第章～信息与微电子技术专转本

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,第1章 信息技术概述,第1章 信息技术概述,1.1 信息与信息技术,1.2 微电子技术简介,1.1 信息与信息技术,（1）什么是信息,（2）信息处理与信息技术,（3）信息处理系统,信息是什么？(1),关于信息（information），至今并没有统一的定义,日常生活中比较笼统和模糊的几种解释是：,语言、文字、图画、照片等表示的内容（新闻、消息或知识）,读书、上课、交谈等所学习和了解的知识、方法、事实和情况,为了做判断、订计划或求解问题等所需要的数据、资料,信息是什么？(2),(考点),中国大百科全书的解释：从认识论层次来看，信息是指认识主体所感知或主体所表述的“,事物运动的状态及状态变化的方式,”,信息因它所表达的内容而有一定的价值，也因能相互交流而体现其作用,信息有多种表现形式，语言、文字、声音、图片等都是信息的表现形式,(,载体,),信息与物质和能量同样重要，它是人们认识世界、改造世界的一种基本,资源,什么是信息处理？,信息处理指的是与下列内容相关的行为和活动：,信息的收集,(,如信息的感知、测量、获取、输入等,),信息的加工,(,如信息的分类、计算、分析、转换等,),信息的存储,(如书写、摄影、录音、录像等),信息的传递,(如邮寄、电报、电话等),信息的施用,(如控制、显示等),人工进行信息处理的过程,人工信息处理的不足：,算不快,记不住,传不远,看（听）不清,事物,客体,信息获取,(感觉器官),信息加工与,存储(大脑),信息传递,(神经系统),信息施用,(效应器官),信息传递,(神经系统),信息技术（IT）,手,/,脚,/,身,眼/耳/鼻/舌/身,什么是信息技术？,信息技术（Information Technology，简称IT）指的是用来扩展人们信息器官功能、协助人们更有效地进行信息处理的一门技术。(,考点,),信息技术包括(,考点,),：,扩展感觉器官功能的,感测,(,获取,),与识别技术,扩展神经系统功能的,通信技术,扩展大脑功能的,计算,(,处理,),与存储技术,扩展效应器官功能的,控制与显示技术,例：,信息技术指的是用来扩展人的信息器官功能、协助人们进行信息处理的一类技术。下列基本信息技术中，用于扩展人的效应器官功能的是,_(,2011,),A、感测与识别技术B、通信与存储技术,C、计算与处理技术 D、控制与显示技术,例：,用于扩展人的网络神经系统和记忆器官的功能，消除信息交流的空间障碍和时间障碍的信息技术是_(,2008,),A、感测与识别技术B、控制与显示技术,C、计算与处理技术D、通信与存储技术,例：,现代信息技术的主要特征是以数字技术为基础，以_为核心。(,2007,),例：,现代信息技术是以_技术为基础，以计算机及其软件为核心，采用电子技术、激光技术进行信息的收集、传递、加工、存储、显示与控制。(,2010,),例：,下列关于信息的叙述，正确的有_(,2011多选,),A.信息是指食物运动的状态及状态变化的方式,B.信息就是数据,C.信息往往以文字、图像、图形、声音等形式出现,D.信息是人们认识世界、改造世界的一种资源,例：,信息技术是指用来取代人的信息器官功能，代替人类进行信息处理的一类技术。(,2009判断,),信息技术的,发,发展历史,语言的形成,和,和使用,文字的创造,印刷技术的,发,发明,望远镜、显,微,微镜,电报和电话,通,通信,广播、电视,雷达、卫星,（,（遥感感测,）,）,计算机,、机器人,因特网（Internet）,现代信息技,术,术,3大特征：（考点）,采用电子技,术,术（包括激,光,光技术）,以数字技术,（,（计算机）,为,为基础,以软件为核,心,心,内容：,计算机、微电子、通信、广播、遥,感,感遥测、自,动,动控制、机,器,器人等,什么是信息,处,处理系统？