集成電路的優(yōu)勢及應(yīng)用

楊雪妍

摘 要：集成電路的使用領(lǐng)域非常多，為人類生活提供了很多便利。但是如何有效的應(yīng)用集成電路成為了當(dāng)今我們必須去解決的問題，文章充分的探討了其物理特性，分析了其發(fā)展方向，為計算、通訊、工業(yè)、日用方面的應(yīng)用提供了理論依據(jù)，從而推動整個應(yīng)用結(jié)構(gòu)向更高層發(fā)展。

關(guān)鍵詞：集成電路；優(yōu)勢；應(yīng)用

中圖分類號：TN409 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）29-0185-02

Abstract： The use of integrated circuits （IC） in many fields has provided a lot of convenience or human life. Nowadays， however， how to effectively apply integrated circuit has also become an existing problem to be solved . This paper fully discusses its physical characteristics， analyzes its developing direction， and provides a theoretical basis for its application in computing， communications， industry and daily use， so as to promote the entire application structure to a higher-level development.

Keywords： integrated circuit （IC）； advantage； application

1 集成電路的概述

顧名思義，集成電路就是通過某些工藝技術(shù)傳遞必要的電子元件（電阻器，晶體管等）和這些元件的連接。把它們集合到一起，并且具有某特定的功能，在電路中用“IC”來表示，在此之前，熟練的工程師必須徹底了解集成電路的類型，參數(shù)，結(jié)構(gòu)，形狀和封裝，才能充分發(fā)揮它的實際用途及功率。它也被稱為微電路。而且它的成本低，也便于大量的生產(chǎn)。這些都是普通電路所不具備的優(yōu)點，基于以上特點，集成電路的使用越來越廣泛。地球上的第一個集成電路是由英國科學(xué)家達默在20世紀60年代的一次會議上提出的，它將元件集中在一小塊晶體上。這使得可以將晶體視為完整的電路，并且體積大大減小。利用這種思想，美國貝爾實驗室制造出了第一個晶體管，克服了電子管放電過程中的耗電量大、結(jié)構(gòu)脆弱等缺點。

2 集成電路的分類

集成電路的應(yīng)用是相當(dāng)廣泛的，依照不同的標準它的分類也可以有很多種。根據(jù)制造工藝，集成電路有兩種，一種是混合集成電路，另一種是半導(dǎo)體集成電路。所謂混合集成電路，言外之意它不僅僅是一種集成電路而是由多種集成電路組合而成。舉個簡單的例子，在微波集成電路中就是由微帶技術(shù)和穩(wěn)壓集成電路混合而成。而半導(dǎo)體集成電路更多的應(yīng)用在通信方面，而且相比其他電路而言更受到國內(nèi)外相關(guān)人士的重視， 所以半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展速度也是相當(dāng)快。

所謂的半導(dǎo)體集成電路究其本質(zhì)是由大量的晶體管組合而成。按其的極性來分只有單和雙這兩種類型。而兩極性晶體管又被稱為雙擊晶體管，因為它們的導(dǎo)電是由不同極性的載流子實現(xiàn)。如果按晶體管的應(yīng)用狀態(tài)來劃分，有飽和性、控制飽和性和非飽和性這三種，而這三種都屬于雙極型。在實際應(yīng)用中雙極型是我們理想的選擇，我們之所以選擇雙極型，是因為它不僅頻率高，而且反應(yīng)也是相當(dāng)?shù)目欤灿幸欢ǖ谋锥?，它的制造難度是非常大的，所以它的價格也相對較貴。

3 集成電路的優(yōu)點

隨著科學(xué)的發(fā)展和社會的進步，各項技術(shù)與以前相比都有了很大的提高，當(dāng)然集成電路也不例外，那么怎樣才能判斷出這項技術(shù)是前進了還是后退了，我們判斷的標準就是尋找它的顯著特征，看看它的尺寸是否在不斷的減小。事實上我們發(fā)現(xiàn)集成電路的尺寸確實在減小而且速度也是相當(dāng)之快。一直在不斷超越和突破，從而一次又一次的打破電子元件的物理極限，最初我們認識和了解到的微米發(fā)展到了更深層次的亞微米和超高技術(shù)的超微米甚至降到超深微米，芯片直徑逐漸的增加，提升了集成電路的集成。讓我們感到欣慰的是很多實驗都成功尤其是25nm工藝實驗集成電路的發(fā)展也是有規(guī)律可循的（遵循摩爾定律）。在傳統(tǒng)設(shè)備的深刻影響下，到目前為止，集成電路使用的材料仍然只能是硅和GMOS，但比較可觀的是尺寸的逐漸減小，為了滿足人們的需求，新材料，新設(shè)備和新結(jié)構(gòu)正在出現(xiàn)。到目前為止，主要的新的存儲器有MRAM，NRAM，鐵電存儲器和分子存儲器。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高性能的電路已被開發(fā)，集成電路也隨之在不斷的創(chuàng)新，并且大量的應(yīng)用納米技術(shù)，使得存儲器的各項性能都得到了大幅度的提高，讓人們的生活水平也有了很大的改善。

