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    1. 什么是本征半導體?


      發布時間:

      2021-12-22

      國際微電子發展的趨勢是:集成電路的特征尺寸將繼續縮小,集成電路(IC)將發展為系統芯片(SOC)。微電子技術和其他學科相結合將產生很多新的學科生長點,與其它產業結合成為重大經濟增長點。1999年中國集成電路的總消耗量折合人民幣為436億元,其中國產芯片的總量為83.8億元人民幣,占世界芯片產量的0.6%。雖然中國微電子產業的發展有了很大進步,但與發達國家相比還很落后,生產技術總體上還有2代左右的差距。國內集成電路需求的自給率很低,特別是技術含量高的產品,基本上依靠進口。 隨著集成電路技術的發展,使整機、電路與元件、器件之間的明確界限被突跛,器件問題、電路問題和整機系統問題已經結合在一起,體現在一小塊硅片上,這就形成了固體物理、器件工藝與電子學三者交叉的新技術學科一微電子學。隨著集成電路技術的廣泛滲透和延拓,它將是一個更為廣泛的邊緣性學科。

      一言以蔽之:微電子技術是信息社會的基石。實現信息化的網絡及其關鍵部件不管是各種計算機還是通訊電子裝備,它們的基礎都是集成電胳。

      1946年2月年美國莫爾學院研制成功第一臺電子數值積分器和計算器的時代,那是一個由18000個電子管組成,占地150平方米,重30噸的龐然大物。

      設想一下,這樣的計算機能夠進入辦公室、車間和家庭嗎?以至于當時有的科學家認為全世界只要4臺這樣的計算機就夠了,可是現在全世界計算機包括微機在內就有上億臺。這只有在1948年貝爾實驗室的科學家們發明了晶體管(微電子技術發展中第一個里程碑),特別是1958年硅平面工藝的發展和集成電路的發明(這可以認為是第二個里程碑),之后才可能出現今天這樣的以集成電路技術為基礎的電子信息技術和產業。

      正如最近美國工程技術界評出20世紀世界最偉大20項工程技術成就中第5項電子技術時談到,“從真空管到半導體、集成電路已成為當代各行各業智能工作的基石。”這是由其本質所決定的:社會信息化的程度取決于對信息的掌握、處理能力和應用程度,而集成電路正是集信息處理、存儲、傳輸于一個小小的芯片中。當前微電子技術發展已進入系統集成芯片(SOC-System On Chip)的時代.可將整個系統或子系統集成在一個硅芯片上。進一步發展,可以將各種物理的、化學的和生物的敏感器(執行信息獲取功能)和執行器與信息處理系統集成在一起,從而完成從信息獲取、處理、存儲、傳輸到執行的系統功能,這是一個更廣義上的系統集成芯片??梢哉J為這是微電子技術又一次革命性變革。它已如同細胞組成人體一樣,成為現代工農業、國防裝備和家庭耐用消費品的細胞。

      現在集成電路產業產值年增長率≥15%,在技術上,集成度以年增長率46%的速率持續發展,世界上還沒有一個產業能以這樣的速度持續發展。

      1990年日本以集成電路為基礎的電子工業產值超過號稱為第一產業的汽車工業而成為第-一大產業。2000年以集成電路為基礎的電子信息產業成為世界第一大產業。集成電路的原料是地球上除氧以外含量最豐富的元素-硅,這樣一塊黑褐色小片,肉眼看上去.沒有任何令人滿意的地方,但經過人們的創新設計和一系列創新的工藝技術加工制造,成為集成電路芯片.將人類的智慧與創造固化在硅芯片上,因而是知識創新的載體,價值千金。這是典型的“點石成金”。改變著社會的生產方式和人們的生活方式,不僅成為現代產業和科學技術的基礎,而且正在創造著代表信息時代的硅文化(siliconculture)。因此有科學家認為人類繼石器、青銅器、鐵器時代之后正進入硅石時代。

      集成電路產業對國民經濟的戰略作用首先表現在當代食物鏈關系上,現代經濟發展的數據表明,GDP每增長100元,需要10元左右電子工業產值和1元-3元集成電路產值的支持。據美國半導體協會(SIA)預測,到2012年,集成電路全行業銷售額將達到1萬億美元,它將支恃6萬億到8萬億美元的電子裝備、30萬億美元的電子信息服務業和約50萬億美元GDP。

      21世紀經濟是信息經濟,目前發達國家信息產業產值已占國民經濟總產值的40%-60%,國民經濟總產值增長部分的65%與集成電路有關。因此,抓住了集成電路產業發展,就能促進國民經濟的高速發展。

      上世紀90年代以來,美國經濟持續高速發展,主要得益于IT產業的發展,而它的基礎是微電子技術。

      實際上,不僅計算機更新換代,即使是家電的更新換代都基于微電子技術的進步。電子裝備,包拆機械裝置,其靈巧程度直接關系到它的高附加值和市場競爭力,都依賴于集成電路芯片的“智慧”程度和使用程度。

      在信息社會時代,產品以其信息含量的多少和處理信息能力的強弱,決定著其附加值的高低,從而決定它在國際市場分工中的地位。如果我們不發展集成電路產業,將使我們的IT行業只能停留在裝配業水平上,掙的是“辛苦錢”,在國際分工中我們將只能處于低附加值的低端上。微電子產業的發展規模和科學技術水平已成為衡量一個國際綜合實力的重要標志。

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