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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇超大規模集成電路，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：動態功耗 時鐘樹 clock gating技術
中圖分類號：TP752 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）09-0000-00
隨著半導體工業的發展和工藝的深入，VLSI（超大規模集成電路）設計正迅速地向著規模越來越大，工作頻率越來越高方向發展。顯而易見，規模的增大和頻率的提高勢必將產生更大芯片的功耗，這對芯片封裝，冷卻以及可靠性都將提出更高要求和挑戰，增加更多的成本來維護這些由功耗所引起的問題。而在便攜式設備領域，如智能手機、手提電腦等現在智能生活的必需品對芯片功耗的要求更為嚴格和迫切。
由于時鐘樹工作在高頻狀態，隨著芯片規模增大，時鐘樹規模也迅速增大，通過集成clock gating電路降低時鐘樹功耗是目前時序數字電路系統設計時節省功耗最有效的處理方法。
Clock gating的集成可以在RTL設計階段實現，也可以在綜合階段用工具進行自動插入。由于利用綜合工具在RTL轉換成門級網表時自動插入clock gating的方法簡單高效，對RTL無需進行改動，是目前廣為采用的clock gating 集成方法。
本文將詳細介紹clock gating的基本原理以及適用的各種clock gating策略，在實際設計中，應根據設計的特點來選擇合適的clock gating，從而實現面積和功耗的優化。
綜合工具在對design自動插入clock gating是需要滿足一定條件的：寄存器組（register bank）使用相同的clock信號以及相同的同步使能信號，這里所說的同步使能信號包括同步set/reset或者同步load enable等。圖1即為沒有應用clock gating技術的一組register bank門級電路，這組register bank有相同的CLK作為clock信號，EN作為同步使能信號，當EN為0時，register的輸出通過選擇器反饋給其輸入端保持數據有效，只有當EN為1時，register才會輸入新的DATA IN。可以看出，即使在EN為0時，register bank的數據處于保持狀態，但由于clk一直存在，clk tree上的buffer以及register一直在耗電，同時選擇電路也會產生功耗。
綜合工具如果使用clock gating 技術，那么對應的RTL綜合所得的門級網表電路將如圖2所示。圖中增加了由LATCH和AND所組成的clock gating cell，LATCH的LD輸入端為register bank的使能信號，LG端（即為LATCH的時鐘電平端）為CLK的反，LATCH的輸出ENL和CLK信號相與（ENCLK）作為register bank的時鐘信號。如果使能信號EN為高電平，當CLK為低時，LATCH將輸出EN的高電平，并在CLK為高時，鎖定高電平輸出，得到ENCLK，顯然ENCLK的toggle rate要低于CLK，register bank只在ENCLK的上升沿進行新的數據輸出，在其他時候保持原先的DATA OUT。
從電路結構進行對比，對于一組register bank（n個register cell）而言只需增加一個clock gating cell，可以減少n個二路選擇器，節省了面積和功耗。從時序分析而言，插入clock gating cell之后的register bank ENCLK的toggle rate明顯減少，同時LATCH cell的引入抑制了EN信號對register bank的干擾，防止誤觸發。所以從面積/功耗/噪聲干擾方面而言，clock gating技術都具有明顯優勢。
對于日益復雜的時序集成電路，可以根據design的結構特點，以前面所述的基本clock gating 技術為基礎實現多種復雜有效的clock gating 技術，包括模塊級別（module level）clock gating，增強型（enhanced）clock gating以及多級型和層次型clock gating技術。模塊級別的clock gating技術是在design中搜尋具備clock gating條件的各個模塊，當模塊有同步控制使能信號和共同CLK時，將這些模塊分別進行clock gating，而模塊內部的register bank仍可以再進行獨立的clock gating，也就是說模塊級別clock gating技術是可以和基本的register bank clock gating同時使用。如果register bank只有2bit的register，常規基本的clock gating技術是不適用的，增強型和多級型clock gating都是通過提取各組register bank的共同使能信號，而每組register bank有各自的使能信號來實現降低toggle rate。而層次型clock gating技術是在不同模塊間搜尋具備可以clock gating的register ，也即提取不同模塊之間的共同使能信號和相關的CLK。
圖1沒有clock gating的register bank實現電路 圖2 基于latch的clock gating 電路
綜上所述，clock gating技術在超大規模集成電路的運用可以明顯改善寄存器時鐘的toggle rate 和減少芯片面積，從而實現芯片功耗和成本的降低。實際設計過程中，需要根據芯片電路的結構特點來選擇，針對不同的電路結果選擇合適的clock gating技術會實現不同效果。
參考文獻
[1]L.Benini. P.Siegel， G.De Micheli “Automated synthesis of gated clocks for power reduction in Sequential circuits”， IEEE design and Test， winter 1994 pp.32-41.
[2]Power Compiler User Guide： Synopsys， Inc.， Y-2006.06， June 2006.
一、教材分析
(一)教材的特點
《電子信息專業英語》是一本專業英語教材，與基礎英語相比，它的專業針對性更強。課文中專業術語使用的比較多，其中所使用的句子也多具有科技英語文章中旬子的特點――句子長而且結構復雜。因此，與基礎英語的聽說讀寫四項技能并重相比，本專業英語更側重于學生將英語與自己所學的專業相結合的閱讀能力的培養。本課的內容是對集成電路的概述，而集成電路學生在專業課上已經進行了專業的學習，對課文所要講的內容已經不再陌生，這就為本課能夠在本專業的學生中順利展開奠定了基礎。
(二)教學目標
根據教材的特點并結合前幾課所學的內容，我把本課的教學目標確立如下，
知識目標：
①能準確識記以下單詞、詞組及縮寫：integrated circuit(集成電路)，diode(二極管)，cutaway view(刮面圖)，circuit chip(電路芯片)，IC(集成電路)，SSI(小規模集成電路)，MSI(中規模集成電路)，LSI(大規模集成電路)，VLSI(超大規模集成電路)
②能認讀文中出現的其它專業用語的英文形式。
技能目標：
①能根據文中的描述結合本專業知識，準確理解并譯出圖7-1中標注的幾個部件的名稱。
②結合課后所列生詞，能理解并譯出課文大意。
③用已學的英標結合學過的單詞，能準確拼讀新單詞。
(三)情感目標
①讓學生通過學習體會到專業英語并非想象中的那么難學。
②讓學生感受到英語作為一種語言工具，它可以將人們的視野和思維帶入另一片天地，從而激發學習英語的積極性。
(四)教學重難點
重點：準確拼讀并識記課文后所列的單詞和課文中出現的縮寫詞。
難點：理解并翻譯課文內容。
二、教學策略
古語說“難者不會，會者不難”。作為英語教師我所做的工作就是將學生教會，讓原本學生感覺很難的課本知識通過學生自己的學習體會到其實沒有那么難，從而激發學生的學習成就感和喜悅感。本課將以課文為載體，以學生為學習活動的主體，以舊帶新，不斷滾動知識點，用聽、說、讀、譯的方法來不斷重復，但因為每次重復時任務不同，學生在重復的過程中，對知識點會越來越熟悉，而且每次重復都會有不同的收獲。
三、教學程序
我將從熱身、導入、呈現、操練、鞏固、總結、作業設計7個部分來闡述我的教學設計。
Stepl Warmingup：Words
寫出5個前幾課中學習過而本課又出現了，但是學生很可能會忘記的單詞和詞組：circuit component(電路元件)， single cell(單個電池)，diode(二極管)， resistor(電阻)，capacitor(電容)。要求學生一起認讀，并根據回憶或前面課文的幫助口頭說出其漢語意思，教師把中文標注在黑板上。然后學生再次認讀。這個過程既幫助學生復習了已學詞匯，又掃除了即將學習的課文中部分單詞障礙。
step2 Leading in：Words string
以剛出現的單詞circuit(電路)展開，引導學生回憶專業課上所學過的電路，結合前幾課中學過的相關詞匯，總結如下：closed circuit(閉合電路)，electric circuit(電子電路)， real-life circuit(真實電路)，all branches of the circuit(各支路)，parallel circuit(并聯電路)，series circuit(串聯電路)。從而引出今天的課題Integrated Circuit(課成電路)。
Step3 Presentation and practice
(一)學習生詞
學生用已學的英標知識嘗試自己拼讀。
(1)教師逐個檢查并示范。對學生讀錯或不會讀的重點多次示范，并要求學生跟讀。
(2)教師示范，學生跟讀。這是要求學生對單詞的正確讀音進行鞏固。
(3)學生再次自讀單詞，要求只看單詞不看英標。學生自測。
(4)學生初讀課文用紅筆把剛剛讀過的單詞在課文中找到并做下劃線。
(5)教師再次逐個示范單個單詞的讀音，并對重點單詞做相關的拓展和延伸。如：
integrated a――integral a，完整的
――integration n，集成，整合
IC
mondithic a.單片的，單塊的其中的mono作為前綴意思為“一的，單一的”
bipolar a.雙極性的其中的bi作為前綴意思為“二，雙，兩”
由此引導學生思考有沒有表示“三”的前綴，(triangle中的tri意思即為三，angle意為角，角度)。
(6)讓學生不看英標和漢語釋義再次讀出單詞，并自測其漢語意思的識記。
(二)學習課文
(1)學生利用前面復習過的和剛學習的單詞再讀課文，找出其不懂的單詞和句子。
(2)教師帶領全體學生一起找出學生不認識的其它生詞，讓學生在書上標示出漢語，并逐句引導學生把每句話的意思竄起來。課文第一段的第一和第二句話及文中出現的單詞、詞組及縮寫：integratedcircuit(集成電路)，diode(二極管)，cutaway view(剖面圖)，circuit chip(電路芯片)，IC(集成電路)，SSI(小規模集成電路)，MSI(中規模集成電路)，LSI(大規模集成電路)，VLSI(超大規模集成電路)作重點講解：
第一句：A monolithic integrated circuit(IC)is an electronic circuitthat is constructed entirely 0n a single small chip ofsilicon，
這句話中的定語從句that is constructed entirely on a single small chipofsilicon起修飾限定作用，用來修飾that前面的electric circuit，
第二句：All the components that make up the circuit--transistors，diodes,resistors，and capacitors-are an integral part ofthat single chip，
句中thatmakeupthe circuit是定語從句，修飾components；破折號起解釋說明作用。
(3)教師領讀，學生跟讀課文。這個環節的作用一是鞏固所學的單詞的讀音，同時學生可自測單詞的意思有沒有記住；二是教會 學生朗讀時正確進行斷句。這個過程重復兩遍。
(4)學生自讀課文，鞏固單詞的讀音并正確進行斷句。
(5)教師引導學生看圖7-1，并要求學生用所學的專業用語翻譯出圖中所示的各部件的名稱和圖下的說明。這一步驟的作用是讓學生更加形象地將英語與專業結合，并逐漸熟悉用英語來對部件進行說明。
Step4 Consolidation
(1)學生四人一小組每人讀一個句子，讀完以后互相翻譯對方所讀的內容，然后教師從每個小組中隨機抽查一人來朗讀并翻譯課文的句子。這一步驟的作用是讓學生經過充分的準備和練習后，展示自己對本課的總體掌握程度。因為學生是從每個單詞開始熟悉句子，最后能夠順利暢讀課文并明白每句話的意思，所以當學生在展示自己時會油然而生出學習的成就感和喜悅感。這也是我每節課都希望學生能夠收獲的一種心情。
(2)學生口頭翻譯以下單詞、詞組及縮寫：integrated circuit，diode，cutawayview，circuit chip，IC，SSI，M S I，LSI，V L S I。再次強化本課要求學生要掌握的重點。
Step5 Summarization
引導學生總結課文大意，讓學生在細讀課文的基礎上學會粗讀。
Step6 Homework
為了進一步鞏固并強化本節課的重點，我將作業設計如下：寫出并朗讀下列漢語的英文形式
集成電路晶體管二極管單芯片剖面圖電路芯片小規模集成電路中規模集成電路大規模集成電路超大規模集成電路
四、板書設計
根據教學過程的需要，我將板書設計如下：
circuit component(電路元件) integrated circuit(IC)
single cell(單個電池) cutaway view
diode(二極管) circuit chip
resistor(電阻) SSI
capacitor(電容) MSI
LSI
VLSI
關鍵詞：資源基礎演化；后進企業；技術追趕戰略
中圖分類號：F270．7文獻標識碼：A文章編號：1005―0892(2006)1 l一0075一05
一、后進企業的技術能力：外生還是內生?
