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从近代物理到微电子

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一粒金砂(初级)

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发表于 2013-3-5 10:57 | 显示全部楼层 |阅读模式

“物理”:即物之理

物理学是研究自然界中存在的物质及其运动的最普遍和最基本的性质,现象和规律的一门基础科学。

目的:揭示自然现象的本质及其规律性

古希腊——17世纪:天体力学,牛顿力学

17世纪——18世纪:热力学                第一次工业革命(蒸汽机,机械工业)

19世纪: 统计物理,电磁理论              第二次工业革命(电力,无线电技术)

20世纪: 量子力学,相对论,量子场论      第三次工业革命(半导体技术,IT)

量子力学

量子力学(Quantum Mechanics)是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科,它主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论,它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。量子力学不仅是近代物理学的基础理论之一,而且在化学等有关学科和许多近代技术中也得到了广泛的应用。

固体物理

固体物理学是研究固体物质的物理性质、微观结构、构成物质的各种粒子的运动形态及其相互关系的科学。它是物理学中内容极丰富、应用极广泛的分支学科。固体物理是微电子技术、光电子学技术、能源技术、材料科学等技术学科的基础,固体物理的研究论文占物理学中研究论文的三分之一以上。固体物理学的成就和实验手段对化学物理、催化学科、生命科学、地学等的影响日益增长,正在形成新的交叉领域。

半导体物理学

研究半导体原子状态和电子状态以及各种半导体器件内部电子过程的学科。是固体物理学的一个分支。研究半导体中的原子状态是以晶体结构学和点阵动力学为基础,主要研究半导体的晶体结构、晶体生长,以及晶体中的杂质和各种类型的缺陷。研究半导体中的电子状态是以固体电子论和能带理论为基础,主要研究半导体的电子状态,半导体的光电和热电效应、半导体的表面结构和性质、半导体与金属或不同类型半导体接触时界面的性质和所发生的过程、各种半导体器件的作用机理和制造工艺等。

物理电子学(应用物理分支)

物理电子学是电子学、近代物理学、光电子学、量子电子学、超导电子学及相关技术的交叉学科,主要在电子工程和信息科学技术领域内进行基础和应用研究。近年来本学科发展特别迅速,不断涵盖新的学科领域,促进了电磁场与微波技术、微电子学与固体电子学、电路与系统等二级学科以及信息与通信系统、光学工程等相关一级学科的拓展,形成了若干新的科学技术增长点,如光波与光子技术、信息显示技术与器件、高速光纤通信与光纤网等,成为下一世纪信息科学与技术的重要基石之一。

微电子学

微电子学是研究在固体(主要是半导体材料上构成的微小型化电路、电路及系统的电子学分支。

作为电子学的分支学科,它主要研究电子或粒子在固体材料中的运动规律及其应用,并利用它实现信号处理功能的科学,以实现电路的系统和集成为目的,实用性强。微电子学又是信息领域的重要基础学科,在这一领域上,微电子学是研究并实现信息获取、传输、存储、处理和输出的科学,是研究信息获取的科学,构成了信息科学的基石,其发展水平直接影响着整个信息技术的发展。微电子科学技术的发展水平和产业规模是一个国家经济实力的重要标志。

微电子学是一门综合性很强的边缘学科,其中包括了半导体器件物理、集成电路工艺和集成电路及系统的设计、测试等多方面的内容;涉及了固体物理学量子力学热力学与统计物理学材料科学、电子线路、信号处理、计算机辅助设计、测试和加工、图论、化学等多个领域。

微电子学是一门发展极为迅速的学科,高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微电子学发展的方向。信息技术发展的方向是多媒体(智能化)、网络化和个体化。要求系统获取和存储海量的多媒体信息、以极高速度精确可靠的处理和传输这些信息并及时地把有用信息显示出来或用于控制。所有这些都只能依赖于微电子技术的支撑才能成为现实。超高容量、超小型、超高速、超高频、超低功耗是信息技术无止境追求的目标,是微电子技术迅速发展的动力。

微电子科学方向概况(来源于某中科院学生)

A 半导体(微电子)基础理论方向;

B 半导体器件方向;

C 集成电路设计方向;

D 半导体材料和集成电路工艺方向;

分支难度系数

A > b > c = d

科学发展潜力(就社会经济效益和就业而言)

A < b < d < c 

来源:EEWorld TI 模拟与混合信号板块,转载请附上链接


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