微电子学论文范文

微电子学论文范文第1篇

关键词微电子技术集成系统微机电系统DNA芯片

1引言

综观人类社会发展的文明史，一切生产方式和生活方式的重大变革都是由于新的科学发现和新技术的产生而引发的，科学技术作为革命的力量，推动着人类社会向前发展。从50多年前晶体管的发明到目前微电子技术成为整个信息社会的基础和核心的发展历史充分证明了“科学技术是第一生产力”。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，与材料和能源一起是人类社会的重要资源，但对它的利用却仅仅是开始。当前面临的信息革命以数字化和网络化作为特征。数字化大大改善了人们对信息的利用，更好地满足了人们对信息的需求；而网络化则使人们更为方便地交换信息，使整个地球成为一个“地球村”。以数字化和网络化为特征的信息技术同一般技术不同，它具有极强的渗透性和基础性，它可以渗透和改造各种产业和行业，改变着人类的生产和生活方式，改变着经济形态和社会、政治、文化等各个领域。而它的基础之一就是微电子技术。可以毫不夸张地说，没有微电子技术的进步，就不可能有今天信息技术的蓬勃发展，微电子已经成为整个信息社会发展的基石。

50多年来微电子技术的发展历史，实际上就是不断创新的过程，这里指的创新包括原始创新、技术创新和应用创新等。晶体管的发明并不是一个孤立的精心设计的实验，而是一系列固体物理、半导体物理、材料科学等取得重大突破后的必然结果。1947年发明点接触型晶体管、1948年发明结型场效应晶体管以及以后的硅平面工艺、集成电路、CMOS技术、半导体随机存储器、CPU、非挥发存储器等微电子领域的重大发明也都是一系列创新成果的体现。同时，每一项重大发明又都开拓出一个新的领域，带来了新的巨大市场，对我们的生产、生活方式产生了重大的影响。也正是由于微电子技术领域的不断创新，才能使微电子能够以每三年集成度翻两番、特征尺寸缩小倍的速度持续发展几十年。自1968年开始，与硅技术有关的学术论文数量已经超过了与钢铁有关的学术论文，所以有人认为，1968年以后人类进入了继石器、青铜器、铁器时代之后硅石时代（siliconage）〖1〗。因此可以说社会发展的本质是创新，没有创新，社会就只能被囚禁在“超稳态”陷阱之中。虽然创新作为经济发展的改革动力往往会给社会带来“创造性的破坏”，但经过这种破坏后，又将开始一个新的处于更高层次的创新循环，社会就是以这样螺旋形上升的方式向前发展。

在微电子技术发展的前50年，创新起到了决定性的作用，而今后微电子技术的发展仍将依赖于一系列创新性成果的出现。我们认为：目前微电子技术已经发展到了一个很关键的时期，21世纪上半叶，也就是今后50年微电子技术的发展趋势和主要的创新领域主要有以下四个方面：以硅基CMOS电路为主流工艺；系统芯片（SystemOnAChip，SOC）为发展重点；量子电子器件和以分子（原子）自组装技术为基础的纳米电子学；与其他学科的结合诞生新的技术增长点，如MEMS，DNAChip等。

221世纪上半叶仍将以硅基CMOS电路为主流工艺

微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的性能及性能价格比，因此便要求提高芯片的集成度，这是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉。以MOS技术为例，沟道长度缩小可以提高集成电路的速度；同时缩小沟道长度和宽度还可减小器件尺寸，提高集成度，从而在芯片上集成更多数目的晶体管，将结构更加复杂、性能更加完善的电子系统集成在一个芯片上；此外，随着集成度的提高，系统的速度和可靠性也大大提高，价格大幅度下降。由于片内信号的延迟总小于芯片间的信号延迟，这样在器件尺寸缩小后，即使器件本身的性能没有提高，整个集成系统的性能也可以得到很大的提高。

自1958年集成电路发明以来，为了提高电子系统的性能，降低成本，微电子器件的特征尺寸不断缩小，加工精度不断提高，同时硅片的面积不断增大。集成电路芯片的发展基本上遵循了Intel公司创始人之一的GordonE．Moore1965年预言的摩尔定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸缩小倍。在这期间，虽然有很多人预测这种发展趋势将减缓，但是微电子产业三十多年来发展的状况证实了Moore的预言[2]。而且根据我们的预测，微电子技术的这种发展趋势还将在21世纪继续一段时期，这是其它任何产业都无法与之比拟的。

现在，0．18微米CMOS工艺技术已成为微电子产业的主流技术，0．035微米乃至0．020微米的器件已在实验室中制备成功，研究工作已进入亚0．1微米技术阶段，相应的栅氧化层厚度只有2．0～1．0nm。预计到2010年，特征尺寸为0．05～0．07微米的64GDRAM产品将投入批量生产。

21世纪，起码是21世纪上半叶,微电子生产技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流。尽管微电子学在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大进展；但还不具备替代硅基工艺的条件。根据科学技术的发展规律，一种新技术从诞生到成为主流技术一般需要20到30年的时间，硅集成电路技术自1947年发明晶体管1958年发明集成电路,到60年代末发展成为大产业也经历了20多年的时间。另外，全世界数以万亿美元计的设备和技术投入，已使硅基工艺形成非常强大的产业能力；同时，长期的科研投入已使人们对硅及其衍生物各种属性的了解达到十分深入、十分透彻的地步，成为自然界100多种元素之最，这是非常宝贵的知识积累。产业能力和知识积累决定了硅基工艺起码将在50年内仍起重要作用，人们不会轻易放弃。

目前很多人认为当微电子技术的特征尺寸在2015年达到0．030～0．015微米的“极限”之后，将是硅技术时代的结束，这实际上是一种误解。且不说微电子技术除了以特征尺寸为代表的加工工艺技术之外，还有设计技术、系统结构等方面需要进一步的大力发展，这些技术的发展必将使微电子产业继续高速增长。即使是加工工艺技术，很多著名的微电子学家也预测，微电子产业将于2030年左右步入像汽车工业、航空工业这样的比较成熟的朝阳工业领域。即使微电子产业步入汽车、航空等成熟工业领域，它仍将保持快速发展趋势，就像汽车、航空工业已经发展了50多年仍极具发展潜力一样。

随着器件的特征尺寸越来越小，不可避免地会遇到器件结构、关键工艺、集成技术以及材料等方面的一系列问题，究其原因，主要是：对其中的物理规律等科学问题的认识还停留在集成电路诞生和发展初期所形成的经典或半经典理论基础上，这些理论适合于描述微米量级的微电子器件，但对空间尺度为纳米量级、空间尺度为飞秒量级的系统芯片中的新器件则难以适用；在材料体系上，SiO2栅介质材料、多晶硅／硅化物栅电极等传统材料由于受到材料特性的制约，已无法满足亚50纳米器件及电路的需求；同时传统器件结构也已无法满足亚50纳米器件的要求，必须发展新型的器件结构和微细加工、互连、集成等关键工艺技术。具体的需要创新和重点发展的领域包括：基于介观和量子物理基础的半导体器件的输运理论、器件模型、模拟和仿真软件，新型器件结构，高k栅介质材料和新型栅结构，电子束步进光刻、13nmEUV光刻、超细线条刻蚀，SOI、GeSi／Si等与硅基工艺兼容的新型电路，低K介质和Cu互连以及量子器件和纳米电子器件的制备和集成技术等。

3量子电子器件（QED）和以分子原子自组装技术为基础的纳米电子学将带来崭新的领域

在上节我们谈到的以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术，可称之为“scalingdown”，与此同时我们必须注意“bottomup”。“bottomup”最重要的领域有二个方面：

(1)量子电子器件（QED—QuantumElectronDevice）这里包括单电子器件和单电子存储器等。它的基本原理是基于库仑阻塞机理控制一个或几个电子运动，由于系统能量的改变和库仑作用，一个电子进入到一个势阱，则将阻止其它电子的进入。在单电子存储器中量子阱替代了通常存储器中的浮栅。它的主要优点是集成度高；由于只有一个或几个电子活动所以功耗极低；由于相对小的电容和电阻以及短的隧道穿透时间，所以速度很快；且可用于多值逻辑和超高频振荡。但它的问题是制造比较困难，特别是制造大量的一致性器件很困难；对环境高度敏感，可靠性难以保证；在室温工作时要求电容极小（αF），要求量子点大小在几个纳米。这些都为集成成电路带来了很大困难。

因此，目前可以认为它们的理论是清楚的，工艺有待于探索和突破。

(2)以原子分子自组装技术为基础的纳米电子学。这里包括量子点阵列（QCA—Quantum－dotCellularAutomata)和以碳纳米管为基础的原子分子器件等。

量子点阵列由量子点组成，至少由四个量子点,它们之间以静电力作用。根据电子占据量子点的状态形成“0”和“1”状态。它在本质上是一种非晶体管和无线的方式达到阵列的高密度、低功耗和实现互连。其基本优势是开关速度快，功耗低，集成密度高。但难以制造，且对值置变化和大小改变都极为灵敏，0．05nm的变化可以造成单元工作失效。

