時間：2023-03-06 15:57:44
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇微電子技術(shù)論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
1微電子工藝清洗技術(shù)的理論研究
在微電子元器件的制造過程當中，由于其體積小、制造過程復(fù)雜等眾多客觀原因存在，將會很有可能導(dǎo)致微電子元器件在其步驟繁瑣的制造過程當中受到污染。這些污染物質(zhì)通常會物理吸附或者是化學(xué)吸附等多種方式在電子元器件生產(chǎn)過程當中吸附在其表面。比如說，硅膠材質(zhì)的硅片在其制造過程中污染物質(zhì)通常會以離子或者是以粒子形式吸附在硅片的表面。這些污染物質(zhì)還有可能存在于硅片自身的氧化膜當中。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因并不奇怪，這是由于這些污染物質(zhì)破壞掉了硅片表面的化學(xué)鍵，從而導(dǎo)致了在其表面形成了自然的力場，讓眾多污染物質(zhì)輕松吸附或者直接進入到硅片的氧化膜當中。在產(chǎn)生這種現(xiàn)象之后，要清洗硅片就非常困難了。在清洗過程中，既要保持不能去破壞硅片的結(jié)構(gòu)，又要保持能夠?qū)ξ廴疚镔|(zhì)進行徹底的清洗，以便其對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)當中的其他元器件產(chǎn)生污染，這一問題就變得非常棘手，愈發(fā)困難了。在當前微電子行業(yè)的大多企業(yè)或是研究所講微電子的清洗技術(shù)兩類：一種叫做濕法清洗；另一種叫做干法清洗。這兩種技術(shù)都能夠保持比較高的清洗度，并且能夠在不破壞電子元器件的化學(xué)鍵的基礎(chǔ)上祛除電子元器件表面或是氧化膜內(nèi)存在的污染物和雜質(zhì)。
2微電子工藝清洗技術(shù)的現(xiàn)狀研究
由于我國行業(yè)的發(fā)展更重視對服務(wù)業(yè)的發(fā)展和我國微電子行業(yè)的起步和發(fā)展較晚，從而致使當前我國微電子工藝的清洗技術(shù)比較落后，并且存在諸多的問題。
2.1濕法清洗技術(shù)研究
濕法清洗這一技術(shù)，是由上個世紀六十年代的一名美國科學(xué)家所研究發(fā)明出來的。這種方法主要是通過利用化學(xué)溶劑同有機溶劑和被清洗的微電子元器件之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，然后再利用多種技術(shù)手段，如：超聲波技術(shù)去污；采用真空去污技術(shù)等多種技術(shù)手段。最終，利用這些步驟實現(xiàn)對微電子元器件的清洗。
在以上濕法清洗電子元器件的步驟當中還需要用到種類不一的化學(xué)試劑。這些化學(xué)試劑主要包括氫氧化銨和過氧化氫以及硫酸等物質(zhì)。氫氧化銨主要是被利用于對污染程度不是非常嚴重的電子元器件的清洗，或者是作為清洗第一部的化學(xué)試劑。其能夠在控制的溫度下、濃度下以及化學(xué)反應(yīng)所經(jīng)歷的時間下等多種條件下，利用化學(xué)反應(yīng)去腐蝕電子元器件的表面污染物質(zhì)或者是金屬的化合物。但是，由于這種腐蝕程度是需要多種條件來控制的，因此其對人員的技術(shù)和企業(yè)電子清洗設(shè)備的要求也是很高的，如果不能對整個過程實現(xiàn)嚴密的監(jiān)控，將會對電子元器件造成損害。過氧化氫在清洗過程當中主要是被利用于對電子元器件的襯底進行清洗，通過清洗襯底上所附著的金屬化合物質(zhì)或者是絡(luò)合物質(zhì)。最后一種化學(xué)試劑（硫酸）在清洗過程當中扮演著非常重要的角色。在使用硫酸對被清洗電子元器件進行清洗過程中必須采用雙氧水這一化學(xué)試劑來減少其反應(yīng)的時間，并且降低硫酸的濃度、反應(yīng)時候的溫度，從而有效的減少了被清洗電子元器件碳化或者是被腐蝕嚴重的現(xiàn)象發(fā)生。以免讓硫酸對電子元器件造成損害。濕法清洗技術(shù)在眾多清洗技術(shù)當中是比較有效的一種技術(shù)，但是其依靠化學(xué)反應(yīng)的客觀因素，讓其很有可能造成化學(xué)物質(zhì)殘留從而導(dǎo)致電子元器件被腐蝕的現(xiàn)象。
2.2干法清洗技術(shù)研究
干洗技術(shù)相對于濕洗技術(shù)來說其避免了使用化學(xué)試劑，從而大大減少了化學(xué)物質(zhì)殘留導(dǎo)致電子元器件腐蝕的現(xiàn)象發(fā)生。干洗技術(shù)主要是采用等離子、氣相等清洗技術(shù)方式對電子元器件的金屬化合物和絡(luò)合物進行清洗。對于采用等離子技術(shù)為主的干洗技術(shù)，其具有殘留物質(zhì)少、操作難度低等技術(shù)性特點，并且在微電子元器件的清洗行業(yè)當中其研究最早、技術(shù)較為成熟，從而在當前我國微電子行業(yè)的應(yīng)用最為廣泛。但是，等離子技術(shù)也存在一定的弱點，就是其無法完全祛除存留于微點電子元器件表面的污染物。而氣相技術(shù)的應(yīng)用相對于等離子技術(shù)來說是非常少的，主要原因在于其花費時間長、成本高，并且在采用氣相技術(shù)清洗過程主要是被應(yīng)用于硅片元器件的清洗，對于其他元器件的適用程度較低。
3對微電子清洗技術(shù)的展望
