简介
微电子技术，它是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术，特点是体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快，微电子技术对信息化时代具有巨大影响。其之所以称为核心虚拟网络技术，主要是因为整个计算机网络的任意2个节点之间的连接并没有传统专网所需的端到端的物理链路，而是架构在公用网络服务商所提供的网络平台，如internet，ATM（异步传输模式），FrameRelay（帧中继）等之上的逻辑网络，用户数据在逻辑链路中传输。它涵盖了跨共享网络或公共网络的封装、加密和身份验证链接的专用网络的扩展。核心技术主要采用了隧道技术、加解密技术、密钥管理技术和使用者与设备身份认证技术。在虚拟专用网络设计之前，要严格划分煤炭矿区资源线路数据，并实施图层管理，再通过矢栅划分的方式进行数据储存，这是因为存储空间数据的格式在系统端口缓存中有着至关重要的作用。计算机核心技术中的虚拟专用网络属于远程访问技术。在虚拟专用网络系统中，用户端设计通常由11个功能模块组成，这11个功能模块中都可以2次划分为多个子功能，而且各个系统功能、子功能之间又进行再扩充，依据用户的不同需求实施调整维护。并根据其不同功能进行不同设计。服务器端拥有通过查询数据库，进而实现对煤炭运输计划信息化的作用，可以为虚拟专用网络模型提供很多实用服务。服务器的ArcMS与空间数据库建立连接要通过ArcSDE，它可提供大量专业GIS服务。在核心网络模型组成部分中服务器端缓存模块是相当重要的，服务器端缓存模块主要分为缓存管理组件和索引管理组件。2部分组件分工合作，缓存管理组件是根据索引分析所得出的结果，在缓存中处理请求数据然后向客户端发送，或者利用数据库中已存数据，而索引管理组件先索引分析客户端请求，制作出瓦片空间待处理数据列表。
2微电子技术在煤矿化工产业上的应用准备
2.1规范制度，端正思想
人们知道，一个良好的组织机构，除具备较好的运行机制和管理制度之外，还应该具有健全的岗位制度而且能够将之贯彻执行。因此，微电子技术在煤矿机械的应用过程中，很需要一个合适的技术管理结构，以便于明确各个技术人员的职权问题，保证个人任务到位，避免权力交叉和责任推诿的现象发生，这些问题都可以通过建立健全的岗位责任制度得以解决。此外，工作人员不但要对微电子技术知识有一定的了解，尽可能全面地掌握综合煤矿机械管理的内容与方法，还要对煤矿生产安全制度和相关法规有着全面的认识，思想上时刻保持着“安全第一”的意识，保证将微电子技术安全意识渗透到工作的每一个层面，最终提升机械作业人员的工作责任心与使命感。
2.2加强微电子技术产品的设备管理
加强设备巡视管理是建筑工程监控的重点，预防设备异常的发生是机械运行管理的主要内容。为了保障煤矿机械施工的安全性与使用性，应该建立完善的设备定检制度，机电一体化产品设备需要进行定期的检测，对于一些使用频率高的机械设备，更是要依据规定检测并建立相应的维护记录以随时了解其运转状态，保证其正常的运行和及时的维护。
2.3提高微电子技术机械监控的技术管理
由于煤矿化工产业存在很大程度上的特殊性，而作为贯彻于机械监控整个流程的重要要素，技术管理在其中的作用不容小觑。因此，加强机械设备的绝缘监督工作，利用声波检测、光谱分析等监督手段，及时地发现并排除故障无疑势在必行。微电子技术工作一旦脱离了技术的支持，就难以称作是有效的监控工作。当煤矿化工产业发生异常情况时，及时采取跟踪测温，利用图谱库进行分析对比，并提出检测修改的建议，以此来加强设备的有效运行。
3基于微电子技术的煤矿化工产业监控系统
3.1智能监控模式的自动化控制和管理
由上述内容可知，在统一模式下的信息系统中，微电子技术对煤矿井下监控子系统的控制管理内容，可以通过4个步骤来得以实现，即自动检查、自动寻的、自动求解和自动执行。其具体自动控制管理框架，可用图1所示来进行加以描述。这当中的“被控制管理的电网子系统”既能够是一个系统层子系统，也可以是电网元件或厂/站层子系统。对于一个系统层子系统而言，其功能就是通过利用各级调度控制中心的管理权限，对智能网络在煤矿井下电网监控系统的安全性、合理性、经济性进行尽可能全面的分析，并对系统的所有目的状态实施检查和监视，实现对智能监控子系统所有状态的智能化监控。图1中的监控子系统表明，如果被监测的煤矿井下状态与目标限定数值不一致，那么智能监控系统就会自动启动相关的任务处理，对限定以外的突发时间进行控制并做状态输出，同时作用在该子系统所包含的元件上，进而对该子系统的输出状态实施调控，最终将它调回正常运行状态。
3.2监测技术的应用
作为煤矿安全生产监控工作的关键性内容，信息的获得无疑至关重要，而获得信息的主要手段就是监测技术。一般而言，通过煤矿安全生产现有的客观资料，人们可以初步确定远程监控的初始方案，进而在煤矿工程运营过程中根据监测数值、经验方法等内容，开展反馈分析等工作，修正初步方案与施工网络计划，以保证工程按照最优的设计与施工方案进行。因此，监控工作的重要性也就显而易见了。针对我国煤矿工程质量中的一些不安全因素，监测技术在远程监控中的应用能够很好地解决此类问题，它不但可以很好地掌握工程的工作运营状态，利用监控数据对流量方案进行整改，并指导开采质量作业；还可以预见事故风险，采取一系列的事前措施，给建筑的安全管理提供信息，将事故突发率降至最低，保证了煤矿安全生产的稳定性。此外，太阳能是一种取之不尽、用之不竭的环保能源。通过太阳能光伏技术，可以很好地将太阳能转换为电能，并广泛应用在远程视频监控系统当中，太阳能供电部分监控结合了煤矿开采的相关特点，对煤矿地点的自然环境等因素进行分析，确定了系统设计相关参数，优化了供电系统的相关参数，对煤矿领域的网络视频监控起到了一定的作用。
3.3视频流管理服务端口设计
视频流管理服务器是IP视频监控系统的精神内容，具体视频采集预览实现过程如图2所示。服务器端拥有通过查询数据库，进而实现对煤炭安全生产信息化的作用，可以为远程计算机提供很多实用服务。视频流管理服务器与空间数据库建立连接，可提供大量查询服务，例如属性查询服务、矢量和栅格地图服务等。在网络视频监控系统组成部分中视频流管理缓存服务器模块是相当重要的，服务器端缓存模块主要分为缓存管理组件和索引管理组件。2部分组件分工合作，缓存管理组件是根据索引分析所得出的结果，在缓存中处理请求数据然后向客户端发送，或者利用数据库中已存数据，而索引管理组件先索引分析客户端请求，制作出瓦片空间待处理数据列表。若能发展好缓存数据的利用，数据库交互即可免去，同时数据的响应速度也会大大提高。总的来说，视频流管理服务端为煤矿的安全生产提供了有效的图像监视选择和视频存储的功能，可以彻底实现用户权限管理、自动报警与生产安全建议。应该说明的是，视频流管理服务端口设计的研制尚在初步阶段，要想为煤矿系统数据提供一个良好的信息传输平台，尚还任重道远。
4结语
通过将微电子技术监测系统应用到煤矿化工产业中来，建立视频监控的远程计算机服务端口，对煤矿监控的各个阶段实施三维可视化的监控，在监控前了解各种节点在实际环境中的相对位置和相互关系，不但可以大幅降低企业管理难度，还能很好地控制企业成本，最终求得安全生产管理的最优化解。为此，人们务须不断探索新型网络视频技术在煤矿安全生产工作中的应用策略，做到事前控制，提前排除，预先处理，未雨而绸缪，防患于未然。全面加强煤矿化工产业微电子监控管理水平，使煤矿的施工作业更加安全稳定地进行，确保实现煤矿微电子监控系统零故障目标，以便更好地为社会主义现代化服务。
作者：张德迪工作单位：淄博职业学院
1引言
预计在未来10到20年，微电子器件抗辐射加固的重点发展技术是：抗辐射加固新技术和新方法研究；新材料和先进器件结构辐射效应；多器件相互作用模型和模拟研究；理解和研究复杂3－D结构、系统封装的抗辐射加固；开发能够降低测试要求的先进模拟技术；开发应用加固设计的各种技术。本文分析研究了微电子器件抗辐射加固设计技术和工艺制造技术的发展态势。
2辐射效应和损伤机理研究
微电子器件中的数字和模拟集成电路的辐射效应一般分为总剂量效应（TID）、单粒子效应（SEE）和剂量率（DoesRate）效应。总剂量效应源于由γ光子、质子和中子照射所引发的氧化层电荷陷阱或位移破坏，包括漏电流增加、MOSFET阈值漂移，以及双极晶体管的增益衰减。SEE是由辐射环境中的高能粒子（质子、中子、α粒子和其他重离子）轰击微电子电路的敏感区引发的。在p－n结两端产生电荷的单粒子效应，可引发软误差、电路闭锁或元件烧毁。SEE中的单粒子翻转（SEU）会导致电路节点的逻辑状态发生翻转。剂量率效应是由甚高速率的γ或X射线，在极短时间内作用于电路，并在整个电路内产生光电流引发的，可导致闭锁、烧毁和轨电压坍塌等破坏［1］。辐射效应和损伤机理研究是抗辐射加固技术的基础，航空航天应用的SiGe，InP，集成光电子等高速高性能新型器件的辐射效应和损伤机理是研究重点。研究新型器件的辐射效应和损伤机理的重要作用是：1）对新的微电子技术和光电子技术进行分析评价，推动其应用到航空航天等任务中；2）研究辐射环境应用技术的指导方法学；3）研究抗辐射保证问题，以增加系统可靠性，减少成本，简化供应渠道。研究的目的是保证带宽／速度不断提升的微电子和光（如光纤数据链接）电子电路在辐射环境中可靠地工作。图1所示为辐射效应和损伤机理的重点研究对象。研究领域可分为：1）新微电子器件辐射效应和损伤机理；2）先进微电子技术辐射评估；3）航空航天抗辐射保障；4）光电子器件的辐射效应和损伤机理；5）辐射测试、放射量测定及相关问题；6）飞行工程和异常数据分析；7）提供及时的前期工程支持；8）航空辐射效应评估；9）辐射数据维护和传送。
