《微电子学概论》Chap资料讲解.ppt

MEMS技术和DNA芯片 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 微惯性传感器及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 MEMS系统还可以用于医疗、高密度存储和显示、光谱分析、信息采集等等 已经制造出尖端直径为5?m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技术和DNA芯片 MEMS技术及其产品的增长速度非常之高，并且目前正处在加速发展时期 MEMS技术和DNA芯片 MEMS技术和DNA芯片 微电子与生物技术紧密结合的以DNA(脱氧核糖核酸)芯片等为代表的生物工程芯片将是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 MEMS技术和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10万种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 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。包括6000余种DNA基因片段 MEMS技术和DNA芯片 A B C D MEMS技术和DNA芯片 MEMS技术和DNA芯片 一般意义上的系统集成芯片 广义上的系统集成芯片 电、光、声、热、磁力等外界信号的采集—各种传感器 执行器、显示器等 信息输入与模/数传输 信息处理 信息输出与数/模转换 信息存储 作业 叙述Moore定律的内容 解释等比例缩小定律 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * * * 隧穿效应 SiO2的性质 栅介质层Tox 1纳米 量子隧穿模型 高K介质 ? 杂质涨落 器件沟道区中的杂 质数仅为百的量级 统计规律 新型栅结构 ? 电子输运的 渡越时间～ 碰撞时间 介观物理的 输运理论 ? 沟道长度 L50纳米 L 源 漏 栅 Tox p 型硅 n+ n+ 多晶硅 NMOSFET 栅介质层 新一代小尺寸器件问题 带间隧穿 反型层的 量子化效应 电源电压1V时，栅介质层中电场 约为5MV/cm，硅中电场约1MV/cm 考虑量子化效应 的器件模型 ? … ... 可靠性 0.1um Sub0.1um 2030年后，半导体加工技术走向成熟，类似于现在汽车工业和航空工业的情况 诞生基于新原理的器件和电路 集成电路走向系统芯片 SOC System On A Chip 集成电路走向系统芯片 IC的速度很高、功耗很小，但由于 PCB板中的连线延时、噪声、可靠 性以及重量等因素的限制，已无法 满足性能日益提高的整机系统的要求 IC设计与制造技术水平的提高， IC规模越来越大，已可以在一个 芯片上集成108~109个晶体管 分立元件 集成电路 I C 系 统 芯 片 System On A Chip (简称SOC) 将整个系统集成在 一个微电子芯片上 在需求牵引和技术 推动的双重作用下 系统芯片(SOC)与集成 电路(IC)的设计思想是 不同的，它是微电子技 术领域的一场革命。 集成电路走向系统芯片 六十年代的集成电路设计 微米级工艺 基于晶体管级互连 主流CAD：图形编辑 Vdd A B Out 八十年代的电子系统设计 PE L2 MEM Math Bus Controller IO Graphics PCB集成 工艺无关 系统 亚微米级工艺 依赖工艺 基于标准单元互连 主流CAD:门阵列 标准单元 集成