4 集成電路的應(yīng)用

隨著社會的進步和發(fā)展，在新時代的新要求下，利用半導(dǎo)體所制造的工藝和設(shè)備也必須改進，所以對集成電路的集成和可靠性這兩方面的要求在不斷的進行提高，這樣就把復(fù)雜的組件放在了一個電路板上，讓電路的性能越來越高。這樣處理電路的方式已經(jīng)應(yīng)用到了非常多的領(lǐng)域，它的可靠性和價格還有體積都比上一代的電子產(chǎn)品好得多。正因為它具有性能好、價格低、既節(jié)能又高效的這些優(yōu)點，它的應(yīng)用越來越多，優(yōu)勢越來越明顯，例如這些應(yīng)用領(lǐng)域：

在計算機這個較大的領(lǐng)域中，有著各種各樣類型的計算機，即大型的、中型的、小型的、分布式的網(wǎng)絡(luò)、終端機以及信息處理終端等等都已廣泛地應(yīng)用于各個行業(yè)。總的來說，在計算機的發(fā)展歷程中，集成電路所起的作用是不容小覷的?？梢哉f沒有集成電路就沒有計算機。而且它的技術(shù)水平還是衡量計算機的發(fā)展速度的一個標志。

通訊領(lǐng)域這個方面：尤其在近年來電話、手機中起到了非常重要的作用，把曾經(jīng)的手搖式電話發(fā)展成為現(xiàn)在能裝到口袋里的手機，不僅能讓人們方便的通話，而且改變了人們的生活方式?，F(xiàn)在手機微信等軟件能夠進行視頻電話，促進了人們更好的交流都歸功于大型集成電路的發(fā)展；并且在軍事行業(yè)發(fā)展了各種各樣的通訊衛(wèi)星，幫助我國國防快速發(fā)展，及時的了解敵情和熟悉地理地貌。在大型集成電路的促進下我國科技飛速發(fā)展，完全改變了曾經(jīng)的信息交流方式，大大的增加了通信的及時性、高效性、保真性。

信號處理技術(shù)方面：例如模擬信號的處理、模擬信號的擴大和提高保真度、語言圖像的處理以及聲音信號的調(diào)節(jié)等。通過集成電路和超大規(guī)模的集成電路的推動，改變了原來信號處理的速率與方式。特別是在聲音與圖像方面表現(xiàn)出了強大的優(yōu)勢，大大的提高了處理質(zhì)量與速度，徹底的顛覆了信號處理的傳統(tǒng)方法。

工業(yè)電子方面：智能機器人和機器臂、工程測算機器、各種的精密儀器、教學(xué)設(shè)備、醫(yī)療器件等。這些機械的大腦都是通過集成電路與計算機語言編程設(shè)計出來的。

大規(guī)模集成技術(shù)在日常生活中的各種電器方面的應(yīng)用： 電視，攝像機，錄像機，錄影機、玩具車、電子琴等，這些物件中都應(yīng)用到了很多的集成電路。未來集成電路的幫助下人工智能行業(yè)會飛速發(fā)展，推動大量的人工智能設(shè)備進入百姓生活，方便日常公司家庭管理，為快節(jié)奏的城市生活減輕負擔(dān)。

總的來看，微電子這門技術(shù)逐漸變得成熟，并且在不斷地向各個領(lǐng)域進軍，并且在不斷地相互滲透，以形成一個多功能的系統(tǒng)，盡可能的使此項技術(shù)向更高層次發(fā)展，從而推動國家和社會的發(fā)展，而這一切都是以我們認識到的集成電路為中心。

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