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微电子与光电子集成技术简介

  微电子技术已经成为推动现代科学技术飞速发展的主流技术,而光电子技术在能源、通信、人工智能等方面有着极其广泛的应用。微电子技术、光电子技术及生命科学技术己经成为现代科学技术的三大支柱。

  在过去几十年的发展中,微电子工艺一直按照摩尔定律进步着。微电子工艺的进步最显著的特点就是工艺尺寸越来越小,集成度越来越高,成本越来越低。可以说,现代科学所追求的低功耗、便携式等特点正是微电子工艺的进步所带来的。但是,随着微电子工艺尺寸向纳米级前进,各种物理效应带来的瓶颈也越来越明显。纳米尺度已经接近原子的尺寸,因此对电流、电压效应已经不能粗略地做宏观的考虑了,必须微观地考虑到电子的移动、撞击等作用。表现在宏观现象中,许多结构相同的微电子电路不再像以前那样正常工作了。而表现在实际操作中,就是长久以来一直被微电子技术人员们奉为经典的微电子电路理论不再适用了。这对微电子工艺制作人员和微电子设计技术人员都是前所未有的挑战。这将意味着必须寻找一套在纳米尺度下的有关微电子电路的新理论。

  光电子技术在过去的几十年中同样有着长足的进步。在能源、照明、通信和人工智能等方面,光电子技术都有着举足轻重的作用。与微电子技术相比,光电子技术并不存在微电子技术中微观物理中的那些不利效应。但是,无论在哪个方面,光电子技术的应用都离不开电子技术。也就是说在具体应用中,光电子技术与电子技术总是同时使用的。例如,在照明工程中,电子器件的驱动是光电子器件发光的必需条件;在光通信中,光电子技术仅仅是作为一种通信媒介技术来使用的,在光通信的开始端和终点端,光信号还是要转换为电信号才能完成整个通信任务;在人工智能中,利用光电子技术所制作的各种传感器所获得光信号最终还是要转换成电子信号才能控制机械运动。因此,在目前的发展水平上,光电子技术总是需要和电子技术同时应用的。

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