2.3 微电子技术

一、知识点综述

1.微电子技术与集成电路（***）

（1）微电子技术与集成电路

微电子技术是信息技术领域的关键技术，是发展电子信息产业和各项高技术的基础，是实现电子电路和电子系统超小型化及微型化的技术，它以集成电路为核心。

集成电路以半导体单晶片作为材料，采用平面工艺，将晶体管、电阻、电容等元器件及其连线所构成的电路制作在基片上所构成的一个微型化的电路或系统。

现代集成电路所使用的半导体材料主要是硅，也可以是化合物半导体如砷化镓。

（2）集成电路的分类

集成电路一般根据规模来分类，规模是根据集成度划分的，集成度是指单个集成电路所含电子元器件的数目。

小规模集成电路（SSI）：元器件数目<100。

中规模集成电路（MSI）：元器件数目为100～3000。

大规模集成电路（LSI）：元器件数目为3000～10万。

超大规模集成电路（VLSI）：元器件数目为10万～100万。

极大规模集成电路（ULSI）：元器件数目>100万。

现代计算机的CPU均是超大规模、极大规模集成电路。小规模集成电路一般以简单的门电路或单级放大器为集成对象，大规模集成电路以功能部件、子系统为集成对象。

按用途集成电路可分为通用集成电路和专用集成电路。微处理器和存储器芯片等都属于通用集成电路。

按集成电路的功能分为数字集成电路和模拟集成电路。

按晶体管结构、电路和工艺的不同分为双极型电路、金属氧化物半导体（MOS）电路等。

2.集成电路的发展趋势（****）

（1）集成电路的特点及工作速度

集成电路体积小、重量轻、功耗小、成本低、速度快、可靠性高。

集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺寸。晶体管的尺寸越小，其极限工作频率越高，门电路的开关速度就越快，相同面积的晶片可容纳的晶体管数目就越多。

提高集成度，关键在缩小门电路面积。

（2）Moore定律

Moore（摩尔）定律指出，单个集成电路的集成度平均每18～24个月翻一番。30多年来大体是按照这个规律发展的。

当前世界上集成电路大生产的主流技术已经达到12～16英寸晶圆、45或32nm（纳米）的工艺水平，2010年的最新产品已达到32nm的水平。在未来的十年时间里，集成电路的技术还将继续遵循Moore定律得到进一步的发展。预计2014年达到18英寸晶圆、14nm的工艺水平。

3.IC卡（***）

（1）IC卡及其特点

IC卡又称集成电路卡，它把集成电路芯片密封在塑料卡基片内，使其成为能存储信息、处理和传递数据的载体。

IC卡存储信息量大、保密性强、可以防止伪造和窃用、抗干扰能力强、可靠性高。

（2）IC卡的分类

① 按卡中所镶嵌的集成电路芯片分类。

存储器卡：卡片封装的集成电路为存储器，如电话卡、水电费卡、公交卡、医疗卡等。

CPU卡：也叫智能卡，卡上集成了CPU、存储器，还配有操作系统。处理能力强，保密性好，常用于作为证件和信用卡使用的重要场合，如手机中使用的用户识别卡（SIM）。

② IC卡按使用方式分类。

接触式IC卡：如电话IC卡，多用于存储信息量大、读写操作比较复杂的场合。易磨损、怕油污，寿命不长。

非接触式IC卡：又叫射频卡、感应卡，采用电磁感应方式无线传输数据，操作方便，快捷。记录的信息简单，读写要求不高，常用于身份验证等场合，使用寿命很长。

二、真题解析

1.下列有关数字技术与微电子技术的叙述中，错误的是________。（2011年秋基础第2题）

A.数字技术是采用有限个状态（主要是两个状态）来表示、处理、存储和传输信息的技术

B.比特是信息的基本单位，1个比特可以表示8位二进制数

C.集成电路芯片是微电子技术的结晶，是现代信息产业的基础

D.Moore定律是指“单块集成电路的集成度平均每18～24个月翻一番”

【解析】比特是信息的最小单位，字节是信息的基本单位，1字节=8比特。

【答案】B

2.微电子技术是信息技术领域中的关键技术，它以集成电路为核心。下列有关集成电路的叙述中，错误的是________。（2010年秋基础第1题）

A.现代集成电路使用的半导体材料只能是硅（Si），不能使用其他任何半导体材料

B.集成度是指集成电路包含的电子元器件数目，可分为SSI、MSI、VLSI等

C.Moore定律指出，单块集成电路的集成度平均18～24个月翻一番

D.我国第2代身份证中嵌入了集成电路芯片，可以实现电子防伪和数字管理功能

【解析】现代集成电路使用的半导体材料主要是硅，也可以是化合物半导体，如砷化镓。选项B中的SSI、MSI、VLSI分别为小、中、超大规模集成电路。

【答案】A

3.在下列有关集成电路及其应用的叙述中，错误的是________。（2010年春基础第2题）

A.集成电路的制造工序繁多，工艺复杂且技术难度高

B.经过抛光后的硅片称为晶圆，每个晶圆最多可以制成一个合格的集成电路芯片

C.IC卡分为接触式IC卡和非接触式IC卡，后者通常又称射频卡或感应卡

D.集成电路应用十分广泛，目前我国第2代居民身份证中就有集成电路芯片

【解析】集成电路的制造有400多道工序，工艺复杂且技术难度非常高，有一系列的关键技术，生产、控制及测试设备也异常昂贵。视硅片大小和集成电路的复杂程度，每一硅抛光片上可制作出成百上千个独立的集成电路，这种整齐排满了集成电路的硅片称为“晶圆”。

【答案】B

4.在下列有关集成电路的叙述中，正确的是________。（2009年秋基础第2题）

A.现代集成电路所使用的半导体材料都是硅

B.所有的集成电路都是数字集成电路

C.Moore定律认为单块集成电路的集成度平均每年翻一番

D.Intel公司微处理器产品Core 2 Duo，其集成度已高达数千万个电子元器件

【解析】现代集成电路使用的半导体材料主要是硅，也可以是化合物半导体如砷化镓。集成电路按功能可分为模拟集成电路和数字集成电路。Moore定律认为单块集成电路的集成度平均每18～24个月翻一番。现代计算机的CPU均是超大规模集成电路，集成度高达数百万至数千万个电子元器件。

【答案】D

5.在下列有关微电子技术与集成电路的叙述中，错误的是________。（2008年春基础第1题）

A.微电子技术是以集成电路为核心的技术

B.集成度是指单个集成电路所含电子元器件的数目

C.Moore定律指出，单个集成电路的集成度平均每18～24个月翻一番

D.IC卡仅有存储器和处理器，卡中不可能存储有软件

【解析】IC卡按卡中所镶嵌的集成电路芯片分存储器卡和CPU卡。存储器卡封装的集成电路为存储器，CPU卡上集成了CPU，还配备有操作系统等软件。

【答案】D

6.在下列有关集成电路的叙述中，错误的是________。（2007年秋基础第2题）

A.现代集成电路使用的半导体材料主要是硅

B.大规模集成电路一般以功能部件、子系统为集成对象

C.我国第2代居民身份证中包含有IC芯片

D.目前超大规模集成电路中晶体管的基本线条已小到1nm左右

【解析】大规模集成电路以功能部件、子系统为集成对象。我国第2代居民身份证中的IC芯片为非接触式IC卡。集成电路技术发展很快，2010年的最新产品达到32nm的水平，预计2014年达到14nm的工艺水平。

【答案】D