以碳纳米管为基础的原子分子器件是近年来快速发展的一个有前景的领域。碳原子之间的键合力很强，可支持高密度电流，而热导性能类似于金刚石，能在高集成度时大大减小热耗散，性质类金属和半导体，特别是它有三种可能的杂交态，而Ge、Si只有一个。这些都使碳纳米管（CNT）成为当前科研热点，从1991年发现以来，现在已有大量成果涌现，北京大学纳米中心彭练矛教授也已制备出0．33纳米的CNT并提出“T形结”作为晶体管的可能性。但是问题是如何去生长有序的符合设计性能的CNT器件，更难以集成。

目前“bottomup”的量子器件和以自组装技术为基础的纳米器件在制造工艺上往往与“Scalingdown”的加工方法相结合以制造器件。这对于解决高集成度CMOS电路的功耗制约将会带来突破性的进展。

QCA和CNT器件不论在理论上还是加工技术上都有大量工作要做，有待突破，离开实际应用还需较长时日！但这终究是一个诱人探索的领域，我们期待它们将创出一个新的天地。

4系统芯片（SystemOnAChip）是21世纪微电子技术发展的重点

在集成电路（IC）发展初期，电路设计都从器件的物理版图设计入手，后来出现了集成电路单元库（Cell－Lib），使得集成电路设计从器件级进入逻辑级，这样的设计思路使大批电路和逻辑设计师可以直接参与集成电路设计，极大地推动了IC产业的发展。但集成电路仅仅是一种半成品，它只有装入整机系统才能发挥它的作用。IC芯片是通过印刷电路板（PCB）等技术实现整机系统的。尽管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之间的连线延时、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整机系统的性能受到了很大的限制。随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，传统集成电路设计技术已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。同时，由于IC设计与工艺技术水平提高，集成电路规模越来越大，复杂程度越来越高，已经可以将整个系统集成为一个芯片。目前已经可以在一个芯片上集成108－109个晶体管，而且随着微电子制造技术的发展，21世纪的微电子技术将从目前的3G时代逐步发展到3T时代（即存储容量由G位发展到T位、集成电路器件的速度由GHz发展到灯THz、数据传输速率由Gbps发展到Tbps，注：1G=109、1T=1012、bps：每秒传输数据位数）。

正是在需求牵引和技术推动的双重作用下，出现了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片（SystemOnAChip，简称SOC）概念。

系统芯片（SOC）与集成电路（IC）的设计思想是不同的，它是微电子设计领域的一场革命，它和集成电路的关系与当时集成电路与分立元器件的关系类似，它对微电子技术的推动作用不亚于自50年代末快速发展起来的集成电路技术。

SOC是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个（或少数几个）芯片上完成整个系统的功能，它的设计必须是从系统行为级开始的自顶向下（Top－Down）的。很多研究表明，与IC组成的系统相比，由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。例如若采用SOC方法和0．35μm工艺设计系统芯片,在相同的系统复杂度和处理速率下，能够相当于采用0．18～0.25μm工艺制作的IC所实现的同样系统的性能；还有，与采用常规IC方法设计的芯片相比,采用SOC设计方法完成同样功能所需要的晶体管数目约可以降低l～2个数量级。

对于系统芯片（SOC）的发展，主要有三个关键的支持技术。

（1）软、硬件的协同设计技术。面向不同系统的软件和硬件的功能划分理论（FunctionalPartitionTheory），这里不同的系统涉及诸多计算机系统、通讯系统、数据压缩解压缩和加密解密系统等等。

（2）IP模块库问题。IP模块有三种,即软核，主要是功能描述；固核，主要为结构设计；和硬核，基于工艺的物理设计、与工艺相关，并经过工艺验证过的。其中以硬核使用价值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A／D、D／A等都可以成为硬核。其中尤以基于深亚微米的新器件模型和电路模拟为基础，在速度与功耗上经过优化并有最大工艺容差的模块最有价值。现在,美国硅谷在80年代出现无生产线（Fabless)公司的基础上，90年代后期又出现了一些无芯片（Chipless）的公司,专门销售IP模块。

（3）模块界面间的综合分析技术,这主要包括IP模块间的胶联逻辑技术（gluelogictechnologies）和IP模块综合分析及其实现技术等。

微电子技术从IC向SOC转变不仅是一种概念上的突破,同时也是信息技术新发展的里程碑。通过以上三个支持技术的创新,它必将导致又一次以系统芯片为主的信息技术上的革命。目前，SOC技术已经崭露头角，21世纪将是SOC技术真正快速发展的时期。

在新一代系统芯片领域，需要重点突破的创新点主要包括实现系统功能的算法和电路结构两个方面。在微电子技术的发展历史上,每一种算法的提出都会引起一场变革，例如维特比算法、小波变换等均对集成电路设计技术的发展起到了非常重要的作用,目前神经网络、模糊算法等也很有可能取得较大的突破。提出一种新的电路结构可以带动一系列的应用,但提出一种新的算法则可以带动一个新的领域,因此算法应是今后系统芯片领域研究的重点学科之一。在电路结构方面,在系统芯片中，由于射频、存储器件的加入，其中的电路结构已经不是传统意义上的CMOS结构，因此需要发展更灵巧的新型电路结构。另外，为了实现胶联逻辑（GlueLogic）新的逻辑阵列技术有望得到快速的发展,在这一方面也需要做系统深入的研究。

5微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点

微电子技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其它学科相结合,便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点，这方面的典型例子便是MEMS（微机电系统）技术和DNA生物芯片。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的，后者则是与生物工程技术结合的产物。

微电子机械系统不仅是微电子技术的拓宽和延伸,它将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，实现了微电子与机械融为一体的系统。MEMS将电子系统和外部世界联系起来，它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，把这些信号转换成电子系统可以认识的电信号，而且还可以通过电子系统控制这些信号，发出指令并完成该指令。从广义上讲，MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等〖3〗。

MEMS的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。它们不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务。正是由于MEMS器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点,因而MEMS在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。例如微惯性传感器及其组成的微型惯性测量组合能应用于制导、卫星控制、汽车自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统（ABS）、稳定控制和玩具；微流量系统和微分析仪可用于微推进、伤员救护；信息MEMS系统将在射频系统、全光通讯系统和高密度存储器和显示等方面发挥重大作用；同时MEMS系统还可以用于医疗、光谱分析、信息采集等等。现在已经成功地制造出了尖端直径为5μm的可以夹起一个红细胞的微型镊子，可以在磁场中飞行的象蝴蝶大小的飞机等。

MEMS技术及其产品的增长速度非常之高，目前正处在技术发展时期，再过若干年将会迎来MEMS产业化高速发展的时期。2000年，全世界MEMS的市场达到120到140亿美元，而带来的与之相关的市场达到1000亿美元。

目前，MEMS系统与集成电路发展的初期情况极为相似。集成电路发展初期，其电路在今天看来是很简单的，应用也非常有限，以军事需求为主,但它的诱人前景吸引了人们进行大量投资，促进了集成电路飞速发展。集成电路技术的进步,加快了计算机更新换代的速度，对CPU和RAM的需求越来越大,反过来又促进了集成电路的发展。集成电路和计算机在发展中相互推动，形成了今天的双赢局面，带来了一场信息革命。现阶段的微机电系统专用性很强，单个系统的应用范围非常有限,还没有出现类似于CPU和RAM这样量大面广的产品。随着微机电系统的进步，最后将有可能形成像微电子技术一样有广泛应用前景的新产业，从而对人们的社会生产和生活方式产生重大影响。

当前MEMS系统能否取得更更大突破，取决于两方面的因素：第一是在微系统理论与基础技术方面取得突破性进展，使人们依靠掌握的理论和基础技术可以高效地设计制造出所需的微系统；第二是找准应用突破口，扬长避短，以特别适合微系统应用的重大领域为目标进行研究,取得突破，从而带动微系统产业的发展。在MEMS发展中需要继续解决的问题主要有：MEMS建模与设计方法学研究；三维微结构构造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力学和热学研究；MEMS的表征与计量方法学；纳结构与集成技术等。

微电子与生物技术紧密结合诞生的以DNA芯片等为代表的生物芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础，利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，并与工程技术相结合进行加工生产，它是生命科学与技术科学相结合的产物。具有附加值高、资源占用少等一系列特点，正日益受到广泛关注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。

采用微电子加工技术，可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达万种DNA基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极快的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况，这无疑对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。