由于先進人者優勢的存在，一些企業選擇領先的技術創新戰略，而其他一些企業則考慮到市場與技術的風險性，選擇了追隨的技術創新戰略，成為后進入者。例如IBM公司在80年代初進入個人計算機市場時，允許領先企業如蘋果公司在其占領該領域前定義新市場的特征，在領先企業確定了顧客對創新產品的反應特征之后才在新產品的市場檢驗特征基礎上進人該市場領域。與選擇追隨戰略的“后進入者”企業不同，發展中國家的“后進企業”后進入市場不是由企業的戰略選擇決定，而是由歷史條件決定的，即它們最初必須接受被隔離的資源貧乏狀態。Mathews(2002)定義了后進企業必須滿足的四個條件：(1)后進企業后進入一個行業不是由戰略選擇決定而是由歷史條件決定的；(2)后進企業最初是資源貧乏的，例如缺乏技術和市場渠道；(3)后進企業的戰略意圖是追趕發達國家的先進企業Ⅲ。發展中國家中的絕大多數企業都可以被看作是后進企業，盡管存在一些不利于創新的環境，但是一些后工業化國家中的后進企業已經通過技術創新的努力獲得了技術追趕與經濟增長。典型的后進企業技術追趕的例子發生于上世紀的五六十年代日本和七八十年代的韓國和臺灣等國家和地區。
現有的針對后進企業的技術追趕的研究主要有三個代表性的觀點：第一個是技術后發優勢觀點，認為由于后進企業無需面對最初新市場中存在的一些不確定性、成本和困難，因此發展初期存在一定的優勢，主要表現為后進企業可以通過投資于現代化的設備和工廠進行追趕(Gerschenkron,1962)；第二個是技術創新的制度嵌入性觀點，認為技術所處的制度背景對于追趕過程來說是關鍵的，即當后進國家制定了適合的社會、產業和技術政策時就存在了追趕的“機會”。這主要是在基于對日本追趕發達國家的經驗研究基礎上提出的(Freeman,1987；Perez and Soete,1988)；第三個是國際技術轉移觀點，該觀點建立在產品生命周期理論基礎上，認為隨著行業的技術成熟，領先企業將把生產轉移到發展中國家，這種轉移能夠為企業和國家獲得學習追趕的能力創造機會Ⅳemon,1966)翻。這三種觀點都認為后進企業實現技術追趕是由外生因素決定的，因此無法解釋后進企業技術創新能力演進的內在機制。
資源基礎觀主要是從已經擁有競爭優勢的企業角度研究競爭優勢的持續性，強調在位企業通過建立資源隔離機制享有先進人者的優勢，這使得模仿者和追隨者無法進行追趕。因此，資源基礎觀為企業如何保持其現有的競爭優勢提供了一個滿意的解釋。但資源基礎觀忽視了一些最初擁有較少資源的企業逐漸克服在位者的優勢獲取競爭優勢的事實，也就是說即使存在資源的隔離機制，也無法避免一些后進企業的進入并通過建立技術能力實現技術追趕，最終削弱在位企業的競爭優勢。因此需要將資源基礎觀加入技術演化的理論來對此加以解釋。
二、后進企業技術追趕戰略：一個資源基礎觀的演化論
日本、韓國技術追趕的成功經驗表明，對于后進企業來說早期階段的技術引進、吸收和擴散是十分重要的，這是因為與在位企業不同，后進企業最初的狀態是資源貧乏，尤其是技術創新資源的缺乏。因此，對后進企業的研究焦點理所應當集中在企業最初獲得資源的途徑、資源的類型以及如何通過資源內在化將其轉化為競爭所需要的技術能力上。
假說1：后進企業的技術追趕戰略是通過建立聯系、資源杠桿化和學習進行的。
處于資源貧乏狀態的后進企業，最初受到某種與其貧乏資源相稱的戰略的引導，力求獲得更廣泛的資源和知識，并將這些資源和知識轉化為在技術密集型市場中競爭所需要的技術能力，從而實現技術追趕。因此，后進企業的技術追趕戰略選擇可以認為是由以下三個階段構成：首先后進企業通過與技術和業務主流建立聯系來獲取外部資源；其次后進企業通過利用自身的一些優勢降低成本、或早期的相關經驗等來進一步杠桿化利用那些從已經建立起來的聯系中獲取的資源；最后后進企業在不斷地利用聯系和資源杠桿化過程中進行的學習，這是獲得技術能力的根本途徑。
(1)建立聯系。發展中國家的后進企業在起步時擁有的資源和聯系都少得可憐，它們需要獲得企業所需的最低限度的技術、資源和能力，企業只有在具備初始必需的資源、技術和能力后才能起步，因此與外部機構建立聯系，并通過這些聯系獲取企業所需的技術和技能是后進企業實現技術追趕的捷徑。企業在建立聯系階段必須思考并解決如下問題：我們處于何處，我們想去何處，并在此基礎上確定合作者。企業在該階段所能做的最重要的事情是：收集信息、購買機器、獲取技術以及接受咨詢等，這些工作中的絕大部分是企業通過正式和非正式的渠道，與國外或國內企業和機構建立聯系來完成的。從戰略上講，企業作出的選擇會對結果產生很大的影響，但同時企業的選擇還嚴重地受企業能力和企業所面臨的可供選擇機會的束縛。
(2)資源的杠桿利用。后進企業在處理與其他企業建立的聯系時，不再局限于“保持距離”(arms-length)的交易關系，而是盡可能從與其他企業建立的聯系中汲取技術。資源的杠桿利用一詞出自企業的戰略管理(Prahalad and Hamel,1990,1994)，這一概念的引入被用來解釋企業的競爭和成長過程中存在著以少搏多的可能性，說明企業的競爭地位不是根據規模和經濟實力的大小預先安排的結果，而是一系列戰略行為所導致的結果。資源的杠桿性利用是對資源貧乏更具創造性的反應，它力求通過利用較少資源取得更大目標。對發展中國家后進企業來說，捕捉到聯系機會只是問題的一方面，問題的另一方面是企業采取何種方式去使用已經建立起來的聯系。以杠桿利用與自己簽約機構的資源。資源杠桿利用階段要求企業作出戰略選擇，并確定將企業外部獲取的資源轉化為企業內部能力和知識的手段，該階段企業要解決的重要問題是企業如何獲取所需要的東西，例如后進企業在獲得資源的過程中首先通過低成本合同制造，在世界生產鏈上建立一個據點，接下來通過利用這個據點來進一步杠桿化資源，并將它轉化成能力。
(3)學習。后進企業通過資源的杠桿利用將最
初獲得的外部資源轉化為技術能力，從而實現技術追趕，這一戰略有效性很大程度上取決于后進企業吸收杠桿化資源的能力，即學習能力。后進企業可以采取多種方式進行學習：邊干邊學；通過相互作用進行學習；通過技術追蹤進行學習以及通過正式培訓進行學習等。企業學習的難易程度取決于以下三個方面的因素：企業的初始能力；企業從所處環境中能夠得到的支持以及相對于企業現有知識存量而言的技術新穎度。通常而言，一項技術對于已經實現工業化的發達國家先進企業來說，吸收起來幾乎毫不費力，但對于正在工業化的發展中國家后進企業來說，學習的過程不僅代價昂貴，并且困難重重。已經取得成功的東亞企業證明，在依靠企業自身的同時得到一個制度框架的支持、激勵和控制的發展中國家企業的學習會更為有效。
假說2：后進企業外部獲取的資源具有非稀缺性、可模仿性和可轉移性的特點。
企業的資源基礎觀認為企業通過將競爭優勢建立在難以被競爭對手模仿、復制和替代的資源基礎上來保持競爭優勢的持續性，于是導致一些學者如Diefickx and C001(1989)對于構成企業競爭優勢源泉的資源特征的定義，即有價值且稀缺的；無法模仿的和不可轉移的。從后進企業的角度來看，這些資源標準描述了后進企業必須面對的在位企業已經構建的資源壁壘。后進企業要想克服這些看似不可逾越的壁壘，就必須弄清“企業在何處能夠獲得最可能被杠桿利用的資源”以及“這些可以杠桿利用的資源具備什么特征”的問題。
事實上資源從來就不是完全無法模仿的、永久的或不可轉移的，不然就不會有技術創新的擴散，也就沒有后進企業了，即使領先的高技術企業如英特爾、摩托羅拉也從不認為它們所擁有的資源是不能模仿的和不可轉移的，這些企業利用最初擁有這些資源在開發市場的早期階段獲得超額利潤，隨后通過技術特許和技術轉移進行資源擴散獲取進一步的利潤。因此，可以認為成功實現技術追趕的后進企業最初可能會選擇瞄準一些不太稀缺、可以模仿和可以轉移的資源，通過對這些資源的杠桿化利用以進一步形成技術能力。
(1)非稀缺性。資源的可獲得性是指導后進企業戰略性進入一個市場的關鍵，通常后進企業會瞄準進入那些已經進行較長時間標準化，產品具有商品特征的行業。這是因為只有在關鍵技術是企業專有的情況下，在位企業才能獲得學習曲線優勢，隨著技術的擴散，優勢也會隨之消失，因此在那些技術已經標準化的行業中技術不再是稀缺資源，后進企業具備獲取資源的可能性，從而為技術追趕提供了基礎。
(2)可模仿性。對于后進企業來說，具有戰略意義的資源不僅是可以獲得的資源(非稀缺性)，而且也是可以模仿的資源。可以模仿的資源是那些可以被后進企業復制的資源，如后進企業通過反求工程獲得已經成為標準化的產品技術。在可模仿的資源中。由于不存在“路徑依賴性”和“因果模糊性”，并且，不服從“時間壓縮不經濟”，資源所包含的“隱性知識”成為最小的部分，或者這些隱性知識可以作為技術轉移協議或制造合同的一部分獲得。
(3)可轉移性。大多數可以轉移的資源是以顯性技術知識的形式通過咨詢公司獲得或者以專業化設備的形式在開放的市場中購買。早期的高技術行業，如半導體行業，技術是不可轉移的專有技術，企業必須通過與設備供應商的密切聯系來開發自己的工藝技術(特別是制造設備)。但隨著行業的成熟，設備供應商看到了更廣泛的市場，特別是來自韓國和中國臺灣的后進企業已經成為這些設備的重要顧客，因此后進企業能夠通過產品特許或OEM方式獲得制造設備技術。并以此作為獲取企業技術能力的重要途徑。例如韓國半導體行業的后進企業可能堅持要求交換工程師(以此帶來隱性知識的交換)以確保芯片供應的質量和可靠，這樣的學習機會成為后進企業技術能力的獲得途徑。
后進企業的目的不是永遠停留在“快速模仿”上，它們的目的是追趕世界最好的企業并盡可能迅速地成為領先者。后進企業選擇戰略性進入一個資源可以獲得并且可以模仿和轉移的行業，并且通過對所獲得的資源進行杠桿性利用，來實現技術追趕。
三、后進企業技術追趕戰略的檢驗：以韓國三星為例
實踐中已經存在大量關于后進企業迅速地成為創新者和領先者的成功案例，例如Kim(1997)等認為包括三星在內的韓國企業已經實現了“從模仿到創新”的轉變。
1．韓國三星公司的技術追趕過程
三星公司最初獲得半導體相關知識是源于1974年，購買了韓裔美籍科學家姜東基在韓國建立的第一家本地半導體企業，具有了為民用電子產品小規模生產晶體管和集成電路的能力。但是當三星公司試圖獲得生產64K DRAM的技術許可時，遭到了美國TI、摩托羅拉公司、日本電器公司、東芝公司以及日立公司的拒絕。為此，三星公司于1982年組建了一支特別工作小組，以其8年的晶體管和集成電路生產經驗，策劃研究超大規模集成電路。工作組的成員們用了6個月的時間，收集信息，分析技術和市場，制定可行的戰略，同時拜訪美國工業領域的專家，特別是在美的韓裔科學家和工程師，以此獲得有利于辨別潛在技術供應商的信息和知識。
