世界上硅资源十分丰富,但要用来制作半导体的硅片,其纯度要求极高,必须达到7个9(99.09999%),而且要首先拉成单晶硅,然后切成半毫米左右厚的硅片,再精细地进行磨片和抛光。
集成电路的一个芯片,一般在30平方毫米左右,大致相当于小手指甲一半的大小。
在一块几十平方毫米的芯片上,集成几万甚至几百万个晶体管,绝非是手工所能办到的,它首先要用计算机进行设计,再对电路进行逻辑模拟,以证实其功能,然后让计算机自动绘制出几万乃至几十万个图形来优选,一旦确定,就采取精细加工技术进行加工生产。
集成电路产品的生产,普遍采用平面加工工艺,这种工艺的一道关键工序是“氧化”
,使硅片表面生长几百纳米到一微米厚的氧化层。
氧化层生好后,在上面涂上一层光刻胶,用类似照相底片的光刻掩膜版覆盖在涂胶后的硅片上,再用紫外线曝光,经显影液腐蚀等工序后,形成各种不同的电路图形。
经过这种“光刻”
工艺后,把各种晶体管的接触孔打出来,蒸上布线的金属,使之形成一个相互连接的电路网,并经合金化后,再把芯片固定在引线板上,装上输入输出接线脚,最后用树脂加以封装,从而制作出芯片成品。
这种微型结构的特点是:电路中的元件已经不是分立的元件,在结构上已经组合成了一个整体,它实现了材料、元件、电路三者之间的统一。
由于整个电路的体积大大缩小,并且引出线和焊接点的数目也大大减少,所以,集成电路具有体积小、重量轻、耗电少、电路短、可靠性高、使用寿命长等优点。
集成电路通常按照集成度来分类,即按照芯片上元件的数量来分类:一般小规模的集成电路,每片上包括10—100个元件;中规模的有100—1000个元件;习惯上,把由100个以上门电路或1000个以上的晶体管集成在一篇晶片上,并互相连接成具有一个系统或一个分系统功能的电路,称之为大规模集成电路;每块集10万以上元件或一万以上门电路的,称之为超大规模集成电路。
微电子技术是现代高技术发展的关键和基础,有现代高技术发展元勋的美称。
通信技术与微电子技术相结合,使信息技术有了飞跃性的发展;现代控制技术与微电子技术的结合,带来了工业自动化的发展。
微电子技术的这种通用性、可靠性和速效性,使它的应用范围越来越广泛。
在军事领域里,微电子技术可以使各种武器装备发生一系列的惊人变化。
这种变化的特点主要表现在两个方面:一方面,表现在军用电子设备的性能、诸如小型和微型化、多功能化、系统化、智能化方面,不断获得突破性发展;另一方面,表现在对军事系统的渗透上,从现有武器的改造、改进和升级,到新概念武器的研究制造,几乎都要依赖于微电子技术的发展。
最重要的是,微电子技术的发展,使整个军事领域产生了深刻的变革,从战场信息的获取、传输和处理,到各种先进武器使用过程的自动化、智能化控制,都发生了根本性的变化。
具体表现在以下几个方面:
一、军事侦察手段更加多样化、更加先进,使整个战场甚至整个地球和人类可知的外空间,构成了由电子技术组成的天罗地网。
运用到现代战场上的侦察器材可谓五花八门,应有尽有,但无一不是微电子技术的结晶。
由于采用了微电子技术,这些侦察器材才可以做得很小、很轻,才有可能把它们搬到飞机和卫星上去。
在空间,各种侦察卫星、预警卫星时刻监视着地球上的每一个角落每天、甚至每时每刻发生的事情和出现的变化。
卫星上的各种器材,体积要小,重量要轻,没有高水平的微电子技术,是无法实现这一点的。
比如合成孔径雷达,就是一个比较庞大的现代高技术集成系统。
由于大量采用了最先进的微电子技术,使这种雷达深受青睐,并开始被应用到了各大国的侦察卫星上。
如美国的“长曲棍球”
侦察卫星,使用的就是这种雷达,分辨率达到了一米的水平,而且可以穿透云层,不受太空尘埃的影响,真正实现了全天候的实时侦察。
在空中,各种电子侦察飞机早已被人们所熟悉。
近年来,运用微电子技术,又发展出来了各式各样的无人驾驶飞机和遥控飞行器。
遥控飞行器和无人机,都已经有多年的历史,而且使用范围越来越广泛,产品也是门类越来越多、样式越来越多、功能越来越多。
但一个任何人都无法否认的事实就是,微电子技术和复合材料技术的不断进步和广泛应用,使这类飞行器的重量大大减轻,探测手段不断增多,而且体积变得越来越小,甚至敌方雷达都很难发现、很难识别,从而使这种在小范围内、供区域部队使用的侦查器材,得以迅速发展。
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