DNA芯片的基本思想是通过生物反应或施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性从而起到检测基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人员已经利用微电子技术在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他们制作的DNA芯片是通过在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽，然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维。不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基因片段，该芯片共包括6000余种DNA基因片段。DNA（脱氧核糖核酸）是生物学中最重要的一种物质，它包含有大量的生物遗传信息，DNA芯片的作用非常巨大，其应用领域也非常广泛：它不仅可以用于基因学研究、生物医学等，而且随着DNA芯片的发展还将形成微电子生物信息系统，这样该技术将广泛应用到农业、工业、医学和环境保护等人类生活的各个方面，那时，生物芯片有可能象今天的IC芯片一样无处不在。

目前的生物芯片主要是指通过平面微细加工技术及超分子自组装技术，在固体芯片表面构建的微分析单元和系统，以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的筛选或检测。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具体实现技术、基于生物芯片的生物信息学以及高密度生物芯片的设计、检测方法学等等。

6结语

在微电子学发展历程的前50年中，创新和基础研究曾起到非常关键的决定性作用。而随着器件特征尺寸的缩小、纳米电子学的出现、新一代SOC的发展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的课题，客观需求正在“召唤”创新成果的诞生。

回顾20世纪后50年，展望21世纪前50年，即百年的微电子科学技术发展历程，使我们深切地感受到，世纪之交的微电子技术对我们既是一个重大的机遇，也是一个严峻的挑战，如果我们能够抓住这个机遇，立足创新，去勇敢地迎接这个挑战，则有可能使我国微电子技术实现腾飞，在新一代微电子技术中拥有自己的知识产权，促进我国微电子产业的发展，为迎接21世纪中叶将要到来的伟大的民族复兴奠定技术基础，以重铸中华民族的辉煌！

参考文献

[1]S.M.SZE:LecturenoteatPekingUniversity,FourDecadesofDevelopmentsinMicroelectronics:Achievementsandchallenges.

[2]BobSchaller.TheOrigin,Natureandlmplicationof“Moore’sLaw”,.1996.

[3]张兴、郝一龙、李志宏、王阳元。跨世纪的新技术－微电子机械系统。电子科技导报，1999，4：2

[4]NicholasWadeWhereComputersandBiologyMeet:MakingaDNAChip.NewYorkTimes,April8,1997

技导报，1999，4：2

微电子学论文范文第2篇

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微电子学论文范文第3篇

ICICS 2013将为国内外信息安全学者与专家齐聚一堂，提供探讨国际信息安全前沿技术的难得机会。作为国际公认的第一流国际会议，ICICS 2013将进一步促进国内外的学术交流，促进我国信息安全学科的发展。本次学术会议将由中国科学院软件研究所、北京大学软件与微电子学院和中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室主办，并得到国家自然基金委员会的大力支持。

会议论文集均由德国Springer出版社作为LNCS系列出版。ICICS2013欢迎来自全世界所有未发表过和未投递过的原始论文，内容包括访问控制、计算机病毒与蠕虫对抗、认证与授权、应用密码学、生物安全、数据与系统安全、数据库安全、分布式系统安全、电子商务安全、欺骗控制、网格安全、信息隐藏与水印、知识版权保护、入侵检测、密钥管理与密钥恢复、基于语言的安全性、操作系统安全、网络安全、风险评估与安全认证、云安全、无线安全、安全模型、安全协议、可信计算、可信赖计算、智能电话安全、计算机取证等，但又不局限于此内容。

作者提交的论文，必须是未经发表或未并行地提交给其他学术会议或学报的原始论文。所有提交的论文都必须是匿名的，没有作者名字、单位名称、致谢或其他明显透露身份的内容。论文必须用英文，并以 PDF 或 PS 格式以电子方式提交。排版的字体大小为11pt，并且论文不能超过12页（A4纸）。所有提交的论文必须在无附录的情形下是可理解的，因为不要求程序委员阅读论文的附录。如果提交的论文未遵守上述投稿须知，论文作者将自己承担论文未通过形式审查而拒绝接受论文的风险。审稿将由3位程序委员匿名评审，评审结果为：以论文形式接受；以短文形式接受；拒绝接受。

ICICS2013会议论文集可在会议其间获取。凡接受论文的作者中，至少有1位必须参加会议，并在会议上报告论文成果。

投稿截止时间：2013年6月5日 通知接受时间：2013年7月24日 发表稿提交截止时间：2013年8月14日

会议主席：林东岱 中国科学院信息工程研究所 研究员

程序委员会主席：卿斯汉 中国科学院软件研究所、北京大学软件与微电子学院 教授

Jianying ZHOU博士 Institute for Infocomm Research，新加坡

程序委员会：由国际和国内知名学者组成（参看网站 http：//icsd.i2r.a-star.edu.sg/icics2013/）

组织委员会主席：沈晴霓 北京大学软件与微电子学院 副教授

微电子学论文范文第4篇

本书一共收集了16篇论文，分成三个部分。第一部分人体监测，包括5篇论文：1.将生物学与电子线路相连接：量化与性能度测；2.用于神经信号记录的全集成系统：技术前景及低噪声前端设计；3.用于神经肌肉模拟的无线神经记录微系统的超大规模集成电路；4.使用无线电频率技术的健康保健装置；5.用于可植入医学应用的低功率数字集成系统的设计考虑。第二部分生物传感器与电子线路，包括6篇论文：6.基于亲和力的生物传感器：随机建模和品质因素；7.基于标准CMOS及微电子机械系统（MEMS）工艺的制造实例；8.用于芯片实验室应用的CMOS电容性生物接口；9.用于定点护理及远程医学应用的无透镜成像细胞仪及诊断学；10.用于生物微流体学实时监测与控制的高级技术；11.使用电化学生物传感器的干细胞培养过程的监测。第三部分新兴技术，包括5篇论文：12.建立用于培养细胞与有机物的接口：从靠机械装置维持生命的甲壳虫到合成生物学；13.用于阵列式单细胞生物学的技术；14.微流体学系统中细菌鞭毛发动机的应用；15.应用基于CMOS技术的遗传因子注射和操纵；16.低成本诊断学：射频设计师的方法。

本书编辑是一位在无线通讯、医学成像、半导体器件和纳米电子方面知名的新兴技术国际专家，他管理着一个初创公司――Redlen技术公司的研发部门，他同时也是CMOS新兴技术公司的执行主任。他曾在国际性专业杂志及会议上发表过100多篇论文，在各种国际场合中被邀请作为演讲者，他拥有美国、加拿大、法国、德国和日本授予的18项国际专利。

本书可用作电气工程、微电子学、CMOS线路设计及生物医学器件专业研究生课程的补充材料。

胡光华，

退休高工

(原中国科学院物理学研究所)

Hu Guanghua, Senior Software Engineer

微电子学论文范文第5篇

《中国无线电电子学文摘》（CN：11-2635/TN）是一本有较高学术价值的双月刊，主要报道我国(包括港台地区)的科技工作者在国内发表的有关无线电电子学方面的论文和专著、电磁场理论与微波技术、信息科学与信息论、集成电路与微电子学、真空电子技术及电子管、绝缘科学分支最新动向等。自创刊以来，选题新奇而不失报道广度，服务大众而不失理论高度。颇受业界和广大读者的关注和好评。

微电子学论文范文第6篇

关键词：ISSCC；健康医学微电子学；基尔比原理

Research Progress of Healthy Medical Microelectronics:

ISSCC 2011 Summary

LI Wen-shi

（Department of Microelectronics, Soochow University, Suzhou, 215006, China）

Abstract: The theme of ISSCC 2011 is on “Electronics for Healthy Living”. Based on primary literatures of ISSCC 2011, I translate and summarize main achievements and trends on Healthy Medical Microelectronics. The idea-chains and tech-tricks of three plenary invited lectures are introduced, following by review of roundtable discussions of low power design and ISSCC 2011 trends. In conclusions ultra low power health monitoring idea and Kilby Principle will be met. The theme of ISSCC 2012 （Silicon Systems for Sustainability） is welcoming us.