接下來，三星公司開始在美國辨別和尋找陷入困境的小企業，以便從其購買超大規模集成電路的生產技術。結果，三星公司從美國的微米技術公司(Micro Technology)購買到64K DRAM芯片設計的技7R許可，掌握了與超大規模集成電路相關的顯性和隱性知識。另外，三星公司還從美國的Zytrex公司購買了’Mos(金屬氧化物)高速處理的設計知識，作為轉讓的一部分，三星公司派遣工程師到供應商處接受培訓，提高了公司消化吸收許可技術的能力。
三星對于64K DRAM芯片技術的吸收經歷了從易到難的過程，即從組裝工藝到工藝開發，再到晶片制造和檢測。首先，三星公司由于擁有8年的制造大規模集成電路經驗，因此較為容易地消化吸收了超大規模集成電路的組裝技術；之后三星公司進一步開始消化吸收設計和工藝技術，為此還分別在美國硅谷和韓國國內組織了兩個研究與開發小組，合作進行64KDRAM的消化吸收和研制工作，這兩個工作小組通過培訓、聯合研究和咨詢等相互影響作用，短時間內迅速提高了相關知識，為三星公司更好地消化從微米公司和Zytrex公司引進的超大規模集成電路技術做好了準備；在此基礎上，三星公司的工程師們成功地開發出了除8項核心技術之外的生產64K DRAM所需的309項工藝，并在6個月之后成功地制造出可行的生產模具，于1984年上半年把64K DRAM推向市場，僅比美國晚了40個月，比日本晚了18個月，成為世界上第三個能夠生產DRAM芯片的國家，大大縮短了與美國和日本在半導體生產領域上的技術差距。
三星公司在大批量生產64K DRAM成功之后相
繼著手256K、1M、4MDRAM的開發。到了80年代末期，三星公司幾乎與日本企業同時具備了4MDRAM的大批量生產能力，已經進入了世界動態存儲芯片技術的前沿。到90年代中期，三星公司與東芝、通用儀器、ISD、三菱等公司結成了戰略聯盟，共同開發下一代芯片。至此可以說，作為發展中國家的后進企業三星公司不僅已經趕上了美日企業，而且已經與它們并駕齊驅或者在某些領域已經超過了它們，成為世界范圍的半導體領先企業(見表1)。
2．案例的理論解釋
64K DRAM的開發成功大大縮短了韓國與日本和美國的差距，這一成功是各種渠道共同努力的結果，即從美國小企業購買技術許可、硅谷的研究開發、韓國國內的研究開發以及兩個研究開發工作小組的合作，從資源基礎觀的視角看，就是建立聯系、資源杠桿化和學習共同作用的結果。
首先，與領先外部企業建立聯系為三星實施技術追趕戰略提供了機會。最初三星公司并不具備超大規模集成電路的資源和技術能力，但卻通過信息收集、分析以及與美國相關領域專家的廣泛接觸來獲取對建立聯系有用的信息和知識，最終確定了合適供應商，即美國的Micro Technology和Zytrex公司，分別從這兩個公司購買64K DRAM芯片設計的技術許可和Mos(金屬氧化物)高速處理的設計知識，從而掌握了與超大規模集成電路相關的顯性和隱性知識。
其次，在與美國的供應商建立聯系之后，三星公司將重點放在如何從供應商處獲取更多的知識并將知識更好地利用，即如何進行資源杠桿化。三星公司早期擁有八年從事電子產品大規模生產的經驗為資源的杠桿化利用提供了一個立足點，這使它較為容易地消化吸收了超大規模集成電路的組裝技術，接下來為了進一步開始消化吸收設計和工藝技術，三星公司采取了一系列的舉措，主要包括派遣工程師到供應商處接受培訓、在硅谷建立R&D工作站、聘用國外科學家等，從而更好地消化吸收從Micro Technology公司和Zytrex公司引進的超大規模集成電路技術。
最后，企業的技術學習是三星公司得以將外部獲取的知識與資源轉化為企業特有技術能力的根本途徑。三星公司在硅谷和韓國分別建立兩個R&D工作小組，通過培訓、聯合研究和咨詢等相互影響作用，帶來了組織層面上的快速知識轉化和高效率的技術學習，迅速提升了企業技術能力。
從外部獲取的資源類型看，三星公司從外部獲得的資源具有非稀缺性、可模仿性和可轉移性的特點。當三星公司在最初嘗試獲取64K DRAM技術許可時，技術不僅存在于摩托羅拉、得克薩斯儀器公司、日本電器公司、東芝、日立等大公司手中，一些小型企業也擁有這些企業的技術，因此技術并非是稀缺的，雖然三星公司遭到了大公司的拒絕，但其最終從小企業購買到了該技術的設計許可；在特許下的產品設計的可獲得性使企業得以獲得相關的顯性和隱性知識，同時派遣工程師到供應商處接受培訓、在硅谷建立R&D工作站、聘用國外科學家等一些舉措的采用使其更一步的消化吸收引進的知識，從而具有復制并模仿先進企業產品的能力，因此資源具有可模仿性的特點；由于Mircron Technology公司是一家陷入困境的小企業，因此三星公司得以以技術許可的方式從該企業購買64K DRAM芯片設計技術許可，作為技術轉讓的一部分，三星公司可以派遣工程師到供應商處接受培訓獲取相關的隱性知識以確保芯片供應的質量和可靠性，因此資源具有可以轉移的特點。
四、結論
后進企業的技術追趕戰略選擇可以被看作是由以下三個方面構成：首先后進企業通過建立外部聯系來獲取資源作為獲得追趕機會的第一步；其次后進企業通過利用自身優勢來進一步杠桿化利用那些從已經建立起來的聯系中獲取的資源；最后后進企業在不斷地利用聯系和資源杠桿化過程中進行技術學習，這是后進企業獲得技術能力的根本途徑。與已經具有競爭優勢的在位企業所不同的是，后進企業最初會選擇瞄準的是一些不太稀缺、可以模仿和可以轉移的資源，并通過對這些資源的杠桿化利用以進一步形成技術能力來克服在位企業已經構建的資源壁壘。
1、用于制造氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多種有機產品。也是農藥（殺蟲劑、殺螨劑）、醫藥（磺胺類、合霉素等）的原料，合成對苯二甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯的原料之一。
2、甲醇的主要應用領域是生產甲醛，甲醛可用來生產膠粘劑，主要用于木材加工業，其次是用作模塑料、涂料、紡織物及紙張等的處理劑。
3、甲醇另一主要用途是生產醋酸。醋酸消費約占全球甲醇需求的7%，可生產醋酸乙烯、醋酸纖維和醋酸酯等，其需求與涂料、粘合劑和紡織等方面的需求密切相關。
4、甲醇可用于制造甲酸甲酯，甲酸甲酯可用于生產甲酸、甲酰胺和其他精細化工產品，還可用作殺蟲劑、殺菌劑、熏蒸劑、煙草處理劑和汽油添加劑。
5、甲醇也可制造甲胺，甲胺是一種重要的脂肪胺，以液氮和甲醇為原料，可通過加工分立為一甲胺、二甲胺、三甲胺，是基本的化工原料之一。
6、可用于制造生長促進劑。可以使作物大量增產，保持枝葉鮮嫩、茁壯茂盛、在夏天也不會枯萎，可大量減少灌溉用水，有利于旱地作物的生長。
7、甲醇用作清洗去油劑，MOS級主要用于分立器件，中、大規模集成電路，BV-Ⅲ級主要用于超大規模集成電路工藝技術。
8、用作分析試劑，如作溶劑、甲基化試劑、色譜分析試劑。還用于有機合成。
9、甲醇可用于生產二甲醚，二甲醚除了在日用化工、制藥、農藥、染料、涂料等方面有廣泛的用途，還具有方便清潔、十六烷值高、動力性能好、污染少。易加壓為液體、易儲存等燃料性能。
（來源：文章屋網 ）
Scopus數字解碼器電路
剖析和維修方法的探索
數字解碼器是整個系統的終端設備。它從碼流中將需要的節目信號分解出來，再傳送到發射機對空發射。它工作是否穩定直接影響廣播電視播出質量和播出安全。
1、Scopus 解碼器開關電源電路的剖析
Scopus 解碼器常出現圖像效果差、聲音嘈雜、時常“無故”死機等很多離奇古怪的故障。經過多次摸索發現故障的根源就是開關電源，圖一是Scopus解碼器開關電源實物照片。
我們根據實物繪制了電路圖（見圖二），分析了工作原理。由圖二可見，Scopus 解碼器電源是以PWM（脈寬調制）芯片KA3842為核心的DC/DC開關電源，該芯片為單端輸出，直接驅動開關場效應管IRF640B，IRF640B的負載為開關變壓器，KA3842通過調節脈沖寬度來實現輸出電壓的穩定。
通過電路剖析我們發現，此開關電源電路板很小，輸出部分的4個發熱器件D4、D5、IC4、IC5集中固定在一塊很小的散熱片上，緊鄰散熱片的是11個電解電容。這些電解電容長期受散熱片烘烤必然導致內部電解液過熱膨脹而鼓包，電解電容鼓包表明其性能劣化甚至失效，這又導致電壓低而不穩和紋波增大。到一定程度，影響了相關電路的正常工作，就會發生諸如圖像效果差、聲音嘈雜、輸出信號時斷時續、時好時壞、“無故”死機等故障。這無疑是設計上的缺陷。針對這種情況，我們提出了三點改進建議：1、在空間允許的情況下加大開關電源電路板，以擴大元件間隙；2、增大開關電源中散熱片的面積，以確保散熱迅速；3、采用大體積高耐溫的優質電解電容。
2、Scopus數字解碼器雷擊后維修方法的探索
數字解碼器與外界相連的有碼流線、電源線、視頻和音頻線，這些都是感應雷電的媒介。尤其是視頻和音頻線很長，大多要跨越機房與發射機連接，發生感應雷擊的概率較大。故障表現通常有以下幾種：（1）伴音正常，無圖像。（2）伴音正常，圖像暗淡。（3）圖像正常，無伴音。（4）圖像正常，伴音沙啞。……
雷擊損壞范圍大，損壞元件有很強的隨機性和不確定性。數字解碼器芯片眾多（見圖三），大量采用超大規模集成電路，三層板貼片焊接更增加了維修的難度，不具備根據實物繪制電路圖的條件。面對這種情況，我們經過耐心研究，根據雷擊特點總結了一套應對方法：首先順著輸出異常的信號端口找到第一個集成電路，以這個集成電路為核心對該單元電路進行剖析，弄清工作原理和可能損壞的元件；然后借助測試儀表對該單元電路進行詳細測試，準確定位損壞的元件；最后就是更換損壞的元件，長時間試用后再投入使用。
長期實踐表明，這套辦法能夠迅速修復絕大多數雷擊損壞的解碼器。
BCJ-4波導充氣機電路剖析
和維修方法的總結
波導充氣機廣泛用于廣播電視微波站、衛星地球站和發射臺，其作用是為波導管自動充氣，使波導管內保持有一定壓力的干燥空氣，以確保外部潮濕空氣及水分不能進入其中，從而使傳輸特性穩定，保證信號的傳輸質量。它雖然是附屬設施，但對保證信號安全傳輸和播出則是至關重要的。
為了實現對波導充氣機的獨立、迅速維修，我們也根據實物（見圖四）繪制了BCJ-4波導充氣機電路圖（見圖五），搜集整理了所有元件的技術資料。并根據電路圖總結出了工作原理和常規故障維修方法。
