- •От автора
- •1. Состояние и перспективы развития классической физической электроники (Вместо введения)
- •1.1. Электроника как наука и отрасль техники
- •1.2. Исторический обзор основных этапов развития электроники
- •1.3. Связь между прогрессом в электронике и развитием информационных технологий
- •1.4. Основные концептуальные направления развития электроники
- •1.5. Конвергенционные процессы в электронике
- •2. Тенденции мирового производства и рынка изделий электронной техники и полупроводников
- •2.1. Основные секторы мирового рынка электронной техники
- •3. Электроника Украины 3.1. Состояние электронной промышленности Украины
- •3.2. Состояние промышленности полупроводниковых материалов в Украине
- •3.3. Концепция и программа восстановления и развития электронного приборостроения и электронной промышленности Украины на 1999 - 2005 годы
- •3.5. Образовательные тенденции в электронике
- •4. Основные проблемы развития микроэлектроники
- •4.1. Принципиальные и технологические проблемы, связанные с микроминиатюризацией
- •4.2. Ограничивающие технологические факторы в микроэлектронике
- •4.4. Динамика изменений проектных норм при уменьшении минимальных топологических размеров электронных композиций
- •4.5. Социально-политические и экономические аспекты нанотехнологии и суперминиатюризации
- •5. Новые и перспективные материалы электронной техники
- •5.1. Общие понятия и проблемы электронного материаловедения
- •5.6. Многослойные гетероэпитаксиальные композиции с тонкими и сверхтонкими слоями
- •5.8. Высокотемпературные сверхпроводники
- •5.9. Новые материалы для межсоединений
- •5.10. Новые материалы в конструировании корпусов
- •6.1. Основные технологические направления формирования электронных приборов и микросхем с субмикронными проектными нормами
- •6.3. 81Сс-технология
- •6.4. Технология "кремний на изоляторе"
- •7. Новые направления телекоммуникационной, функциональной и энергетической электроники
- •7.1. Компьютерная электроника и телекоммуникационные технологии
- •Системах
- •7.3. Волоконно-оптические линии связи
- •7.6. Фотопреобразовательные элементы и солнечные батареи
- •7.8. Криогенная электроника
- •7.9. Микроэлектроника в потребительских товарах
- •8. Биологическая и медицинская электроника
- •8.1. Биомедицинская электроника как новое научно-техническое направление современной электроники
- •8.2. Биосенсоры
- •8.3. Электронные и компьютеризированные устройства и системы в медицине
- •Литература
- •121 Оглавление
- •III р|вснь акредитащК. Сертифшат про акредиташю р!к заснування: 1992
1.4. Основные концептуальные направления развития электроники
Одни электронные приборы сходят с исторической сцены, другие только начинают своё триумфальное шествие. Но в основу их разработки обязательно закладывается требование совместимости, т.е. возможности использования в едином электронном устройстве независимо от тех физических принципов, на которых основано их действие. Так, например, в современном компьютере сочетается электровакуумный прибор (кинескоп) и твердотельные элементы (транзисторы, микросхемы и проч.), а микропроцессор компьютера ближайшего будущего вполне может быть реализован на биочипах.
Поэтому в основу классификации основных направлений электроники предпочтительно положить те физические явления, на которых они базируются: электровакуумная электроника - электронные явления в разреженных газах; плазменная электроника - ионные и ионноплазменные процессы; полупроводниковая электроника - электрические явления в полупроводниках; диэлектрическая электроника - электрические явления в диэлектриках; оптоэлектроника - оптические явления в твёрдых телах; магнитоэлектроника - магнитные явления в твёрдых телах; аккустоэлектроника - электронно-фононное взаимодействие; квантовая электроника - вынужденное излучение; криоэлектроника ~ сверхпроводимость и эффект Джозефсона; хемоэлектроника - фазовые переходы; энергетическая электроника - фото- и термоэлектрические явления и проч.
Эти направления относят к области классической физической электроники. Их перечень постоянно расширяется по мере открытия новых физических эффектов и принципов.
Биомедицинская электроника (биоэлектроника) выпадает из этого перечня, так как она основана на законах живой природы, которые существенно отличаются от законов физики, поскольку для живой материи справедлив принцип экономии энтропии, т.е. постоянное повышение организованности ее объектов и эволюционная направленность происходящих в них процессов, в то время, как согласно второму началу термодинамики, энтропия вселенной постоянно возрастает.
Другой принцип классификации, который часто используется, связан с областью применения электроники: ВЧ и СВЧ - электроника; силовая и преобразовательная электроника; компьютерная и сетевая электроника; промышленная электроника; бытовая электроника; военная электроника; сервисная и офисная электроника; биомедицинская электроника и проч.
По мере открытия новых физических эффектов в неживой и живой природе возникают новые классы электронных приборов, и расширяются сферы их использования.
12
Тем не менее, основные направления и концепции, по которым идёт развитие современных электронных средств, могут быть достаточно чётко определены:
Микроминиатюризация. В настоящее время микроэлектроника разви вается в двух направлениях: создание интегральных микросхем на основе стан дартной теории электрических цепей (пространственная интеграция) и совме щение нескольких функций в одном элементе структуры микросхемы одновре менно (функциональная интеграция). Понятие "микроэлектроника" постепенно заменяется новыми понятиями: "субмикронная электроника" (минимальный размер активных элементов 0,25-0,1 мкм) и "наноэлектроника" (минимальный размер активных элементов меньше 0,1 мкм).
Гибридизация элементов различного технологического происхождения в пределах неделимого базового (матричного) кристалла, именуемого обычно чипом.
Унификация (стандартизация) конструктивных и качественных пара метров приборов и компонентов различных видов и типов с целью обеспечения совместимости их использования в едином электронном устройстве или моду ле.
Расширение функциональных возможностей и надёжности электрон ных приборов и устройств (повышение кпд, расширение частотного интервала работы, создание новых источников энергии, увеличение ёмкости памяти и проч.).
Использование новых основных и вспомогательных материалов.
Создание новых низкотемпературных и локальных технологических процессов формирования электронных структур и приборов, в том числе обес печивающих переход от двумерной к трёхмерной интеграции.
Создание биоэлектронных функциональных элементов на мономолеку лярном (или даже моноатомном) уровне.
Конвергенция, т.е. слияние элементных баз электроники и информати ки, промышленной (военной) и потребительской электроники, компьютерной и метрологической электроники.