淺談集成電路技術的應用與發展前景

王競成

【摘 要】隨著人類社會的不斷進步，各行各業也在不斷發展。現如今通訊技術正在飛速前進，這對二十一世紀的通訊網絡提出了更高的標準和要求。集成電路技術對通訊領域的發展起到了十分重要的作用，集成電路中的基本單元是半導體元件，這種技術目前已經在通訊領域中被廣泛應用。本文對集成電路的概念進行了深入地分析，并對集成電路技術的發展和應用展開了研究與探索，最后闡述了集成電路的應用前景。

【關鍵詞】集成電路 技術應用 發展前景

現如今的信息時代，人們的生活方方面面都受到信息技術的影響，各行各業都受到其帶來的沖擊。微電子技術作為信息技術的基礎，對信息技術的發展影響巨大。而微電子技術的核心和關鍵是集成電路，集成電路同時也是整個信息社會發展的基礎和根本，因此深入的研究和探索集成電路十分有必要。通訊網絡正在由之前的大體積向小體積轉變和低速率向高速率轉變以及高耗能向低耗能轉變，這種轉變是要求在網絡容量和速度得到保證的基礎上進行的，同時對這種轉變的研究已經成為了通訊領域現階段的熱點之一。

1 集成電路的概念

集成電路也叫做積體電路，這是一種微型的電子器件，這種微型的結構采用一定的工藝來完成，具有所需的電路功能，里面包含了二極管、電容、電阻和電感等一系列元件，這些元件相互連接在一起并被制作在一小塊介質基片中，這個介質基片被裝在一個管殼內。這樣一來大大縮小了電路的體積，焊接點的數目也得到減少，使得電子元件的可靠性大大提高。

2 集成電路技術的發展

世界上第一支晶體管的出現標志著人類社會的發展進入了電子產業時代，它是在一九四七年十二月份美國的貝爾實驗室誕生的。杰克-基爾比是美國科學家，也是諾貝爾物理學獎的獲得者，世界上第一塊半導體集成電路板在一九五八年的九月份由他制成，這使得電子業的一個新領域到來。第一塊集成電路是用鍺金屬制成的，而美國的英特爾公司在第二年就利用硅材料取代了鍺元素成功制作新一代集成電路，硅材料的成本較低，這使得集成電路漸漸成為了電子產品的基礎，從而為電子產品的流行打下了基礎。現如今，在所有的電子儀器中超過九成的是通過集成電路來制作完成的，其芯片的尺寸在不斷的縮小，目前已經能夠達到0.09um。半導體集成電路具有很多優點，例如：低功耗、集成度高、體積小等，通信元件以半導體工藝為基礎正在被廣泛應用于通訊設備的終端，隨著電子技術的飛速發展和對新技術的不斷研究探索，截止到2009年，集成電路產業的規模已經達到了2600多億美元。

半導體集成電路的具有很多優勢，它功耗較低、集成度很高、體積相比來說較小以及有龐大的產業規模，正是由于這些優點以半導體集成電路為基礎的通信元件被廣泛應用，例如：移動電話、固定電話、筆記本電腦以及數字編解碼器等一系列終端設備的制造都離不開半導體集成電路的運用。下面將會重點介紹半導體集成電路在通信系統中的應用。

3 通信系統中集成電路的應用

現代通信誕生于十九世紀的中期，美國的科學家在一八四四年發明了電報，三十多年后又發明了電話，意大利科學家在一八九五年發明了無線電，這是現代通信起源的三大標志。高錕是英籍華裔科學家，曾獲得過諾貝爾物理學獎，他在上個世紀六十年代提出了光纖通信的思想。上個世紀八十年代蜂窩電話系統誕生了，九十年代微型計算機又得到了普及。因此，計算機通信和有線通信以及無線通信這三大類共同組成了現代通信體系。集成電路在這其中發揮了至關重要的作用。

3.1有線通訊系統中集成電路的應用

密集波復用技術和摻鉺光纖放大器在二十世紀后期出現，這使得光纖通信展現出了強大的優勢并成為了有線通信網中的首選，在傳輸容量和傳輸距離以及傳輸速度方便大大增強，從此慢慢終結了早期銅線通信的時代。在二十一世紀的今天，光纖通信不斷發展，又出現了微電子和光電器以及光電子等一系列技術。現如今，一根光纖就可以完成上百個波長的傳輸，而傳輸距離能夠達到1000Km以上。

光通訊中一個最關鍵的組成部分是激光源，半導體激光器的壽命在之前一直很低，自上個世紀七十年代，半導體激光器的壽命問題得到了解決，長壽命的半導體激光器得到成功研制，這為光通信的實現打下了基礎。這種激光器有很多的優點，例如：體積小和工作可靠性高等，使得這種激光器成為光纖通信中的理想光源。半導體激光器構成中的核心器件是集成電路，而集成電路構成的基礎是硅基化合物半導體。現如今，DFB激光器的實現正是借助光電單片集成技術，而這種激光器正在廣泛應用于光通信領域。