波導充氣機也是經常遭到雷擊損壞的設備之一，但其損壞途徑相對單一，都是通過電源造成的，針對雷擊損壞范圍大、程度深的特點，我們總結出了一套“不講道理”的三步“模糊”維修法，1、檢查各元件外觀是否異常，更換炸裂、燒焦、鼓包等外觀異常的元件；對電路中的三級管、二極管進行逐個檢測，更換測試數據異常的元件。2、開機試驗各種性能，測量各路電源電壓、各集成電路引腳電壓是否正常。3、根據故障表現，更換相關的集成電路。
年7月4日，今天早上九點我們微電子04級全體同學在首鋼NEC門口集合，在姜老師和鞠老師的帶領下跟隨首鋼NEC工作人員開始了我們的參觀實習。雖然天氣炎熱，但是同學們秩序井然，而且大家參觀的熱情高漲，充滿了興奮與好奇。
在工作人員的陪同下，我們來到了首鋼NEC的小禮堂，進行了簡單的歡迎儀式后，由工作人員向我們講解了集成電路半導體材料、半導體集成電路制造工藝、集成電路設計、集成電路技術與應用前景和首鋼NEC有限公司概況，其中先后具體介紹了器件的發展史、集成電路的發展史、半導體行業的特點、工藝流程、設計流程，以及SGNEC的定位與相關生產規模等情況。
IC產業是基礎產業，是其他高技術產業的基礎，具有核心的作用，而且應用廣泛，同時它也是高投入、高風險，高產出、規模化，具有戰略性地位的高科技產業，越來越重視高度分工與共贏協作的精神。近些年來，IC產業遵從摩爾定律高速發展，越來越多的國家都在鼓勵和扶持集成電路產業的發展，在這種背景下，首鋼總公司和NEC電子株式會社于1991年12月31日合資興建了首鋼日電電子有限公司（SGNEC），從事大規模和超大規模集成電路的設計、開發、生產、銷售的半導體企業，致力于半導體集成電路制造（包括完整的生產線――晶圓制造和IC封裝）和銷售的生產廠商，是首鋼新技術產業的支柱產業。公司總投資580.5億日元，注冊資金207.5億日元，首鋼總公司和NEC電子株式會社分別擁有49.7％和50.3％的股份。目前，SGNEC的擴散生產線工藝技術水平是6英寸、0.35um，生產能力為月投135000片，組裝線生產能力為年產8000萬塊集成電路，其主要產品有線性電路、遙控電路、微處理器、顯示驅動電路、通用LIC等，廣泛應用于計算機、程控和家電等相關領域，同時可接受客戶的Foundry產品委托加工業務。公司以“協力敬業創新領先，振興中國集成電路產業”為宗旨，以一貫生產、服務客戶為特色，是我國集成電路產業中生產體系最完整、技術水平最先進、生產規模最大的企業之一，也是我國半導體產業的標志性企業之一。
通過工作人員的詳細講解，我們一方面回顧了集成電路相關的基礎理論知識，同時也對首鋼日電的生產規模、企業文化有了一個全面而深入的了解和認識。隨后我們在工作人員的陪同下第一次親身參觀了SGNEC的后序工藝生產車間，以往只是在上課期間通過視頻觀看了集成電路的生產過程，這次的實踐參觀使我們心中的興奮溢于言表。
由于IC的集成度和性能的要求越來越高，生產工藝對生產環境的要求也越來越高，大規模和超大規模集成電路生產中的前后各道工序對生產環境要求更加苛刻，其溫度、濕度、空氣潔凈度、氣壓、靜電防護各種情況均有嚴格的控制。
為了減少塵土顆粒被帶入車間，在正式踏入后序工藝生產車間前，我們都穿上了專門的鞋套膠袋。透過走道窗戶首先映入眼簾的是干凈的廠房和身著“兔子服”的工人，在密閉的工作間，大多數IC后序工藝的生產都是靠機械手完成，工作人員只是起到輔助操作和監控的作用。每間工作間門口都有嚴格的凈化和除靜電設施，防止把污染源帶入生產線，以及靜電對器件的瞬間擊穿，保證產品的質量、性能，提高器件產品成品率。接著，我們看到了封裝生產線，主要是樹脂材料的封裝。環氧樹脂的包裹，一方面起到防塵、防潮、防光線直射的作用，另一方面使芯片抗機械碰撞能力增強，同時封裝把內部引線引出到外部管腳，便于連接和應用。
在SGNEC后序工藝生產車間，給我印象最深的是一張引人注目的的海報“一目了然”，通過向工作人員的詢問，我們才明白其中的奧秘：在集成電路版圖的設計中，最忌諱的是“一目了然”版圖的出現，一方面是為了保護自己產品的專利不被模仿和抄襲；另一方面，由于集成電路是高新技術產業，毫無意義的模仿和抄襲只會限制集成電路的發展，只有以創新的理念融入到研發的產品中，才能促進集成電路快速健康發展。
在整個參觀過程中，我們都能看到整潔干凈的車間、纖塵不染的設備、認真負責的工人，自始至終都能感受到企業的特色文化，細致嚴謹的工作氣氛、一絲不茍的工作態度、科學認真的工作作風。不可否認，我們大家都應該向他們學習，用他們的工作的態度與作風于我們專業基礎知識的學習中，使我們能夠適應目前集成電路人才的需求。
這次參觀，由于集成電路生產自身的限制，我們只能通過遠距離的參觀，不能進一步向技術工人請教和學習而感到遺憾，總的來說，這次活動十分圓滿。
通過本次微電子校外認識參觀實習，進一步加深了我們對微電子專業的認知和理解，回顧了基礎理論知識，激發了我們大家對微電子專業的興趣，促進了大家學習專業知識的自主能動性。同時，通過參觀學習，我們對IC芯片制造工藝的過程，有關原理以及設備有了一個感性的認識，真正做到了理論結合實際，并且對目前微電子的發展現狀和前景以及專業需求有了一定的了解，有助于我們樹立正確的學習態度和明確的學習目標，對我們今后的學習和就業具有重要的指導意義。
一、無線電液控制技術基本原理
無線電液控制技術的基本工作原理:首先,無線電液控制系統將操作者或機器的控制指令進行數字化處理(包括對信號的濾波,A/D轉化等處理),變為易于處理的數字信號;其次,對數字指令信號進行編碼處理;再次,指令信號在經發射系統進行數字調制后,通過發射天線以無線電波的方式傳遞給遠處的接收系統。最后,接收系統通過接收天線把帶控制指令的無線電波接收下來,經過解調和解碼,轉換為控制指令,實現對各種類型閥的進行控制。
由于無線電液控制技術在工程機械領域占有重要地位,它也越來越受到各國的重視,都投入了很多的技術力量和資金進行研究開發。雖然紅外遙控也可以實現電液控制技術的遠程遙控,但是由于紅外遙控存在對工作背景要求高、能耗高、傳輸距離短(一般不會超過10米),且必需在同一直線上,中間不能有任何障礙物以及易受工業熱輻射影響等缺點,使得無線電液控制技術成為當前研究的主要方向。
二、無線電液控制技術的研究現狀及趨勢
(一)無線電液控制技術的研究現狀
最初,遙控電液控制系統都是采用有線遙控方式進行的。早在60年代初期,人們就能利用拖纜遙控裝置來控制液壓機械上的手動、電液多路閥,操作時通過拖纜遙控裝置上的雙向單軸搖桿輸出線性比例信號來控制電液比例多路閥,線控盒搖桿的信號完全能模擬液壓多路閥上手動拉桿的動作。雖然這種方式也可以使操作人員在作業區外對機械設備進行操作控制,但是由于控制信號在電纜線中的衰減,使得遙控的距離有限,同時由于電纜線的存在,影響了操作的靈活性,而且數米長的電纜經常是生產事故中的主要根源。[2]
隨著無線電技術的成熟,把無線電技術引入電液控制系統成為了可能。由于無線電液控制技術是通過無線電波來傳遞控制指令,完全消除了拖纜式遙控裝置所帶來的故障隱患。但是一開始的無線電液控制系統都只能發射簡單的指令,如:打開/關閉等指令。進入70年代后,隨著大規模集成電路及專用微處理器的出現,開發出了可靠性更高的手持式無線遙控系統。后來,隨著數字處理技術的快速發展,無線數字通信技術的日趨成熟,利用數字通信技術的抗干擾能力強、易于對數字信號進行各種處理等等的優點,使得遙控系統的抗干擾性能逐步提高,安全性能大大改善;與此同時,模擬集成電路設計的迅速發展,各種高精度的模擬/數字轉換器(A/D)和數字/模擬轉換器(D/A)的研制成功,并把他們應用到無線電液控制系統中,使得無線電液控制系統不但能夠傳輸開關信號,也能夠傳輸模擬控制量并且對控制指令有較高分辨能力,也就是說,無線電液控制系統不但能夠控制普通的電磁開關閥,而且能夠控制比例閥。由于無線電液控制技術既有電液控制技術的優點,又有無線技術的優點,因此它有著很廣泛的應用,特別是在工程機械領域中。無線電液控制系統的典型應用場合如工業行車、汽車吊、隨車吊、混凝土泵(臂架)車、盾構掘進機的管片拼裝機等。
80年代初,美國Kraft TeleRobtics和約翰·迪爾等公司,相繼開發出無線遙控系統,并應用于挖掘機中,成功推出遙控挖掘機。其中,比較典型的是約翰·迪爾公司的690CR型遙控挖掘機。
1983年,日本小松制作所研究開發了各種工作裝置的微動控制和復合動作的無線電操縱,并成功改裝PC200-2型液壓挖掘機。
1987年,德國HBC公司研制成功應用于工程機械領域的工業無線電遙控裝置。這種遙控裝置采用了先進的數字化通信技術,傳輸的比例控制信號安全、可靠和實用,并對發射的指令有很高的分辨率;在接收端使用模擬技術可以使執行機構的加速、減速動作與無線電遙控裝置發射器上的動作完全成比例,從而實現對執行機構的無級控制。利用它,結合電液比例伺服驅動機構、液壓比例多路閥和電液比例減壓閥及普通電磁控制開關閥,就可以實現工程機械的無線遙控。德國HBC無線電遙控系統采用的比例輸出信號(0-5V/10V、4-20mA、PWM0-2A)可與多個廠家電液多路閥信號匹配,可模擬手動操作方式達到與液壓控制系統互相間的協調。
與國外對無線電液控制技術的研究應用相比較,國內則相對比較晚,技術相對也落后一些。上海寶山鋼鐵公司于1997年引入HBC無線遙控系統、意大利FABERCOM的比例液壓伺服模塊,對黃河工程機械廠生產的ZY65型履帶式裝載機進行了遙控改造,使其成為一臺遙控裝載機。
(二)無線電液控制技術研究趨勢
隨著數字通信技術和超大規模集成電路的高速發展,把數字通信技術和高性能、高集成度的集成電路應用到無線電液控制技術中,使得無線電液控制器的性能更加完善,可靠性更加高。它們都推動著無線電液控制技術的發展,具體表現在以下幾個方面:(1)超大規模集成電路的飛速發展使無線電液控制器硬件電路的可靠性提高,同時為實現更強大的(下轉第152頁)(上接第193頁)功能提供了可能性;(2)數字通信技術提高了無線電液控制器的性能;(3)糾錯編碼技術提高了無線電液控制器的抗干擾能力。
三、無線電液控制技術在盾構管片拼裝機中的應用
盾構管片拼裝機是一六自由度機械手,由電液比例多路閥控制各個方向執行器動作,實現管片的拼裝。利用無線遙控系統控制電液比例多路閥的先導級就可以控制進入多路閥的流量。采用電液比例技術能提高管片機的拼裝速度,有效地降低工程造價。
四、結語
由于無線電液比例技術具有多方面的優點,在工程機械領域得到了廣泛的應用。將無線遙控技術應用于盾構管片拼裝機系統,將具有重要的工程應用意義。
【參考文獻】
[1] 鄭貴源.無線遙控裝置在工業控制中的應用[J].機械與電子,1997,(2).