,用于辅助人,们,们进行信息,获,获取、传递,、,、存储、加,工,工处理、控,制,制及显示的综合使用各,种,种信息技术,的,的系统，可以通称,为,为信息处理,系,系统,信息处理,系,系统的结,构,构：,通信/存储,信息加工,通信/存储,控制与显示,感测与识别,信息处理,系,系统举例(考点),雷达：,以,以感测与,识,识别为主,要,要目的,电视,/,广播：以单向、,点,点到多点,的,的信息传,递,递为主要,目,目的,电话：以双向,、,、点到点,的,的信息交,互,互为主要,目,目的,银行：以处理金,融,融信息为,目,目的,图书馆：以信息收,藏,藏和检索,为,为主要目,的,的,因特网：跨越全,球,球的多功,能,能信息处,理,理系统,例：下列关于,信,信息系统,的,的叙述，,错,错误的是_(2010),A.电话,是,是一种双,向,向的、点,对,对点的、,以,以信息交,互,互为主要,目,目的的系,统,统,B.网络,聊,聊天室一,种,种双向的,、,、以信息,交,交互为主,要,要目的的,系,系统,C.广播,是,是一种点,到,到面的、,双,双向信息,交,交互系统,D.因特,网,网是一种,跨,跨越全球,的,的多功能,信,信息系统,1.2,微,微电子,技,技术简介,（1）微,电,电子技术,与,与集成电,路,路,（2）集,成,成电路的,制,制造,（3）集,成,成电路的,发,发展趋势,（4）IC卡,(1)微,电,电子技术,与,与集成电,路,路,微电子技,术,术是信息技,术,术领域中,的,的关键技,术,术，是发,展,展电子信,息,息产业和,各,各项高技,术,术的基础,微电子技,术,术的核心,是,是集成电路技术,电子电路,中,中元器件,的,的发展演,变,变,晶体管,(1948),中/小规模,集成电路,(1950,s),微电子技,术,术是以集成电路为核心的,电,电子技术,，,，它是在,电,电子元器,件,件小型化,、,、微型化,的,的过程中,发,发展起来,的,的。,大规模/超大规模,集成电路(1970,s),电子管,(1904),什么是集,成,成电路？,集成电路(IntegratedCircuit，,简,简称IC)：,以半导体,单,单晶片作,为,为基片,采,采用平面,工,工艺，将,晶,晶体管、,电,电阻、电,容,容等元器,件,件及其连,线,线所构成,的,的电路制,作,作在基片,上,上所构成,的,的一个微,型,型化的电,路,路或系统,集成电路,的,的优点：,（考点）,体积小、,重,重量轻,功耗小、,成,成本低,速度快、,可,可靠性高,超大规模集成电路,小规模集成电路,集成电路,的,的分类(考点),按用途分,：,：,通用集成,电,电路,专用集成,电,电路（,ASIC,）,）,按电路的,功,功能分：,数字集成,电,电路,模拟集成,电,电路,按晶体管,结,结构、电,路,路和工艺,分,分：,双极型（Bipolar）,电,电路,金属氧化,物,物半导体(MOS)电路,按集成度(,芯片中包,含,含的元器,件,件数目),分：,集成电路规模,元器件数目,小规模集成电路（SSI）,100,中规模集成电路（MSI）,1003000,大规模集成电路（LSI）,300010万,超大规模集成电路（VLSI）,10万100万,极大规模集成电路（ULSI）,100万,附：常见,集,集成电路,产,产品的类,型,型,例：集成电路,按,按用途可,以,以分为通,用,用集成电,路,路与专用,集,集成电路,，,，存储器,芯,芯片属于,通,通用集成,电,电路。(2007,判,判断),(2)集,成,成电路的,制,制造(选,学,学),集成电路,的,的制造工,序,序繁多，,从,从原料熔,炼,炼开始到,最,最终产品,包,包装大约,需,需要400多,道,道工序，工艺复,杂,杂且技术,难,难度非常,高,高，有一,系,系列的关,键,键技术。,许,许多工序,必,必须在恒,温,温、恒湿,、,、超洁净,的,的无尘厂,房,房内完成,。,。,目前兴建,一,一个有两,条,条生产线,能,能加工8,英,英寸晶圆,的,的集成电,路,路工厂需,投,投资人民,币,币10亿,元,元以上。