摘要：当前的微电子技术正以迅猛的趋势前进，其不但是电子信息行业的基础，并且也是信息产业中的核心科技。微电子技术的发展和应用带动了其他电子技术的共同发展。在当前这种信息化的时代中，芯片对信息的处理和承载对信息产业而言极其重要。而微电子技术是制造芯片的一种技术，因此对微电子的应用和发展趋势进行研究有一定的现实意义。
关键词：微电子技术；应用；发展趋势
一、微电子技术的应用
微电子技术的发展，特别是大规模和超大规模集成电路的出现，引起了计算机技术的革命性变革，促进了计算机在各行各业的应用，推动了新技术革命的迅猛发展，引起了人类社会的深刻变化；微电子技术的发展，使集成电路可以低成本、高效率大批量生产。由于集成电路所具有的体积小、重要轻、可靠性高、能耗省等独特优点，它已广泛应用于国防、文化、教育、卫生、交通运输、邮电通信、经济管理和各种消费类电子产品中。从通信卫星、军事雷达信息高速公路，到程控电话、手机、GPS，从气象预报、遥感、遥测，到有线电视、MP4、DVD，从医疗卫生、能源、交通，到环境工程、自动化生产、日常生活，各个领域无不渗透着微电子技术。它已经成为一种既代表国家现代化水平又与人民生活息息相关的技术。现代的广播电视系统是微电子技术大有用武之地的领域之一。集成电路代替了彩色电视机中大部分分立元件组成的功能电路，使电视机电路简洁、性能稳定、维修方便、价格低廉。采用微电子技术的数字调谐技术，使电视机可以对多达上百个频道任选，而且大大提高了声音、图像的保真度。
目前，它对电子产品的渗透率接近100%，成为现代信息社会的细胞；微电子技术已经成为发展科学技术、促进经济发展、推动信息化社会进程、加强军事实力、提高医疗水平的关键性基础技术。微电子技术的发展水平和发展规模已经成为衡量国家经济实力和技术进步的重要尺度，是一個国家综合国力的具体表现。
微电子技术对电子产品的消费者市场也产生了深远的影响。价廉、可靠、体积小、重量轻的微电子产品层出不穷。电子技术产品和微处理器不再是专门的科学仪器世界的贵族，而落户于各式各样的普及型产品之中，进入普通百姓家。例如电子玩具、游戏机、学习机以及其他家用电器产品等。就连汽车这种传统的机械产品也渗透进了微电子技术，采用微电子技术的电子引擎监控系统、汽车安全防盗系统、出租车的计价器等已得到广泛的应用，现代汽车上有时甚至要有十几到几十个微处理器。
二、微电子技术未来发展的突破口
纵观21世纪微电子技术发展的整个历程，一共有延续、扩展、跨越摩尔定律三个历程，第一，延续摩尔定律：就是指继续对CMOS器件的结构进行改进，缩小其尺寸范围，使其集成度增加。第二，扩展摩尔定律：其所追求的不仅是其尺寸的缩小，能要实现功能的多样化。第三，跨越摩尔定律：要在CMOS技术发展的基础上超越这种技术，努力开创新的发展方向、新的结构以及新的材料，努力引进现代代科技技术，开始向纳米级别的器械发展，具体而言，即要从以下这几个方面来入手。
1、器件特征尺寸继续缩小
器件的尺寸缩小了其集成度就会增加，所以会使得该产品性能增加，这是微电子发展的必然趋势。不过尺寸的缩小也会带来一系列的技术方面挑战和其他的困难。
2、新材料的应用
我国目前用于制造晶体管的主要材料是硅，如果器件的尺寸要想不断的缩小，就需要不断突破材料在物理性能方面的限制，因此就需要探索新型的材料。从下图中可以分析得知在未来用于制作芯片的材料将会变成金属材料而不再是硅材料。同时，在未来“高K珊介质”取代使用了二十多年的氧化硅作为材料已经成为必然的发展趋势，因为这种材料比起硅材料有一个明显的优点，就是可以避免硅材料使用过程中漏电的毛病。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时将来也会与更多的高性能新材料诞生，比如纳米管、石墨烯等材料都将会成为未来在芯片中使用良好材料。