3抗辐射加固设计技术
3．1抗辐射加固系统设计方法
开展抗辐射加固设计需要一个完整的设计和验证体系，包括技术支持开发、建立空间环境模型及环境监视系统、具备系统设计概念和在轨实验的数据库等。图2所示为空间抗辐射加固设计的验证体系。本文讨论的设计技术范围主要是关于系统、结构、电路、器件级的设计技术。可以通过图2所示设计体系进行抗辐射加固设计：1）采用多级别冗余的方法减轻辐射破坏，这些级别分为元件级、板级、系统级和飞行器级。2）采用冗余或加倍结构元件（如三模块冗余）的逻辑电路设计方法，即投票电路根据最少两位的投票确定输出逻辑。3）采用电路设计和版图设计以减轻电离辐射破坏的方法。即采用隔离、补偿或校正、去耦等电路技术，以及掺杂阱和隔离槽芯片布局设计；4）加入误差检测和校正电路，或者自修复和自重构功能；5）器件间距和去耦。这些加固设计器件可以采用专用工艺，也可采用标准工艺制造。
3．2加固模拟／混合信号IP技术
最近的发展趋势表明，为了提高卫星的智能水平和降低成本，推动了模拟和混合信号IP需求不断增加［2］。抗辐射加固模拟IP的数量也不断增加。其混合信号IP也是相似的，在高、低压中均有应用，只是需在不同的代工厂加工。比利时IMEC，ICsense等公司在设计抗辐射加固方案中提供了大量的模拟IP内容。模拟IP包括抗辐射加固的PLL和A／D转换器模块，正逐步向软件控制型混合信号SoCASIC方向发展。该抗辐射加固库基于XFab公司180nm工艺，与台积电180nm设计加固IP库参数相当。TID加固水平可以达到1kGy，并且对单粒子闭锁和漏电流增加都可以进行有效加固。
3．3SiGe加固设计技术
SiGeHBT晶体管在空间应用并作模拟器件时，对总剂量辐射效应具有较为充分和固有的鲁棒性，具备大部分空间应用（如卫星）所要求的总剂量和位移效应的耐受能力［3］。目前，SiGeBiCMOS设计加固的热点主要集中在数字逻辑电路上。SEE／SEU会对SiGeHBT数字逻辑电路造成较大破坏。因此，这方面的抗加设计技术发展较快。对先进SiGeBiCMOS工艺的逻辑电路进行SEE／SEU加固时，在器件级，可采用特殊的C－B－ESiGeHBT器件、反模级联结构器件、适当的版图结构设计等来进行SEE／SEU加固。在电路级，可使用双交替、栅反馈和三模冗余等方法进行加固设计。三模冗余法除了在电路级上应用外，还可作为一种系统级加固方法使用。各种抗辐射设计获得的加固效果各不相同。例如，移相器使用器件级和电路级并用的加固设计方案，经过LET值为75MeV•cm2／mg的重粒子试验和标准位误差试验后，结果显示，该移相器整体抗SEU能力得到有效提高，对SEU具有明显的免疫力。
4抗辐射加固工艺技术
目前，加固专用工艺线仍然是战略级加固的强有力工具，将来会越来越多地与加固设计结合使用。因为抗辐射加固工艺技术具有非常高的专业化属性和高复杂性，因此只有少数几个厂家能够掌握该项技术。例如，单粒子加固的SOI工艺和SOS工艺，总剂量加固的小几何尺寸CMOS工艺，IBM的45nmSOI工艺，Honeywe1l的50nm工艺，以及BAE外延CMOS工艺等。主要的抗辐射加固产品供应商之一Atmel于2006年左右达到0．18μm技术节点，上一期的工艺节点为3μm。Atmel的RTCMOS，RTPCMOS，RHCMOS抗辐射加固专用工艺不需改变设计和版图，只用工艺加固即可制造出满足抗辐射要求的军用集成电路。0．18μm是Atmel当前主要的抗辐射加固工艺，目前正在开发0．15μm技术，下一步将发展90nm和65nm工艺。Atmel采用0．18μm专用工艺制造的IC有加固ASIC、加固通信IC、加固FPGA、加固存储器、加固处理器等，如图3所示。
5重点发展技术态势
5．1美国的抗辐射加固技术
5．1．1加固设计重点技术
美国商务部2009年国防工业评估报告《美国集成电路设计和制造能力》，详细地研究了美国抗辐射加固设计和制造能力［4］。拥有抗辐射加固制造能力的美国厂商同时拥有抗单粒子效应、辐射容错、抗辐射加固和中子加固的设计能力。其中，拥有抗单粒子效应能力的18家、辐射容错14家、辐射加固10家，中子加固9家。IDM公司是抗辐射加固设计的主力军，2006年就已达到从10μm到65nm的15个技术节点的产品设计能力。15家公司具备10μm～1μm的设计能力，22家公司具备1μm～250nm的设计能力，24家公司具备250nm～65nm设计能力，7家公司的技术节点在65nm以下，如图5所示。纯设计公司的抗辐射加固设计能力较弱。美国IDM在设计抗辐射产品时所用的材料包括体硅、SOI，SiGe等Si标准材料，和蓝宝石上硅、SiC，GaN，GaAs，InP，锑化物、非结晶硅等非标准材料两大类。标准材料中使用体硅的有23家，使用SOI的有13家，使用SiGe的有10家。使用非标准材料的公司数量在明显下降。非标材料中，GaN是热点，有7家公司（4个小规模公司和3个中等规模公司）在开发。SiC则最弱，只有两家中小公司在研发。没有大制造公司从事非标材料的开发。
5．1．2重点工艺和制造能力
美国有51家公司从事辐射容错、辐射加固、中子加固、单粒子瞬态加固IC产品研制。其中抗单粒子效应16家，辐射容错15家，抗辐射加固12家，中子加固8家。制造公司加固IC工艺节点从10μm到32nm。使用的材料有标准Si材料和非标准两大类。前一类有体硅、SOI和SiGe，非标准材料则包括蓝宝石上硅，SiC，GaN，GaAs，InP，锑化物和非晶硅（amorphous）。晶圆的尺寸有50，100，150，200，300mm这几类。抗辐射加固产品制造可分为专用集成电路（ASIC）、栅阵列、存储器和其他产品。ASIC制造能力最为强大，定制ASIC的厂商达到21家，标准ASIC达到13家，结构化ASIC有12家。栅阵列有：现场可编程阵列（FPGA）、掩膜现场可编程阵列（MPGA）、一次性现场可编程阵列（EPGA），共19家。RF／模拟／混合信号IC制造商达到18家，制造处理器／协处理器有11家。5．1．3RF和混合信号SiGeBiCMOS据美国航空航天局（NASA），SiGe技术发展的下一目标是深空极端环境应用的技术和产品，例如月球表面应用。这主要包括抗多种辐射和辐射免疫能力。例如，器件在＋120℃～－180℃温度范围内正常工作的能力。具有更多的SiGe模拟／混合信号产品，微波／毫米波混合信号集成电路。系统能够取消各种屏蔽和专用电缆，以减小重量和体积。德国IHP公司为空间应用提供高性能的250nmSiGeBiCMOS工艺SGB25RH［5］，其工作频率达到20GHz。包括专用抗辐射加固库辐射试验、ASIC开发和可用IP。采用SGB13RH加固的130nmSiGeBiCMOS工艺可达到250GHz／300GHz的ft／fmax。采用该技术，可实现SiGeBiCMOS抗辐射加固库。
5．2混合信号的抗辐射加固设计技术
如果半导体发展趋势不发生变化，则当IC特征尺寸向90nm及更小尺寸发展时，混合信号加固设计技术的重要性就会增加［6］。设计加固可以使用商用工艺，与特征尺寸落后于商用工艺的专用工艺相比，能够在更小的芯片面积上提高IC速度和优化IC性能。此外，设计加固能够帮助设计者扩大减小单粒子效应的可选技术范围。在20～30年长的时期内，加固设计方法学的未来并不十分清晰。最终数字元件将缩小到分子或原子的尺度。单个的质子、中子或粒子碰撞导致的后果可能不是退化，而是整个晶体管或子电路毁坏。除了引入新的屏蔽和／或封装技术，一些复杂数字电路还需要具备一些动态的自修复和自重构功能。此外，提高产量和防止工作失效的力量或许会推动商用制造商在解决这些问题方面起到引领的作用。当前，没有迹象表明模拟和RF电路会最终使用与数字电路相同的元件和工艺。因此，加固混合信号电路设计者需要在模拟和数字两个完全不同的方向开展工作，即需要同时使用两种基本不同的IC技术，并应用两种基本不同的加固设计方法。
6结束语
微电子器件抗辐射加固是军用微电子技术争夺的焦点之一。对微电子、光电子器件辐射效应和损伤机理的研究是抗辐射加固技术的基础。CMOS，SOI，SiGe，InP，集成光电子等高速高性能新型器件的辐射效应和损伤机理的研究是基础研究的热点。为了保证战略级加固能力，美国等国家保留了相当数量的专用抗辐射加固设计、工艺和制造能力。同时，也在开发采用标准商用工艺线的加固设计技术（RHBD），这是快速发展的热点技术之一。建立一个完善的设计和验证体系是抗辐射加固设计的基础设施和体制保障。在技术趋势方面，亚微米CMOS，SOI，SiGe微电子器件、电路、系统的抗固设计和工艺技术是信号处理集成电路的重点发展方向。蓝宝石上硅，SiC，GaN，GaAs，InP，锑化物和非晶硅等非标准材料也是某些特定应用的重点发展技术。
作者：王健安谢家志赖凡工作单位：中国电子科技集团公司第二十四研究所
1发挥省实训基地作用,提升学生核心能力
“集成电路版图设计”、“微电子工艺及管理”、“半导体设备维护”为微电子技术专业学生培养的核心工作岗位.在省实训基地的建设中，建立了IC版图设计实验室、微电子材料及器件工艺实验室和IC封装测试实验室.依托省实训基地，瞄准本专业的核心工作岗位需求，进行本专业的新技术、新工艺、新材料等实训，使学生在校期间掌握本行业的先进技术，提升就业竞争力.在微电子工艺的教学中，改变原来学生只能通过教师解说、观看录像等了解相关工艺过程，没有机会亲自动手的状况，采用理实一体化的教学模式；在IC版图设计、IC封装测试的教学中，进行大力教学改革，以项目或任务驱动，面向工作过程，实现融知识、技能与职业素质于一体的人才培养[4].