關鍵詞:集成電路,銅互連,電鍍,阻擋層
1.雙嵌入式銅互連工藝
隨著芯片集成度的不斷提高,銅已經取代鋁成為超大規模集成電路制造中的主流互連技術。作為鋁的替代物,銅導線可以降低互連阻抗,降低功耗和成本,提高芯片的集成度、器件密度和時鐘頻率。
由于對銅的刻蝕非常困難,因此銅互連采用雙嵌入式工藝,又稱雙大馬士革工藝(DualDamascene),如圖1所示,1)首先沉積一層薄的氮化硅(Si3N4)作為擴散阻擋層和刻蝕終止層,2)接著在上面沉積一定厚度的氧化硅(SiO2),3)然后光刻出微通孔(Via),4)對通孔進行部分刻蝕,5)之后再光刻出溝槽(Trench),6)繼續刻蝕出完整的通孔和溝槽,7)接著是濺射(PVD)擴散阻擋層(TaN/Ta)和銅種籽層(SeedLayer)。Ta的作用是增強與Cu的黏附性,種籽層是作為電鍍時的導電層,8)之后就是銅互連線的電鍍工藝,9)最后是退火和化學機械拋光(CMP),對銅鍍層進行平坦化處理和清洗。
圖1銅互連雙嵌入式工藝示意圖
電鍍是完成銅互連線的主要工藝。集成電路銅電鍍工藝通常采用硫酸鹽體系的電鍍液,鍍液由硫酸銅、硫酸和水組成,呈淡藍色。當電源加在銅(陽極)和硅片(陰極)之間時,溶液中產生電流并形成電場。陽極的銅發生反應轉化成銅離子和電子,同時陰極也發生反應,陰極附近的銅離子與電子結合形成鍍在硅片表面的銅,銅離子在外加電場的作用下,由陽極向陰極定向移動并補充陰極附近的濃度損耗,如圖2所示。電鍍的主要目的是在硅片上沉積一層致密、無孔洞、無縫隙和其它缺陷、分布均勻的銅。
圖2集成電路電鍍銅工藝示意圖
2.電鍍銅工藝中有機添加劑的作用
由于銅電鍍要求在厚度均勻的整個硅片鍍層以及電流密度不均勻的微小局部區域(超填充區)能夠同時傳輸差異很大的電流密度,再加上集成電路特征尺寸不斷縮小,和溝槽深寬比增大,溝槽的填充效果和鍍層質量很大程度上取決于電鍍液的化學性能,有機添加劑是改善電鍍液性能非常關鍵的因素,填充性能與添加劑的成份和濃度密切相關,關于添加劑的研究一直是電鍍銅工藝的重點之一[1,2]。目前集成電路銅電鍍的添加劑供應商有Enthone、Rohm&Haas等公司,其中Enthone公司的ViaForm系列添加劑目前應用較廣泛。ViaForm系列包括三種有機添加劑:加速劑(Accelerator)、抑制劑(Suppressor)和平坦劑(Leverler)。當晶片被浸入電鍍槽中時,添加劑立刻吸附在銅種籽層表面,如圖3所示。溝槽內首先進行的是均勻性填充,填充反應動力學受抑制劑控制。接著,當加速劑達到臨界濃度時,電鍍開始從均勻性填充轉變成由底部向上的填充。加速劑吸附在銅表面,降低電鍍反應的電化學反應勢,促進快速沉積反應。當溝槽填充過程完成后,表面吸附的平坦劑開始發揮作用,抑制銅的繼續沉積,以減小表面的粗糙度。
加速劑通常是含有硫或及其官能團的有機物,例如聚二硫二丙烷磺酸鈉(SPS),或3-巰基丙烷磺酸(MPSA)。加速劑分子量較小,一般吸附在銅表面和溝槽底部,降低電鍍反應的電化學電位和陰極極化,從而使該部位沉積速率加快,實現溝槽的超填充。
抑制劑包括聚乙二醇(PEG)、聚丙烯二醇和聚乙二醇的共聚物,一般是長鏈聚合物。抑制劑的平均相對分子質量一般大于1000,有效性與相對分子質量有關,擴散系數低,溶解度較小,抑制劑的含量通常遠大于加速劑和平坦劑。抑制劑一般大量吸附在溝槽的開口處,抑制這部分的銅沉積,防止出現空洞。在和氯離子的共同作用下,抑制劑通過擴散-淀積在陰極表面上形成一層連續抑制電流的單層膜,通過阻礙銅離子擴散來抑制銅的繼續沉積。氯離子的存在,可以增強銅表面抑制劑的吸附作用,這樣抑制劑在界面處的濃度就不依賴于它們的質量傳輸速率和向表面擴散的速率。氯離子在電鍍液中的含量雖然只有幾十ppm,但對銅的超填充過程非常重要。如果氯濃度過低,會使抑制劑的作用減弱;若氯濃度過高,則會與加速劑在吸附上過度競爭。
平坦劑中一般含有氮原子,通常是含氮的高分子聚合物,粘度較大,因此會依賴質量運輸,這樣在深而窄的孔內與加速劑、抑制劑的吸附競爭中沒有優勢,但在平坦和突出的表面,質量傳輸更有效。溝槽填充完成后,加速劑并不停止工作,繼續促進銅的沉積,但吸附了平坦劑的地方電流會受到明顯抑制,可以抑制銅過度的沉積。平坦劑通過在較密的細線條上方抑制銅的過度沉積從而獲得較好的平坦化效果,保證了較小尺寸的圖形不會被提前填滿,有效地降低了鍍層表面起伏。
在銅電鍍過程中,對填充過程產生影響的主要是加速劑、抑制劑和氯離子,填充過程完成后對鍍層表面粗糙度產生影響的主要是平坦劑。銅電鍍是有機添加劑共同作用的結果,它們之間彼此競爭又相互關聯。為實現無空洞和無缺陷電鍍,除了改進添加劑的單個性能外,還需要確定幾種添加劑同時存在時各添加劑濃度的恰當值,使三者之間互相平衡,才能達到良好的綜合性能,得到低電阻率、結構致密和表面粗糙度小的銅鍍層。
盡管使用有機添加劑可實現深亞微米尺寸的銅電鍍,但往往會有微量的添加劑被包埋在銅鍍層中。對于鍍層來說,這些雜質可能會提高電阻系數,并且使銅在退火時不太容易形成大金屬顆粒。
圖3電鍍銅表面添加劑作用示意圖
A=AcceleratorS=Suppressor
L=LevelerCl=ChlorideIon
電鍍過程中添加劑不斷地被消耗,為了保證鍍層的品質,需要隨時監控添加劑的濃度。目前主要使用閉環的循環伏安剝離法(CylicVoltammetricStripping,CVS)來監測電鍍液的有機添加劑含量。CVS測量儀器的主要供應商是美國ECI公司。CVS盡管硬件成本低,但它很難反映出幾種添加劑組分濃度同時改變的準確情況,高效液相色譜(HighPerformanceLiquidChromatography,HPLC)分析技術有望能替代CVS。
3.脈沖電鍍和化學鍍
在銅互連中的應用
在目前的集成電路制造中,芯片的布線和互連幾乎全部是采用直流電鍍的方法獲得銅鍍層。但直流電鍍只有電流/電壓一個可變參數,而脈沖電鍍則有電流/電壓、脈寬、脈間三個主要可變參數,而且還可以改變脈沖信號的波形。相比之下,脈沖電鍍對電鍍過程有更強的控制能力。最近幾年,關于脈沖電鍍在集成電路銅互連線中的應用研究越來越受到重視[3,4]。
脈沖電鍍銅所依據的電化學原理是利用脈沖張馳增加陰極的活化極化,降低陰極的濃差極化,從而改善鍍層的物理化學性能。在直流電鍍中,由于金屬離子趨近陰極不斷被沉積,因而不可避免地造成濃差極化。而脈沖電鍍在電流導通時,接近陰極的金屬離子被充分地沉積;當電流關斷時,陰極周圍的放電離子又重新恢復到初始濃度。這樣陰極表面擴散層內的金屬離子濃度就得到了及時補充,擴散層周期間隙式形成,從而減薄了擴散層的實際厚度。而且關斷時間的存在不僅對陰極附近濃度恢復有好處,還會產生一些對沉積層有利的重結晶、吸脫附等現象。脈沖電鍍的主要優點有:降低濃差極化,提高了陰極電流密度和電鍍效率,減少氫脆和鍍層孔隙;提高鍍層純度,改善鍍層物理性能,獲得致密的低電阻率金屬沉積層。
除了電鍍以外,還有一種無需外加電源的沉積方式,這就是化學鍍。化學鍍不同于電鍍,它是利用氧化還原反應使金屬離子被還原沉積在基板表面,其主要特點是不需要種籽層,能夠在非導體表面沉積,具有設備簡單、成本較低等優點。化學鍍目前在集成電路銅互連技術中的應用主要有:沉積CoWP等擴散阻擋層和沉積銅種籽層。最近幾年關于化學鍍銅用于集成電路銅互連線以及溝槽填充的研究亦成為一大熱點,有研究報道通過化學鍍同樣可以得到性能優良的銅鍍層[5,6]。但是化學鍍銅通常采用甲醛做為還原劑,存在環境污染的問題。
4.銅互連工藝發展趨勢
使用原子層沉積(ALD,AtomicLayerDeposition)技術沉積阻擋層和銅的無種籽層電鍍是目前銅互連技術的研究熱點[7]。
在當前的銅互連工藝中,擴散阻擋層和銅種籽層都是通過PVD工藝制作。但是當芯片的特征尺寸變為45nm或者更小時,擴散阻擋層和銅種籽層的等比例縮小將面臨嚴重困難。首先,種子層必須足夠薄,這樣才可以避免在高縱寬比結構上沉積銅時出現頂部外懸結構,防止產生空洞;但是它又不能太薄。其次,擴散層如果減薄到一定厚度,將失去對銅擴散的有效阻擋能力。還有,相對于銅導線,阻擋層橫截面積占整個導線橫截面積的比例變得越來越大。但實際上只有銅才是真正的導體。例如,在65nm工藝時,銅導線的寬度和高度分別為90nm和150nm,兩側則分別為10nm。這意味著橫截面為13,500nm2的導線中實際上只有8,400nm2用于導電,效率僅為62.2%[7]。
目前最有可能解決以上問題的方法是ALD和無種籽電鍍。使用ALD技術能夠在高深寬比結構薄膜沉積時具有100%臺階覆蓋率,對沉積薄膜成份和厚度具有出色的控制能力,能獲得純度很高質量很好的薄膜。而且,有研究表明:與PVD阻擋層相比,ALD阻擋層可以降低導線電阻[7]。因此ALD技術很有望會取代PVD技術用于沉積阻擋層。不過ALD目前的缺點是硬件成本高,沉積速度慢,生產效率低。
此外,過渡金屬-釕可以實現銅的無種籽電鍍,在釕上電鍍銅和普通的銅電鍍工藝兼容。釕的電阻率(~7μΩ-cm),熔點(~2300℃),即使900℃下也不與銅發生互熔。釕是貴金屬,不容易被氧化,但即使被氧化了,生成的氧化釕也是導體。由于釕對銅有一定的阻擋作用,在一定程度上起到阻擋層的作用,因此釕不僅有可能取代擴散阻擋層常用的Ta/TaN兩步工藝,而且還可能同時取代電鍍種籽層,至少也可以達到減薄阻擋層厚度的目的。況且,使用ALD技術沉積的釕薄膜具有更高的質量和更低的電阻率。但無種籽層電鍍同時也為銅電鍍工藝帶來新的挑戰,釕和銅在結構上的差異,使得釕上電鍍銅與銅電鍍并不等同,在界面生長,沉積模式上還有許多待研究的問題。
5.結語
銅互連是目前超大規模集成電路中的主流互連技術,而電鍍銅是銅互連中的關鍵工藝之一。有機添加劑是銅電鍍工藝中的關鍵因素,各種有機添加劑相互協同作用但又彼此競爭,恰當的添加劑濃度能保證良好的電鍍性能。在45nm或更小特征尺寸技術代下,為得到低電阻率、無孔洞和缺陷的致密銅鍍層,ALD和無種籽電鍍被認為是目前最有可能的解決辦法。此外,研究開發性能更高的有機添加劑也是途徑之一,而使用新的電鍍方式(比如脈沖電鍍)也可能提高銅鍍層的質量。
參考文獻
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[5]王增林,劉志鵑,姜洪艷等.化學鍍技術在超大規模集成電路互連線制造過程的應用[J].電化學,Vol.12No.2May2006:125-133
