集成電路的優勢及應用

楊雪妍

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

關鍵詞：集成電路；優勢；應用

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，結構，形狀和封裝，才能充分發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。這些都是普通電路所不具備的優點，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、結構脆弱等缺點。

2 集成電路的分類

集成電路的應用是相當廣泛的，依照不同的標準它的分類也可以有很多種。根據制造工藝，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和穩壓集成電路混合而成。而半導體集成電路更多的應用在通信方面，而且相比其他電路而言更受到國內外相關人士的重視， 所以半導體集成電路的發展速度也是相當快。

所謂的半導體集成電路究其本質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，因為它們的導電是由不同極性的載流子實現。如果按晶體管的應用狀態來劃分，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，而且反應也是相當的快，但它也有一定的弊端，它的制造難度是非常大的，所以它的價格也相對較貴。

3 集成電路的優點

隨著科學的發展和社會的進步，各項技術與以前相比都有了很大的提高，當然集成電路也不例外，那么怎樣才能判斷出這項技術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。事實上我們發現集成電路的尺寸確實在減小而且速度也是相當之快。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展到了更深層次的亞微米和超高技術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展也是有規律可循的（遵循摩爾定律）。在傳統設備的深刻影響下，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，新設備和新結構正在出現。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。隨著科學技術的發展，高性能的電路已被開發，集成電路也隨之在不斷的創新，并且大量的應用納米技術，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 集成電路的應用

隨著社會的進步和發展，在新時代的新要求下，利用半導體所制造的工藝和設備也必須改進，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應用到了非常多的領域，它的可靠性和價格還有體積都比上一代的電子產品好得多。正因為它具有性能好、價格低、既節能又高效的這些優點，它的應用越來越多，優勢越來越明顯，例如這些應用領域：

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

通訊領域這個方面：尤其在近年來電話、手機中起到了非常重要的作用，把曾經的手搖式電話發展成為現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。現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展；并且在軍事行業發展了各種各樣的通訊衛星，幫助我國國防快速發展，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展，完全改變了曾經的信息交流方式，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節等。通過集成電路和超大規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出了強大的優勢，大大的提高了處理質量與速度，徹底的顛覆了信號處理的傳統方法。

工業電子方面：智能機器人和機器臂、工程測算機器、各種的精密儀器、教學設備、醫療器件等。這些機械的大腦都是通過集成電路與計算機語言編程設計出來的。

大規模集成技術在日常生活中的各種電器方面的應用： 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會飛速發展，推動大量的人工智能設備進入百姓生活，方便日常公司家庭管理，為快節奏的城市生活減輕負擔。

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

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