第1章信息技術概述1.1信息與信息技術1.2微電子技術簡介信息是什么？中國大百科全書的解釋：從認識論層次來看，信息是指認識主體所感知或主體所表述的“事物運動的狀態(tài)及狀態(tài)變化的方式”信息有多種表現(xiàn)形式，語言、文字、聲音、圖片等都是信息的表現(xiàn)形式(載體)信息與物質和能量同樣重要，它是人們認識世界、改造世界的一種基本資源什么是信息處理？信息處理指的是與下列內容相關的行為和活動：信息的收集(如信息的感知、測量、獲取、輸入等)信息的加工(如信息的分類、計算、分析、轉換等)信息的存儲(如書寫、攝影、錄音、錄像等)信息的傳遞(如郵寄、電報、電話等)信息的施用(如控制、顯示等)人工進行信息處理的過程人工信息處理的不足：

算不快記不住傳不遠

看（聽）不清事物客體信息獲取(感覺器官)信息加工與存儲(大腦)信息傳遞(神經(jīng)系統(tǒng))信息施用(效應器官)信息傳遞(神經(jīng)系統(tǒng))信息技術（IT）手/腳/身眼/耳/鼻/舌/身什么是信息技術？信息技術（InformationTechnology，簡稱IT）指的是用來擴展人們信息器官功能、協(xié)助人們更有效地進行信息處理的一類技術。信息技術包括：擴展感覺器官功能的感測(獲取)與識別技術擴展神經(jīng)系統(tǒng)功能的通信技術擴展大腦功能的計算(處理)與存儲技術擴展效應器官功能的控制與顯示技術信息技術的發(fā)展歷史◎語言的形成和使用

◎文字的創(chuàng)造

◎印刷技術的發(fā)明

◎望遠鏡、顯微鏡

◎電報和電話通信

◎廣播、電視

◎雷達、衛(wèi)星（遙感感測）

◎計算機、機器人

◎因特網(wǎng)（Internet）

···

現(xiàn)代信息技術3大特征：采用電子技術（包括激光技術）以數(shù)字技術（計算機）為基礎以軟件為核心內容：計算機、微電子(信息技術的關鍵技術)、通信、廣播、遙感遙測、自動控制、機器人等什么是信息處理系統(tǒng)？用于輔助人們進行信息獲取、傳遞、存儲、加工處理、控制及顯示的綜合使用各種信息技術的系統(tǒng)，可以通稱為信息處理系統(tǒng)信息處理系統(tǒng)的結構：通信/存儲信息加工通信/存儲控制與顯示感測與識別信息處理系統(tǒng)舉例雷達：以感測與識別為主要目的電視/廣播：以單向、點到多點的信息傳遞為主要目的電話：以雙向、點到點的信息交互為主要目的銀行：以處理金融信息為目的圖書館：以信息收藏和檢索為主要目的因特網(wǎng)：跨越全球的多功能信息處理系統(tǒng)

1.2微電子技術簡介（1）微電子技術與集成電路（2）集成電路的制造（3）集成電路的發(fā)展趨勢（4）IC卡(1)微電子技術與集成電路

微電子技術是信息技術領域中的關鍵技術，是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)和各項高技術的基礎微電子技術的核心是集成電路技術電子電路中元器件的發(fā)展演變晶體管(1948)中/小規(guī)模集成電路(1950’s)微電子技術是以集成電路為核心的電子技術，它是在電子元器件小型化、微型化的過程中發(fā)展起來的。大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路(1970’s)電子管(1904)什么是集成電路？集成電路

(IntegratedCircuit，簡稱IC)： 以半導體單晶片作為基片,采用平面工藝，將晶體管、電阻、電容等元器件及其連線所構成的電路制作在基片上所構成的一個微型化的電路或系統(tǒng)現(xiàn)代集成電路使用的半導體材料主要是硅(Si),也可以是化合物半導體如砷化鎵(GaAs)等