Keywords: ISSCC; Healthy Medical Microelectronics; Kilby Principle

1 引言

2011年ISSCC的主题是：为了健康生活的电子学[1]。

电子学的重要作用是促使更加健康的生活方式在技术上成为可能。

例如，医疗电子学使得医生能够诊断和治疗疾病；外挂电子监控器可提供关于健康危险和生命特征的良好评价；临床疾病患者之所以能更加正常地生存，是依靠植入电子装置，其便于传感、处理、执行和通信；人体局域网（Body Area Networks）能被接入运行于我们手机中的监控程序；那些暂时尚不可行的技术，也必将获益于电子学，以改善我们的未来生活方式。

4个大会报告的前3个，让我们分享了成就更加健康生活的已知成果和未知愿景。

为了支撑年度会议主题，圆桌研讨报告4聚焦于革新的低功耗解决方案，其指向10倍节能的植入装置、可穿戴装置和支持云计算的数据中心。

211篇录用论文中，论文分类S2的主题是针对健康的技术（Technologies For Health），涉及8篇论文；论文分类S17的主题是生物医学和显示（Biomedical & Displays），涉及6篇生物医学论文。论坛F3的主题是目标朝向健康生活的个体医疗和监控（Towards Personalized Medicine and Monitoring for Healthy Living），涉及10个专业报告，重点是生物传感和MEMS药物缓释胶囊。

本文提出健康医学微电子学，分论编译大会主题报告的内容摘要和专家圆桌研讨专题的焦点与亮点，复习与摘要ISSCC 2011的技术趋势，最后浓缩结论强调理念，亮出指导微电子学优化的基尔比原理，附录概要2012年ISSCC的主题与关键词。

2 植入系统的新接口

大会报告题目1是基于植入系统集成的人体新接口[2]。

技术改良的高速推进，导致我们与所处世界如何接口继续出现新的可能性。该改良引擎的强大，得力于健在了45周年的摩尔定律的指导，其造就了一套变化非凡的人体与环境接口能力，涉及传感、处理、执行和通信，也应用于保健技术的革故鼎新。

自从1960年厄尔・巴肯和威尔逊・格雷德巴齐发明第一个植入心脏起搏器以来，半导体电子学既用于拯救生命，也用于改善生命质量。

始于生物电学简单同步的最初成功，植入心脏起搏器已经转化并牵引出诸多新的医学应用，典型案例包括基于蜂窝网络调制治疗神经不适症，以及近似实现了人工胰腺系统等。

在新技术加速进步的扩张应用过程中，为了优化治疗，重在预防，必须利用系统的方法，才能更好地设计植入装置以及整个保健环路。

结合图1理解技术主题（装置体积缩减，动态和自适应治疗，患者的高级管理），需要注意三个关键的设计抽象的管理角度：（1）接口，（2）信息，（3）能量。

（1）接口管理

摩尔定律的新支撑例如3D电子封装，使得新的技术策略成为可能，其将基于符号化理解，以强调此类抽象约束。

初步的物理接口是人体和植入装置的相互作用。目标就是体积寻小而不牺牲其它性能参数。

较小体积的优点是带来较少的侵入和致病可能，而且产生更简单和造价低的嵌入子模块。例如心脏除颤器的体积已经缩小了1个数量级。

先进工艺包括三维集成技术，也能提供新特征，例如更短的引线、无引线系统以及浸入人体局域网的可以互相通信的独立装置。

再如，统计至2008年的数据表明：大电容的三维集成密度增长率约为80nF/mm2/year。

另一个关键接口就是有关数据流的信息管理。

（2）信息管理

较好的已连接装置代表着患者和医生之间渴望的无缝信息交换。大量增长的数据必须被处理成为优质信息，安全地传递给医生和电子医疗记录中心。

拜托传感器、算法和闭环反馈联合作用的系统将提供前述机会，以便更好地治疗和管理临床疾病。应对这些饱有希望的“智能”系统的诸多挑战，包括传感器的生物稳定性、节能的信号处理、算法灵敏度折中，以及真实环境下的专一特征，当然也包括证明疗效的时间长度。

例如，传统的脊神经刺激器的改良品，基于低功耗三轴加速器构成反馈环路，再借助于用户算法，其感知患者的体姿和活动级别，可实验进行自动“滴定”治疗。

需要强调的是，植入装置与医院生态系统例如核磁共振仪（MRI）兼容性问题的识别与响应。已知例如，2008年，威尔逊・格雷德巴齐发明了可以避免MRI磁场干扰的植入激光心脏起搏器。

瞩望新的商业模式；催生植入系统完全被用户所接受，绝非仅仅增加了大量数据而已。

（3）能量管理

为了完全收获较小体积的智能植入装置的益处，必须识别可接受的能量管理策略。集成的进步也引入了针对存储和管理能量的新方法。低功耗的电路功能显然被理解翻译成为适合于较小体积的电池供电。

医疗设备应用的优化空间有赖于集成电路技术所提供的机会。需要仔细紧盯系统级别的目标，因为保健不希望做成技术孤岛；提高集成度，将有助于增加患者的收效并且减轻其临床医疗负担。

迈向未来，新的科学发现必将拉动新的植入系统的发明。其背景是解决两大难题：寻找疾病的机制；催生新的研究工具――诸如未来的神经逻辑闭环植入系统。

本报告讲演专家所在公司的研究示例：植入系统主要添加的3个模块，包括脑电活动传感（精度~1μVrms/5μW/channel）、三轴加速度计（精度1fF/g；±5g±5mg @ noise floor of 1mg/√Hz；300nA/axis）、算法处理器。

为了理解前例，功能模块之间的架构参见图2（双向脑机接口提升已知的植入系统平台）。

为方便下一代的深脑刺激器的革新与分类，Medtronic公司架构了临床植入研究工具，用于识别和应用（疾病治疗）人体的多种特征。该设计方法学允许75,000个已经植入的神经治疗系统，在临床上更加快捷更加安全。

已知背景：可植入起搏器和因特网曾是获得2001年美国工程界最高奖的项目。

走向未来：依靠新旧技术的融合，迈向保持健康、减少疼痛和延长寿命的未来！

3 无线保健的贴片革新

大会报告题目2是为无线个人保健和生活方式带来机遇的技术变革[3]。

来自普遍监测、实时诊断和以患者为中心治疗的诸多挑战，将使得硅元素变得更加本质；各种个体保健、诊断和治疗产品的技术突破，正在驱动着电路改进与系统创新。

硅元素正在新兴的保健范式中扮演着关键的角色。例如涉及以疾病为中心的医学看护，以患者为中心的确诊与治疗，超前个性化与普通大众化的诊断与治疗。

保健的需求特点是个体的、断言的、预防的和分享的，就无疑意味着，将面对大量的测量数据和相关的信息以及通信技术的基础设施前提。

正因如此，多数数据将被移动携带，进出于人居或无人职守的装置，而仅仅需要训练有素的专业人员的最小干预。

经常来自主诉的以患者为中心的数据，是临床实验的关键，其重要作用涉及寻求诊断、检查治疗改进、评价治疗后的生命健康质量，以及加速创造着的患者社会网络。

患者主诉的数据质量会经常出现问题。区别于此，连接于人体的监测装置的突显优点，是方便提供数据、确保质量、保护隐私与易于识别。这种技术基础将促使每天监测得到“优质良率”的微事件（作为参考标准），以便在症状明显之前，宣称疑难的病情表现稳定。其中，数据挖掘和处理必须置信和安全；基于Web网的服务有如Microsoft Health Vault和Google Health。

假如最近的医院远在几百公里之外，为了趋近更加健康生活之目标，技术需求将是：识别疾病的早期模式，便于加速诊断，增强家庭保健的导向，改进自我医疗；便携式监测器将把客观和优质的数据提供给遥控医生，所有这些均依赖于信息和通信技术的优良的基础设施建设。

在多种研究中，相关的简单无线心电图监测器（ECG，Electro-Cardiogram）贴片（patch）早在2002年已启动研究（比利时IMEC的Human++项目），实现可绕性和伸张性；与动态心电图仪（1957年由美国实验物理学家Norman J ・ Holter发明）相比较，此类第一代健康贴片正开始影响着护理的效果，同时减少了被测者的留院时间。

例如，在模拟域而非数字域提取ECG信号的特征，可以缩减DSP能耗达11倍；基于检测活动特征的模数转换（ADC）变采样技术，可以6:1压缩ADC的输出数据，最终缩减ECG贴片系统的功耗可达7倍。另外，区别于解决ECG信号中运动伪迹的间接方法（依靠速度和加速度检测体姿，缺点是高能耗），新技术直接利用运动伪迹的产生原因，其针对电极-皮肤组织接口，根据电极-皮肤组织之间的接触阻抗来判断和减弱运动伪迹；综述者评价：接触阻抗一般被认为是负效应，此处得到了正性应用。

下一代多传感器智能贴片将是保健领域的游戏（技术）变革者，同时也是技术路线图的初步驱动项目，特点是其根本步骤涉及系统能耗的效率、信号采集、调理、在线处理、识别和无线数据传输。

智能贴片和其它可穿戴装置，与保健的技术基础设施互连，具备自动供电能力，具备嗅觉、听觉和感觉能力。我们需要传递这些技术特点的新技术，例如基于灵活的可配置模式。为取得这些成就，也必将遵循和应对合理的成本约束和生态制造挑战。因为，对于每一项应用，硬件约束肯定会呈现为诸如系统可靠性、成本和能量预算。

超低功耗计算：基于亚阈值技术（缺点是噪声容限降低）的超低功耗的能量效率，已经可达pJ/周期（@kHz时钟），为了支持ECG算法，依赖于低频、有限处理、小存储器和低精度的组合应用；至于脑电图仪（EEG）的高能效和快计算能力，则需利用诸多技术，例如轮停、SIMD指令、门控电源、电压缩减、多时钟域、多电压域，以及强化的门控时钟等；新的超低功耗特性趋势是达到0.5pJ/周期，基于40nm的CMOS技术，借助于专用指令集处理器这一新概念。