2校内外实训基地相融合，推进教学改革
微电子涉及的实训设备昂贵，学校由于本身经费的限制，只能建立非常有限的微电子实验环境，其它的要依靠校企合作方式来解决.为发挥企业的优势，与苏州中科集成电路设计中心进行紧密合作.苏州中科集成电路设计中心是中国科学院和苏州市政府联合创办的大型院地合作项目，是苏州市集成电路公共实训基地.双方合作的主要内容有：中科积极参与学校微电子专业人才培养方案的建设，在教材及教学内容上互相学习，相互渗透，该专业基于项目教学法的“IC版图设计”课程就是双方合作开发的结果，中科每年都免费接受该专业学生到中科进行为期2-3天的参观、实习、设计体验等活动，每年都派工程师到学校给学生进行行业发展及职业规划的辅导，该专业每年推荐优秀的学生，由学生自愿参加中科组织的有关“集成电路版图设计”和“集成电路测试”方面的高技能培训，并由学校与中科共同择优推荐学生就业.校企深度合作，校内外实训基地相融合的培养方式，使学生参与到企业的实际工作中，按企业员工的要求进行实战训练，提高学生的责任感、团队意识和实际技能，也降低了学生的就业成本.
3工学结合，提高人才培养质量
国家在“十二五”高等职业教育发展规划中明确提出：继续推行任务驱动、项目导向、订单培养、工学交替等教学做一体的教学模式改革.顶岗实习是让学生对社会和专业加深了解的有效方法和途径.在学校的大力支持下，先后与苏州中科集成电路设计中心、信音电子(苏州)有限公司、秉亮科技(苏州)有限公司、旺宏微电子(苏州)有限公司等公司建立了紧密的合作关系，成为本专业的校外实训基地.2009级微电子专业三个班的同学2011暑期在信音电子(苏州)有限公司进行了为期三个月的顶岗实习，这也是学校第一次一个年级的全专业学生到企业去.这是一次难得的了解企业的机会，锻炼了学生各方面的能力，特别是毅力和个人意志品质及团队合作精神.学生到企业顶岗实训，虽然很辛苦，但加深了对社会和企业的了解，挣了自己所需的学费，学生感到特别自豪，也体会到父母挣钱给自己读书的艰辛，深刻体会到以后努力学习、提高自己谋生手段的重要性.本专业探索出既增强学生的就业竞争力，又降低企业的用人成本的人才培养模式，实现企业、学校、学生、家庭等多方共赢.
4构建双师结构教学团队
实施“请进来，走出去”的培养方式，向校外实训基地苏州中科集成电路设计中心、苏州玮琪生物科技有限公司、无锡华润矽科微电子有限公司等先后派出5名教师以项目合作的方式到企业短期工作，深入企业一线亲身了解最新技术、体验工程环境，促进双师型教师队伍的建设.另外，也把企业项目带进来，目前本专业教研室的教师们承担了来自校外实训基地的3项研发项目.与此同时，实训基地先进的仪器设备，也为教师开展科研创造了条件，提升了教师的科研水平，为指导学生实训打下基础[5].
5结语
近两年多来微电子技术专业就业率和签约率较高，连续3年签约率高达85%以上，也高于学校的平均水平，2012届的签约率更高达96%.近3年的毕业生约有1/4—1/3进入集成电路设计公司从事IC版图设计的工作，成为研发辅助人员，这在高职院校各专业中是不多见的.其中不少学生被本行业的著名公司，如旺宏微电子、秉亮科技、奇景光电(苏州)有限公司等公司竞相录用，不少学生已成为公司的技术骨干.在苏州地区的主要集成电路设计公司，其后端版图设计人员，基本上有一半以上的员工是本校微电子专业毕业的学生.在微电子工艺领域，本专业也有不少学生进入像苏州纳米所等单位从事微电子工艺工作.通过推行校内外实训基地相融合，教学和课程相渗透的人才培养模式，提高了学校微电子技术专业学生的人才培养质量，成为本地区特色鲜明并有一定影响的专业.
本文作者:吴尘陈伟元工作单位:苏州市职业大学
微电子技术对现代人类生活的影响极大，自从1947年第一个晶体管问世以来，微电子技术发展速猛。Intel公司的创始人之一Moore在上个世纪1965年研究指出，晶成电路上集成的晶体管数量每18个月将增加一倍，性能将提高一倍，而价格却不相应的增加，这就是所谓的摩尔定律（Moore,sLaw）。根据美国半导体工业协会预测，至少到2016年，集成电路（IC）线宽依然按“摩尔定律”缩小下去，2016年可以达到25nm的技术水平。根据发表的大量资料可知，在2016年以后的十几年，芯片的特征尺寸将继续缩小。微电子技术新的发展及应用方向是系统芯片（SOC），它的发展时间可能会更长，所谓的系统芯片是随着微电子工艺向纳米级迁移和设计复杂度增加，一种新的产品把系统做在了芯片上，该芯片被称为系统芯片（简称SOC）。系统芯片将逐渐取代微处理器，SOC必将成为今后微电子技术发展新宠之一。另外，微电子技术还会与其它技术相融合，诞生一系列新的经济和技术增长点，例如MEMS技术和生物芯片等。
一、微电子的集成技术
微电子器件的特征尺寸缩小将持继下去。目前，建立在以Si基材料为基础、CMOS器件为主流的半导体集成电路技术，其主流产品的特征尺寸已缩小到0.18~0.1?m。硅基技术的高度成熟，硅基CMOS芯片应用的日益扩大，硅平面的加工工艺技术作为高新技术基础的高新加工技术也将持继下去。据国际权威机构预测，到2012年，微电子芯片加工技术将达到400mm（16in）硅片、50nm特征尺寸，到2016年，器件的最小特征尺寸应在13nm。然而，硅基CMOS的发展和任何事物一样，都有其产生、发展、成熟、衰亡的过程，不可能按摩尔定律揭示的规律长期的发展下去。随着特征尺寸的缩小，将达到器件结构的诸多物理限制。当代各种集成电路发展状况，越来越接近物理限制。
采用新材料的非经典CMOS必将发展起来，高K材料和新型的栅电极；采用非经典的FET器件结构；采用新工艺技术等。在非经典CMOS迫切需要解决的问题中，功耗是一个最严峻的问题，能否圆满解决这一问题，将是制约发展非经典CMOS发展的一个重要因素。
二、正在成长的系统芯片—SOC
由芯片发展到系统芯片（SOC），是改善芯片集成技术的新举措。微电子器件的特征尺寸难于按摩尔定律无限的缩小下去，在芯片上增加集成器件是集成技术发展的另一方向。与当年从分立晶体管到集成芯片（IC）一样，系统芯片（SOC）将是微电子技术领域中又一场新的革命。
上个世纪90年代以来，集成芯片系统（SOC）讯速发展起来，它基于硅基CMOS工艺，但又不局限于CMOS和硅平面加工工艺。它是以硅基CMOS为基础技术，将整个电子系统和子系统整个集成在一个芯片上或几个芯片上，它是集软件和硬件于一身的产物，SOC的设计是通过嵌入模拟电路、数字电路等IP的结合体，可以具有更大的灵活性。一个典型的SOC可能包含应用处理器模块、数字信号处理器模块、存储器单元模块、控制器模块、外设接口模块等等多种模块。微电子技术从IC向SOC转变不仅是一种概念上的突破，同时也是信息技术发展的必然结果。集成系统的发展是以应用为驱动的，随着社会信息化的进程，它将越来越重要。21世纪仅仅是SOC发展的开始，它将进入空间、进入人体、进入家庭，它将进入需要所有需要掌握信息处理的信息空间和时间。有的科学家就把集成芯片系统—SOC称为USOC（UserSOC）。
三、MEMS技术是微电子技术新的增长点
微机电系统制造（Micro?Electro?Mechanical?systems—MEMS）是微电子发展的另一方向，它的目标是把信息获取、处理和执行一体化地集成在一起，使其成为真正的系统，也可以说是更广泛的SOC概念。MEMS不仅为传统的机械尺寸领域打开了新的大门，也真正实现了机电一体化。因此，它被认为是微电子技术的又一次革命，对21世纪的科学技术、生产方式、人类生活都有深远影响。
微机电系统(MEMS)技术是建立在微米/纳米技术（micro/nanotechnology）基础上的21世纪前沿技术，是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。这种微机电系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令进行操作。它用微电子技术和微加工技术(包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片键合等技术)相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。?微机电系统（MEMS）是近年来发展起来的一种新型多学科交叉的技术，该技术将对未来人类生活产生极大性影响。它涉及机械、电子、化学、物理、光学、生物、材料等多学科。?微机电系统(MEMS)的研究已取得很多成果。在微传感器方面，利用物质的各种特性研制出了各种微型传感器；在微执生器方面有微型马达、微阀、微泵及各种专用微型机械已组成微化学系统和DNA反应室。此外，还有其它很多方面的应用。
微机电系统（MEMS）的制造，是从专用集成电路（ASIC）技术发展过来的，如同ASIC技术那样，可以用微电子工艺技术的方法批量制造。但比ASIC制造更加复杂，这是由于?微机电系统（MEMS）的制造采用了诸如生物或者化学活化剂之类的特殊材料，是一种高水平的微米/纳米技术。微米制造技术包括对微米材料的加工和制造。纳米制造技术和工艺，除了包括微米制造的一些技术（如离子束光刻等）与工艺外，还包括利用材料的本质特性而对材料进行分子和原子量级的加工与排列技术和工艺等。
随着信息时展需要，后硅时代的将来还无法预料，但微电子方面的科学工作者普遍期望基于分子结构新方案和工作原理的发展，在基础研究方面，已有分子电子的设想，但还不能估计其技术可转换性。有机微电子技术、超导微电子技术、纳米电子技术等，都将是微电子领域新的亮点。
摘要本文展望了21世纪微电子技术的发展趋势。认为：21世纪初的微电子技术仍将以硅基CMOS电路为主流工艺，但将突破目前所谓的物理“限制”，继续快速发展；集成电路将逐步发展成为集成系统；微电子技术将与其它技术结合形成一系列新的增长点，例如微机电系统（MEMS）、DNA芯片等。具体地讲，SOC设计技术、超微细光刻技术、虚拟工厂技术、铜互连及低K互连绝缘介质、高K栅绝缘介质和栅工程技术、SOI技术等将在近几年内得到快速发展。21世纪将是我国微电子产业的黄金时代。
关键词微电子技术集成系统微机电系统DNA芯片
1引言
