航天科工出版基金 微系统

　　微系统是融合微电子、微光子、MEMS、架构和算法五大基础要素，采用系统设计的思想和方法，将传感、通信、处理、执行和微能源等五大功能单元，以微纳制造及工艺为基础的系统级封装集成在一起的具有多种功能的微装置。当前，微系统技术正在向从平面集成到三维集成、从微机电/微光电集成到异质混合集成、从结构/电气一体化集成到多功能一体化集成等方向发展，并正与生命科学、量子技术、微纳前沿交织融合，成为聚集前沿科技创新发展的重要领域。本书系统地介绍了微系统基本概念、发展背景及主要分类，重点介绍了电子元器件技术、集成技术、算法与架构、热管理技术等微系统关键技术，全面总结了国内外微系统的进展情况，分析了微系统的典型应用。

　　贾晨阳，高级工程师，长期从事国外导弹武器装备与前沿技术领域情报研究工作，连续多年承担导弹武器装备和前沿技术领域省部级情报研究课题，公开发表多篇论文，公开出版多部专著，获得两次国防科技进步奖。

目　录
章　微系统概述------------------- １
　一、认识微系统-------------------- ２
　　(一)什么是系统? ----------------- ２
　　(二)什么是微系统? ---------------- ３
　二、微系统的发展背景和需求-------------- ８
　　(一)发展背景------------------- ８
　　(二)发展需求------------------- ９
　三、微系统的分类------------------- １０
　　(一)信息处理微系统---------------- １１
　　(二)导航微系统------------------ １１
　　(三)射频微系统------------------ １１
　　(四)光电微系统------------------ １１
第二章　微系统关键技术----------------- １３
　一、微系统相关电子元器件技术------------- １６
　　(一)微电子技术------------------ １６
　　(二)光电子器件技术---------------- ２４
　　(三)微机电系统(MEMS)器件技术--------- ２６
　　(四)微能源器件技术---------------- ２８
　二、集成技术--------------------- ２９
　三、算法与架构-------------------- ３０
　四、热管理技术-------------------- ３１
　五、微系统技术发展面临的挑战------------- ３３
目　录?Ⅲ?
　　(一)集成技术因工艺和外围限制受影响-------- ３３
　　(二)散热困难和可靠性降低------------- ３４
　　(三)检测和测试资源的支持不能及时到位------- ３４
第三章　国外微系统发展举措--------------- ３５
　一、制定重大发展规划引领技术创新与变革-------- ３６
　　(一)国际路线图委员会发布新版国际器件与系统
路线图-------------------- ３６
　　(二)美国制定“电子复兴计划” ----------- ４５
　　(三)欧盟制定“功率半导体和电子制造４?０”计划--- ５２
　　(四)日本推出新型电力电子器件发展规划------- ５３
　二、设立有针对性的投资项目为技术发展提供支撑----- ５４
　　(一)先进处理器技术领域投资侧重忆阻器及专用
技术研发------------------- ５５
　　(二)宽禁带半导体器件领域注重应用技术研发----- ５９
　　(三)新材料器件领域投资集中在石墨烯前沿技术研究-- ６０
　　(四)国外新型电子材料研究领域投资规模不断扩大--- ６１
第四章　国外微系统发展现状--------------- ６３
　一、先进处理器前沿技术在硬件研制和可行性架构开发
方面进步明显------------------- ６４
　　(一)美国研制出世界首个集成硅光子学神经网络硬件-- ６４
　　(二)澳大利亚推出世界首个硅基互补金属氧化物半导体
量子计算芯片可行性架构------------ ６８
　二、下一代存储器前沿技术发展聚焦国防军事应用和高性能
计算等领域-------------------- ７４
　　(一)美国开发出新型三维微型数字射频存储器----- ７４
　　(二)波兰开发出世界首个基于化学反应原理的信息存储
单元“化学比特” --------------- ７９
?Ⅳ? 微系统
　　(三)美国与IMEC合作研发电阻式随机存取存储器
工艺--------------------- ８０
