第二章 微电子与计算机技术（1）（1 / 2）

第二章微电子与计算机技术（1）

微电子技术计算机是20世纪最重大的发明之一，它对人类社会的发展有着极其深远的影响。在信息社会中，微电子技术是基础，计算机和通信设施是载体，软件技术是核心。计算机技术的推广和运用，已经逐渐改变了整个世界。

从1946年世界上第一台电子数字计算机诞生，到“微处理器改变全球”，仅仅经历了半个多世纪，它的发展速度令世界上任何其他技术都望尘莫及。进入21世纪，人类又在研制以人工智能为基础的新一代计算机，这种计算机具有处理人的自然语言的能力，可以方便地实现人机对话，而且有高度的智能——不仅可以在生产现场进行各种作业，还能在办公室中和商业服务等行业从事多种智力型劳动或服务工作。

总之，随着社会的不断进步，人类将迎来计算机的智能时代，相信不久的将来，人类社会的信息化进程将会出现质的飞跃。

一、微电子技术

微电子技术

微电子技术是微小型电子元器件和电路的研制、生产以及用其实现由电子系统功能的技术领域。在该领域中，最主要的是集成电路技术，因此，微电子技术是随着集成电路技术，尤其是大规模集成电路技术的发展而发展起来的一门新兴技术。

与传统的电子技术相比，微电子技术不仅可以使电子设备和系统微型化，更重要的是它引起了电子设备和系统的设计、工艺、封装等方面的巨大变革。集成电路设计的出发点不再是单个元器件，而是整个系统或设备，像晶体管、电阻、连线等传统的元器件都是在硅基片内以整体形式互相连接的。

晶体管

1946年1月，贝尔（Bell）实验室成立了固体物理研究小组及冶金研究小组，并设计出了第一个晶体管，即在一个楔形的绝缘体上蒸金，然后用刀片把楔尖上的金划开一条小缝，并将该楔形体与锗片接触，在锗片表面形成间距很小的两个接触点。这两个接触点分别作为发射极和集电极，衬底作为基极。经过无数次实验，终于在1947年12月23日首次观察到了该晶体管的放大特性。从此，世界上第一个晶体管诞生了，拉开了人类社会步入信息时代的序幕。

集成电路

1958年，德克萨斯仪器公司的工程师们发明了集成电路。尽管当时一块芯片上只能集成5个晶体管，但是这种将多个晶体管和电阻、电容元件集成在一块芯片内的新型器件，标志着半导体器件的制造工艺水平产生了飞跃。

集成电路的出现打破了电子技术中器件与线路分离的传统，开辟了电子元器件与线路甚至整个系统向一体化发展的方向，为电子设备的性能提高、价格降低、体积缩小、能耗降低提供了新的途径，也为电子设备的迅速普及、走向大众奠定了基础。

集成电路的应用

目前，微电子芯片已经成为现代工业、农业、国防装备和家庭耐用消费品的细胞。例如，在日本，每个家庭拥有的集成电路芯片平均在100个以上。

由于集成电路的原材料主要是硅，因此有人认为，人类自1968年已经进入了继石器时代、青铜器时代、铁器时代之后的硅器时代。

随着微电子技术的发展和微型计算机的产生，信息技术的应用得到极其广泛的普及，较重要的信息技术应用成果多达5000余种，人们将其概括为“3C”革命和“3A”革命。

“3C”革命是指通信、计算机化和自动控制技术革命。“3C”革命将人类社会推向了划时代的信息新社会。

“3A”革命，又称为“三化”革命，是指工厂自动化、办公自动化和家庭自动化。“3A革命”的深入发展，将整个人类社会全面推向自动化。

IC存储卡

IC存储卡仅包含存储芯片而无微处理器，一般的电话IC卡即属于此类。

IC智能卡

将指甲盖大小的带有内存和微处理器芯片的大规模集成电路嵌入到塑料基片中，就制成了智能卡。银行的IC卡通常是指智能卡。智能卡也称为CPU（中央处理器）卡，它具有数据读写和处理功能，因而具有安全性高、可以离线操作等突出优点。所谓离线操作是与联机操作相对而言的，它可以在不连网的终端设备上使用。离线操作不仅大大减少了通信时间，也能够在移动收费点（如公共交通）或通信不顺畅的场所使用。

IC卡的优点

（1）存储容量大。磁卡的存储容量大约在200个数字字符；IC卡的存储容量根据型号不同，小的几百个字符，大的上百万个字符。

（2）安全保密性好。IC卡上的信息能够随意读取、修改、擦除，但都需要密码。

（3）CPU卡具有数据处理能力。在与读卡器进行数据交换时，可对数据进行加密、解密，以确保交换数据的准确可靠；而磁卡则无此功能。

（4）使用寿命长。

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