從上文的分析當中可以發(fā)現(xiàn)，就我國企業(yè)當前的資金、人力等現(xiàn)狀來說，我國在微電子清洗工藝當中，應(yīng)當采用干洗技術(shù)當中的等離子技術(shù)。這種微電子工藝清洗技術(shù)不需要進行二次清洗，就能夠達到超過其他技術(shù)操作之后的結(jié)果。而對于其單次清洗過后殘留的金屬混合物來說，可以在繼續(xù)采用其他清洗方式減少其污染物質(zhì)含量，從而在保證電子元器件質(zhì)量前提下在較短時間內(nèi)較低微電子污染物的含量。
在配電自動化系統(tǒng)中，故障區(qū)段定位是核心內(nèi)容。其主要作用是：當線路發(fā)生故障時，在最短時間內(nèi)自動判斷并切除故障所在的區(qū)段，恢復(fù)對非故障區(qū)段的供電，從而盡量減少故障影響的停電范圍和停電時間。選擇科學(xué)合理的故障區(qū)段定位模式，大大提高配電自動化系統(tǒng)的性能價格比及對供電可靠性的改善程度。當前的配電自動化故障區(qū)段定位手段主要是有信道模式、無信道模式以及兩者相結(jié)合的混合模式三種。
（一）有信道的故障區(qū)段定位模式
有信道的故障區(qū)段定位模式是指在故障發(fā)生后，依靠各分段開關(guān)處具有通信功能的柱上開關(guān)控制器FTU（FeederTerminalUnit，饋線終端單元）之間或FTU同配電主/子站之間通過通信設(shè)備交換故障信息，判斷故障區(qū)段位置。這種模式包括基于主/子站監(jiān)控的集中（遠方）判斷方式和基于饋線差動保護原理的分散（就地）判斷模式。基于主/子站的集中判斷方式是以配電自動化監(jiān)控主站/子站為核心，依靠通信實現(xiàn)整個監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)采集與控制?；陴伨€差動保護原理的分散判斷方式是當故障發(fā)生時，各保護開關(guān)上的FTU利用高速通信網(wǎng)絡(luò)同相鄰開關(guān)上的FTU交換是否過流的信息，從而實現(xiàn)故障的自動判斷與隔離。
（二）無信道的故障區(qū)段定位模式
無信道的故障區(qū)段定位模式是通過線路始端的重合器同線路上的分段開關(guān)的配合，就地自主完成故障定位和隔離功能，它包括重合器同過流脈沖計數(shù)型分段開關(guān)配合、重合器同電壓時間型分段開關(guān)配合以及重合器間配合等實現(xiàn)方式。重合器同過流脈沖計數(shù)型分段開關(guān)配合的方式：過流脈沖計數(shù)型分段器不能開斷短路電流，但能夠在一定時間內(nèi)記憶重合器備開斷故障電流動作次數(shù)。重合器同電壓時間型分段開關(guān)配合的方式：故障時線路出口處的重合器跳閘，隨后沿線分段器因失壓分閘，經(jīng)延時后重合器第一次重合，沿線分段器依次順序自動加壓合閘，當合閘到故障點所在區(qū)段時，引起重合器和分段器第二輪跳閘，并將與故障區(qū)段相連的分段器閉鎖在分閘位置，再經(jīng)延時后重合器及其余分段器第二次重合就可以恢復(fù)健全區(qū)段供電的目的。重合器配合的方式：重合器方式延續(xù)了配電網(wǎng)電流保護的原理，自線路末端至線路始端逐級增加啟動電流和延時的整定值，實現(xiàn)逐級保護的功能。
（三）有信道集中控制與無信道就地控制相結(jié)合的混合模式
有信道集中控制與無信道就地控制相結(jié)合的混合模式是結(jié)合前面兩種模式的特點，對于以環(huán)網(wǎng)為主的城市配電網(wǎng)，當系統(tǒng)通信正常時，以集中判斷方式為主，當通信異常時，可以在配電終端就地控制；對于農(nóng)電縣級配電網(wǎng)，一次網(wǎng)絡(luò)既有環(huán)網(wǎng)供電，更多的是輻射型供電方式，因此放射形網(wǎng)絡(luò)的故障定位選用無信道的就地判斷方式，環(huán)路網(wǎng)絡(luò)采用集中判斷方式。
二、目前配電自動化中故障區(qū)段定位手段的特征比較
基于有信道故障區(qū)段定位模式的配電自動化系統(tǒng)由于采用先進的計算機技術(shù)和通信技術(shù)，正常情況下可以實時監(jiān)控饋線運行情況，實現(xiàn)遙信、遙測、遙控功能及平衡負荷；故障情況下可以綜合全局信息，快速完成故障的志別、隔離、負荷轉(zhuǎn)移和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，避免了出線開關(guān)多次重合對系統(tǒng)的影響，適用于配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、負荷密集地區(qū)的配電管理系統(tǒng)。但它的缺點是故障的判斷和隔離完全依賴通信手段，對通信速率和可靠性要求高，需投入資金較多；通信設(shè)備或主站任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都有可能導(dǎo)致故障緊急處理的全面癱瘓。
無信道的故障區(qū)段定位模式將故障處理下放到設(shè)備層自動完成，根本上消除了通信設(shè)備可靠性環(huán)節(jié)對定位功能的影響，具有原理簡單，功能獨立，封裝性好的特點，并且投資比有信道的方式少。重合器同分段開關(guān)配合方式的缺陷在于判斷故障所需的重合閘次數(shù)較多，故障產(chǎn)生的位置距離電源越遠，重合閘次數(shù)和故障判斷時間很長，難以達到饋線保護功能對故障處理快速性的要求；重合器配合的方式通過各開關(guān)動作參數(shù)整定配合判斷并切除故障，無需出線重合器的多次重合閘，但由于配電網(wǎng)存在線路短，故障電流差別不大的特點，容易引起故障時的越級跳閘；并且越靠近出線側(cè)的重合器故障后延時分閘時間很長，不符合故障處理快速性的要求。