综观人类社会发展的文明史，一切生产方式和生活方式的重大变革都是由于新的科学发现和新技术的产生而引发的，科学技术作为革命的力量，推动着人类社会向前发展。从50多年前晶体管的发明到目前微电子技术成为整个信息社会的基础和核心的发展历史充分证明了“科学技术是第一生产力”。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，与材料和能源一起是人类社会的重要资源，但对它的利用却仅仅是开始。当前面临的信息革命以数字化和网络化作为特征。数字化大大改善了人们对信息的利用，更好地满足了人们对信息的需求；而网络化则使人们更为方便地交换信息，使整个地球成为一个“地球村”。以数字化和网络化为特征的信息技术同一般技术不同，它具有极强的渗透性和基础性，它可以渗透和改造各种产业和行业，改变着人类的生产和生活方式，改变着经济形态和社会、政治、文化等各个领域。而它的基础之一就是微电子技术。可以毫不夸张地说，没有微电子技术的进步，就不可能有今天信息技术的蓬勃发展，微电子已经成为整个信息社会发展的基石。
50多年来微电子技术的发展历史，实际上就是不断创新的过程，这里指的创新包括原始创新、技术创新和应用创新等。晶体管的发明并不是一个孤立的精心设计的实验，而是一系列固体物理、半导体物理、材料科学等取得重大突破后的必然结果。1947年发明点接触型晶体管、1948年发明结型场效应晶体管以及以后的硅平面工艺、集成电路、CMOS技术、半导体随机存储器、CPU、非挥发存储器等微电子领域的重大发明也都是一系列创新成果的体现。同时，每一项重大发明又都开拓出一个新的领域，带来了新的巨大市场，对我们的生产、生活方式产生了重大的影响。也正是由于微电子技术领域的不断创新，才能使微电子能够以每三年集成度翻两番、特征尺寸缩小倍的速度持续发展几十年。自1968年开始，与硅技术有关的学术论文数量已经超过了与钢铁有关的学术论文，所以有人认为，1968年以后人类进入了继石器、青铜器、铁器时代之后硅石时代（siliconage）〖1〗。因此可以说社会发展的本质是创新，没有创新，社会就只能被囚禁在“超稳态”陷阱之中。虽然创新作为经济发展的改革动力往往会给社会带来“创造性的破坏”，但经过这种破坏后，又将开始一个新的处于更高层次的创新循环，社会就是以这样螺旋形上升的方式向前发展。
在微电子技术发展的前50年，创新起到了决定性的作用，而今后微电子技术的发展仍将依赖于一系列创新性成果的出现。我们认为：目前微电子技术已经发展到了一个很关键的时期，21世纪上半叶，也就是今后50年微电子技术的发展趋势和主要的创新领域主要有以下四个方面：以硅基CMOS电路为主流工艺；系统芯片（SystemOnAChip，SOC）为发展重点；量子电子器件和以分子（原子）自组装技术为基础的纳米电子学；与其他学科的结合诞生新的技术增长点，如MEMS，DNAChip等。
221世纪上半叶仍将以硅基CMOS电路为主流工艺
微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的性能及性能价格比，因此便要求提高芯片的集成度，这是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉。以MOS技术为例，沟道长度缩小可以提高集成电路的速度；同时缩小沟道长度和宽度还可减小器件尺寸，提高集成度，从而在芯片上集成更多数目的晶体管，将结构更加复杂、性能更加完善的电子系统集成在一个芯片上；此外，随着集成度的提高，系统的速度和可靠性也大大提高，价格大幅度下降。由于片内信号的延迟总小于芯片间的信号延迟，这样在器件尺寸缩小后，即使器件本身的性能没有提高，整个集成系统的性能也可以得到很大的提高。
自1958年集成电路发明以来，为了提高电子系统的性能，降低成本，微电子器件的特征尺寸不断缩小，加工精度不断提高，同时硅片的面积不断增大。集成电路芯片的发展基本上遵循了Intel公司创始人之一的GordonE．Moore1965年预言的摩尔定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸缩小倍。在这期间，虽然有很多人预测这种发展趋势将减缓，但是微电子产业三十多年来发展的状况证实了Moore的预言[2]。而且根据我们的预测，微电子技术的这种发展趋势还将在21世纪继续一段时期，这是其它任何产业都无法与之比拟的。
现在，0．18微米CMOS工艺技术已成为微电子产业的主流技术，0．035微米乃至0．020微米的器件已在实验室中制备成功，研究工作已进入亚0．1微米技术阶段，相应的栅氧化层厚度只有2．0～1．0nm。预计到2010年，特征尺寸为0．05～0．07微米的64GDRAM产品将投入批量生产。
21世纪，起码是21世纪上半叶,微电子生产技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流。尽管微电子学在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大进展；但还不具备替代硅基工艺的条件。根据科学技术的发展规律，一种新技术从诞生到成为主流技术一般需要20到30年的时间，硅集成电路技术自1947年发明晶体管1958年发明集成电路,到60年代末发展成为大产业也经历了20多年的时间。另外，全世界数以万亿美元计的设备和技术投入，已使硅基工艺形成非常强大的产业能力；同时，长期的科研投入已使人们对硅及其衍生物各种属性的了解达到十分深入、十分透彻的地步，成为自然界100多种元素之最，这是非常宝贵的知识积累。产业能力和知识积累决定了硅基工艺起码将在50年内仍起重要作用，人们不会轻易放弃。
目前很多人认为当微电子技术的特征尺寸在2015年达到0．030～0．015微米的“极限”之后，将是硅技术时代的结束，这实际上是一种误解。且不说微电子技术除了以特征尺寸为代表的加工工艺技术之外，还有设计技术、系统结构等方面需要进一步的大力发展，这些技术的发展必将使微电子产业继续高速增长。即使是加工工艺技术，很多著名的微电子学家也预测，微电子产业将于2030年左右步入像汽车工业、航空工业这样的比较成熟的朝阳工业领域。即使微电子产业步入汽车、航空等成熟工业领域，它仍将保持快速发展趋势，就像汽车、航空工业已经发展了50多年仍极具发展潜力一样。
随着器件的特征尺寸越来越小，不可避免地会遇到器件结构、关键工艺、集成技术以及材料等方面的一系列问题，究其原因，主要是：对其中的物理规律等科学问题的认识还停留在集成电路诞生和发展初期所形成的经典或半经典理论基础上，这些理论适合于描述微米量级的微电子器件，但对空间尺度为纳米量级、空间尺度为飞秒量级的系统芯片中的新器件则难以适用；在材料体系上，SiO2栅介质材料、多晶硅／硅化物栅电极等传统材料由于受到材料特性的制约，已无法满足亚50纳米器件及电路的需求；同时传统器件结构也已无法满足亚50纳米器件的要求，必须发展新型的器件结构和微细加工、互连、集成等关键工艺技术。具体的需要创新和重点发展的领域包括：基于介观和量子物理基础的半导体器件的输运理论、器件模型、模拟和仿真软件，新型器件结构，高k栅介质材料和新型栅结构，电子束步进光刻、13nmEUV光刻、超细线条刻蚀，SOI、GeSi／Si等与硅基工艺兼容的新型电路，低K介质和Cu互连以及量子器件和纳米电子器件的制备和集成技术等。
3量子电子器件（QED）和以分子原子自组装技术为基础的纳米电子学将带来崭新的领域
在上节我们谈到的以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术，可称之为“scalingdown”，与此同时我们必须注意“bottomup”。“bottomup”最重要的领域有二个方面：
(1)量子电子器件（QED—QuantumElectronDevice）这里包括单电子器件和单电子存储器等。它的基本原理是基于库仑阻塞机理控制一个或几个电子运动，由于系统能量的改变和库仑作用，一个电子进入到一个势阱，则将阻止其它电子的进入。在单电子存储器中量子阱替代了通常存储器中的浮栅。它的主要优点是集成度高；由于只有一个或几个电子活动所以功耗极低；由于相对小的电容和电阻以及短的隧道穿透时间，所以速度很快；且可用于多值逻辑和超高频振荡。但它的问题是制造比较困难，特别是制造大量的一致性器件很困难；对环境高度敏感，可靠性难以保证；在室温工作时要求电容极小（αF），要求量子点大小在几个纳米。这些都为集成成电路带来了很大困难。
因此，目前可以认为它们的理论是清楚的，工艺有待于探索和突破。
(2)以原子分子自组装技术为基础的纳米电子学。这里包括量子点阵列（QCA—Quantum－dotCellularAutomata)和以碳纳米管为基础的原子分子器件等。
量子点阵列由量子点组成，至少由四个量子点,它们之间以静电力作用。根据电子占据量子点的状态形成“0”和“1”状态。它在本质上是一种非晶体管和无线的方式达到阵列的高密度、低功耗和实现互连。其基本优势是开关速度快，功耗低，集成密度高。但难以制造，且对值置变化和大小改变都极为灵敏，0．05nm的变化可以造成单元工作失效。
以碳纳米管为基础的原子分子器件是近年来快速发展的一个有前景的领域。碳原子之间的键合力很强，可支持高密度电流，而热导性能类似于金刚石，能在高集成度时大大减小热耗散，性质类金属和半导体，特别是它有三种可能的杂交态，而Ge、Si只有一个。这些都使碳纳米管（CNT）成为当前科研热点，从1991年发现以来，现在已有大量成果涌现，北京大学纳米中心彭练矛教授也已制备出0．33纳米的CNT并提出“T形结”作为晶体管的可能性。但是问题是如何去生长有序的符合设计性能的CNT器件，更难以集成。
目前“bottomup”的量子器件和以自组装技术为基础的纳米器件在制造工艺上往往与“Scalingdown”的加工方法相结合以制造器件。这对于解决高集成度CMOS电路的功耗制约将会带来突破性的进展。
QCA和CNT器件不论在理论上还是加工技术上都有大量工作要做，有待突破，离开实际应用还需较长时日！但这终究是一个诱人探索的领域，我们期待它们将创出一个新的天地。
4系统芯片（SystemOnAChip）是21世纪微电子技术发展的重点
