微电子技术

01-信息技术概述 飞快学 621浏览

微电子技术:以集成电路为核心的电子技术

集成电路的概念

信息技术领域的关键技术是微电子技术,也是电子信息产业及各项工作高技术的基础,是实现电子电路和电子系统超小型化和微型化的技术。

微电子技术的核心是集成电路技术(IC)。IC不是分立元件(电子管、晶体管是分立元件),是将晶体管、电阻、电容等分立的元器件及它们之间的连线所构成的电路,经过平面工艺加工制造,制作在半导体单晶片的基片上,构成一个微型化的具有特定功能电路或系统。

集成电路的优点:体积小、重量轻、功耗小、成本低、速度快、可靠性高。

现代集成电路使用的半导体材料主要是(Si)也可以是化合物半导体砷化镓(GaAs)

按用途分:通用集成电路和专用集成电路。CPU、存储器芯片属于通用集成电路。

按功能分:数字集成电路和模拟集成电路。

集成电路发展与分类

元器件发展:电子管、晶体管、中/小规模集成电路、大规模/超大规模集成电路。

按晶体管数目分:小规模(100个电子元器件)、中规模(100-3000个电子元器件)、大规模(3000-10万个电子元器件)、超大规模(10万-100万个电子元器件)、极大规模(大于100万个电子元器件)。现代计算机属于第四代—-超大规模。

集成电路制造封装形式

封装格式有单列直插式(SIP)、双列直插式 (DIP)、阵列式(PGA)。注意:目前的DIMM内存条是DIP封装格式,CPU是PGA。

Moore定律

集成电路工作速度主要取决于晶体管的尺寸。晶体管的尺寸越小,极限工作频率越高,门电路的开关速度就越快。同时由于晶体管的尺寸越小,相同面积的晶片可容纳的晶体管数目就越多,功能就越强。

Moore(摩尔)定律单块集成电路的集成度平均每18-24个月翻一番。摩尔定律不可能永远成立。

IC卡

IC卡(chip card、smart card):集成电路卡,把集成电路芯片密封在塑料卡基片内,使其成为能存储信息、处理和传递数据的载体,具有存储信息量大、保密性能强、可以防止伪造和窃用、抗干扰能力强、可靠性高等特点。

IC 卡可作为电子证件,记录持卡人的信息,用作身份识别(如身份证、考勤卡、医疗卡、住房卡等),也作为电子钱包(如电话卡、公交卡、加油卡等)。

IC 卡按照芯片类型可分为存储器卡和 CPU 卡。

存储器卡主要用于安全性要 求不高的场合,如电话卡、水电费卡、公交卡、医疗卡等,带加密逻辑的存储器卡增加了加密电路。

CPU (即:智能卡)[封装有:中央处理器(CPU)、存储器(程序存储器和数据存储器),芯片操作系统(这是程序)。特点:处理能力强,保密性更好。用途:证件和信用卡。如:手机中的SIM卡、第二代身份证]。

IC 卡按照使用方式可分为接触式 IC 卡和非接触式 IC 卡。

接触式 IC 卡(如 电话 IC 卡)使用时必须将 IC 卡插入读卡机,通过金属触点传输数据。适用场合:信息量大、读写操作比较复杂。缺点:易磨损、怕脏、寿命短。

非接触式 IC 卡(射频卡、感应卡)采用电磁感应方式无线传输数据,解决了无源(卡中无 电源)和免接触问题,用于读写信息较简单的场合,如身份验证等,如饭卡、公交卡。特点:操作方便、快捷、全密封胶固化、防水、防污、使用寿命长。 适用场合:读写信息较简单的场合,如身份验证等。

注:读卡器发射电磁波,非接触式IC卡通过电磁感应,在卡内产生约2V电压,在距离读卡器约5到10厘米范围内进行数据交换。数据传输时非接触式IC卡的方向上没有限制。

RFID技术

RFID的中文名称是电子标签,由三部分组成:1)标签(包括芯片和耦合元件)。标签作用:附着在商品上,用于唯一标识商品。每一个标签都有唯一的电子编码。2)阅读器:读取或写入标签信息。3) 天线:在标签与读卡器之间传递射频信号。

分类:无源电子标签和有源电子标签。

无源电子标签:标签进行读卡器的磁场后通过电磁感觉获得能量,将标签内的产品信息自动发送到读卡器中。整个识别过程无需人工干预。

有源电子标签:标签主动将标签内的产品信息发射到读卡器中,进行处理。

电子标签特点:抗恶劣环境、高速运动物体上的电子标签也可以识别、可以同时识别多个标签。应用领域:物流、供应链管理、门禁与电子门票、门路自动收费等等。