有信道和無信道混合模式結(jié)合了兩者的優(yōu)點，可以根據(jù)地區(qū)配電網(wǎng)的時間情況進行有效組合；但它的缺點是存在著控制實現(xiàn)困難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，并且不經(jīng)濟。配電自動化系統(tǒng)中，無信道的故障區(qū)段定位模式由于減少了通信環(huán)節(jié)，在故障處理的可靠性和經(jīng)濟性方面都要優(yōu)于有信道的模式；但故障區(qū)段定位過程需要多次投切開關(guān)的缺點限制了它進一步提高供電可靠性的能力。
三、基于暫態(tài)保護的配電網(wǎng)故障區(qū)段定位方法研究進展
目前配電自動化系統(tǒng)所采用的故障區(qū)段定位方法延續(xù)了電力系統(tǒng)繼電保護中電流保護的核心理念，其構(gòu)成原理建立在檢測故障前后工頻或接近工頻的穩(wěn)態(tài)電壓、電流、功率方向、阻抗等電氣量的基礎(chǔ)上，此領(lǐng)域的研究工作也是圍繞著如何提高這種原理的性能展開的。實際上，由于輸電線路具有分布參數(shù)的特性，當電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，線路在故障的初始時刻一般都伴隨著大量的暫態(tài)信號，故障后的初始電弧以及在電弧最終熄滅前的反復(fù)短暫熄滅和重燃會在線路上產(chǎn)生較寬頻帶的高頻暫態(tài)信號；行波由色散產(chǎn)生的頻率較集中的高頻信號發(fā)生偏移和頻率分散，會產(chǎn)生頻帶較寬的高頻信號。這些在故障過程中產(chǎn)生的暫態(tài)高頻電流電壓信號含有比工頻信號更豐富的故障信息，如故障發(fā)生的時刻、地點、方向、類型、程度等。但由于故障暫態(tài)信號具有頻帶寬，信號幅度較工頻微弱，且持續(xù)時間短的特點，受信號提取和分析手段的限制，在傳統(tǒng)的保護方法里被當做高頻噪聲濾除掉。但是，隨著信號提取及分析技術(shù)的快速發(fā)展，基于暫態(tài)保護原理的故障處理技術(shù)越來越受到人們的重視。
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1微電子機械系統(tǒng)的概念
微電子機械系統(tǒng)所指的就是在大小毫米量級之下，最終形成的可以控制能夠運動的微型機電裝置是由單元尺寸需要在可控制的微米和納米之間，是一個整體的系統(tǒng)，把微機構(gòu)、微傳感器，以及微執(zhí)行器還有信號處理系統(tǒng)等等構(gòu)成。在不同的國家對于微電子機械系統(tǒng)的稱呼有所不同，
2微電子機械系統(tǒng)的發(fā)展歷程
微機械器件以及微電子機械系統(tǒng)在生產(chǎn)加工的過程中需要對其深加工技術(shù)進行研究和重視。在研究中開始逐漸的形成了微電子加工技術(shù)和微機械裝置加工技術(shù)。并隨著對技術(shù)的細分，開始形成了體微機械技術(shù)以及外輪廓表面微機械裝置技術(shù)，并同時也產(chǎn)生了LIGA機械裝置技術(shù)以及高標準的LIGA機械裝置技術(shù)。對其體微機械技術(shù)按照實施的目標對象機械能分析，可以得出體硅單晶體為核心構(gòu)成體并在其物理測量厚度的10到999單位內(nèi)呈現(xiàn)規(guī)則布局分離，為其核心的技術(shù)策略單位。并對其技術(shù)中存在的腐蝕以及吻合問題進行布局的考慮。對其技術(shù)的優(yōu)勢分析得出，其裝置的工藝相對不繁瑣，但其操控性和調(diào)控性數(shù)值偏低。在表面微機械裝置中，進行相應(yīng)的IC技術(shù)加工，如采用擴散光學(xué)和標準尺寸對應(yīng)光刻以及復(fù)膜層疊等技術(shù)運用中，其都會對原有的厚度比率進行微調(diào)，對其在剝離技術(shù)中和進行切割技術(shù)的分析[1]。其技術(shù)的有點在于對IC技術(shù)有相對完整的包容性，但存在的不足點也較為顯著，如切割的縱向厚度單位偏低，在電光鑄模和縮微成型以及耐溫差等方面存在一定的技術(shù)局限。LIGA技術(shù)在德文X射線進行曝光和電光鑄模中有其良好的優(yōu)越性，其對設(shè)備的制取尺寸在1單位內(nèi)到999單位內(nèi)。但需要指出LIGA技術(shù)處于高成本和高復(fù)雜度的技術(shù)，并需要采用相對保守的紫外線深度曝光，保障其光刻效果和覆膜效果。而準LIGA技術(shù)在對設(shè)備加工中可以在最合理控制尺寸中，保障其電路集成后續(xù)裝置獲得合理的配置[2]。因而其技術(shù)的優(yōu)勢在微機械技術(shù)中可以獲得關(guān)注度的展現(xiàn)。
2.1自動對焦的三維加工技術(shù)
目前自對準的準三維加工技術(shù)普遍采用深度的紫外線厚度型進行光度的曝光刻度，并進行膠模的處理，保證其在犧牲層和結(jié)構(gòu)層獲得合理的電鑄，并利用其兩層的金屬電鑄特帶你，獲得犧牲層厚度的保障，并進行微結(jié)構(gòu)的自動對準技術(shù)保障[3]。
因而CU可以表示為犧牲層，NI為結(jié)構(gòu)層的技術(shù)，并在其平面和垂直兩方向性獲得控制，在其CU和NI中進行電鑄處理，使得其種子層和型模層獲得兩種電鑄金屬處理，讓技術(shù)水平在微架構(gòu)層面獲得統(tǒng)一標準化套準對應(yīng)。在其腐蝕性選擇上要對其液體進行考慮，CI屬于腐蝕性，NI不屬于腐蝕性，并對其微機械機構(gòu)進行終止惰性反應(yīng)。其配套技術(shù)以及Ic工藝獲得最大化的包容，在溫度上控制在85攝氏度，獲得對結(jié)構(gòu)合理的微機械技術(shù)。其深度的單位測定在22，保障其后續(xù)的標準對應(yīng)后其范圍空載在49到101內(nèi)。