在集成电路（IC）发展初期，电路设计都从器件的物理版图设计入手，后来出现了集成电路单元库（Cell－Lib），使得集成电路设计从器件级进入逻辑级，这样的设计思路使大批电路和逻辑设计师可以直接参与集成电路设计，极大地推动了IC产业的发展。但集成电路仅仅是一种半成品，它只有装入整机系统才能发挥它的作用。IC芯片是通过印刷电路板（PCB）等技术实现整机系统的。尽管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之间的连线延时、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整机系统的性能受到了很大的限制。随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，传统集成电路设计技术已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。同时，由于IC设计与工艺技术水平提高，集成电路规模越来越大，复杂程度越来越高，已经可以将整个系统集成为一个芯片。目前已经可以在一个芯片上集成108－109个晶体管，而且随着微电子制造技术的发展，21世纪的微电子技术将从目前的3G时代逐步发展到3T时代（即存储容量由G位发展到T位、集成电路器件的速度由GHz发展到灯THz、数据传输速率由Gbps发展到Tbps，注：1G=109、1T=1012、bps：每秒传输数据位数）。
正是在需求牵引和技术推动的双重作用下，出现了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片（SystemOnAChip，简称SOC）概念。
系统芯片（SOC）与集成电路（IC）的设计思想是不同的，它是微电子设计领域的一场革命，它和集成电路的关系与当时集成电路与分立元器件的关系类似，它对微电子技术的推动作用不亚于自50年代末快速发展起来的集成电路技术。
SOC是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个（或少数几个）芯片上完成整个系统的功能，它的设计必须是从系统行为级开始的自顶向下（Top－Down）的。很多研究表明，与IC组成的系统相比，由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。例如若采用SOC方法和0．35μm工艺设计系统芯片,在相同的系统复杂度和处理速率下，能够相当于采用0．18～0.25μm工艺制作的IC所实现的同样系统的性能；还有，与采用常规IC方法设计的芯片相比,采用SOC设计方法完成同样功能所需要的晶体管数目约可以降低l～2个数量级。
对于系统芯片（SOC）的发展，主要有三个关键的支持技术。
（1）软、硬件的协同设计技术。面向不同系统的软件和硬件的功能划分理论（FunctionalPartitionTheory），这里不同的系统涉及诸多计算机系统、通讯系统、数据压缩解压缩和加密解密系统等等。
（2）IP模块库问题。IP模块有三种,即软核，主要是功能描述；固核，主要为结构设计；和硬核，基于工艺的物理设计、与工艺相关，并经过工艺验证过的。其中以硬核使用价值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A／D、D／A等都可以成为硬核。其中尤以基于深亚微米的新器件模型和电路模拟为基础，在速度与功耗上经过优化并有最大工艺容差的模块最有价值。现在,美国硅谷在80年代出现无生产线（Fabless)公司的基础上，90年代后期又出现了一些无芯片（Chipless）的公司,专门销售IP模块。
（3）模块界面间的综合分析技术,这主要包括IP模块间的胶联逻辑技术（gluelogictechnologies）和IP模块综合分析及其实现技术等。
微电子技术从IC向SOC转变不仅是一种概念上的突破,同时也是信息技术新发展的里程碑。通过以上三个支持技术的创新,它必将导致又一次以系统芯片为主的信息技术上的革命。目前，SOC技术已经崭露头角，21世纪将是SOC技术真正快速发展的时期。
在新一代系统芯片领域，需要重点突破的创新点主要包括实现系统功能的算法和电路结构两个方面。在微电子技术的发展历史上,每一种算法的提出都会引起一场变革，例如维特比算法、小波变换等均对集成电路设计技术的发展起到了非常重要的作用,目前神经网络、模糊算法等也很有可能取得较大的突破。提出一种新的电路结构可以带动一系列的应用,但提出一种新的算法则可以带动一个新的领域,因此算法应是今后系统芯片领域研究的重点学科之一。在电路结构方面,在系统芯片中，由于射频、存储器件的加入，其中的电路结构已经不是传统意义上的CMOS结构，因此需要发展更灵巧的新型电路结构。另外，为了实现胶联逻辑（GlueLogic）新的逻辑阵列技术有望得到快速的发展,在这一方面也需要做系统深入的研究。
5微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点
微电子技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其它学科相结合,便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点，这方面的典型例子便是MEMS（微机电系统）技术和DNA生物芯片。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的，后者则是与生物工程技术结合的产物。
微电子机械系统不仅是微电子技术的拓宽和延伸,它将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，实现了微电子与机械融为一体的系统。MEMS将电子系统和外部世界联系起来，它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，把这些信号转换成电子系统可以认识的电信号，而且还可以通过电子系统控制这些信号，发出指令并完成该指令。从广义上讲，MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等〖3〗。
MEMS的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。它们不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务。正是由于MEMS器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点,因而MEMS在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。例如微惯性传感器及其组成的微型惯性测量组合能应用于制导、卫星控制、汽车自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统（ABS）、稳定控制和玩具；微流量系统和微分析仪可用于微推进、伤员救护；信息MEMS系统将在射频系统、全光通讯系统和高密度存储器和显示等方面发挥重大作用；同时MEMS系统还可以用于医疗、光谱分析、信息采集等等。现在已经成功地制造出了尖端直径为5μm的可以夹起一个红细胞的微型镊子，可以在磁场中飞行的象蝴蝶大小的飞机等。
MEMS技术及其产品的增长速度非常之高，目前正处在技术发展时期，再过若干年将会迎来MEMS产业化高速发展的时期。2000年，全世界MEMS的市场达到120到140亿美元，而带来的与之相关的市场达到1000亿美元。
目前，MEMS系统与集成电路发展的初期情况极为相似。集成电路发展初期，其电路在今天看来是很简单的，应用也非常有限，以军事需求为主,但它的诱人前景吸引了人们进行大量投资，促进了集成电路飞速发展。集成电路技术的进步,加快了计算机更新换代的速度，对CPU和RAM的需求越来越大,反过来又促进了集成电路的发展。集成电路和计算机在发展中相互推动，形成了今天的双赢局面，带来了一场信息革命。现阶段的微机电系统专用性很强，单个系统的应用范围非常有限,还没有出现类似于CPU和RAM这样量大面广的产品。随着微机电系统的进步，最后将有可能形成像微电子技术一样有广泛应用前景的新产业，从而对人们的社会生产和生活方式产生重大影响。
当前MEMS系统能否取得更更大突破，取决于两方面的因素：第一是在微系统理论与基础技术方面取得突破性进展，使人们依靠掌握的理论和基础技术可以高效地设计制造出所需的微系统；第二是找准应用突破口，扬长避短，以特别适合微系统应用的重大领域为目标进行研究,取得突破，从而带动微系统产业的发展。在MEMS发展中需要继续解决的问题主要有：MEMS建模与设计方法学研究；三维微结构构造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力学和热学研究；MEMS的表征与计量方法学；纳结构与集成技术等。
微电子与生物技术紧密结合诞生的以DNA芯片等为代表的生物芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础，利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，并与工程技术相结合进行加工生产，它是生命科学与技术科学相结合的产物。具有附加值高、资源占用少等一系列特点，正日益受到广泛关注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。
采用微电子加工技术，可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达万种DNA基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极快的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况，这无疑对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。