光放大器和光探測器等都是光纖通信中的重要組成部分，它們核心部件的構成是利用光電子集成技術來完成的。這種技術能夠將器件的各方面性能大幅度大范圍的提高，并將器件都集中在同一塊芯片上面，使得在體積和功耗等方面得到優化。而光的合波或者分波器在DWDM系統中的實現也是通過集成電路技術來完成的，目前正在向著全光處理以及高速傳輸的方向探索研究。集成光學是在集成電路廣泛應用的背景下產生的，現在已經持續發展成為一門新興的光學學科。

3.2無線通訊系統中集成電路的應用

現如今，我國的信息化社會正在以我們想象不到的速度飛速發展，無線通信有著眾多的優點，例如：及時性強和靈活方便等，這種通信技術的潛力十分廣闊。第二代移動通信系統就是我們常說的2G，這種系統的是在二十世紀八十年代開始商用的，從那以后的短短30多年，無線局域網、藍牙和全球移動通信系統，以及3G甚至4G都已經風靡全球并普及到尋常百姓的家中。各種無線終端以及移動電話也慢慢走入人們生活的方方面面，例如通過手機就可以完成酒店的預訂、電影票的預訂、火車票和飛機票的預訂以及旅游門票的預訂。與此同時，無線通訊設備的發展也越來越小型化、越來越容量達、越來越低功耗，這其中小型化的實現正是靠著電子元件的集成化來完成的。目前，移動終端的核心芯片尺寸已將縮小為不到三十平方厘米，這種轉變的實現絕對離不開集成電路技術的發展，因此研究和探索集成電路是十分有必要的一件事。

基帶單元和射頻單元都是無線通信終端的關鍵部件，這兩個部件都是由集成電路構成的。互補型金屬氧化物半導體集成電路簡稱CMOS，基帶單元的構成正是由這種集成電路來完成的，而射頻單元的構成是由半導體器件來完成的。集成電路技術正在廣泛應用于無線通信基站的信號處理單元和交換設備，這使得高效的信號交換過程得以發展和實現。由此可見，無線通信借助于集成電路的發展迅速實現了快和小的特點，為用戶提供了滿意的服務，豐富和滿足以及方便了人們的生活的方方面面。

4 集成電路的應用前景

通訊領域與集成電路技術就好比魚和水的關系，通訊領域自從有了集成電路如魚得水般的取得了長足的進展，同樣的，通訊行業中新型技術的不斷涌現也使得集成電路技術如魚得水般的有了飛速的發展。現如今，通信正在向光通信轉變，而通信元件的尺寸也在不斷變小，正在向著納米量級跨越。在今后，光集成必將會取代電集成，相信在不久的將來通信領域會有一個質的跨越。

4.1在光纖通信系統中的應用前景

集成電路在光纖通信系統中的發展及研究將會聚集在新型高速全光器上面。這種全光器應該具有能夠實現全光信號處理和易集成的特點，這是全光通信完成以及實現的基礎。現如今，光通信系統還有一些問題需要解決，光通信網絡速度還有待提高。相信在今后，隨著科學技術的不斷發展，新型高速全光器的應用和創新一定能夠實現。

4.2在無線通信系統中的應用前景

無線設備的終端芯片在無線通信中發揮著巨大的作用，這種芯片一直以來都向著小型化的方向發展著，但未來的研究熱點并不僅限于此，應該向著多元化的方向去研究，即多業務、多功能、多種工作模式的集成電路模塊。除此之外還有一些技術需要進行不斷的深入研究并進行創新，如智能天線技術、無線通信終端之間的信息傳遞以及軟件無線電技術等，這些技術都會為通信集成電路技術的發展增光添彩。

5 結語

綜上所述，硅集成電路的市場經濟潛力和發展前景還十分廣闊，至少還有很長時間會按照摩爾定律去穩步發展。目前對微電子技術也有了更深的研究，已經由納米時代向深納米時代逐步發展。在通訊行業及領域中，集成電路技術還有很大的提升空間，還有一些困難和問題需要去研究并解決。盡管如此，集成電路會隨著材料制造水平的進步以及科學技術的不斷發展而發揮更重要的作用，相信集成電路的發展將會對社會經濟的進步和通訊行業及領域帶來更好的促進作用。通訊工程的整體效益受到通訊工程技術高低的影響，因此在今后我們需要緊緊跟上時代的步伐，加大對通訊集成電路的研究和探索，從而對通訊工程的建設水平進行提升，進而促進整個人類社會的發展和進步。

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