1、Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺。包含硬件（各種型號的Arduino板）和軟件（Arduino IDE）。由一個歐洲開發團隊于2005年冬季開發。其成員包括Massimo Banzi、David Cuartielles、Tom Igoe、Gianluca Martino、David Mellis和Nicholas Zambetti。它構建于開放原始碼simple I/O介面版，并且具有使用類似Java、C語言的Processing/Wiring開發環境。主要包含兩個主要的部分：硬件部分是可以用來做電路連接的Arduino電路板；另外一個則是Arduino IDE，你的計算機中的程序開發環境。你只要在IDE中編寫程序代碼，將程序上傳到Arduino電路板后，程序便會告訴Arduino電路板要做些什么了。通俗的講：arduino就是主要以以AVR單片機為核心控制器的單片機應用開發板（當然也有其他核心的例如STM32版本的但是不是官方的，還有intel的伽利略），或者是學習板啥的，但是Arduino開發人員開發了簡單的函數，還有許多應用庫，這樣就不用直接去操作寄存器了，使得沒有很好的單片機基礎的人員也可以使用Arduino做出自己想要的東西。Arduino的開發人員還開發了一個簡潔的IDE（集成開發環境）也就是寫代碼，編譯，調試，下載的上位機軟件。
2、單片機（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計數器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，在工業控制領域廣泛應用。從上世紀80年代，由當時的4位、8位單片機，發展到現在的300M的高速單片機。
3、arduino是一個單片機系統，核心是ATMEGA系列單片機，配上一些周邊器件，安裝在一款印刷電路板上，能夠獨立完成設定功能。而單片機就是一塊芯片，無法在沒有周邊器件的情況下單獨完成既定功能。
（來源：文章屋網 ）
摘 要：給出一低功耗、低溫度系數的電壓基準源電路的設計。其特點是利用工作在弱反型區晶體管的特性，該電壓基準源采用CSMC 0.5 μm，兩層POLY，一層金屬的CMOS工藝實現，芯片面積為0.036 75 mm2。測試結果表明：其最大工作電流不超過380 nA；在2.5~6 V工作電壓下，線性調整率為0.025％；4 V輸入電壓；20~100 ℃范圍內，平均溫度系數為64 ppm/℃。以更小的面積，更低的功耗實現了電壓基準源的性能。
關鍵詞：電壓基準源;低功耗;CMOS;POLY
Design of a Low Power CMOS Voltage Reference
GUO Lifang,YAO Ruohe,LI Wenguan
(Physics Science & Technology College,South China University of Technology,Guangzhou,510640,ChinaAbstract：An ultra low power,low temperature coefficient voltage reference is described in this paper.The characteristic of the weak inversion MOS transistor is used in this arichitecture.The voltage reference is implemented in CSMC 0.5 μm,double POLY,single metal CMOS process,the die size is 0.036 75 mm2.Test results show that: the maximum operation current is less than 380 nA,the line regulation from 2.5~6 V is 0.025%,the mean temperature coefficient from 20~100 ℃ is 64 ppm/℃ at 4 V supply voltage.The biggest innovations are smaller die size and lower power consumption than other voltage references.
eywords：bandgap voltage reference;low power;CMOS;POLYオ
1 引 言
電壓基準可以在溫度及電源電壓變化環境中提供穩定的參考電壓，被廣泛應用于比較器，A/D，D/A轉換器，信號處理器等集成電路中。目前已有不少Bipolar工藝和CMOS工藝的電壓基準應用于實際中，并且獲得了很高的精度和穩定性。然而隨著各種便攜式移動通信和計算產品的普及，對電池的需求大大加強，但是電池技術發展相對落后，降低電路的功耗成為IC設計關注的一個焦點；電路的功耗會全部轉換成熱能，過多的熱量會產生焦耳熱效應，加劇硅失效，導致可靠性下降，而快速散熱的要求又會導致封裝和制冷成本提高；同時功耗大將導致溫度高，載流子速度飽和，IC速度無法再提升；并且功耗降低，散熱減少，也能減少對環境的影響。因此，功耗已成為超大規模集成電路設計中除速度，面積之外需要考慮的第三維度［1］。
傳統的帶隙電壓基準源面積大、功耗大、不適應低功耗小面積的要求。本文立足于低功耗、小面積、利用工作于弱反型區晶體管的特點，對傳統的帶隙電壓基準源做出改進，設計了一款最大消耗380 nA電流的電壓基準源，大大減小了面積，且與CMOS工藝兼容，同時提出一種新的不耗電的啟動電路。本文先介紹傳統典型帶隙基準電路的原理與功耗組成，提出改進電路結構，并進行分析，最后給出基于0.5 μm CMOS 工藝模型的仿真結果和測試結~果。
【關鍵詞】 光纖通信 設備維護 要素分析 檢測方式
光纖在數據信息的傳輸方面與其他信息載體相比具有巨大的優勢，光纖通信技術中光信號在保護效果較好的的超細玻璃纖維里傳輸，同時光纖自身損耗率小的特點使得光纖通信能夠實現數據信息的快速、大容量、高精度傳輸，光纖通信技術在現實生活中得到非常廣泛的普及與應用，同時對于光纖通信設備的日常維護與維修就顯得更為重要。
一、光纖通信設備的特征分析
光纖通信設備并不能單獨發揮作用，要結合整套的通信系統如信號基站、發射架、信號接收系統等才能發揮其具體功能，光纖通信系統的運行狀況主要是依據通信系統對于信號傳輸、接收與處理能力來評判，所以實際工作中的光纖通信設備的維護主要是針對整套通信系統的工作狀態與數據的接收處理功能模塊進行相關的檢測與維護，來保障整套光纖通信系統能夠安全穩定運行。目前實際生活中廣泛應用的光纖通信系統的智能檢測與報警系統技術相對比較成熟，智能檢測與維護系統能夠針對通信設備運行的狀態數據進行實時監測，并在控制終端的顯示器中顯示故障設備的具體原因并能夠自動記錄通信設備的運行日志，以供專業維護人員參考。另一方面隨著社會的不斷發展與進步，人們對通信設備的技術要求越來越高，現代光纖通信系統多采用大規模或超大規模集成電路，以確保在較小體積的通信設備情況下實現大容量、高精度的通信技術要求，但是大規模、超大規模集成電路在光線通信設備中的應用使得日常的維修與維護工作變得艱難，給專業維修人員帶來了巨大的考驗。
二、光纖通信設備的維護類型
1、數字光纖通信設備的維護。
數字光纖通信能夠滿足人們對現代通信大容量、高精度的要求，但是數字光纖通信設備的日常維護難度很大，因此為處理好數字光纖通信系統的維護工作，必須要求設備維護技術人員能夠熟練掌握通信系統的數據信息傳輸的工作原理與具體工作參數和參數在設備中代表的具體意義。此外通信設備相關功能模塊與電子元器件、各種電器儀表的工作原理與功能、設備運行過程中的規范化操作流程以及注意事項，除此之外還需要了解檢測報警系統中的設備運行安全日志以及報警彈出窗口等信息代表的具體含義，設備運行過程中的基本數據結構域復雜的控制波形等都需要維護人員了解并充分掌握。
2、激光器的維護。
光纖通信系統中的光信號傳輸系統的光接口盤配備的激光發射器發射的激光為人眼不可見的高能紅外光，如果該激光照射到人眼會對人眼造成非常嚴重的損害，因此在光纖通信系統日常維護過程中維修技術人員必須預先關閉激光發射器再進行維護操作，除此之外在對通信系統的光纖尾部端口與光接口盤進行維護操作時，要求維修技術人員必須佩帶具有過濾紅外光功能的專業防護眼鏡，能夠避免維護過程中設備運行不穩定造成激光發射器的不可控發射激光對維修人員的眼睛造成傷害。如果沒有佩帶具有過濾紅外光功能的專業防護鏡不允許用眼睛正對光纖接口端的激光發射口與光纖尾部端口；除此之外在使用專業的OTDR激光器檢測儀時，必須將對端站與光纖接口盤相連的光纖尾部端口斷開，以免激光發射器發射的激光能量密度過高對檢測儀器的接收光模塊造成損壞；在使用光纖尾部端口對光纖通路進行硬件環回檢測時必須采用激光衰耗器來減弱激光的能量密度，防止激光的功率過高對檢測儀器的光接收模塊造成損害為維護工作帶來不便；當光纖接口盤損壞需要更換時，必須斷開線路中的光纖尾端，嚴禁光纖接入時對接口盤采取拔插操作，并且光纖接口盤具有固定的參數要求，需要針對光纖通路具體的工作要求與接口尺寸選定適當的接口盤。
3、電器安全的維護。
由于現代光纖通信系統普遍采用大規模或超大規模集成電路來實現對數據信息大容量、高精度的傳輸，大量的電子元器件集中在有限的空間內，而且這些微小的電子元器件對于電、磁等較為敏感，因此在光纖通信設備的日常維護中要按照規范化的操作要求做好設備的防塵、防靜電處理。設備維修人員的走動、衣服與鞋子等的摩擦等會使其身體帶有大量的靜電電場與磁場，假如在對通信設備維修前不能有效地導出，那么維護人員手指接觸光纖插盤、IC控制芯片等電子裝置時身體帶有的電場與磁場就會對裝置中的某些精密敏感元件造成損害，因此需要維修技術人員在采取維修操作時佩戴專業的防靜電裝置。除此之外對于光纖通信系統中的供電系統進行維修前必須斷開電源開關，并且電子控制線路、電纜連接與安裝要求是否符合等。
三、光纖設備維護流程圖
光纖通信系統近端設備維護處理流程圖如圖1所示；光纖通信系統遠端設備維護處理流程圖如圖2所示。