DNA芯片的基本思想是通过生物反应或施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性从而起到检测基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人员已经利用微电子技术在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他们制作的DNA芯片是通过在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽，然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维。不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基因片段，该芯片共包括6000余种DNA基因片段。DNA（脱氧核糖核酸）是生物学中最重要的一种物质，它包含有大量的生物遗传信息，DNA芯片的作用非常巨大，其应用领域也非常广泛：它不仅可以用于基因学研究、生物医学等，而且随着DNA芯片的发展还将形成微电子生物信息系统，这样该技术将广泛应用到农业、工业、医学和环境保护等人类生活的各个方面，那时，生物芯片有可能象今天的IC芯片一样无处不在。
目前的生物芯片主要是指通过平面微细加工技术及超分子自组装技术，在固体芯片表面构建的微分析单元和系统，以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的筛选或检测。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具体实现技术、基于生物芯片的生物信息学以及高密度生物芯片的设计、检测方法学等等。
6结语
在微电子学发展历程的前50年中，创新和基础研究曾起到非常关键的决定性作用。而随着器件特征尺寸的缩小、纳米电子学的出现、新一代SOC的发展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的课题，客观需求正在“召唤”创新成果的诞生。
回顾20世纪后50年，展望21世纪前50年，即百年的微电子科学技术发展历程，使我们深切地感受到，世纪之交的微电子技术对我们既是一个重大的机遇，也是一个严峻的挑战，如果我们能够抓住这个机遇，立足创新，去勇敢地迎接这个挑战，则有可能使我国微电子技术实现腾飞，在新一代微电子技术中拥有自己的知识产权，促进我国微电子产业的发展，为迎接21世纪中叶将要到来的伟大的民族复兴奠定技术基础，以重铸中华民族的辉煌！
【摘要】采用EBSD取向成像技术研究了各工艺参数（功率、载荷、超声作用时间）对倒装键合组织及微织构的影响，并与对应的剪切性能值进行比较。结果表明，功率的影响最显著，它可在增大形变量的同时提高键合强度；负荷加大形变量，但提高界面结合强度的效果不显著；超声持续的时间不明显提高形变量，但能在一定程度上提高界面强度。超声是通过软化金属，加强界面扩散的方式提高键合强度；超声的存在使取向变化的速度变慢。
【关键词】金倒装键合EBSD微织构
引言微电子封装中超声键合工艺参数对键合强度的影响已有大量研究［1-3］，一般认为影响其键合强度的主要因素是超声功率、键合压力和键合时间。由于这些参数主要通过改变金丝球与芯片焊盘间界面上的摩擦行为而起作用，必然会引起焊点组织及织构的变化，这些变化到目前尚不清楚。此外，金丝球键合与倒装键合形变方式与形变量都有很大差异，其形变组织与微织构就会不同，它们也会影响焊点强度、刚度、电阻率和组织稳定性。织构的不同会影响弹性模量及拉拔时的界面强度、晶体缺陷的多少一方面产生加工硬化，提高强度，另一方面影响电阻；含大量晶体缺陷的组织是热力学不稳定的，可加速原子的扩散，也会造成后续时效时软化速度的不同。倒装键合的受力状态和应变速率都与常规的低应变速率下的单向均匀压缩不同，键合过程中会有一系列的微织构变化。本文分析了功率、负荷、时间对形变组织和取向变化的影响；另外通过剪切力试验，对比了各参数对键合强度的影响区别；讨论了金丝球凸点键合与倒装键合形变组织及微织构的最大差异。
1样品制备
试验样品为直径为1mil（254μm）键合金丝，经电子火花（EFO）形成金丝球，再经过Eagle60XL金丝球键合机形成金丝球凸点，倒装焊点是在AD81911TS焊接机上形成的。各种焊点均采用树脂镶样，然后经过磨样、机械抛光，最后采用离子轰击的方法达到EBSD试验样品要求。利用高分辨场发射扫描电镜ZeissSuppra1530及HKLChannel5EBSD系统进行取向成像分析。
2结果及分析
2.1超声功率的影响图1(a)为不同超声功率下样品的形变量和性能的关系曲线。可见功率由02W增大到07W后，因功率增大而导致的键合样品形变量增加~20%，总形变量达70%。性能也由无功率时的不能键合增加到2400gf（注：这是几个样品的总值），并且未出现下降。图2为各样品的取向成像，红色为〈111〉压缩轴的取向，黄色为〈100〉取向，蓝色为〈110〉取向。前两种主要是原始取向，后者是压缩变形的稳定取向。组织形貌显示，原始柱状晶被完全压扁。〈110〉区域明显增多。图1(b)为各样品不同织构的定量结果，可见，因超声软化作用提高形变量使〈110〉增加约125%。形变不均匀性还表现在两侧的形变量明显小。图1不同超声功率下样品的形变量和性能的关系曲线(a)及对取向的影响(b)
图2不同功率下样品的取向成像;红色:〈111〉,黄色〈100〉；蓝色〈110〉
2.2载荷的影响图3(a)为不同载荷下样品的形变量及性能变化的曲线。可见，负荷从800gf增至1600gf时，形变量只增加7%，增加幅度较小，不如功率的影响大。性能变化不大，有微弱的先增加后减小的趋势。由于形变量增加就不大，所以还不能说，形变量影响小。与图1的性能数据相比，还未达到最佳键合强度。即使形变量达到70%，也难以达到提高超声作用的效果。图4给出不同载荷下样品的取向成像。也明显看出，载荷变化的范围小，形变量变化也不大，形变组织比较相似。从定量数据看（图3(b)），〈110〉织构含量在下降。这应属于波动。组织上的另一特点是，下侧中心部位为原始金凸点的尾部，即自由球下的热影响细晶区。倒装键合时，该部位所受变形量最大，这也是要键合的界面，因此，大量的晶体缺陷会促进扩散键合。与文献3数据相比，本实验所用力是很大的。图3载荷对形变量、剪切强度(a)及织构百分数(b)的影响.
21世纪是知识经济时代的竞争，归根结底是人才的竞争，努力培养出高素质及创新能力强的微电子专业人才是我们专业改革的重要目标。两年来，我们在微电子领域的教学内容和方法上进行一系列探索性改革。
一、巩固基础、因材施教
当今，芯片时代的到来，标志着一个国家的经济强盛。在全面建设伟大复兴中国梦的同时，微电子产业需要得到蓬勃发展。微电子专业领域很宽很广，为了更好的展开微电子专业教育，就需要合理的安排微电子专业课程巩固基A，微电子专业是一门知识和技术高度密集的专业性很强的综合学科，涵盖的达到几十个不同领域的理论和技术，例如电子信息技术、计算机技术、化工材料科学、光刻技术、薄膜技术、太阳能技术、真空技术等，综上可以看出，微电子领域要求具有宽阔的知识面和跨学科综合运用分析知识的能力。为了实现培养目标，在制定大纲的时候，基础课方面，如数学，在原来高等数学基础上，增加复变函数作为基础课，是为了后续更好的从事科学研究；在专业必修课方面，增加了模拟集成电路设计课时，目的让学生学会充分分析电路；在选修课方面，增设了版图方面内容的教学，可以更好的培养学生就业兴趣，在专业课程设计方面，增设集成电路设计课程设计，帮助学生更深入了解芯片设计。伴随着社会进步的脚步，微电子专业也需要深入改革，跟上时展的脚步。
社会需求的变化，会提供给大学生的岗位有器件工程师、集成电路工程师、版图工程师，太阳能研发人员等。因此在完善基础学习内容的情况下，还要因材试教，大学的时间是有限的，因个人的爱好选择，培养自己的热爱方向。对专业必修课，要求每个人都学好，在选修课上边就把以后的就业方向分开、分细，做到因材试教。
二、升级教学内容、提高教学方法
微电子是当今发展最快的行业之一。伴随着中国的崛起，社会进步的需要，就要求进一步升级课堂教学内容。首先要以科研带动教学，组成一个庞大的教研室，只让一个老师每学期带一门课，提高科研指标，让本科学生配合老师一起完成项目，这样只有让学生亲身感受到做项目的兴趣，才能真正走进专业学科当中来；其次结合当地微电子公司，带领学生参观当地的微电子工艺生产线，微电子设计公司等，了解前沿发展，提高学生对本专业的兴趣。只有提高学生对微电子领域的兴趣，我们才会培养出更多更优秀的人才，来造福社会。
教学方法的改进也是很重要的，对于工程类的专业学习，不要一味的照本宣科，要结合实际，培养学生自己解决问题的能力，课堂教学求“精”，让学生把每个问题吃透，理解深刻，如何构建解决问题思路的教学过程才是最核心的任务。
通过这两年的教学改革，巩固学生们的专业基础，提升了学生的就业水平，培养了学生对微电子领域的热情，一批抱有更高志向的年轻人准备考研在这个专业继续走下去。可以说，吉林大学珠海学院微电子专业的学生，基础扎实，素质高，动手能力强，很受欢迎。
摘 要在社会经济和科技不断发展的过程中，微电子电路技术也称为目前科学技术的研究重点，我们要保证微电子电路技术能够与时俱进的基础上，具备完整、一致且准确的检测及校准方法。所以，就要加强对微电子电路校准技术及自动测试的研究，从而提高微电子电路电气设备的质量，保障人们的生活，稳定社会经济。
【关键词】微电子 电路校准技术 自动测试
在电子技术不断发展的过程中，各种电子电路技术被广泛应用到社会各方面的电器中。获取电器中的微小微电子参量，能够保证生产的电器产品达到质量标准。但是由于微电子参量容易受到干扰，所以就要使用专业的校准技术对其进行校准及自动分析，从而使电器产品的质量能够得到保障，以此更好的应用到电子电路技术中。
1 微电子电路校准技术和自动测试技术的基本认识
1.1 微电子电路校准技术