3、系统集成芯片（SOC）
SOC技术的发展为微电子行业带来了一场技术性的革命，目前晶体管制作的材料中比起Non-SOC而言，SCO更加受到人们的青睐，所以21世纪必然是SOC发展的辉煌时期。发展SOC的突破口主要包括有两个方向，第一个方向就是让软件和硬件一起发展，软件是系统发展的核心要素，软件性能良好的系统是SOC发展的基础条件。第二，突破IP技术：IP核主要有三大种类，其中包括软核、硬核、固核。软核重要的作用就是对功能进行描述，固核的主要功能是针对工艺方面的物理性能的设计，在其他几个要素中硬核的使用价值是最高的。同时，IP模块之间的逻辑设计技术和IP模块的综合分析方面的技术也有待于继续新的突破。
4、绿色微电子技术
随着集成电路的应用越来越广泛，产量也开始逐年提高，能源消耗的问题变得越来越明显。2007年，全世界的集成电路总的耗能量折算下来已经和照明用电的总能量非常接近。Pentium的功率超出了电炉的功率。过高的温度对于集成电路的性能、以及漏电情况带来了严重的影响。所以为了节约能源以及考虑到环保方面，开发新型的绿色集成电路对集成电路的发展非常有必要。
极大的能源消耗为微电子技术的发展起到了很强限制作用，同时也不利于微电子技术的长期发展。要想使得微电子技术有一个更广阔的发展前景，就必须要发展绿色、节能的环保材料，以降低能源的消耗，同时也有利于维护生态环境，所以以后的发展趋势必然会朝着绿色材料的方向。目前绿色材料的发展有了新的突破，比如新材料、新工艺的应用已经在工厂中发挥着实质性作用，同时生物芯片的研发也为这中绿色材料的应用打开了一扇崭新的大门，在未来的发展中材料对环境的污染程度必然会成为考核微电子技术的标准。
5、新器件的突破
从制作的层面来看，Bottom-up研究的各种量器件其中包括量子器件、原子器件以及分子器件等各种新型的器件，随着微电子技术的不断发展，将会在21世纪迎来它们发展的新空间，但是每一种器件的发展都有着不同程度的发展瓶颈。例如纳米管技术的发展具有高度迁移率、高度集成密度、易形成不同结构的优点，但是同时也具备不少缺陷，比如不利于大规模生产、不利于准确定位、漏电问题明显等缺点。分子器件的优点是集成密度高、开关能量低等，其使用过程的缺点是可控性和稳定性都比较差。单电子器件的优点是集成密度高、耗能低，其缺点是对噪声的抵抗能力非常差。随着微电子技术的发展以及对器件要求程度提高，新型的器件将会不断出现。其中存储器和传感器这两种最有可能会出现新的器件将旧的器件取代，比如现在出来新的器件DDFG善存存储器件、双层陷阱增结构的VDNROM存储器件以及只读存储器件等。在新诞生的器件领域中，目前市场上最受欢迎的还属PCRAMq器件，其有着新一代VAM技术代替者的美称。同时RRAM器件也享有最具潜力的存储器的美名。各种技术、材料、器件的不断突破为微电子技术行业发展迎来了新的曙光，在努力探索新材料、新设计方法的技术突破的同时，也要随着科学技术的发展另辟蹊径，努力探索出新型、高校、环保的技术。
结束语
微电子技术是信息化时代中的核心技术。在目前这种电子信息社会中，我们要对微电子技术的发展现状和趋势进行一定的关注，这样才能够对我们所处的时代和环境有一定了解，进而让微电子技术被广泛的使用在各个领域中。
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论文作者:朱虹桥
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/1
标签：微电子技术论文; 器件论文; 材料论文; 技术论文; 集成电路论文; 微电子论文; 发展趋势论文; 《基层建设》2018年第24期论文;