,集成电路,的,的制造流,程,程,硅抛光片,单晶硅锭,单晶硅锭经切割、研磨和抛光后制成镜面一样光滑的圆形薄片，称为“硅抛光片”,晶圆,硅平面工艺,硅平面工艺包括氧化、光刻、掺杂和互连等工序，最终在硅片上制成包含多层电路及电子元件的集成电路。通常每一硅抛光片上可制作成百上千个独立的集成电路，这种整整齐齐排满了集成电路的硅片称作“晶圆”,芯片,检测、分类,集成电路,封装,对晶圆上的每个电路进行检测，然后将晶圆切开成小片，把合格的电路分类，再封装成一个个独立的集成电路,成品测试,成品,进行成品测试，按其性能参数分为不同等级，贴上规格型号及出厂日期等标签，成品即可出厂,集成电路,的,的封装,集成电路,封,封装目的,：,：,电功能、,散,散热功能,、,、机械与,化,化学保护,功,功能,常见的封,装,装方式：,单列直插,式,式（SIP）,双列直插,式,式（DIP）,阵列式（PGA）,塑料有引线,芯,芯片载体（PLCC）,扁平贴片式(PQFP),球栅阵列封,装,装(BGA),小外形封装,（,（SOP）,FC-PGA2 封装方式,（Pentium 4 处理器）,集成电路插座,集成电路的,封,封装形式,(3),集成电路的,发,发展趋势,集成电路的,工,工作速度主,要,要取决于晶,体,体管的尺寸,。,。晶体管的尺,寸,寸越小，其,极,极限工作频,率,率越高，门,电,电路的开关,速,速度就越快,，,，相同面积的,晶,晶片可容纳,的,的晶体管数,目,目就越多。,所以从集成,电,电路问世以,来,来，人们就,一,一直在缩小,晶,晶体管、电,阻,阻、电容、,连,连接线的尺,寸,寸上下功夫,。,。,IC,集成度提高,的,的规律,Moore,定律：单块集成,电,电路的集成,度,度平均每,18-24个月翻一番,(Gordon E.Moore,1965,年,年)。,(考点),1970,1975,1980,1985,1990,1995,2000,1,000,10,000,100,000,1,000,000,10,000,000,100,000,000,4004,8008,8080,8086,80286,80386,80486,Pentium,Pentium II,Pentium III,Pentium 4,晶体管数,例,：,Intel,微处理器集成度的发展,安腾 Itanium2（2002）221M晶体,管,管,安腾双核,Itanium 2Dual-Core（2006）1.7B,晶,晶体管,集成电路技,术,术的发展趋,势,势,1999,2001,2004,2008,2014,工艺(,m),0.18,0.13,0.09,0.06,0.014,晶体管(,M),23.8,47.6,135,539,3500,时钟频率(,GHz),1.2,1.6,2.0,2.655,10,面积(,mm,2,),340,340,390,468,901,连线层数,6,7,8,9,10,晶圆直径,(,英寸,),12,12,14,16,18,引脚数目,700,957,3350,功耗（,w）,90,130,183,进一步提高,集,集成度的问,题,题与出路,问题：,线宽进一步,缩,缩小后，晶,体,体管线条小,到,到纳米级时，其电流,微,微弱到仅有,几,几十个甚至,几,几个电子流,动,动，晶体管,将,将逼近其物,理,理极限而无,法,法正常工作,出路：,在纳米尺寸下，纳米结,构,构会表现出,一,一些新的量子现象和,效,效应，人们正在,利,利用这些量,子,子效应研制,具,具有全新功,能,能的量子器件，使能开发,出,出新的纳米芯片和量子计算机,同时，正在,研,研究将光作为信息的,载,载体，发展,光,光子学，研,制,制集成光路，或把电子,与,与光子并用,，,，实现光电子集成,(4)IC卡简介,几乎每个人,每,每天都与IC卡打交道,，,，例如我们,的,的身份证、,手,手机SIM,卡,卡、交通卡,、,、饭卡等等,，,，什么是IC卡？它有,哪,哪些类型