在测试设备满足相关要求的基础上，测试软件的质量影响着监测数据的可靠性及准确性。如果检测设备自身没有满足准确性的要求，那么即使测试软件具有良好的质量，也不能够全面保证测试结果的准确性。一般，如果生厂商对质量的要求比较高，那么校准技术系统量值的准确性也就比较高。以此提高了生产及管理成本，从而影响了产品的生产速度。
1.2 微电子电路自动测试技术
根据相关要求，对微电子电路进行严格测试，能够有效保证商家产品不受其他商家的影响。为了能够保证使用微电子电路技术产品的质量能够达到标准，就要根据产品的实际情况完成测试。如果测试的设备级别高于产品测试水平，那么软件自身的质量也能够影响测试的质量。但是软件自身的质量与检测依据和其过程中使用的方式、验证有效性及测试覆盖率和有着一定的关系，这方面也是目前自动检测技术重要的研究课题。
2 微电子电路校准技术及自动测试技术重点
2.1 微电子电路校准技术及自动测试技术的依据和方法
目前，我国微电子电路校准及自动测试并没有正式的标准，其主要依据为电子计量测试应用手册及GB3843-83、GB3439-82、GB6798-1996等，这些只是对测试方法的基本理论进行了规定，并没有涉及到编程规则，所以其并不完善。如果校准及测试只有基本理论没有编程规则，那么使用同种标准编制出的程序质量并不同，那么就没有办法保证校准及测试的一致性及完整性。微电子电路校准及检测使用的设备并不是一般的设备或者系统，其检测过程能够通过程序控制，不需要人为干预。所以对其的研究也可以看做是对校准及检验程序设计规则的研究。校准过程中的控制本文为规程，检测过程中的控制文本为规则，两者都是通过程序设计的形式进行实现。
2.2 设备的校准依据和方法
设备的校准依据指的是生产制造厂设计的指标，包括范围和不确定度、基准量值、输入/输出通道量值。如果通过传统手工的方式进行校准，显然校准的量值较多，一个六十通道的测试系统需要十天或者二十天左右完成，在此过程中要使用三百多页表格。所以就要使用自动校准方式进行。
设备校准主要有两种方法：
2.2.1 基于基准参量分别溯源法
因为微电子电路检测设备为综合测量设备，有多个不同类型的参量要进行校准，比如电阻、电压及时间频率等，他们相互之间并没有关系。通过此方法校准，首先要对基准量溯源，之后使用合格的基准量对设备的所有参量进行校准检测，以此对整个系统进行校准。
2.2.2 标准物质法
这种方法是通过已知不确定度的标准样片，对不确定度使用的检测设备进行测量校验，如果其在参量类型范围内是完整的，那么测量的过程就是校准，否则只是核查或者比对。核查和比对在过程条件及目的方面存在一定的差别，如果此测量过程是为了能够检查系统样片的可用性，这叫做核查。制备微电子标准样片一般为自制芯片，因为芯片结构较为复杂，制作也非常精细，自制的话要花费大量的资金。所以可以从同批的产品中进行选择，在不确定的条件下，实现参量的一致性是可行的。
2.3 检测覆盖率及校准的完整性
检测故障的覆盖率越高，那么就说明检测校准的过程越好，使用最少的代码获得最大的故障覆盖率是最理想的。在传统测试码生成算法研究过程中就有多种使用的算法，但是实际上除了穷举，其他都是实现不了复杂电路的全部故障覆盖率。
与测试故障覆盖率相比，校准的完整性对测试码的量是不太重视，它重视的是需要检测的参量是否被完全检测。所以，其与检测的过程及方法有着一定的联系。比如使用标准物质法，重视的是输入/输出参量是否都被全部检测，尤其是第一个通道的范围及参量。因为系统一般都自带验证程序，在自己校验的过程中，都会以零通道为基础，从而实现测试系统中通道的一致性。
2.4 软件校准及检测的验证方法
对于此类的专用软件，除了实测验证之外，并没有其他较好的办法。所以对于校准软件的检验，首先可以使用可测性设计技术，以此保证测试过程中都能够验证。另外，使用局部化原理，保证测试过程中的测试都与一个参量相关，以此保证唯一的测试结果。最后，根据电路通过及不通过不断变化状态的特征，使用相对性原理，对测试结果有效性进行全面的检查，以此保证程序的可靠性，降低错误检测的机率。
2.5 量值溯源
量值溯源指的是将量值通过不间断的一条链追溯到国家及国防的最高标准。在微电子电路校准及检测过程中，量值溯源校准的方法及溯源方法有着一定的联系，所以也就是量值溯源具有两种方法，分e为溯源法及标准物质法。由于后者在使用过程中具有一定的限制，所以就要使用溯源法对微电子电路进行校准。
3 结语
随着我国社会的不断进步和发展，不断是大型工程中的电气设备，还是日常生活中的家用电器，都会使用微电子电路技术。微电子电路技术就是一种将多种半导体作为基础的电子技术集成电路，其特点就是重量轻、体积小，并且具有较高的可靠性。为了能够保证微电子电路电气具有较高的质量，就要对其进行检测，以此控制器质量。基于此，以上本文就针对微电子电路的校准技术及自动测试进行了研究和探讨，以此保证电气设备中微电子电路的安全性。
摘 要随着电子信息技g发展，无人机技术已成为一种重要的信息技术手段，相较于有人机而言，无人机系统具有一定的“自主性”，能够在一定程度上实现系统的自主控制，强化系统的智能性，是无人机系统发展的重要方向。本文就对无人机系统自主控制技术研究现状进行分析，并展望无人机系统自主控制技术的未来趋势。本文研究了无人机技术的国内外研究现状，重点分析六轴飞行器研究领域当前的关键技术，包括无人机的研究与设计，并对无人机未来的发展进行了探讨。
【关键词】电子信息 无人机 六轴飞行器 研究与设计
1 前言
无人机首次出现在 1917 年，主要应用于防空导弹打靶、军事侦察、载弹远程打击，尤其美国“全球鹰”、“捕食者”、“沙漠鹰”等型号的无人机在海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战中在侦察和主动攻击中所取得的良好军事效果，使得世界各国首先在军事上开始重视无人机的研制与开发。我国无人机发展起步于 20 世纪 50 年代末，20 世纪 90 年代末，发展才得以提速，国内大学相继成立了无人机专门研究机构，西安爱生技术集团公司（西安无人机研究发展中心）成为国内一家主要的无人机研制生产厂商。它是航空工业总公司设在西北工业大学集科、工、贸一体化的现代化高科技企业，主要研制和生产系列化小型无人机系统，被国务院发展研究中心确认并入选“中华之最（1949-1995）”，是我国最大的无人飞机科研生产基地。随后，无人机的发展逐步扩展到民用市场，而在测绘行业的应用成为民用最大且发展较早的一个分支。中国测绘科学研究院于 2003 年完成并通过国土资源部验收的“UAVRS-II 型低空无人机遥感监测系统的研制”项目，实现了无人机遥控、半自主、自主三种控制方式，利用获取的影像制作了数字正射影像和线划图，开创了国内无人机应用于测绘领域的先河。
目前国际上对多轴飞行器研究与设计较为深入，后期经过大量实验及不断地调整和改进，合理的设计了六轴飞行器的整体结构。六轴飞行器的支架通过3D打印而整体打印出成品模型，飞控板和电机都固定在打印出的架子上，将六个电机呈六边形放置，使飞行器灵活并易于控制。电池利用扎带固定在飞行器下方，以保证飞行器的重心偏下，增加飞行的灵活性。遥控器通过铜柱将两个PCB板子连接起来，增加握持的手感，并且主要元件都放在两块PCB板中间，增加系统的安全性能前端引出无线通信模块天线，增加传输的功率与距离。
2 调试问题
系统的软件和硬件调节是一个漫长而复杂的过程，而且在调试过程中会不断遇到各种问题如电机坏掉、MOS管烧掉、连接突然断掉甚至在飞行过程中飞行器直接从空中衰落导致整个系统的崩溃。这些问题必须及时的解决，否则根本不能进行下一步的工作。虽然在调试过程中问题不断，但是整个制作过程累积的大量的宝贵的经验，在飞行器终于能飞的时候，会发现自己的这些努力是值得的。下面列出调试过程中的遇到的主要问题。
2.1 电机控制与驱动设置问题
动力系统是多轴飞行器的核心系统，因为整个系统的最终目的就是通过PWM波来控制电机的转速，保证动力系统的稳定是飞行器能运动的前提。在开始调试的时候，总出现电机不转的问题，通过不断的验证发现是电路MOS管选择错误，最终选择了P沟道增强型MOS管进行对电机的控制。在飞行过程中总会出现MOS管烧毁的情况，还有NRF24L01总是失联，最终发现是没有焊接保护电容导致，还有数字地和模拟的地信号没有分开。并且STM32的PWM控制需要较高的的频率，当频率较低时，可能会出现电机转速不均匀的情况，最终选择的电机频率为20KHz，能够保证系统流畅的运行。
2.2 飞行器的重量问题
在开始设计时由于没有考虑飞行的重量，导致飞行器根本飞不起来。之后更换飞行器支架，更换更大功率的电池，总体来说就是让飞行器的重量更轻，让飞行器电机的拉力更大。还有飞行器电机的垂直放置也是相当重要，当倾斜时，会有一部分的力是飞行器向某个方向飞行，并且这个力不容易抵消。
2.3 PID的参数整定问题
PID控制器直接控制的是飞行器的电机输出，直接影响六个电机的转速，控制飞行器的飞行姿态。因此合理的PID参数可以使飞行器更加平稳的飞行，所以说PID参数对飞行器的姿态确定至关重要。并且在飞行器的飞行过程中，可以通过PID的调整来实现不同的飞行效果如翻滚动作，以达到在各种控制环境下的稳定运行。PID参数中，P、I、D三个参数作用各不相同，在实际中，其输出的结果是相互影响的。为了保证飞行器的平稳飞行，需要多次对PID三个参数进行调节，保证系统对飞行姿态的快速响应以及在外界干扰到来时系统能够稳定的运行。
2.4 遥控器控制频率问题
在刚开始遥控飞行时，遥控器对飞行器的控制总是慢0.2秒左右，导致遥控器不能实时的控制飞行器的姿态，出现一些意外的碰撞等状况。调试遥控器的过程中发现，在主循环中加入了过多的程序，导致系统循环一次的时间过长，系统响应慢，传输数据的频率过低，整个系统反应过慢。最后解决办法是增大遥控器的频率，并减小主函数中循环的代码量，留下最基本的代码，保证整个系统的流畅运行。
3 结论
六轴飞行器是一种较为新型的飞行器，目前国内外的发展迅速，在各个领域中都起到了重要的作用，并且将来会发展到更广阔的空间。随着技术上的发展，多轴飞行器会向微型化、自动化方向发展，能够更好的结合实际，发展到各个领域。本课题研究比较了许多国内外的产品，并通过比较，结合其优点，弥补其不足，根据实际情况进行研发，最终完成了六轴给星期的设计。随着科学的发展，本文设计的六轴飞行器还可以得到更好的改进，随着时间的推移，会有更好的产品出现在人们的面前。