準LIGA技術(shù)需要在工藝布局考慮中，首先要保障（a）低阻硅片（10-3cm），其熱氧化反映在1.5，其厚度在SIO2其需要把定子對襯低的外圓位置進行確定。同時進行首次的光學(xué)刻，SIO2腐蝕出進行1.2各坑道處理。形成在轉(zhuǎn)子下部的新支撐點確定。在除去膠緣后，在真空中進行高溫處理形成0.3的銅電鑄種子層。在第二次光學(xué)刻錄中，要對尺寸厚光刻膠AZ4620進行轉(zhuǎn)子膠模處理，保障其電光鑄在3內(nèi)進行轉(zhuǎn)子保障。后進行第三次的光刻，在其厚度尺寸中選擇光學(xué)刻錄定子膠模處理，保障其厚度在2.5范圍內(nèi)。形成銅犧牲層的轉(zhuǎn)子和釘子的轉(zhuǎn)化變化，對其空隙中要包容其電鑄在1.5釘子范圍。在最后一次光刻中，要對其厚膠光學(xué)刻錄后，對其1.3銅都犧牲層要進行間隙轉(zhuǎn)化的電鑄考慮。并用起腐蝕性的液進行HF緩沖液體的處理，通過SIO2合理的釋放轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)子。其微機械技術(shù)在應(yīng)用中可以獲得廣泛的推崇，靜電驅(qū)動鎳晃動微馬達為例，其自對準的準三維加工技術(shù)目前在實際應(yīng)用中哥已經(jīng)獲得鎳晃動馬達。用電鑄Cu作犧牲層，電鑄Ni作結(jié)構(gòu)層（定子、轉(zhuǎn)子和軸），得到的轉(zhuǎn)子與定子。各項參數(shù)都符合標準。
3結(jié)語
依據(jù)新時代先進的科學(xué)技術(shù),我國機電企業(yè)邁向了智能化的飛躍,從而實現(xiàn)了自動化操作手段。在當今機電工程施工領(lǐng)域,機電一體化電子信息技術(shù),通過電腦一手掌控,其發(fā)展的主要動力來自于當今時代先進的科學(xué)技術(shù),并且結(jié)合計算機軟硬件所構(gòu)成的一個智能化系統(tǒng)。機電一體化系統(tǒng)的出現(xiàn),一方面,機電施工工程實現(xiàn)科學(xué)規(guī)范化管理,另外,給新時代機電企業(yè)創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟價值,傳統(tǒng)的機電施工工程管理相比,機電一體化更可靠、更安全,對我國機電企業(yè)在未來的發(fā)展意義非凡。
2機電一體化向智能化邁進的發(fā)展歷程
2.1數(shù)控機床。與西方發(fā)達國家相比,我國機電企業(yè)出現(xiàn)較晚,隨著我國建筑行業(yè)規(guī)模不斷擴大,機電企業(yè)的發(fā)展是確保實現(xiàn)高質(zhì)量建筑工程的必然要求。在我國機電一體化的出現(xiàn),一開始受數(shù)控機床技術(shù)的影響,在20世紀中期,人們的日常生活開始觸及電子應(yīng)用設(shè)備,電子應(yīng)用設(shè)備是推動機械產(chǎn)物必然發(fā)展的需求,由于當時電子應(yīng)用設(shè)備實際操作受限,其機械化產(chǎn)物質(zhì)量達標還不能得到保證,因此,機電一體化的運作還不能廣泛地應(yīng)用在我國機電企業(yè)中。2.2微電子技術(shù)。在20世紀中期,機電一體化應(yīng)用數(shù)控機床技術(shù)領(lǐng)域存在著較大的問題,不能滿足當今時代機電工程施工的具體要求,所以,仍需要借助其他技術(shù)進一步實現(xiàn)機電一體化。微電子科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn),給機電一體化的發(fā)展帶來了新的希望,隨著我國機電工程規(guī)模不斷擴大,對其施工技術(shù)的要求也在不斷增加,這一時代機電。一體化應(yīng)用微電子技術(shù),推動了機電一體化順利實施,微電子技術(shù)的出現(xiàn),將我國機電工程帶到了一個嶄新的發(fā)展領(lǐng)域,其各項技術(shù)的共同運行促使機電一體化技術(shù)的正常運行。2.3可編程控制器的出現(xiàn)在20世紀中后期階段,機電一體化技術(shù)的發(fā)展邁向了較為成熟階段,先前的微電子技術(shù)雖然在一定程度上能為機電一體化技術(shù)的發(fā)展奠定基礎(chǔ),隨著新時代的發(fā)展,機電一體化技術(shù)實際應(yīng)用領(lǐng)域越來越多,微電子技術(shù)還不能完全滿足機電一體化技術(shù)在任何情況之下解決所有問題,因此,在這一時期,出現(xiàn)了可編寫程序的控制器,該控制器主要功能是通過可編寫的特點使之自動化操作,應(yīng)用該控制器最早的國家是美國,美國汽車制造行業(yè)中將該控制器應(yīng)用得十分充分。隨著機電控制器技術(shù)的不斷成熟,在我國機電施工的過程中大量應(yīng)用該控制器,技術(shù)的不斷成熟,并且通過大量實踐應(yīng)用將新時代研制出的新型機電控制器大量投入到生產(chǎn)過程。隨著這項技術(shù)的成熟,國家為了更好地控制新時代研制出的新型機電控制器,制定了很多關(guān)于該領(lǐng)域技術(shù)相應(yīng)的管理條例,從宏觀角度上來看,機電一體化技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從單一到復(fù)雜的過程,從單一的結(jié)構(gòu)體演變成各個復(fù)雜的系統(tǒng),在機電一體化技術(shù)的功能方面,不但實現(xiàn)了自動化機電一體化技術(shù),同時賦予機電一體化技術(shù)智能化特點。