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1、第1章 信息技术概述,1.3 微电子技术简介,1.3 微电子技术简介,(1)微电子技术与集成电路 (2)集成电路的制造 (3)集成电路的发展趋势 (4)IC卡,(1)微电子技术与集成电路,微电子技术是信息技术领域中的关键技术,是发展电子信息产业和各项高技术的基础 微电子技术的核心是集成电路技术,电子电路中元器件的发展演变,微电子技术是以集成电路为核心的电子技术,它是在电子元器件小型化、微型化的过程中发展起来的。,电子管 (1904),什么是集成电路?,集成电路 (Integrated Circuit,简称IC): 以半导体单晶片作为基片,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
2、的电路制作在基片上所构成的一个微型化的电路或系统 集成电路的优点: 体积小、重量轻 功耗小、成本低 速度快、可靠性高,超大规模集成电路,小规模集成电路,IC是所有电子产品的核心,集成电路的分类,按用途分: 通用集成电路 专用集成电路(ASIC) 按电路的功能分: 数字集成电路 模拟集成电路 按晶体管结构、电路和工艺分: 双极型(Bipolar)电路 金属氧化物半导体(MOS)电路 按集成度(芯片中包含的元器件数目)分:,(3)集成电路的发展趋势,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。 所以
3、从集成电路问世以来,人们就一直在缩小晶体管、电阻、电容、连接线的尺寸上下功夫。,IC集成度提高的规律,Moore定律:单块集成电路的集成度平均每18个月翻一番 (Gordon E.Moore,1965年),集成电路技术的发展趋势,减小蚀刻尺寸,缩小晶体管、电阻、电容和连线的尺寸 增大硅晶圆的面积:使每块晶圆能生产更多的芯片,进一步提高集成度的问题与出路,问题: 线宽进一步缩小后,晶体管线条小到纳米级时,其电流微弱到仅有几十个甚至几个电子流动,晶体管将逼近其物理极限而无法正常工作 出路: 在纳米尺寸下,纳米结构会表现出一些新的量子现象和效应,人们正在利用这些量子效应研制具有全新功能的量子器件,使
4、能开发出新的纳米芯片和量子计算机 同时,正在研究将光作为信息的载体,发展光子学,研制集成光路,或把电子与光子并用,实现光电子集成,(4) IC卡简介,几乎每个人每天都与IC卡打交道,例如我们的身份证、手机SIM卡、交通卡、饭卡等等,什么是IC卡?它有哪些类型和用途?工作原理大致是怎样的?下面是简单介绍。,什么是 IC卡?,IC卡(chip card、smart card),又称为集成电路卡,它是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 特点: 存储信息量大 保密性能强 可以防止伪造和窃用 抗干扰能力强 可靠性高 应用举例: 作为电子证件,记录持卡人的信息,用作
5、身份识别(如身份证、考勤卡、医疗卡、住房卡等) 作为电子钱包(如电话卡、公交卡、加油卡等),IC卡的类型(按芯片分类),存储器卡:封装的集成电路为存储器,信息可长期保存,也可通过读卡器改写。结构简单,使用方便。用于安全性要求不高的场合,如电话卡、水电费卡、公交卡、医疗卡等 (带加密逻辑的存储器卡增加了加密电路) CPU卡:封装的集成电路为中央处理器(CPU)和存储器,还配有芯片操作系统(Chip Operating System),处理能力强,保密性更好,常用作证件和信用卡使用。手机中使用的SIM卡就是一种特殊的CPU卡。,IC卡的类型(按使用方式分类),接触式IC卡(如电话IC卡) 表面有方型镀金接口,共8个或6个镀金触点。使用时必须将IC卡插入读卡机,通过金属触点传输数据。 用于信息量大、读写操作比较复杂的场合,但易磨损、怕脏、寿命短 非接触式IC卡(射频卡、感应卡) 采用电磁感应方式无线传输数据,解决了无源(卡中无电源)和免接触问题 操作方便,快捷,采用全密封胶固化,防水、防污,使用寿命长 用于读写信息较简单的场合,如身份验证等,非接触式IC卡,