由微電子科學的發(fā)展淺說現(xiàn)代科技哲學(編輯修改稿)
2024-08-23 12:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 方向轉變，微電子技術的發(fā)展將進入一個新的發(fā)展階段，體現(xiàn)出一些新的發(fā)展特征!1， 物理規(guī)律的限制。隨著器件特征尺寸縮小，量子效應變得顯著，這些傳統(tǒng)的微電子學理論需要利用量子力學理論對其進行改造。雖然在微觀的原子尺度上，量子力學方法已建立起了一套完備的分析計算方法，但由于涉及極大的運算量和存儲量，實際很難應用到多電子系統(tǒng)的固態(tài)電子學，因此，亟需發(fā)展一種全新的方法。2， 材料方面的限制。傳統(tǒng)的微電子工藝技術，如光學光刻工藝、離子注入工藝等將接近其物理極限，無法滿足器件進一步縮小的制備需要! 解決該限制的途徑是尋找新的工藝方法和途徑!3， 材料方面的限制。主要是傳統(tǒng)的微電子材料，如硅襯底材料、二氧化硅絕緣材料、多晶硅及其硅化物和金屬導電材料等無法滿足微電子技術進一步發(fā)展的需要! 為了解決這方面的限制問題，需要引入一些新的材料到微電子技術中來!4， 器件方面的限制。按照摩爾定律預測，由于器件特征尺寸的研究水平縮小，MOS器件開關過程僅需要少數(shù)幾個電子參與，MOS器件的經(jīng)典理論將不適用；而到2020年，器件的開關過程僅需一個電子的參與，由此，必須要采用新的器件結構（如量子開關器件）和新的器件工作原理!面對這些物理限制，微電子技術的發(fā)展需要在多個方面進行突破，這些都需要科技的創(chuàng)新，這些都需要科學的系統(tǒng)觀、科學技術觀及創(chuàng)新觀的論指導。3 自然辯證法IC設計的指導意義作為微電子專業(yè)的學生，電子系統(tǒng)設計是IC設計中一個重要的科研方向，如何把握好這一方向，并在這一方向上有所作為，不僅要有扎實的理論基礎，對專業(yè)知識有充分的了解，還需要站在一定的高度來把握這些，這就需要自然辯證法的理論指導，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：在自然辯證法中，講到了系統(tǒng)觀，現(xiàn)代系統(tǒng)觀認為，事物的普遍聯(lián)系和永恒運動是一個總體過程，要全面地把握和控制對象，綜合地探索系統(tǒng)中要素與要素、要素與系統(tǒng)、系統(tǒng)與環(huán)境、系統(tǒng)與系統(tǒng)的相互作用和變化規(guī)律，把握住對象的內(nèi)、外環(huán)境的關系，以便有效地認識和改造對象。（1）與之類似，在電子系統(tǒng)的設計中，要處理好電子系統(tǒng)內(nèi)部各個元素之間的關系，具體來講就是處理好各個芯片、各個元器件之間的關系，它們之間怎樣進行信號傳輸、怎樣進行耦合、元器件之間是否有干擾、是不是可以忽略這些干擾或者消除減小等等，同時，電子系統(tǒng)在其數(shù)量、結構、功能等方面不等同于各個自然要素（元器件、芯片等）的簡單疊加，因而，電子系統(tǒng)相對于元器件來說，是具有不可還原性的；對于一個電子系統(tǒng)，它與內(nèi)部的各個元器件是相統(tǒng)一的，各個元器件通過相互聯(lián)系成為一個系統(tǒng)，而電路系統(tǒng)在整個應用中可能也只是其中的一個部件，同樣，在一個電路系統(tǒng)中，它會有一些芯片，而這些芯片本身就是一個非常復雜的集成系統(tǒng)。因此，系統(tǒng)與要素兩者同生共存、密不可分。（2）自然界中的萬事萬物都在發(fā)展變化當中，同樣我們在電路設計時，要面向不斷發(fā)展中的社會需求，并不能閉門造車。在現(xiàn)今的數(shù)字集成電路設計中，高速數(shù)字系統(tǒng)設計是不斷滿足人們快節(jié)奏的生活需求而產(chǎn)生的電路設計。不過從低頻到高頻的
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