已知的多数通信协议（例如能耗量级50~100nJ/bit）并不适合于指导超低能耗人体局域网（BAN）射频（参见图3，其中BAN是折中考量功耗和数据率的典范），依靠宽范围轮停的RF电路可以降低功耗至nJ/bit量级（对照数据参见于标题6之新技术方向）。

位于技术层面的游戏变革者是寻优的和有效的，如果他们已被应用需求所驱动的话。确实存在快速的进步，处于近距和深入的相互作用之中，存乎医学和电子通信之间，已知的证据来自于世界范围的与保健相关的实验，例如利用无线传感于人体局域网的可重构性。此类技术对于个体诊断和产品疗效，显然驱动着技术“游戏”改变的电路、系统和商业模式的创新。

许多可见的应用例如脑机接口已经显现出魔力。然而，伴随着每一代新技术及其应用算法，可穿戴无线系统正变得各方阻碍减少与自动功能增加。

能量收集和管理是制约健康贴片等便携平台发展的第一因素；多参数传感的意图是集成多种功能检测，指标分别针对运动、加速度（基于MEMS）、方向（基于陀螺）、声响（Si麦克风）、气味（基于电子鼻）、流体分析（Lab-on-Chip），以及图像和光线等。

ECG绿色集成技术看好系统-封装联合设计，例如织物集成；重视电磁兼容，例如电池-天线-系统体之间耦合；希望裸芯减薄至10μm；将依赖滚动“印刷”工艺于塑料基等箔衬之上。

贴片技术已经演进为智能皮肤（SCIENCE，2011年8月12日）。美国伊利诺伊大学材料学教授约翰・罗杰斯等设计的智能“皮肤”实为一种超薄电子装置，包括感应器、电子元件、电源及发光元件，其被压缩到厚度仅有100μm的超薄层中。它可像纹身一样附着于皮肤上，测量心率和其他生命体征，还可做为电子绷带以便加速伤口愈合、甚至还可为假肢装置带来触觉。测试后发现，智能皮肤的突出优点是可在受试者上肢、颈部、前额、脸颊以及下颚表面连续工作24个小时而不刺激皮肤。

一个自适应智能系统的获得，必将建立在设计的所有抽象层的交叉寻优和技术移植之上。

未来技术应用于优秀目标，例如监测心理压力与情绪等，将正性地颠覆我们怎样生活、游艺和工作的态度。虽然，这些进步尚不能预言出现一个“勇敢的新世界”，但是可以鼓励和强化个人的更加健康、快乐和长寿的人生愿景。

4 生态友好的健康半导体

大会报告题目3是为了健康生活的生态友好的半导体技术[5]。

人类史上工业发展双刃剑的负面所造成的生态污染，已经给健康生存带来了严重的威胁。为了拯救笼罩在全球环境危机下的人们，所有工业的研发导向开始加速指向生态友好的工业模式。

研究表明，危机的来源一是能耗增长，二是温室效应蔓延。因此，关键努力是减少所有工业的能源需求。身处其中的半导体制造业对节能减排责无旁贷。在不牺牲便捷性和生产率的前提下，有效的贡献途径就是迫使所有半导体产品包括生产线都降低能耗（energy consumption）提高能效（energy efficiency）。

提高能效需要整个半导体产品研发过程的通力协作：设计（包括架构）、设计方法学、工艺技术和封装。更需要与其它工业领域的合作：与软件提供商和用户的早期互动可以提高能效；与电能的设备制造、产生与分布的互动将可提高整个电能基础设备的效率，及至正性地影响半导体产品的设计与应用。

典型的成就例如：最近的低功耗多核处理器、绿色存储器解决方案、宽带存储器接口、三维封装技术、低泄漏/低电源工艺技术、低功耗设计方法学，以及智能网格电源系统。

仔细检讨半导体生产线的低能效原因，其包括制造设备的待机损耗（占比正常工作的72.9%）。除了减少此类损耗，必须与设备供应商合作，共同面对绿色制造问题。

未来工艺预测举例：期望高κ/金属栅的FET和超低介电常数（≤2.4）介质成为面向20nm之后节点的主流工艺，结合鱼鳍FinFET结构（优点是不受掺杂剂量涨落的影响），可望提高性能20%，减小能耗10%（与平面工艺比较）。

有研究表明，如果淀积的温度从780°C降为300°C，则可节能约80%；从公式ΔQ=MCΔT（能量、质量、热容和温度之间的关系）可以理解：保持工艺设备的热稳定性，是节能的必要环节。

图4中显见，存在能耗的节约空间高达58%。最近4年每晶圆的设备能效已经改良了12.2%，导致了节约能量高达4.9TWh（该数量等于2002年美国旧金山的电能消耗）。

三维集成，通过采用硅通孔（Through-Silicon Via，TSV）工艺可以节约大于75%的能耗（针对存储器的宽I/O接口）。

Samsung Electronics曾于2010年7月报道：由单核变为双核，可以节能20~30%。

2009年的报道数据表明：当手机处理器组合应用了这些低功耗设计方法学技术，例如门控时钟、门控电源、多阈值电压、电压/频率缩减、自适应的衬底偏置，以及统计时序（时钟抖动）/泄漏，可以节约50%的动态电流、55%的泄漏电流和99.5%的待机总电流，同时满足大生产的参数良率要求。

为了平衡设计约束集合，例如速度、能耗、热预算和面积，必须以发展的眼光结合应用进行架构级优化，考虑时钟抖动分析和自动纠错编码应用。另外不要忘记，异步电路对于某些电路可以降低接近一半的功耗。

针对新的环境挑战，好答案将是高能效的半导体产品和生态友好的制造工艺，朝向改善环境，彻底拯救我们自己与我们所处的星球！

5 未来的能耗如何缩减十倍

为了支撑取得另一个10倍率能耗缩减时代的改良方案，需要植入系统、可穿戴系统和数据中心。圆桌专家组将分享他们的想法（ideas），以期突破未来的能效提高瓶颈。

大会专家组圆桌研讨题目4是：能耗的十倍缩减的挑战与解决方案[6]。

虽然在过去的20年里，电子电路的能量效率得到神奇地改良，但是同时，来自计算、存储和通信的性能要求持续增长着，其伴随了无线多媒体装置的涌现。

为获得下一个数量级的能耗降低的机会所涉及的领域包括：模拟、数字、RF和存储器。

模拟和数字之间的边界持续地变得模糊，因为有数字校正应用于模拟技术，依靠模拟的自适应技术应用于数字电路，例如，优化工作电压以便适合与工作负载和工艺变异相匹配。

存储器电路需应用系统级别的方法，例如需要位元优化、基于集成调整器的低压供电技术、3D硅垂直通孔（TSV） 和工艺优化。

未来的工艺技术将把新的晶体管结构和高迁移率沟道材料，用于低压数字电路。依靠TSV工艺，将着重降低I/O功耗和缩短芯片互连。

针对RF，集成电感和发射电路的超低内阻问题将是个挑战。RF收发器将趋向更高级别的数字架构。

未来的CAD工具若要优化能耗，将聚焦联合设计以便提供最佳解决方案，例如综合考虑封装、架构、能量源和天线。

研讨专家们首先赞许的是金帆定律[Gene （Frantz）’s Law] （Gene A. Frantz，1994），内容是：每18个月DSP的能效将翻番，其图解参见图5（百万级乘法累加器：MMAC）。

根据Frantz本人报告的PPT的信息提示[7]，该趋势的极限将是描述人脑（3D-Bio-DSP）的关键数据（~10-4 [毫瓦/百万级乘法累加器/秒]，2030[年]）。

背景知识：1982年TI推出第一块商用DSP芯片，25年间，市场规模就从1千万美元成长到100亿美元。DSP的发展先后经历了三波应用创新：第一波为通信产品；第二波为娱乐产品；第三波则是汽车、医疗与环保等。目前（2009年），通信领域市场仍在稳定持续发展；娱乐应用才刚刚开始，拥有着无可限量的发展前景；第三波应用的特点在于个性化，因此市场非常巨大。

Jack Sun（CTO of TSMC R&D）认为：我们一直受到功率约束，所以必须向自然学习！提倡并行主义，口号是低功耗高密度就是新性能。

其提供的第一张图解就是人脑与最先进图形处理器的对比：

人脑功耗~20W，3D结构，神经元100B（B=109， 为十亿），相当于~1T（T=1012，为万亿）晶体管；而游戏架构GF100（台积电40nm工艺；三层分级架构：4个图形处理集群GPC，16个流式多处理器阵列SM，512个流处理器SP）的功耗是~200W，2D结构，逻辑晶体管~3B。

难怪在题为“技术突破的最后的前沿――能耗”的讲演中（2009.11.9于苏州大学），Gene Frantz总结指出：深脑仿真（Deep Brain Simulation）是未来重要的研究方向之一。