當今時代,機電一體化技術(shù)具有遠程控制操作端,使新型機電一體化技術(shù)實現(xiàn)便捷化轉(zhuǎn)換,而且通過遠程控制端信息快速傳達各個接收端,接收端在接收信息后的第一時間通過新時代信息處理技術(shù)快速篩選和整理,新時代機電一體化技術(shù)在研發(fā)領(lǐng)域更偏向于它的實際應(yīng)用價值,形成了新時代機電一體化系統(tǒng)。2.4激光光電子技術(shù)。隨著新時代社會科技水平的不斷提高，機電一體化規(guī)模不斷擴大，可控制的編程器已經(jīng)不能完全滿足新時代機電企業(yè)的發(fā)展，為了更好地迎合當代機電一體化企業(yè)可以更好地向智能化推進，激光光電子技術(shù)的出現(xiàn)，將機電一體化智能化推向了至高點，利用當下十分先進的激光技術(shù)，借用光電子在激光中的優(yōu)勢，而且光電子技術(shù)能夠在可編程操控基礎(chǔ)之上，能夠進一步優(yōu)化先前所有用于機電一體化所有技術(shù)，完善整個智能化過程，從根本上改變機電一體化智能化發(fā)展的很多干擾因素，擺脫不必要因素的影響，確保在激光光電子技術(shù)的支撐之下，更加快速高效地實現(xiàn)機電一體化智能化發(fā)展。總而言之，利用當下十分先進的激光技術(shù)，我國機電企業(yè)可以抓住這一優(yōu)勢，對光電子在激光技術(shù)的支撐之下，能夠讓機電企業(yè)一體化智能化推進目標更快實現(xiàn)，機電企業(yè)應(yīng)根據(jù)當今社會機電行業(yè)發(fā)展的趨勢，并且一直關(guān)注當下社會先進的科學(xué)技術(shù)，利用新時代先進的科學(xué)技術(shù)和機電一體化企業(yè)發(fā)展的趨勢的動態(tài)，并且根據(jù)自身企業(yè)在社會發(fā)展過程中的發(fā)展趨勢，將機電一體化和新時代先進的科學(xué)技術(shù)巧妙地融合在一起，研制出更為先進的機電一體化技術(shù)，迎合新時代社會發(fā)展的趨勢，重點研究機電一體化向智能化發(fā)展需要的哪些前提條件，并根據(jù)自身機電企業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢，加強機電一體化相關(guān)技術(shù)的研究，研制出高質(zhì)量高效率機電一體化向智能化發(fā)展的先進技術(shù)，以確保我國機電企業(yè)在未來發(fā)展中能夠一直處于世界前沿水平。
3對新時代機電一體化向智能化發(fā)展的思考
當今時代,社會飛速發(fā)展,帶動了我國各行各業(yè)的不斷發(fā)展,機電一體化智能化的發(fā)展趨勢是我國新時代順應(yīng)社會發(fā)展的必然要求,新時代機電一體化發(fā)展以其智能化的存在優(yōu)勢,是一個控制機電領(lǐng)域的系統(tǒng)組織,依靠新時代微電子技術(shù),在機電一體化設(shè)備的制作過程中,其數(shù)字化管理系統(tǒng)實現(xiàn)過程利用微電子控制器更簡單地解決了這一問題。當今時代數(shù)控機床技術(shù)不斷成熟,計算機應(yīng)用系統(tǒng)飛速發(fā)展,給新時代機電一體化技術(shù)數(shù)字化系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ),并且通過計算機先進的技術(shù)實現(xiàn)虛擬化管理和集成管理。在我國機電行業(yè)的發(fā)展中,機電一體化技術(shù)是實現(xiàn)機電產(chǎn)品數(shù)字化屬性的重要手段。在20世紀末,最早將機電一體化推向智能化邁進的國家是西方很多發(fā)達國家,機電一體化智能化推進不但給這些發(fā)達國家創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟價值,并且將機電一體化這一偉大的智能成果推向了世界前沿。比如:像很多可編程的控制器可以促使機電一體化向智能化邁進所生產(chǎn)的機電產(chǎn)品擁有數(shù)字化管理系統(tǒng),當今時代,電子信息技術(shù)尤為發(fā)達,在機電一體化數(shù)字化管理系統(tǒng)中,更加有力地提升了機電一體化數(shù)字化管理系統(tǒng)的數(shù)字化創(chuàng)造。新時代下,機電一體化已經(jīng)向智能化推進,隨著時間的推移,機電一體化向智能化推進的步伐在潛移默化的影響著我們國家。
4結(jié)語
當今時代快節(jié)奏的生活越來越普遍存在于我們的生活之中,機電一體化向智能化推進符合新時代生活理念,機電一體化向智能化可以推進的過程大體分成幾個階段,首先在數(shù)控機床技術(shù)的出現(xiàn),機電一體化向智能化推進有了一點起色,接著微電子技術(shù)和可編程的控制器將機電一體化智能化推向了十分成熟階段,為機電一體化智能化數(shù)字系統(tǒng)奠定了發(fā)展基礎(chǔ),光電子技術(shù)的出現(xiàn)將機電一體化智能化邁進推向了最高端,是新時代先進科學(xué)技術(shù)的必然發(fā)展產(chǎn)物,隨著機電一體化智能化技術(shù)的不斷發(fā)展,機電一體化技術(shù)在我國慢慢的發(fā)展起來。
作者:王濤 單位:陜西交通建設(shè)集團公司西長分公司
參考文獻
[1]蘇迅文.機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[A].石家莊市翰坤文化藝術(shù)有限公司,2015年第九屆雜文學(xué)術(shù)研討會論文集[C].2015:2.