集成電路的優(yōu)點：體積小、重量輕功耗小、成本低速度快、可靠性高超大規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路集成電路的分類按用途分：通用集成電路專用集成電路（ASIC）按電路的功能分：數(shù)字集成電路模擬集成電路按晶體管結構、電路和工藝分：雙極型（Bipolar）電路金屬氧化物半導體(MOS)電路······按集成度(單個集成電路所包含的電子元件的數(shù)目)分：集成電路規(guī)模元器件數(shù)目小規(guī)模集成電路（SSI）＜100中規(guī)模集成電路（MSI）100~3000大規(guī)模集成電路（LSI）3000~10萬超大規(guī)模集成電路（VLSI）10萬~100萬極大規(guī)模集成電路（ULSI）＞100萬注意：1、通常不嚴格區(qū)分VLSI和ULSI，而是統(tǒng)稱為VLSI。2、中、小規(guī)模集成電路一般以簡單的門電路或單級放大器為集成對象,大規(guī)模集成電路則以功能部件、子對象為集成對象。3、現(xiàn)在的PC機中的微處理器、芯片組、圖形加速芯片等都是通用超大規(guī)模和特大規(guī)模集成電路。附：常見集成電路產(chǎn)品的類型(2)集成電路的制造集成電路的制造工序繁多，從原料熔煉開始到最終產(chǎn)品包裝大約需要400多道工序，工藝復雜且技術難度非常高，有一系列的關鍵技術。許多工序必須在恒溫、恒濕、超潔凈的無塵廠房內完成。目前興建一個有兩條生產(chǎn)線能加工8英寸晶圓的集成電路工廠需投資人民幣10億元以上。(3)集成電路的發(fā)展趨勢集成電路的工作速度主要取決于晶體管的尺寸。晶體管的尺寸越小，其極限工作頻率越高，門電路的開關速度就越快，相同面積的晶片可容納的晶體管數(shù)目就越多。芯片上電路元件的線條越細，相同面積的晶片可容納的晶體管就越多，功能就越強，速度也越快。所以從集成電路問世以來，人們就一直在縮小晶體管、電阻、電容、連接線的尺寸上下功夫。IC集成度提高的規(guī)律Moore定律：單塊集成電路的集成度平均每18-24個月翻一番(GordonE.Moore,1965年)19701975198019851990199520001,00010,000100,0001,000,00010,000,000100,000,0004004800880808086802868038680486PentiumPentiumIIPentiumIIIPentium4晶體管數(shù)例：Intel微處理器集成度的發(fā)展安騰Itanium2（2002） 221M晶體管安騰雙核Itanium2Dual-Core（2006） 1.7B

晶體管集成電路技術的發(fā)展趨勢目前集成電路生產(chǎn)的主流技術：

12吋晶圓、0.18微米工藝，并正在向14吋晶圓、0.09微米工藝過渡

IntelP4：已采用0.13μm工藝制造生產(chǎn)

IntelP46XX：已采用0.09μm工藝制造生產(chǎn)

1（μm微米）＝1/1,000,000（米）美國半導體協(xié)會(SIA)預測，到2010年將能達到18吋晶圓和0.07～0.05微米的工藝。在未來十年時間里，集成電路的技術還將繼續(xù)遵循Moore定律得到進一步的發(fā)展進一步提高集成度的問題與出路問題：線寬進一步縮小后，晶體管線條小到納米級時，其電流微弱到僅有幾十個甚至幾個電子流動，晶體管將逼近其物理極限而無法正常工作出路：在納米尺寸下，納米結構會表現(xiàn)出一些新的量子現(xiàn)象和效應，人們正在利用這些量子效應研制具有全新功能的量子器件，使能開發(fā)出新的納米芯片和量子計算機同時，正在研究將光作為信息的載體，發(fā)展光子學，研制集成光路，或把電子與光子并用，實現(xiàn)光電子集成

(4)IC卡簡介幾乎每個人每天都與IC卡打交道，例如我們的身份證、手機SIM卡、交通卡、飯卡等等，什么是IC卡？它有哪些類型和用途？工作原理大致是怎樣的？下面是簡單介紹。什么是IC卡？IC卡(chipcard、smartcard)，又稱為集成電路卡，它是把集成電路芯片密封在塑料卡基片內，使其成為能存儲信息、處理和傳遞數(shù)據(jù)的載體特點：存儲信息量大保密性能強可以防止偽造和竊用抗干擾能力強可靠性高應用舉例：作為電子證件，記錄持卡人的信息，用作身份識別（如身份證、考勤卡、醫(yī)療卡、住房卡等）作為電子錢包（如電話卡、公交卡、加油卡等）IC卡的類型(按芯片分類)存儲器卡：封裝的集成電路為存儲器，信息可長期保存，也可通過讀卡器改寫。結構簡單，使用方便。用于安全性要求不高的場合，如電話卡、水電費卡、公交卡、醫(yī)療卡等 （帶加密邏輯的存儲器卡增加了加密電路）CPU卡：封裝的集成電路為中央處理器（CPU）和存儲器，還配有操作系統(tǒng)(ChipOperatingSystem)，處理能力強，保密性更好，常用作證件和信用卡使用。手機中使用的SIM卡就是一種特殊的CPU卡。IC卡的類型(按使用方式分類)接觸式IC卡(如電話IC卡)表面有方型鍍金接口，共8個或6個鍍金觸點。使用時必須將IC卡插入讀卡機，通過金屬觸點傳輸數(shù)據(jù)。用于信息量大、讀寫操作比較復雜的場合,但易磨損、怕臟、壽命短非接觸式IC卡(射頻卡、感應卡)采用電磁感應方式無線傳輸數(shù)據(jù)，解決了無源（卡中無電源）和免接觸問題操作方便，快捷，采用全密封膠固化，防水、防污，使用壽命長用于讀寫信息較簡單的場合，如身份驗證等

接觸式IC卡接觸式IC卡的結構非接觸式IC卡非接觸式IC卡在身份證中的使用第二代身份證