2、微电子技术的发展历程与应用优势

微电子技术的发展历程与应用优势

1. 早期半导体器件的发展

早期，分立器件开始应用于工业设备中。最初的商用器件是锗结型晶体管，其集电极和发射极区域从相对的两侧扩散到基极区域，形成 pnp 或 npn 结构。虽然锗的空穴和电子迁移率比硅高（锗的空穴和电子迁移率分别为 0.39 和 0.19 m² V⁻¹ s⁻¹，而硅分别为 0.14 和 0.05 m² V⁻¹ s⁻¹），这使得锗更容易实现高频性能，但锗较差的温度特性以及无法保护关键的晶体管周边（“冶金结”），意味着从 20 世纪 60 年代起，硅将成为主导的微电子技术。

硅技术逐渐占据主导地位，主要是由于平面制造技术的发展。在这种技术中，所有制造步骤都在硅晶圆的一个表面（平面）上进行，二氧化硅不仅为冶金结提供了保护，还在需要的区域之间提供了良好的隔离。最初，硅比锗更难加工，这也是锗成为首个商用技术的部分原因。

1952 年，英国大马尔文皇家雷达机构的 G. W. A. Dummer 可能是第一个设想出完全互连的单片电路可能性的人，而不是先制造分立的半导体器件，再通过导线或其他方式将它们互连起来。不过，大部分的开发工作是在美国率先开展的，特别是德州仪器的 Jack Kilby，随后还有仙童和斯普拉格等公司。到 1962 年，小规模集成电路（SSI）封装开始广泛应用于工业领域。

2. 硅技术的持续演进

自 20 世纪 60 年代以来，硅技术基于平面技术不断快速发展。在接下来的二十年里，芯片复杂度从最初的小规模集成（SSI）能力，经过中规模集成（MSI）和大规模集成（LSI），发展到如今的超大规模和特大规模集成（VLSI 和 ULSI）。这一发展过程可以通过经典的摩尔定律图表来体现。