Jack Sun预测关于晶体管革新演进规律的总结参见图6（横轴是关键工艺节点，左纵轴是电源电压，右纵轴是功率密度）。其约束条件是保持功率密度恒定，比例缩小至Vcc

针对数字电路的集成，咨询专家Dan Dobberpuhl指出：为了分摊能效改良因子――2.5倍/技术代，最小的可接受贡献率/技术代分别是：

技术缩微：1/k = 1.43X；

电路与CAD：1/k0.6 = 1.25X；

架构和算法：1/k = 1.43X。

（k为缩微因子）

当从系统的观点考察10倍能耗缩小问题时，Philippe Magarshack（STMicroelectronics）认为：基于资深设计师的研发经验，应该从解决各类棘手问题的开始就为一切建模（Model all this!）！

6 技术趋势摘要

2011-ISSCC技术趋势总结[4]，其发展趋势关键词与数据分别为：

模拟电路：数字矫正（Digital Cure）。

处理器：工艺32nm；集成度3.1 B（B为十亿）晶体管；钟频5.2GHz；多核10个。

IMMD（成像，MEMS，医疗与显示）：单封装的多轴加速度计和陀螺（Single-packaged multiple-axis accelerometers and gyroscopes）； MEMS； CoG （Chip-on-Glass）接口；化学传感（Chemical sensing）；心脏病治疗（Cardiac therapies）；大动态范围（High Dynamic Range）。

存储器：三维芯片堆叠（3D chip stacking）；28nm 64Gb TLC NAND闪存（集成度趋势为3X/年）；64Mb SRAM in HKGA（高κ/金属栅）32nm SOI。

RF趋势：无线（载波120GHz，数据率10Gb/s）。

新技术方向：人体局域网（Body Area Networks, BAN）（功耗≤7mW，数据率~100Mb/s）；其中的一种为人体通信（Body-Channel Communication, BCC）（―>1mW，1Gb/s）。

7 结语

ISSCC从1953年开坛，每年推出顶新（state-of-the-art）技术，无愧于IC设计（为主）的奥运会。

健康医学微电子学，健康医学是牵引，微电子学是车身，经济学之手来驱动。

关于市场：仅以美国的个体医疗市场为例，估计有$232 B之巨；未来的年增长率将达11%。

关于建模：当从系统的观点考察十倍能耗缩小问题时，Philippe Magarshack（STMicroelectronics）认为：基于资深设计师的研发经验，应该从解决各类棘手问题的开始就为一切建模（Model all this!）！

关于理念：研究是一门艺术，即如何设计一些方案去解决那些难题的艺术（语出Sir Peter Medwar）；艺术只不过是做事的正确方法――Thomas Aquinas （ 1225~1274） 。

创造就是把自己的心理资源投入新颖的高质量的主意（ideas）中；创造力是一种提出或产出具有新颖性（即独创性和新异性等）和适切性（即有用的与适合特定需要的）工作成果的能力（Robert J. Sternberg）。

“在微电子技术的发展历史上，每一种算法的提出都会引起一场变革…提出一种新的电路结构可以带动一系列的应用，但提出一种新的算法则可以带动一个新的领域，因此算法应是今后系统芯片领域研究的重点学科之一”（王阳元院士：21世纪的硅微电子学，2005）。

关于原理：微电子学优化原理可谓之基尔比原理（Kilby Principle）[8]：将构造系统的①部件数量最小化；②材料数量最小化；③工艺步骤最小化；④工艺差别最小化。

需求是发明之母。微观经济学定义需求为买得起单的渴望；因此，“人们必将面临权衡取舍（People Face Trade-Offs）”，此药方位列经济学十大原理之首（N. Gregory Mankiw：经济学原理）（其实就是我们熟悉的折衷设计理念）。

诚心鸣谢ISSCC的创造者与组织者们；衷心感谢王正华教授等微电子学前辈与导师们的长久关心与悉心指导；最后致谢源自苏州市科技局的2011年软科学立项课题支撑。

附录：ISSCC 2012的大会主题已确定为[9]：面向可持续发展的硅系统（Silicon Systems for Sustainability）。这是因为更加鲁棒的和可持续的硅系统必将重视：重用性、重组织、重构性、自修复和自组织。

参考文献

[1] Wanda Gass. Foreword---Electronics for healthy living[C]. ISSCC Digest Technical Papers, 2011, p. 3.

[2] Stephen Oesterle, Paul Gerrish, Peng Cong. New interfaces to the body through implantable-system integration[C]. ISSCC Digest Technical Papers, 2011, pp. 9-14.

[3] Jo de Boeck. Game-changing opportunities for wireless personal healthcare and lifestyle[C]. ISSCC Digest Technical Papers, 2011, pp. 15-21.省略/doc/2011/2011_Trends.pdf]

[5] Oh-Hyun Kwon. Eco-friendly semiconductor technologies for healthy living[C]. ISSCC Digest Technical Papers, 2011, pp. 22-28.

[6] Jan Rabaey （Moderator）. Beyond the horizon: the next 10x reduction in power: challenges and solutions[C]. 2011 ISSCC Advance Program, p13.

[7] Gene A. Frantz. Power―the final frontier for technology breakthroughs. Unpublished Lecture PPT in School of Electronics and Information Engineering, Soochow University, November 9, 2009, Slice 1-13.

[8] Raymond M. Warner. Microelectronics: its unusual origin and personality[J]. IEEE Transactions on Electron Devices, 2001, 48（11）: 2457-2467.省略/about/welcome.html]

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微电子学论文范文第7篇

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申明:本网站内容仅用于学术交流，如有侵犯您的权益，请及时告知我们，本站将立即删除有关内容。 王润声（右）在美国接受IEEE奖项并与电子器件协会（EDS）主席合影

2013年，美国IEEE电子器件青年科学家奖（IEEE EDS Early Career Award）公布获奖名单，一位中国青年学者的名字出现在其中，他就是北京大学信息科学技术学院副教授王润声。

IEEE（电气电子工程师协会）有五十多年历史。多年来，该协会一直致力于推动电子和信息技术在理论发展和应用方面的进步，它被认为是科技革新的催化剂，也是太空、计算机、生物医学、电气及电子工程领域的权威组织。

经过了推荐、提名、网评、专家讨论等考核环节后，王润声成为IEEE该奖项历史上首位来自非美国机构的获奖者。“学校和实验室的平台好，加上近期国家对科研项目的支持力度很大，甚至一些美国同行也都羡慕我们。”王润声说，“只要平台是良性发展的、机制是不断完善的，换作其他科学家，也一样能取得成果、获得奖励。”

在王润声尚年轻的学术生涯中，IEEE电子器件青年科学家奖是重要节点，直接促使他在半导体新器件研究领域的地位更加令人关注。对于这个风华正茂的年轻学者来说，一场在晶体管研究领域的漫长巡礼才刚刚开始。

北大人的成长

王润声是北大“土著”，从小成绩优秀，是令人艳羡的“别人家的孩子”。起初，王润声的兴趣是物理学，但当年北大物理系在安徽不招收高考生，考虑到当时物理系与微电子系有部分课程交叉共享，王润声因此认为，由微电子专业转向物理专业应该“比较容易”。凭借这个朴素的判断，王润声憧憬着一个物理学家的梦，成了北京大学2001级微电子专业的学生。然而，此后一直到他读博乃至后来成为北大老师，他却都没有再换专业，反倒在微电子的路上越走越远。

王润声是他这一代青年科学家成长之路的典型代表：少了许多国家计划层面的约束，基本可以轻松自由地选择发展方向。他聪明，兴趣广，喜欢对新鲜事物跃跃欲试。在北大，他担任了一年的乒乓球协会会长，后来又加入了学校网球队。这时，王润声常常思考的问题是，“我的专业究竟有什么用？未来有什么发展？”那是青年学子一个迷茫善变的阶段，他的目标不再局限于转战物理专业，还专门用了大半年时间跑到中文系听课，甚至还打算考到中文系读研。他困惑于选择，思考一条最适合自己的专业之路。

回忆起那段日子，王润声说，人之所以对一件事情感兴趣，也许是因为不用面对任何压力，可以自由地做，因为你不必依赖这些有创造性的业余爱好来谋生。但是，如果把兴趣变成工作，你的爱好受到了物质刺激，也许会发现自己逐渐不那么喜欢做这些事了。爱好也不再是用来放松头脑的富有创造性的追求，它变成了养家糊口的工具。而这些压力最终会充满抱怨与不满，最后你会发现自己不但没有工作好，还失去了一个爱好。正如麦克劳德告诫我们的：不要把自己在闲暇时的消遣变成从早八点到晚五点要做的正常工作。经过一番深思熟虑，王润声彻底打消了转专业的念头，继续学习微电子学。