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20世紀70年代，英特爾公司(Intel)的戈登?摩爾(Gordan Moore)預(yù)言：芯片上晶體管的數(shù)量將每隔18個月至兩年就會翻一番。這即是電腦行業(yè)在幕后稱之為的“摩爾定律”，這一定律至今依然在發(fā)揮著作用。但是，如果“摩爾定律”一直有效，那么小小芯片上的晶體管數(shù)量將繼續(xù)呈指數(shù)級的增長。可以想像不久的將來芯片將承受怎樣的負擔，這就需要將整個系統(tǒng)集成在一個小小芯片上的SoC(System on Chip)技術(shù)。這個激動人心的技術(shù)將曾經(jīng)占據(jù)整個房間的龐大的計算機變得如今只有小拇指的指甲那么大小。正如很多專家所言，自從以半導(dǎo)體和集成電路為基礎(chǔ)的計算技術(shù)出現(xiàn)以來，片上系統(tǒng)(SoC)技術(shù)已經(jīng)成為最重要的一項技術(shù)。
本書是為迎接新一代半導(dǎo)體技術(shù)來臨的巨大的設(shè)計挑戰(zhàn)而匯集的論文集，這些論文幾乎涵蓋了SoC技術(shù)的所有相關(guān)主題。具體為：1．為了使器件模型不斷地降低成本，還必須滿足其準確性，就需要擴展各種不同的新技術(shù)，ColinMcAndrew的論文就是面向二極管的模型，Matthias Bueher和Christian Enz的論文解決了MOS管的模型。2．解決過程參數(shù)的概率性偏差，這些偏差表現(xiàn)為電路的行為偏差，也就是在大規(guī)模生產(chǎn)當中被稱為參數(shù)出現(xiàn)誤差，Colin McAndrew的論文的另外一個貢獻就是研究了在電路模擬當中的概率性偏差，這在計算效率和物理分析方面很重要，最終可能會決定設(shè)計是否可以生產(chǎn)。3．電路部件的設(shè)計復(fù)雜性，在新技術(shù)快速涌現(xiàn)的當代，對于每一種新技術(shù)都相應(yīng)重新設(shè)計電路顯然不現(xiàn)實，也為成本要求所不允許，Jose Franca的論文試圖設(shè)計出將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、放大器和濾波器集成在一起，成為一個能夠匹配很多應(yīng)用的系統(tǒng)。4．隨著芯片上晶體管數(shù)量的增加，單位面積里所聚集的晶體管數(shù)量將越來越多，密集的晶體管單位面積上的發(fā)熱將越來越巨大，這就提出了當今非常熱門的問題――低功耗，R.Leung的文章就涉及這個方面，試圖解決高速NO緩沖器的低功耗問題。5.T.Yanagawa，S.Bampi和G.Wirth的文章很翔實和理性的預(yù)測了2010年的微電子技術(shù)對將來的微電子和集成電路半導(dǎo)體技術(shù)產(chǎn)生的影響。
本書適合學(xué)習和從事微電子和計算機專業(yè)的研究生和工程技術(shù)人員閱讀，同時也適合相關(guān)專業(yè)讀者參考。
丁丹，碩士生
(中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所)
關(guān)鍵詞 模擬集成電路 CAD 教學(xué)改革
中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1002—7661（2012）21—0006—01
在當今信息時代，微電子學(xué)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。集成電路（ Integrated Circuit， IC）作為微電子技術(shù)的核心，是整個信息產(chǎn)業(yè)和信息社會最根本的技術(shù)基礎(chǔ)。發(fā)展IC產(chǎn)業(yè)對提高技術(shù)的創(chuàng)新基礎(chǔ)和競爭能力具有非常重要的作用，對國民經(jīng)濟發(fā)展、國防建設(shè)和人民文化生活等各方面都發(fā)揮著巨大的作用，也是一個國家參與國際化政治、經(jīng)濟競爭的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。模擬集成電路是現(xiàn)實世界和數(shù)字化系統(tǒng)之間的橋梁，是現(xiàn)代信息化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。發(fā)展電子信息化，必須發(fā)展模擬IC技術(shù)。為了提高我國模擬IC電路的水平，不但要在產(chǎn)業(yè)化方面做出巨大的努力，還需培養(yǎng)出更多的高質(zhì)量人才。事實上，模擬集成電路設(shè)計是一個實踐性較強、實踐內(nèi)容多的微電子學(xué)專業(yè)的專業(yè)方向，因而在教學(xué)課程設(shè)置時不僅要努力加強理論教學(xué)，還需加強實踐教學(xué)，提高學(xué)生的實踐動手能力。《模擬集成電路CAD》課程作為模擬集成電路設(shè)計方向的核心基礎(chǔ)課程，其教學(xué)的好壞關(guān)系到學(xué)生在模擬集成電路設(shè)計方面的發(fā)展前景。在此背景下，根據(jù)重慶郵電大學(xué)光電工程學(xué)院微電子學(xué)專業(yè)的實際情況，結(jié)合筆者多年集成電路實際工程經(jīng)驗以及多年教學(xué)實踐，擬從以下幾個方面對《模擬集成電路CAD》課程的教學(xué)改革進行探索。
一、理論教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生分析設(shè)計能力為目標