光纖通信設備中遠端機、近端機設備需要經常維護：當系統顯示接收無光信號警告時證明遠端機光感應模塊發生故障，首先需要在遠端機以及近端機處安裝檢測裝置來檢測光纖的激發功率確定是否光發射通路與反射回路出現斷路故障；假如近端機光感應模塊發生故障后觀察指示燈明暗情況，并安裝新的近端機光感應模塊；當下行功放警示燈亮起，檢查控制電源工作輸出電壓值，并安裝新的下行功放模塊；當下行功放功率控制警告燈亮起時，可能是遠端機光感應模塊發生故障或者功放電路前端通路發生接觸不良等導致斷路問題，還有可能時功放單元自身發生故障，可以利用光纖檢測裝置檢測光發射功率，判定是否光發射裝置出現故障，利用萬用表檢測光感模塊回路平均電流值，判定是否功放單元前端電路出現故障；當遠端機斷路警示燈亮起，可能是控制系統主電源發生故障或者電源電路發生斷路。
四、光纖通信設備維護常用檢測方式
1、環路檢測法。
現代光纖通信設備維護與維修工作中普遍采用的是環路檢測法，環路檢測法能夠對通信設備系統內部復雜的電子控制線路進行合理化的閉環線路劃分，并利用專業的檢測儀器針對局部的環路進行測量，這樣大大降低了對于故障設備系統模塊檢測的難度，能夠將出現故障的設備與工作模塊的范圍逐步縮小，最后具體化并將其解決。環路檢測法的核心是構造環路，環路的劃分有各種不同的方法，較為常用的劃分方法時根據環路中電信號的傳輸方向可以分為設備外部環路與設備內部環路兩種。對于設備外部環路的檢測能夠檢查出通信對端站以及外部信息傳輸線路中存在的故障，而設備內部環路檢測主要是用來檢測基站內部的光束激發與控制系統存在的故障。除此之外還可以按照環路中信號強度等級可分為2兆環路與群環路等。環路檢測法的主要功能是用來檢測環路內部各環節是否存在故障，然后不斷縮短環路采用排除法逐級將故障點找出來，進而采取維修或更換元件操作以排除故障。
2、儀表測試法。
光纖通信系統設備大多都是電子元器件，在設備運行的過程中均有不同形式的電流、電壓、感應磁場等存在，因此可以利用儀表測試法針對設備運行過程中工作元件中的電流、電壓、干生磁場等具體物理電參數進行精確地測量并與設計要求中的正常電參數進行比較核對，以檢測某些元件工作中的異常情況來排查出具體的故障點，光纖通信設備故障的儀表測試法中常用的檢測儀表包括光功率計、萬用表、誤碼儀、示波器等。在日常的通信設備維護過程中維修技術人員需要針對不同的故障與設備運行狀況利用恰當的儀表對可能發生故障的電子元件實施精確地電參數測量，根據測量結果對故障點進行準確定位。
汽車電子化是建立在電子學的發展基礎之上，從真空管、晶體管、集成電路、大規模集成電路到超大規模集成電路的技術進步，出現了計算機等各種各樣的電子裝置，汽車電子化也隨著逐年的深化與發展，而且有的汽車電子裝置占整車造價的1／3，高級轎車有的就裝幾十個微控器、上百個傳感器。電子化的程度可以說是衡量汽車高檔與否的主要標志。
20世紀50年代，人們開始在汽車上安裝電子管收音機，這是電子技術在汽車上應用的雛形。1959年晶體管收音機問世后，很快在汽車上得到了應用。60年代，汽車上應用了硅整流交流發電機和晶體管調節器，到60年代中期，汽車上開始采用晶體管電壓調節器和晶體管點火裝置。但更多地應用電子技術則是在70年代以后，主要是為解決汽車安全、污染和節油3大問題。進入70年代后期，電子工業有了長足的進步，特別是集成電路、大規模集成電路和超大規模集成電路技術得到了巨大發展，微機在汽車上的應用，給汽車工業帶來了劃時代的變革。
20世紀90年代，汽車電子技術進入了其發展的第三個階段，這是對汽車工業的發展最有價值、最有貢獻的階段，超微型磁體、超高效電機及集成電路的微型化，為汽車上的集中控制提供了基礎。目前汽車電子技術已發展到第四代，即包括電子技術（含微機技術）、優化控制技術、傳感器技術、網絡技術、機電一體化耦合交叉技術等綜合技術的小系統，并且早已從科研階段進入了商品生產的成熟階段。
汽車電子技術主要包括硬件和軟件方面的內容：硬件包括微機及其接口、執行部件、傳感器等；軟件主要是以匯編語言及其他高級語言編制的各種數據采集、計算判斷、報警、程控、優化控制、監控、自診斷系統等程序。
微機是整個系統的核心，負責指揮其他設備工作。目前汽車上用的微機以通用單片機和高抗干擾及耐振的汽車專用微機為主，其速度和精度要求不像計算用微機高，但抗干擾性能較強，能適應汽車振動大等惡劣的工作環境。有的由單機控制（即一個微機控制一個項目，如控制點火）向集中控制發展，而汽車集中控制也由原來的多個計算機通信向網絡化管理過渡。
2汽車電子控制理論發展概況
汽車電子控制理論基礎，是“汽車電子技術”中的難點和重點。利用自動控制理論而建立的開環、閉環、最優、自適應控制系統，在汽車優化控制中都有采用。建立這些控制系統時，首先對汽車某個系統，如點火提前角優化控制系統進行系統辨識，建立數學模型，然后采用相應的控制方法進行優化控制。但是發動機本身結構比較復雜，影響點火的因素較多，理論推導優化點火狀態下的數學模型比較困難。因此，一般采用實驗方法找出各種工況下的最佳點火提前角，然后存入微機內存。在實行控制過程中，微機不斷檢測發動機的工況，用查表的方法，查出該工況下的最佳點火提前角，進行修正后再通過微機接口、放大電路去控制點火，這是目前國外應用較多的優化控制方法。
此外，目前應用較成熟的另一種方法為自適應在線搜索法：他包括頂點保持法和登山法2種。該方法并不需要知道模型的原型，而是由微機在汽車運行中自行搜索最優工況，使控制接近或達到最優化。
模糊控制是近年來出現的新的控制理論，在汽車中也有所應用。模糊控制系統也是一種自動控制系統，他是以模糊數、模糊語言形式的知識表示和模糊邏輯推理為理論基礎，采用計算機控制技術構成的一種具有閉環結構的數字控制系統。模糊邏輯從含義上比其他傳統邏輯更接近人類的思想和自然語言。
3網絡技術在汽車中的應用
3.1網絡技術在汽車內部的應用
比較高級的汽車上裝有幾十個微機控制器、上百個傳感器。這就給汽車進行網絡應用提供了條件，而且解決了汽車一直存在集中控制和分散控制的矛盾。所謂分散控制就是汽車上的一個部件如點火或噴油，用一個微控器進行控制，這是微機在汽車上應用的起始。后來發展到汽車集中控制系統，包括完全集中控制系統，如美國的通用汽車公司采用一個微機系統分別控制汽車防滑制動、牽引力控制、優化點火、超速報警、自動門鎖和防盜等；分級控制系統，如日產公司的分級控制系統，用1臺中央控制計算器分別指揮4臺微機，分別控制防滑制動、優化點火、燃油噴射、數據傳輸等；分布集中控制系統，他是根據汽車的各大部分而進行分塊集中控制，如發動機、底盤、信息、顯示和報警等幾大件控制系統，如日本五十鈴生產的汽車I-TEC系統，他對發動機的點火、燃油噴射、怠速及廢氣再循環進行集中控制。上述各種類型的控制都。
有優缺點，但網絡在汽車上應用后，就可發揮各型控制的優點，克服了他們的缺點。例如集中控制和分散控制的最大問題是可靠性問題，如完全集中控制，一旦微機出現故障全車癱瘓。采用網絡技術后，不但共用所有傳感器，還可以共用其他設備，如進行了環形網控制，幾十個微機，就是個別出現問題，整車還可以正常運行。所以網絡在汽車應用中不但增加了許多功能，而且還大大增加了可靠性。
為適應汽車網絡控制的需要，更好地在各控制系統之間完成交流信息、協調控制、共享資源及標準化與通用化，世界各國都在積極合作，進行汽車局域網的研究與開發。國外在網絡標準的制定以及符合網絡通信標準的微處理器、通信協議等方面都已經有了成果。網絡標準方面有Bosch公司制定的控制器局域網絡（CAN）協議和Intel推出的SAEJ18065網絡標準。又如Philips，Intel，Motorola等公司推出了符合網絡相關協議的微處理器產品。同時，為整合各種標準，一份有關汽車網絡的國際標準正在國際標準化組織起草。
3.2網絡技術在汽車外部的應用
汽車上網系統，是一種無線的網絡結構。通過他，人們在駕駛汽車時就可以像在家一樣進行上網、發E-mail等所有網上操作。目前不少公司在進行這方面的工作，如IBM公司和Motorola公司已合作開發車用無線Internet技術，這項技術將使駕駛員和乘客能夠在車上發送電子郵件以及從事網上各種活動，如電子商務和網上購物、查看股市行情和天氣預報等。另外Microsoft公司新推出了專門為“車上網”設計的AutoPC軟件，采用WindowsCE操作系統，他具有交互式語言識別等各種多媒體功能。這種功能能夠有效地保障汽車行車安全，因為他可以讓汽車駕駛員在手不離方向盤、眼不離行駛前方的情況下，與PC機系統交換各種信息，例如行車前方的交通狀況有無塞車，最短時間導航等；也可以通過他在車上收發E-mail、打網絡電話和其他上網活動。通用公司不但開發了“車上網”系統，而且還裝有車載自動化辦公系統。由于該系統采用了超高速光纖串行數據通道（MML），因此具有多路的數字式影音能力，可以有效地調控多信道大容量的輸入、輸出信號，例如CD、DVD、顯示器、電視接收天線、音響和全球衛星定位導航系統都可以和該系統交換信息。
4汽車傳感器的發展趨勢
車用傳感器是促進汽車高檔化、電子化、自動化發展的關鍵技術之一，世界各國對車用傳感器的研究開發、提高性價比都非常重視。“沒有傳感器技術就沒有現代汽車”的觀點現在已被全世界所公認。汽車電子化越發達，自動化程度越高，對傳感器依賴性就越大，所以，國內外都將車用傳感器技術列為重點發展的高技術。
汽車現代傳感器總的發展趨勢是：多功能化、集成化、智能化、微型化，其技術的發展方向是：
(1)開展基礎研究，發現新現象、采用新原理、開發新材料和采用新工藝；
(2)擴大傳感器的功能與應用范圍。
4.1發現新現象
利用物理現象、化學反應和生物效應等是各種傳感器的基本原理，所以發現新現象與新效應是現代傳感器發展的重要基礎。
4.2開發新材料
功能材料是發展傳感器技術的另一個重要基礎。由于材料科學的進步，在制造各種材料時，人們可以任意控制他的成份，從而可以設計與制造出各種用于傳感器的功能材料。例如控制半導體氧化物的成份，可以制造出各種氣體傳感器；光導纖維用于傳感器是傳感器功能材料的一個重大發現；有機材料作為功能材料，正引起國內外汽車電子化專家的極大關注。
4.3采用新工藝
傳感器的敏感元件性能除了由其功能材料決定外，還與其加工工藝有關。隨著半導體、陶瓷等新型材料用于傳感器敏感元件，許多現代先進制造技術也引入汽車傳感器制造技術，例如集成技術，微細加工技術，離子注入技術，薄膜技術等，能制作出性能穩定、可靠性高、體積小、重量輕的微型化敏感元件。近年來從半導體集成電路技術發展而來的微電子機械系統（MEMS）技術日漸成熟，利用這一技術可以制作各種能敏感和檢測力學量、磁學量、熱學量、化學量和生物量的微型傳感器，這些傳感器的體積和能耗小，可實現許多全新的功能，便于大批量和高精度生產，單件成本低，易構成大規模和多功能陣列，這些特點使得他們非常適合于汽車方面的應用。