2005年，王润声获推免资格，成为北大微电子专业硕士生。王润声的导师、时任系主任的黄如教授是微纳电子学领域的权威学者。在她的影响和指导下，王润声开启了一段全新的科研之旅。不久后，他的论文先后在学科顶级期刊TED和顶级会议IEDM上发表，当时这在学生中尚属罕见。黄如发现了他的天赋和科研潜力，着意栽培他;于是，王润声选择继续攻读微电子学与固体电子学的博士学位。

2008年，国家通过教育部“国家建设高水平大学公派研究生计划”向国外输送第二批公派研究生，王润声也是其中的一员。他访问的是美国普渡大学（Purdue University）电子与计算机工程（ECE）学院。普渡大学的微电子专业在全美排名靠前，并且很早就与北京大学建立了交流关系。“我是国内培养的‘土鳖’，但在美国，我发现国内微电子领域研究条件其实不错;与国外同行相比，发现自己的专业水平也不错。这说明我们国家自己培养的科研人员并不比别人差，因此我对自己更有信心了。”王润声说。

因为心系国内未完成的研究项目，王润声在普渡大学访问一年后回到北大，于2010年4月师从王阳元院士进入博士后流动站深造，并得到了中国博士后基金的特别资助。2012年3月，王润声被聘为北京大学信息科学技术学院讲师。至此，他由一名北大学生变成了北大的老师，成为一名“彻底”的北大人。

瓶颈与变革

王润声认为，微电子学科发展正处于瓶颈期。最突出的表现是，不论个人电脑、移动通信，还是智能手机，制造商都在拼功耗，因为功耗是目前最大的难题。“什么时候一块手机电池能用一周？”王润声最大的愿望，就是在晶体管器件层面创新，做出更好的晶体管。“产业技术发展不能停滞，否则就变成了传统行业。”

“瓶颈就意味着新的变革即将产生。”王润声的主要工作是新型晶体管研究，这需要同时透彻了解电子学和物理学，并且及时跟进行业前沿最新成果。近年来，以英特尔、IBM、台积电等巨头为代表的微纳电子新技术在行业内持续，产品功耗不断降低。“对未来，5年后、10年后的技术，该如何设计、如何制作，如何在传统的基础上创新？这是我们思考的主要问题。”王润声说。

2014年，王润声的“新型低功耗多栅MOS器件的实验与理论研究”获2014年教育部高等学校科学技术奖自然科学一等奖，个人排名第二。这是一项适用于未来集成电路技术的研究，揭示了纳米尺度多栅器件中的系列特殊物理现象及根源，提出了新的实验与特性表征方法，并延拓了低功耗应用能力，得到了国际半导体产业界的关注。

根据王润声介绍，在技术层面降低晶体管的功耗，主要有三个方面的变革：一是做新的器件结构，二是用更合适的材料替换原有材料，三是改变其工作原理。王润声从本科毕业论文即开始针对新结构器件展开研究。他告诉记者，这方面最有代表性的一项成果是从英特尔22纳米技术代的CPU芯片开始采用的三维晶体管，业内叫做FinFET，外形像鱼鳍（Fin）一样，所以叫作鳍式晶体管;这种结构具有很强的静电学控制能力，从而功耗很低。新材料方面，从英特尔45纳米技术代开始，业界采用氧化铪取代了传统的氧化硅作为栅极绝缘介质材料，从而大大降低了栅极泄漏电流产生的功耗。新原理方面，目前北大正在研究利用量子力学隧穿原理改进原有晶体管的开关机制，以期从物理本质上进一步降低器件功耗。

后摩尔时代的创新

晶体管在传统的电子产品应用中，遵循著名的“摩尔定律”不断地等比例缩小以提高集成度，但如前所述，现在已经遇到了发展瓶颈。在后摩尔时代，除了传统的应用，晶体管还可以在物联网、智能传感器、生物医疗（比如可穿戴和可植入的芯片）等新应用中大展身手。在后摩尔时代，晶体管该如何创新、如何发展、如何提高性价比？王润声同黄如教授等组成的团队针对上述问题做技术研究，并有中芯国际等多个大型企业作为合作对象。“产业应用是我们的最终目的。”王润声说，信息产业已经成为国民经济的支柱产业之一，而半导体集成电路产业是信息产业的基石，它的出现使电子设备向着微型化、智能化、高性能和低功耗的方向发展。

像多数科学家一样，王润声也时常陷入困境。比如“有时会陷入一个问题，不停地绕圈”，他的经验是，这时不能轻易放弃，坚持下去才会有突破。“就像打乒乓球。”他说：“有的时候，某一阶段练球会觉得不仅进步缓慢、甚至还有退步，这种情况往往表明是快要‘长球’了，再坚持一下水平就会有明显提高。”

诺贝尔物理学奖获得者朱棣文有句话对王润声影响很大，“把问题直观化，吸收理解，才能想出新的东西。”王润声说，把复杂问题简单化是解决问题最好的捷径。他说他的很多老师，比如黄如教授也是这种风格，她提倡大家解决问题要善于抓住事物的本质。

微电子学论文范文第8篇

关键词 半导体物理学 课程探索

中图分类号：G642.421 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2016）02-0001-01

信息技术的基础是微电子技术，随着半导体和集成电路的迅猛发展，微电子技术已经渗透到电子信息学科的各个领域，电子、通信、控制等诸多学科都融合了微电子科学的基础知识。《半导体物理学》是微电子技术的理论基础，是电子科学与技术、微电子学等专业重要的专业基础课，其教学质量直接关系到后续课程的学习效果以及学生未来的就业和发展。但是，《半导体物理学》具有理论性强、教学模式单一、教学内容更新慢等特点，使得学生在学习过程中存在一定的难度。因此，本文从课堂教学实践出发，针对目前教学过程中存在的问题与不足，对微电子专业的《半导体物理学》课程进行探索。

一、教学内容的设置

重庆邮电大学采用的教材为电子工业出版社刘恩科主编的《半导体物理学》，该教材具有知识体系完善、涉及知识点多、理论推导复杂、学科交叉性强等特点，需要学生有扎实的固体物理、量子力学、统计物理以及数学物理方法等多门前置学科的基础知识。另外，我们开设的学生对象为微电子相近专业的学生，因而在课程内容设置时有必要考虑学生知识水平及其知识结构等问题。虽然微电子学相近专业开设了大学物理等课程，但是大部分专业未开设量子力学、固体物理及热力学统计物理等前置课程，学生缺少相应的背景知识。因此，我们在《半导体物理学》课程内容设置上，需要将部分量子力学、固体物理学及统计物理学等相关知识融合贯穿在教学中，避免学生在认识上产生跳跃。

从内容上，依据课程大纲《半导体物理学》主要分为两大部分，前半部分着重介绍半导体的电子状态及对应的能带结构，电子有效质量、杂质和缺陷能级、载流子的统计分布，半导体的导电性与非平衡载流子，在此基础上进一步阐述了费米能级、迁移率、非平衡载流子寿命等基本概念；后半部分对典型的半导体元器件及其性能进行了深入分析。基于以上分析，半导体物理课程对授课教师要求较高，需要教师采用多样化的教学手段，优化整合教学内容，注重理论推导与结论同相关电子元器件的实际相结合，使学生较好地理解并掌握相关知识。

二、教学方法与教学手段

为了让学生能较好地掌握《半导体物理学》中涉及的理论及模型，需要采用多样化的教学方法和手段。基于《半导体物理学》课程的特点，在传统黑板板书基础上，充分利用PPT、Flash等多媒体软件，实物模型等多种信息化教学手段，模拟微观过程，使教学信息具体化，逻辑思维形象化，增强教学的直观性和主动性，从而达到提高课堂教学质量的目的。

三、考核方式的改革

为了客观地评价教学效果和教学质量，改革考核方式是十分必要的。针对《半导体物理学》课程特点，对考核方式作如下尝试：（1）在授课过程中，针对课程的某些重点知识点，设计几个小题目，进行课堂讨论，从而增强学生上课积极性及独立思考能力；（2）学期末提交针对课程总结的课程论文，使学生在对课程有更深入了解的同时激发学生的创造积极性。

《半导体物理学》是微电子技术专业重要的专业基础课，为后续专业课程的学习打下理论基础。要实现《半导体物理学》这门课的全面深入的改革，还有待与同仁一道共同努力。

参考文献：

[1]汤乃云.微电子专业“半导体物理”教学改革的探索[J].中国电力教育，2012，（13）.

[2]陈国英.《半导体器件物理基础》课程教学的思考[J].南京：电气电子教学学报，2007.