摘 要 微电子学属于电子学的分支学科，以半导体为主要对象，形成微小型电路和系统等。而集成电路属于微型电子器件，将各类元件通过合理的布线方式，成为一个具备完整电路功能的结构。微电子学与集成电路直接关系到相关高新产业的发展和进步。展开对微电子学与集成电路的分析，旨在明确微电子学与集成电路的基本情况，推动微电子学与集成电路的有效应用，实现相关产业的创新和发展。
【关键词】微电子学 集成电路 半导体
微电子学与集成电路是现代信息技术的基础，各类高新行业在具体发展中，均会对微电子学和集成电路进行应用。其中，集成电路选择半导体镜片作为基片，并结合相关工艺，将电阻、电容等元件与基片连接，最终形成一个具备完整电路功能的系统或是电路。较比集成电路微电子学是在集成电路的基础上，研究半导体和集成电路的相关物理现象，并有效的对其进行应用，满足各类电子器件需求的效果。基于此，本文对当前微电子学与集成电路展开分析，具体内容如下。
1 微电子学与集成电路解读
微电子学是电子学的分支学科，主要致力于电子产品的微型化，达到提升电子产品应用便利和应用空间的目的。微电子学还属于一门综合性较强学科类型，具体的微电子研究中，会用到相关物理学、量子力学和材料工艺等知识。微电子学研究中，切实将集成电路纳入到研究体系中。此外，微电子学还对集成电子器件和集成超导器件等展开研究和解读。微电子学的发展目标是低能耗、高性能和高集成度等特点。
集成电路是通过相关电子元件的组合，形成一个具备相关功能的电路或系，并可以将集成电路视为微电子学之一。集成电路在实际的应用中具有体积小、成本低、能耗小等特点，满足诸多高新技术的基本需求。而且，随着集成电路的相关技术完善，集成电路逐渐成为人们生产生活中不可缺少的重要部分。
2 微电子发展状态与趋势分析
2.1 发展与现状
从晶体管的研发到微电子技术逐渐成熟经历漫长的演变史，由晶体管的研发以组件为基础的混合元件（锗集成电路）半导体场效应晶体管MOS电路微电子。这一发展过程中，电路涉及的内容逐渐增多，电路的设计和过程也更加复杂，电路制造成本也逐渐增高，单纯的人工设计逐渐不能满足电路的发展需求，并朝向信息化、高集成和高性能的发展方向。
现阶段，国内对微电子的发展创造了良好的发展空间，目前国内微电电子发展特点如下：
（1）微电子技术创新取得了具有突破性的进展，且逐渐形成具有较大规模的集成电路设计产业规模。对于集成电路的技术水平在0.8～1.5μm，部分尖端企业的技术水平可以达到0.13μm。
（2）微电子产业结构不断优化，随着技术的革新产业结构逐渐生成完整的产业链，上下游关系处理完善。
（3）产业规模不断扩大，更多企业参与到微电子学的研究和电路中，有效推动了微电子产业的发展，促使微电子技术得到了进一步的完善和发展。
2.2 发展趋势
微电子技术的发展中，将微电子技术与其他技术联合应用，可以衍生出更多新型电子器件，为推动学科完善提供帮助。另外微电子技术与其他产业结合，可以极大的拉动产业的发展，推动国内生产总值的增加。微电子芯片的发展遵循摩尔定律，其CAGR累计平均增长可以达到每年58%。
在未来一段时间内，微电子技术将按照提升集团系统的性能和性价比，如下为当前微电子的发展方向。
2.2.1 硅基互补金属氧化物半导体（CMOS）
CMOS电路将成为微电子的主流工艺，主要是借助MOS技术，完成对沟道程度的缩小，达到提升电路的集成度和速度的效果。运用CMOS电路，改善芯片的信号延迟、提升电路的稳定性，再改善电路生产成本，从而使得整个系统得到提升，具有极高研究和应用价值。可以将CMOS电路将成为未来一段时间的主要研究对象，且不断对CMOS电路进行缩小和优化，满足更多设备的需求。
2.2.2 集成电路是当前微电子技术的发展重点
微电子芯片是建立在的集成电路的基础上，所以微电子学的研究中，要重视对集成电路研究和分析。为了迎合信息系统的发展趋势，对于集成电路暴露出的延时、可靠性等因素，需要及时的进行处理。在未来一段时间内对于集成电路的研究和转变势在必行。
2.2.3 微电子技术与其他技术结合
借助微电子技术与其他技术结合，可以衍生出诸多新型技术类型。当前与微电子技术结合的技术实例较多，积极为社会经济发展奠定基础。例如：微光机电系统和DNA生物芯片，微光机电系统是将微电子技术与光学理论、机械技术等结合，可以发挥三者的综合性能，可以实现光开关、扫描和成像等功能。DNA生物芯片是将微电子技术与生物技术相结合，能有效完成对DNA、RNA和蛋白质等的高通量快速分析。借助微电子技术与其他技术结合衍生的新技术，能够更为有效推动相关产业的发展，为经济发展奠定基础。
3 微电子技术的应用解读
微电子学与集成电路的研究不断深入，微电子技术逐渐的应用到人们的日常生活中，对于改变人们的生活品质具有积极的作用。且微电子技术逐渐成为一个国家科学技术水平和综合国力的指标。
在实际的微电子技术应用中，借助微电子技术和微加工技术可以完成对微机电系统的构建，在完成信息采集、处理、传递等功能的基础上，还可以自主或是被动的执行相关操作，具有极高的应用价值。对于DNA生物芯片可以用于生物学研究和相关医疗中，效果显著，对改善人类生活具有积极的作用和意义。
4 结束语
微电子学与集成电路均为信息技术的基础，其中微电子学中囊括集成电路。在对微电子学和集成电路的解析中，需要对集成电路和微电子技术展开综合解读，分析微电子技术的现状和发展趋势，再结合具体情况对微电子技术的当前应用展开解读，为微电子学与集成电路的创新和完善提供参考，进而推动微电子技术的发展，创造更大的产值，实现国家的持续健康发展。
【摘要】 自80年代以来，军用微电子技术得到了快速的发展，及其微电子技术在信息作战领域发挥突出作用。特别是雷达领域，微电子技术的成熟日渐提高了雷达系统的各项性能。本文主要阐述在90年代中美国军用微电子技术当中的两个支柱型产品超高清集成电路与微波单片集成电路的发展现状以及它在雷达系统当中发挥的先用。
【关键词】 雷达 微电子技术 分析
在现代化的军用雷达与电子设备之中军用微电子技术属于非常重要的技术之一，是现代军事信息作战的基础。在军用微电子工业当中，集成电路属于最具活跃的产品。在美国非常重视开发与应用军用集成电路。美国相关的国防部门早在十几年前曾提出^超高速集成电路与微波单片集成电路的发展规划。只要真正的实现这两者的发展计划对于军用雷达与武器装备未来的发展有着巨大的影响，对打赢未来信息战争发挥举足轻重作用。
一、超高速集成电路与微波单片集成电路的特点
1、超高速集成电路的特点。在未来的信息作战当中，电磁信号的环境十分汇集而且复杂，军用雷达与电子情报系统需要面对一百至二百万脉冲美妙的信号方面的强度，处理信号的系统极有可能需要执行几十亿条指令。面对极其复杂的信息作战环境，然而目前一般的集成电路处理信号系统的效率很难满足相关的需求。要想真正的处理好这方面的问题，美军便加大力度促进超高速集成电路发展。
2、微波单片集成电路的特点。微波单片集成电路将超大规模集成电路、超高速集成电路以及超高性能集成电路使用至数字电路中的微波电路，它属于集成电路处于微波电路中主要的发展。微波单片集成电路将诸多晶体管、电阻、电容等管线集中至一个芯片上，制成许多功率放大器、低噪声放大器、移相器等。仅有很少的微波单片集成电路芯片组合起来就能组成一个收发构件，用来代替很多元件。
二、超高速集成电路与微波单片集成电路的发展现状
1、超高速集成电路的发展现状。美国国防部门早在很多年前年对超高速集成电路的发展就已经开展实施以硅为主要材料发展计划，之后又转化成将硅和砷化稼作为主要材料并举的超高速集成电路发展计划，为了促使军用电子系统发展的快速进程。此计划主要是为了促进民用半导体商家的发展所难以解决的军用信号需要的元器件工艺，就是为了满足军用信号处理、抗辐射、故障容限等能力的有关需求所提出的。这个计划的的总提目标就是为了研制出功能先进、价格合理、高质量的超高速集成电路芯片，确保处理信号速率、功耗减少、可靠性、维护性合理提高的终点目标，并且使目前具备处理数据的速度必须提升一级。其实际的目标是为了使芯片的微加工线宽达到标准的规格，各项功能要比同样种类民用的产品高出百倍，将其的可靠性提升十倍。按照制定的范围超高速集成电路应当于1990年完成计划，共投资量达到十亿美元，通过集中开发了来实现亚微米特有的尺寸要求的技术。
2、60年代中期才得到逐渐的发展，70年代，砷化镓材料制造工艺的逐步成熟，对于微波单片集成电路的发展形成了很大影响。因为砷化镓材料的电子迁移率比硅高出7倍，且半绝缘砷化镓的电阻率的高度达到108，因此砷化镓属于最合理的微波传输介质材料，非常适合用在单片微波单片集成电路的衬底。正是因为砷化镓技术的普遍推广，促进了工业界集团朝向微波单片集成电路的方向发展。
三、超高速集成电路与微波单片集成电路在信息作战领域的应用
1、超高速集成电路在雷达和军用电子设备中的应用。超高速集成电路应用至军事雷达与电子装备系统中有效的提高了的在战场上获取情报、侦查情报、分析目标、处理数据等方面的能力；在很大幅度上，有效的提高了雷达、电子设备、武器系统在复杂的环境当中，以最快的速率反应能力与应变能力，实现了信息作战武器系统的高速、高效和精准性。
2、微波单片集成电路在军用雷达中的应用。与普通使用的陆基雷达相比较之下，微波单片集成电路器件与之同样的雷达在相同条件下所耗费的性能提高十倍。相控阵雷达的真正优势在于产生的微波功率的与传输效率较高，发射机的功能消耗等于使用功率管的三分之一，同时接收机的灵活度也提高了2倍。另一方面的优势在于可靠性较强，在此过程中，就算其中有百分之五的构件失灵。雷达系统依然能保证供应更好更多功能工作性能。微波单片集成电路 T/R组件极具紧凑、可靠性高、重量轻、成本低等结构方面的优势。
结束语：综上所述，超高速集成电路能够有效的提高处理信号与处理数据的能力，还能增强信号方面的接收、传输、发射能力的微波单片集成电路电路能实现构建出新一代全新的军用微电子系统，这种系统在军事信息作战领域特别是雷达和电子设备中拥有良好的应用前景。在下一代中的军用雷达关键特征在于它器件方面的模块化与集成化，而超高速集成电路与微波单片集成电路属于提高军用雷达器件集成化、模块化过程中最重要手段之一。