《模擬集成電路CAD》是模擬集成電路設(shè)計方向的一門核心基礎(chǔ)課，與其他電路基礎(chǔ)課一樣，具有承上啟下的作用。而模擬集成電路具有概念細節(jié)多、理論較抽象、工程特征突出、電路結(jié)構(gòu)多樣等特點，在學(xué)習中學(xué)生普遍反映較難學(xué)習。在設(shè)置授課內(nèi)容時，不僅要夯實專業(yè)基礎(chǔ)和培養(yǎng)學(xué)生的分析與設(shè)計能力，還要盡量避免與《模擬CMOS集成電路》等課程的知識重復(fù)的問題。
根據(jù)教學(xué)大綱以及課程內(nèi)容設(shè)置原則，《模擬集成電路CAD》理論教學(xué)定為32學(xué)時，并將講授內(nèi)容分為以下幾部分：第一部分，MOS仿真模型及CMOS模擬集成電路CAD；第二部分，單元電路設(shè)計、仿真及分析；第三部分，偏置電路設(shè)計、仿真及分析；第四部，跨導(dǎo)放大器設(shè)計。在授課過程中，以簡單CMOS模擬集成電路基本單元分析為主，復(fù)雜CMOS模擬集成電路分析為輔；以分析能力培養(yǎng)為主，設(shè)計能力培養(yǎng)為輔；激勵學(xué)生CMOS模擬集成電路設(shè)計的興趣。
二、實驗教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力為目標
實驗教學(xué)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生建立起CMOS模擬集成電路設(shè)計流程的概念、熟練掌握各個環(huán)境的工具使用，能解決模擬集成電路設(shè)計仿真過程出現(xiàn)的問題，促使理論知識的理解和深化，因而設(shè)置合理的實驗體系具有重要意義。同時，Cadence、Synopsys、Mentor等最主流集成電路設(shè)計工具廠商提供的EDA工具是目前集成電路設(shè)計公司最廣泛使用的工具。為了使學(xué)生在畢業(yè)后能很快適應(yīng)崗位、能盡快進入角色，有必要使學(xué)生學(xué)習使用這類先進的EDA工具，從而真正幫助學(xué)生掌握CMOS模擬集成電路設(shè)計技術(shù)。根據(jù)這一原則，《模擬集成電路CAD》實驗教學(xué)定為32學(xué)時，并開設(shè)如下幾個實驗：實驗一，IC設(shè)計工具—Cadence的ADE與版圖大師等的使用；實驗二，CMOS兩級運算放大器的設(shè)計、版圖繪制與驗證；實驗三，CMOS帶隙基準參考的設(shè)計、版圖繪制與驗證。在實驗過程中，一人為一組，有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考問題、解決問題的能力。
三、改革教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段
教學(xué)內(nèi)容體系確定后，采用什么樣的教學(xué)方法與教學(xué)手段是非常重要的。采用有效的教學(xué)方法并結(jié)合先進的教學(xué)手段，不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生獲取知識的能動性，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生獨立發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及解決問題的能力，實現(xiàn)以教為中心到以學(xué)為中心的轉(zhuǎn)換，突出學(xué)生在學(xué)習過程中的主動性，從而獲得好的教學(xué)成果。
針對CMOS模擬集成電路具有概念細節(jié)多、理論較抽象、工程特征突出、電路結(jié)構(gòu)多樣等特點，在（下轉(zhuǎn)第10頁）（上接第6頁）教學(xué)手段上以多媒體教學(xué)為主，傳統(tǒng)黑板板書為輔，同時在課堂上以動畫的形式展現(xiàn)當前CMOS模擬集成電路設(shè)計趨勢及其技術(shù)特點，從而達到提高課堂教學(xué)質(zhì)量的目的。
四、考核方式的改革
考核是對學(xué)習的結(jié)果做出評估，是反映教學(xué)效果的手段。而課程開設(shè)能否達到既定的教學(xué)目標，課程的考核方式有著比較重要的作用。傳統(tǒng)的考核方式為試卷筆試與平時成績結(jié)合的方式。針對《模擬CMOS集成電路》課程特點，考核方式作如下嘗試：結(jié)合課程的專業(yè)特點，采用提交論文和現(xiàn)場答辯相結(jié)合的考核方式。針對課程的重點知識點，設(shè)計幾個課外小題目，讓學(xué)生通過查閱相關(guān)文獻資料，完成電路設(shè)計并撰寫小論文，從而增強學(xué)生獨立思考與實踐動手能力。在每個題目完成后，教師要求學(xué)生在提交論文時做好答辯ppt，并利用專門時間進行5分鐘左右的答辯，并接受教師和同學(xué)的提問。這樣可以引導(dǎo)學(xué)生更加重視實踐性環(huán)節(jié)，強化技能水平的提高。
教學(xué)過程是一個不斷探索、總結(jié)與創(chuàng)新的過程。要實現(xiàn)《模擬集成電路CAD》這門課的全面深入的改革，還有待與同仁一道共同努力。在今后的教學(xué)實踐中，筆者將加強與同行交流學(xué)習，進一步完善教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實踐、教學(xué)方法、教學(xué)手段以及考核方式等，以期改善教學(xué)效果。
參考文獻：
[1]徐世六.軍用微電子技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略思考[J].微電子學(xué)，2004，34（1）：l—6.