20世紀80年代初，微型壓阻式多路絕對壓力傳感器開始大批量生產，取代了早期采用LVDT技術的壓力傳感器。80年代中期微型加速度傳感器開始用于汽車安全氣囊，他們是到目前為止大量生產的、并在汽車中得到廣泛應用的微型傳感器。然而微型傳感器的大規模應用勢必將不限于發動機燃燒控制和安全氣囊，在未來5～7年內包括發動機運行管理、廢氣與空氣質量控制、ABS、車輛動力的控制、自適應導航、車輛行駛安全系統在內的應用將為MEMS技術提供廣闊的市場。
4.4研究多功能集成傳感器
研究多功能集成傳感器是傳感器發展的一個重要方向，即在一個芯片上集成多種功能敏感組件和同一功能的多個敏感組件。例如日本研制出復合壓阻傳感器，一個芯片可同時檢測汽車壓力與溫度。
4.5研究智能式傳感器
智能傳感器是一種帶微型計算機兼有檢測、判斷、信息處理等功能的傳感器。與傳統傳感器相比，他具有很多特點。例如，他可以確定傳感器工作狀態，對測量資料進行修正，以便減少環境因素如溫度引起的誤差；用軟件解決硬件難以解決的問題；完成資料計算與處理工作等等。世界各國都在車用傳感器硬件的基礎上，努力用軟件來解決汽車電氣干擾大、環境差（溫度高、溫度梯度大、污染厲害等）等問題造成的對汽車參數測量的影響。而且智能式傳感器精度高、量程覆蓋范圍大、輸出信號大、信噪比高、抗干擾性能好，有的還帶有自檢功能。不少汽車大公司在該方面進行研制與開發，并取得了成就和應用。
化發展概況
汽車電子化是建立在電子學的發展基礎之上，從真空管、晶體管、集成電路、大規模集成電路到超大規模集成電路的技術進步，出現了計算機等各種各樣的電子裝置，汽車電子化也隨著逐年的深化與發展，而且有的汽車電子裝置占整車造價的1／3，高級轎車有的就裝幾十個微控器、上百個傳感器。電子化的程度可以說是衡量汽車高檔與否的主要標志。
20世紀50年代，人們開始在汽車上安裝電子管收音機，這是電子技術在汽車上應用的雛形。1959年晶體管收音機問世后，很快在汽車上得到了應用。60年代，汽車上應用了硅整流交流發電機和晶體管調節器，到60年代中期，汽車上開始采用晶體管電壓調節器和晶體管點火裝置。但更多地應用電子技術則是在70年代以后，主要是為解決汽車安全、污染和節油3大問題。進入70年代后期，電子工業有了長足的進步，特別是集成電路、大規模集成電路和超大規模集成電路技術得到了巨大發展，微機在汽車上的應用，給汽車工業帶來了劃時代的變革。
20世紀90年代，汽車電子技術進入了其發展的第三個階段，這是對汽車工業的發展最有價值、最有貢獻的階段，超微型磁體、超高效電機及集成電路的微型化，為汽車上的集中控制提供了基礎。目前汽車電子技術已發展到第四代，即包括電子技術（含微機技術）、優化控制技術、傳感器技術、網絡技術、機電一體化耦合交叉技術等綜合技術的小系統，并且早已從科研階段進入了商品生產的成熟階段。
汽車電子技術主要包括硬件和軟件方面的內容：硬件包括微機及其接口、執行部件、傳感器等；軟件主要是以匯編語言及其他高級語言編制的各種數據采集、計算判斷、報警、程控、優化控制、監控、自診斷系統等程序。
微機是整個系統的核心，負責指揮其他設備工作。目前汽車上用的微機以通用單片機和高抗干擾及耐振的汽車專用微機為主，其速度和精度要求不像計算用微機高，但抗干擾性能較強，能適應汽車振動大等惡劣的工作環境。有的由單機控制（即一個微機控制一個項目，如控制點火）向集中控制發展，而汽車集中控制也由原來的多個計算機通信向網絡化管理過渡。
2汽車電子控制理論發展概況
汽車電子控制理論基礎，是“汽車電子技術”中的難點和重點。利用自動控制理論而建立的開環、閉環、最優、自適應控制系統，在汽車優化控制中都有采用。建立這些控制系統時，首先對汽車某個系統，如點火提前角優化控制系統進行系統辨識，建立數學模型，然后采用相應的控制方法進行優化控制。但是發動機本身結構比較復雜，影響點火的因素較多，理論推導優化點火狀態下的數學模型比較困難。因此，一般采用實驗方法找出各種工況下的最佳點火提前角，然后存入微機內存。在實行控制過程中，微機不斷檢測發動機的工況，用查表的方法，查出該工況下的最佳點火提前角，進行修正后再通過微機接口、放大電路去控制點火，這是目前國外應用較多的優化控制方法。
此外，目前應用較成熟的另一種方法為自適應在線搜索法：他包括頂點保持法和登山法2種。該方法并不需要知道模型的原型，而是由微機在汽車運行中自行搜索最優工況，使控制接近或達到最優化。
模糊控制是近年來出現的新的控制理論，在汽車中也有所應用。模糊控制系統也是一種自動控制系統，他是以模糊數、模糊語言形式的知識表示和模糊邏輯推理為理論基礎，采用計算機控制技術構成的一種具有閉環結構的數字控制系統。模糊邏輯從含義上比其他傳統邏輯更接近人類的思想和自然語言。
3網絡技術在汽車中的應用
3.1網絡技術在汽車內部的應用
比較高級的汽車上裝有幾十個微機控制器、上百個傳感器。這就給汽車進行網絡應用提供了條件，而且解決了汽車一直存在集中控制和分散控制的矛盾。所謂分散控制就是汽車上的一個部件如點火或噴油，用一個微控器進行控制，這是微機在汽車上應用的起始。后來發展到汽車集中控制系統，包括完全集中控制系統，如美國的通用汽車公司采用一個微機系統分別控制汽車防滑制動、牽引力控制、優化點火、超速報警、自動門鎖和防盜等；分級控制系統，如日產公司的分級控制系統，用1臺中央控制計算器分別指揮4臺微機，分別控制防滑制動、優化點火、燃油噴射、數據傳輸等；分布集中控制系統，他是根據汽車的各大部分而進行分塊集中控制，如發動機、底盤、信息、顯示和報警等幾大件控制系統，如日本五十鈴生產的汽車I-TEC系統，他對發動機的點火、燃油噴射、怠速及廢氣再循環進行集中控制。上述各種類型的控制都。
有優缺點，但網絡在汽車上應用后，就可發揮各型控制的優點，克服了他們的缺點。例如集中控制和分散控制的最大問題是可靠性問題，如完全集中控制，一旦微機出現故障全車癱瘓。采用網絡技術后，不但共用所有傳感器，還可以共用其他設備，如進行了環形網控制，幾十個微機，就是個別出現問題，整車還可以正常運行。所以網絡在汽車應用中不但增加了許多功能，而且還大大增加了可靠性。
為適應汽車網絡控制的需要，更好地在各控制系統之間完成交流信息、協調控制、共享資源及標準化與通用化，世界各國都在積極合作，進行汽車局域網的研究與開發。國外在網絡標準的制定以及符合網絡通信標準的微處理器、通信協議等方面都已經有了成果。網絡標準方面有Bosch公司制定的控制器局域網絡（CAN）協議和Intel推出的SAEJ18065網絡標準。又如Philips，Intel，Motorola等公司推出了符合網絡相關協議的微處理器產品。同時，為整合各種標準，一份有關汽車網絡的國際標準正在國際標準化組織起草。
3.2網絡技術在汽車外部的應用
汽車上網系統，是一種無線的網絡結構。通過他，人們在駕駛汽車時就可以像在家一樣進行上網、發E-mail等所有網上操作。目前不少公司在進行這方面的工作，如IBM公司和Motorola公司已合作開發車用無線Internet技術，這項技術將使駕駛員和乘客能夠在車上發送電子郵件以及從事網上各種活動，如電子商務和網上購物、查看股市行情和天氣預報等。另外Microsoft公司新推出了專門為“車上網”設計的AutoPC軟件，采用WindowsCE操作系統，他具有交互式語言識別等各種多媒體功能。這種功能能夠有效地保障汽車行車安全，因為他可以讓汽車駕駛員在手不離方向盤、眼不離行駛前方的情況下，與PC機系統交換各種信息，例如行車前方的交通狀況有無塞車，最短時間導航等；也可以通過他在車上收發E-mail、打網絡電話和其他上網活動。通用公司不但開發了“車上網”系統，而且還裝有車載自動化辦公系統。由于該系統采用了超高速光纖串行數據通道（MML），因此具有多路的數字式影音能力，可以有效地調控多信道大容量的輸入、輸出信號，例如CD、DVD、顯示器、電視接收天線、音響和全球衛星定位導航系統都可以和該系統交換信息。
4汽車傳感器的發展趨勢
車用傳感器是促進汽車高檔化、電子化、自動化發展的關鍵技術之一，世界各國對車用傳感器的研究開發、提高性價比都非常重視。“沒有傳感器技術就沒有現代汽車”的觀點現在已被全世界所公認。汽車電子化越發達，自動化程度越高，對傳感器依賴性就越大，所以，國內外都將車用傳感器技術列為重點發展的高技術。
汽車現代傳感器總的發展趨勢是：多功能化、集成化、智能化、微型化，其技術的發展方向是：
(1)開展基礎研究，發現新現象、采用新原理、開發新材料和采用新工藝；
(2)擴大傳感器的功能與應用范圍。
4.1發現新現象
利用物理現象、化學反應和生物效應等是各種傳感器的基本原理，所以發現新現象與新效應是現代傳感器發展的重要基礎。
4.2開發新材料
功能材料是發展傳感器技術的另一個重要基礎。由于材料科學的進步，在制造各種材料時，人們可以任意控制他的成份，從而可以設計與制造出各種用于傳感器的功能材料。例如控制半導體氧化物的成份，可以制造出各種氣體傳感器；光導纖維用于傳感器是傳感器功能材料的一個重大發現；有機材料作為功能材料，正引起國內外汽車電子化專家的極大關注。
4.3采用新工藝
傳感器的敏感元件性能除了由其功能材料決定外，還與其加工工藝有關。隨著半導體、陶瓷等新型材料用于傳感器敏感元件，許多現代先進制造技術也引入汽車傳感器制造技術，例如集成技術，微細加工技術，離子注入技術，薄膜技術等，能制作出性能穩定、可靠性高、體積小、重量輕的微型化敏感元件。近年來從半導體集成電路技術發展而來的微電子機械系統（MEMS）技術日漸成熟，利用這一技術可以制作各種能敏感和檢測力學量、磁學量、熱學量、化學量和生物量的微型傳感器，這些傳感器的體積和能耗小，可實現許多全新的功能，便于大批量和高精度生產，單件成本低，易構成大規模和多功能陣列，這些特點使得他們非常適合于汽車方面的應用。
20世紀80年代初，微型壓阻式多路絕對壓力傳感器開始大批量生產，取代了早期采用LVDT技術的壓力傳感器。80年代中期微型加速度傳感器開始用于汽車安全氣囊，他們是到目前為止大量生產的、并在汽車中得到廣泛應用的微型傳感器。然而微型傳感器的大規模應用勢必將不限于發動機燃燒控制和安全氣囊，在未來5～7年內包括發動機運行管理、廢氣與空氣質量控制、ABS、車輛動力的控制、自適應導航、車輛行駛安全系統在內的應用將為MEMS技術提供廣闊的市場。
4.4研究多功能集成傳感器
研究多功能集成傳感器是傳感器發展的一個重要方向，即在一個芯片上集成多種功能敏感組件和同一功能的多個敏感組件。例如日本研制出復合壓阻傳感器，一個芯片可同時檢測汽車壓力與溫度。