　　(四)三星９６层第五代NAND存储器芯片实现量产--- ８１
　三、宽禁带半导体器件前沿技术在异构集成代工工艺和晶体
管器件制造领域获得突破-------------- ８２
　　(一)美国磷化铟和氮化镓射频裸芯片与硅互补金属氧化物
半导体晶圆异构集成达到代工水平-------- ８２
　　(二)日本成功研制出全球首个金刚石基金属氧化物半导体
场效应晶体管----------------- ８５
　　(三)美国开发出基于下一代电力电子半导体材料氧化镓
全新耗尽/增强型场效应晶体管--------- ８７
　四、新材料器件前沿技术在二维材料生长和先进器件开发等
方向成果显著------------------- ８８
　　(一)美国开发出二硫化钼二维材料多端子忆阻晶体管-- ８８
　　(二)美国开发出基于石墨烯的远程外延技术------ ９１
　　(三)美国IBM 公司制造出先进碳纳米管p沟道晶体管- ９３
　五、特种功能器件前沿技术有望获得大规模推广和应用--- ９３
　　(一)新型可自愈封闭式相变存储器问世-------- ９３
　　(二)美国范德堡大学开发出可自分解电路板------ ９６
第五章　国内微系统发展情况--------------- ９７
　一、发展现状--------------------- ９８
　　(一)我国出台促进微系统产业发展的规划------- ９８
　　(二)我国企业突破微系统多项关键技术------- １００
　　(三)国内企业在部分微系统领域实现赶超------ １０２
　　(四)国内企业积极开拓微系统新应用领域------ １０２
　二、国内微系统主要企业--------------- １０４
　　(一)中星测控:研发实力雄厚----------- １０４
　　(二)敏芯微电子:具有独特技术---------- １０４
　　(三)歌尔声学:高成长潜力仍存---------- １０５
目　录?Ⅴ?
　　(四)瑞声科技:保持稳健发展----------- １０５
　　(五)青鸟元芯:老牌厂商蓄力待发--------- １０５
　　(六)深迪半导体:专注于陀螺仪的新秀------- １０６
　　(七)金山科技:数字化医疗设备龙头-------- １０６
　　(八)宝鸡秦明:军工生产背景延续到商用------ １０７
　　(九)昆仑海岸:乘政策东风或发展利好------- １０７
第六章　微系统技术典型应用-------------- １０９
　一、战场感知与控制----------------- １１２
　　(一)远程监视战场感知传感器系统--------- １１２
　　(二)微量化学品探测器-------------- １１４
　　(三)微流动控制----------------- １１５
　　(四)健康与使用状态监控------------- １１８
　二、惯性导航测量------------------ １１９
　　(一)MEMSIMU相关部件------------- １１９
　　(二)基于微系统的飞机姿态与航向指示系统----- １２２
　三、微型飞行器------------------- １２４
　　(一)昆虫飞行器----------------- １２６
　　(二)混合昆虫微机电计划------------- １２７
　四、军用射频组件------------------ １２９
　　(一)射频MEMS开关--------------- １３０
　　(二)射频MEMS传感与通信微组件--------- １３０
　五、变形反射镜和车载雷达-------------- １３２
　　(一)变形反射镜----------------- １３２
　　(二)车载激光雷达---------------- １３３
　六、微纳卫星及其推进器--------------- １３４
　　(一)手机卫星------------------ １３４
　　(二)新型超小马达---------------- １３５
　　(三)小型推进器----------------- １３６
　七、新型光电集成芯片---------------- １３７
?Ⅵ? 微系统
　　(一)二维光学相控阵列芯片------------ １３７
　　(二)太赫兹成像微芯片-------------- １３７
　八、消费微系统领域----------------- １３９
　　(一)微传感器提高汽车安全性----------- １４０
　　(二)微系统芯片提高电子产品能力--------- １４１
　九、医疗微系统领域----------------- １４２
第七章　结束语-------------------- １４７