論文摘要：光電子器件和部件廣泛應(yīng)用于長距離大容量光纖通信、光存儲、光顯示、光互聯(lián)、光信息處理、激光加工、激光醫(yī)療和軍事武器裝備，預(yù)期還會在未來的光計算中發(fā)揮重要作用。本文將介紹國內(nèi)外光電子技術(shù)及光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
如果說微電子技術(shù)推動了以計算機、因特網(wǎng)、光纖通信等為代表的信息技術(shù)的高速發(fā)展，改變了人們的生活方式，使得知識經(jīng)濟初見端倪，那么隨著信息技術(shù)的發(fā)展，大容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，光電子技術(shù)將起到越來越重要的作用。美國商務(wù)部指出：“90年代，全世界的光子產(chǎn)業(yè)以比微電子產(chǎn)業(yè)高得多的速度發(fā)展，誰在光電子產(chǎn)業(yè)方面取得主動權(quán)，誰就將在21世紀的尖端科技較量中奪魁”。日本《呼聲》月刊也有類似的評論：“21世紀具有代表意義的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，第一是光電子產(chǎn)業(yè)，第二是信息通信產(chǎn)業(yè)，第三是健康和福利產(chǎn)業(yè)……”，可以斷言，光電子技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再次推動人類科學(xué)技術(shù)的革命。
1世界光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
光纖通信技術(shù)的發(fā)展速度遠遠超過當初人們的預(yù)料，光纖已經(jīng)成為通信網(wǎng)的重要傳輸媒介，現(xiàn)在世界上大約有60%的通信業(yè)務(wù)經(jīng)光纖傳輸，到20世紀末將達到85%，但從目前光纖通信的整體水平來看，仍處于初級階段，光纖通信的巨大潛力還沒有完全開發(fā)出來。目前，各種新技術(shù)層出不窮，密集波分復(fù)用技術(shù)（DWDM，在同一根光纖內(nèi)傳輸多路不同波長的光信號，以提高單根光纖的傳輸能力）、摻鉺光纖放大器技術(shù)（EDFA，可將光信號直接放大，具有輸出功率高、噪聲小，增益帶寬等優(yōu)點）已取得突破性進展并得到廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在DWDM系統(tǒng)和光傳輸設(shè)備中，光電技術(shù)的比例將從過去比重不到10%達到90%。一種全新的、無需進行任何光電變換的光波通信——“全光通信”，由于波分復(fù)用技術(shù)和摻鉺光纖放大器技術(shù)的進展，也日趨成熟，將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統(tǒng)上首次使用，給全球的通信業(yè)帶來蓬勃生機。為此提供支撐的就是半導(dǎo)體光電子器件和部件。光電子器件和技術(shù)已形成一個快速增長的、巨大的光電子產(chǎn)業(yè)，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著越來越大的作用。美國光電子產(chǎn)業(yè)振興協(xié)會估計，到2003年，光電子產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值將達2000億美元。
Internet應(yīng)用的飛速增長對電信骨干網(wǎng)帶寬提出越來越高的需求，為滿足需求的增長，人們可以鋪設(shè)更多的光纖，或靠提高單路光的信息運載量（現(xiàn)在主干網(wǎng)可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性設(shè)備）。但更主要的方法卻是靠發(fā)展波分復(fù)用技術(shù)，增加光纖內(nèi)通光的路數(shù)（光波分復(fù)用的實驗記錄已經(jīng)達到2.64Tbps）。波分復(fù)用技術(shù)的普遍運用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長的市場。無限戰(zhàn)略公司的報告指出：“信號傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場1999年達到13億美元，比去年增加23%；1.48μm信號放大用激光器1999年市場份額達到1.6億美元，比去年增加33%；980nm信號放大用激光器銷售額達2.9億美元，比去年增長121%。整個激光器市場的份額1999年達18億美元，預(yù)期2003年將達到30億美元”。美國通信工業(yè)研究公司（CIR）的研究預(yù)測，北美市場光電子部件的市場規(guī)模將由目前的28億美元增長到2003年的61億美元，約每年增長18.5%。密集波分復(fù)用設(shè)備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報告稱雖然10年內(nèi)全光通信還不會全面商業(yè)化，但是全光交換將在幾年內(nèi)成為市場主流，報告也指出盡管光學(xué)部件市場被大公司所占據(jù)，但仍有創(chuàng)新性公司進入的可能。
2我國的光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)
近10年來我國光電子技術(shù)研究在國家“863”計劃和有關(guān)部門的支持下有了突飛猛進的進展，在很多領(lǐng)域同國外先進國家只有兩三年的距離，個別領(lǐng)域還處于世界領(lǐng)先地位。國內(nèi)光電子有關(guān)產(chǎn)業(yè)基地在光電子器件、部件和子系統(tǒng)（如激光器、探測器、光收發(fā)模塊、EDFA、無源光器件）等已經(jīng)占領(lǐng)了國內(nèi)較大的市場份額，初步具備同國外大公司競爭的能力，在毫無市場保護的情況下，靠自己的力量爭得了一席之地，市場營銷逐年有較大的增長，個別產(chǎn)品還取得國際市場相關(guān)產(chǎn)品中的銷量最大的成績。我國相應(yīng)研究發(fā)展基地和本領(lǐng)域高技術(shù)公司的許多產(chǎn)品填補了國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的空白，打破國外產(chǎn)品在市場上的壟斷地位，同時爭取進入國際市場。
摻鉺光纖放大器（EDFA）是高速大容量光纖通信系統(tǒng)必需的關(guān)鍵部件，國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品占國內(nèi)市場40%的份額。我國也是目前國際上少數(shù)幾個有能力研制PIC和OEIC的國家。808nm大功率激光器及其泵浦的固體綠光激光器，670nm紅光激光器已產(chǎn)品化和商品化并批量占領(lǐng)國際市場。國內(nèi)移動通信的光纖直放站所用的光電器件，90%使用國產(chǎn)器件，國產(chǎn)1.55μmDFB激光器戰(zhàn)勝了國外器件，占領(lǐng)了100%的國內(nèi)市場。
但是，我們應(yīng)當認識到在我國光電子技術(shù)發(fā)展中，光電子器件、部件雖是光通信、光顯示、光存儲等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵部分，但在整個系統(tǒng)和設(shè)備成本中所占的比重較小，其產(chǎn)值較低，目前科研開發(fā)主要處于跟蹤和小批量生產(chǎn)階段，光電子產(chǎn)業(yè)所需的規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)目前還未有實質(zhì)突破；國內(nèi)研究生產(chǎn)的光電器件和部件有相當部分還未能滿足整機和系統(tǒng)的要求，導(dǎo)致國外器件占據(jù)國內(nèi)市場相當多的份額；在機制上仍未擺脫科研、生產(chǎn)、市場相互脫離的狀況。