微电子学论文范文第9篇

半导体电子学问题复杂性的持续增加，以及类似微波电子学、光电子学这样的新方向发展说明了目前使用的掺杂工艺没有足够的潜力，而且寻求与开发新的方法是不可避免的。其中一种最有希望的技术是辐射掺杂，即在各种类型辐射的作用下，对半导体的性质有目的地定向改进。中性的粒子，例如中子和γ量子，它们在对半导体晶片和锭料的均匀掺杂中被广泛应用。利用辐射掺杂，非均匀掺杂剖面只能通过应用辐射来获得，它能确保半导体的性质在预定深度上的有效改进。从这一观点出发，最佳的方法是使用短距离的带电粒子，例如加速离子。因为在中止过程中它们能量损失的特殊情况，近年来为了这个目的使用最轻的离子，即质子受到了特殊的关注。过去的几十年中，许多重要工艺方法取得了长足的进步，而这些工艺方法都是在半导体与带电粒子的辐射掺杂过程中发生的。这一切拓展了有关辐射缺陷的产生，它们的性质以及它们与半导体中杂质交互作用的信息，并逐步形成了利用质子束辐射的新方法。现在，有关有选择半导体微观嬗变掺杂和半导体器件中辐射感生缺陷的述评论文在科学出版物中大量地出现。然而至今为止，在全世界相关的文献中还没有有关半导体技术中辐射缺陷工程的述评论文。在这本论文中，作者考察了质子与单晶半导体相互作用的基本原理，而且对现有已知材料的各种类型的质子改变作了详细的分析。

本书共有4章。1　离子激励工艺方法；2　借助带电粒子的半导体嬗变掺杂；3　利用辐射缺陷的半导体掺杂；4　隐埋多孔及损伤层的形成。

本书是世界科技出版社出版的《电子学和系统问题精选》丛书第37卷。本书的第一作者在圣彼得堡理工大学任教，第二作者在俄罗斯RAS俄罗斯科学院所属微电子学与高纯度材料研究所任职。本书引用的参考资料超过400种。对半导体电子学和固态辐射物理感兴趣的科学家、技术人员和学生将会从中受益。

胡光华，高级软件工程师

(原中国科学院物理学研究所)Hu Guanghua，Senior Software Engineer

(Former Institute of Physics，

微电子学论文范文第10篇

“好好做学问是应当的，但是做学问的目的绝对不仅仅是做学问，而是给这个世界创造价值。”

北京联合大学信息学院副院长李哲英如是说。短暂的采访中，他的言语间总是不经意地流露出对事业、对人生的思考。半个多世纪的风雨历程，在他的人生中沉淀成一种底蕴和气度，人如其名，这位目前国内高校相关领域中学术造诣颇高的资深专家学者自有着属于自己的哲学。

为师的“本分”

李哲英，出生于上世纪50年代。1966年，刚满13岁的他小学毕业。和那个时代所有的年轻人一样，年幼的李哲英也深受当时“上山下乡”大潮的影响，来到黑龙江建设兵团，在北大荒，一呆就是五年。特殊的经历令他对知识有着深切的渴望。随着“”的结束，1979年，李哲英考八哈尔滨工业大学电气工程系，成为第二期研究生中的一员。三年里，他奋发努力，充分利用每一刻时间来学习，三年后，表现优异的他顺利拿到了硕士学位，任教于北京交通大学。

然而，对他来说，走出校门并不代表着学习的终结。1987年，李哲英以访问学者的身份远赴美国霍普金斯大学生物医学工程系进行为期两年的访问研究2002年，还是以访问学者的身份，他又前往台湾新竹交通大学进行学术交流2003年，他应邀成为瑞典隆德大学客座教授。国内外的学术经历，使他的学术视野得以开阔。正如他深以为然的一样，“作为一位大学教师，应该有着终身学习的意识。只有在不断的学习过程中，才能使自己一直站在科研和教学的前沿阵地。”他认为，学习已经不仅仅是对自己的一种丰富，更是对学生的一种负责一如果想要给别人以阳光，先要保证自己心里充满了阳光，李哲英身体力行地实践着自己的“本分”，以最大的能量给予着学生最多的知识。

1982年至今，李哲英的教龄已经将近27个年头了。时光轮转中，他坚信敬业是教师之本色，以饱满的热情和科学的态度对待教学工作，形成了一套独特的教学方法和理念。他辩证地看待“德”与“才”之间的关系，把“树人”置于“立学”之前，对做人之道谆谆教诲，始终将其贯穿在整个教学活动中，并通过教学活动启发学生的创新意识。他是一位“本分”的教师，全心全意钻研课程教材的内涵：他又是一位“不守本分”的教师，花费大量的精力去探索讲授课的整体课程体系和重要的专业课程，这一切，都为他的授课奠定了坚实的基础。从教以来，他先后主讲了《信号与系统》，《电磁场与电磁波》、《电子技术基础》等几十门课程，教学过程中，李哲英坚持因材施教，以专业方向为课程教学参考，针对不同专业确定基本概念和方法的应用实例，深受学生的好评。

谈到微电子专业，李哲英侃侃而谈。微电子技术是随着集成电路，尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新学科，包括系统电路设计，器件物理，工艺技术、材料制备。自动测试以及封装、组装等一系列专门技术。上世纪70年代以来，微电子技术进入了以大规模集成电路为中心的新阶段，随着集成密度日益提高，集成电路利用计算机的设计有了很大的进展。

“但是，一般人容易把微电子学、半导体技术和集成电路设计技术混淆”，李哲英介绍说，“微电子学的培养方向是要解决微电子器件制造过程中的技术问题，半导体技术主要培养研究半导体材料及其制备的人才，集成电路学则是根据实际应用的需要设计相匹配的集成电路。”在这种情况下，一方面，通信、控制领域的系统型人才对系统设计颇为精通，却不知道如何制造器件、如何把系统装在一个芯片里：另一方面，在工业链底层的一批人，尽管深谙微电子和半导体技术，也不懂得怎样设计集成电路。如此一来，国内培养的人才系统中就出现了一个断层，即缺乏集成电路设计人才。“我国是集成电路消耗大国，但是由于实际设计能力较差，国内具有自主知识产权的技术特别少，需要大量进口。因此培养相关人才就成了至关重要的任务。”

2000年前后，东南大学王志功教授提出了大力发展微电子学的倡议。这一倡议恰好同李哲英的想法不谋而合。早在上世纪90年代，李哲英就先后出任北京交通大学电子电路实验中心主任和国家工科电工电子教学基地主任。2001年，他又率先带领两位同事组织成立了电子工程系集成电路专业，并被任命为电子工程系系主任。为了更好地完成专业基础课程的教学工作，1 996年以来，李哲英教授主持完成了多项部级，教育部、铁道部、北京市和学校教改项目。2001年以来。出版了面向21世纪国家重点教材和国家“十五”重点教材《电子技术及其应用基础(模拟部分)和(数字部分)》，出版了国家“十一五”规划教材《电子科学与技术导论》，以及《DSP理论基础及其应用》，《DSP系统的VLSI设计》，《数字集成电路设计基础》等有关电子技术方面专著和教材，共200余万宇，为其教学工作指明了方向并提供了坚实的基础。与此同时，在总结多年教学与研究的基础之上，李哲英教授在1999年总结出“学科理论、专业技术和工程素质为三条主线”的本科人才培养观点，并将其应用于电子类基础课程的教学和集成电路设计专业人才培养方案之中，坚持以“创新思维和工程应用”为基本教学目标，以技术实践为课程学，开授《集成电路设计基础》、《DSP的vLSI设计》本科课程以及《现代电子技术》，《现代电路理论》、《DSP技术及其应用》、《生物医学电子工程》等研究生课程，培养学生自觉应用基础理论和专业技术的能力。同时。在教学工作中，李哲英教授引导学生把课程作业和实验内容作为研究对象，通过课程学习过程完成课程论文，并完成课程论文答辩。1996年以来，共有6名本科学生的课程研究在国内外学术会议上。

渴望“创造世界”的学者

熟悉李哲英的人都会了解，他工作中最大的特色就是实践性强，自攻读研究生开始，即便是一篇论文的撰写，也都是在工业应用的基础之上总结而成的，都有具体的应用背景和工业目标。“在美国霍普金斯大学进修时，我发现该校毕业的学生是不能直接留校任教的，他们必须要积累一定的工业经验之后，才能出任教职。”那几年里，引起李哲英注意的不仅是这种“学校――社会――学校”的人才回炉方式，更重要的是由此而生的一系列思考。显然，一本教科书、一纸试卷，是最简单的教学方法，但是这种“纸上谈兵”的教育对于实际人才的培养并不会产生什么真正的效果。李哲英认为，教学真正的目标不是从教材中抠出来的，而是在科学研究基础上展开的有针对性和方向性的活动，正因为如此，在承担繁重教学工作和行政工作的同时，李哲英从未放弃过科研工作。

1982年以来，他曾主持”PREBOOT技术个性化网络计算机核心”。“个性化网络计算机核心技术继续研究”、“IPv4专用Ic研制”、“卫星地面站远程测试系统’等主要项目，完成了“心电信号的自适应识别及专用集成电路设计”、“IPv4协议专用芯片设计”、“卫星地面站远程测试系统”、“远程电工电子实

验系统”等多项成果，获得9项专利和1项集成电路版图专利。近5年来发表各种学术论文80余篇，20余篇为ISTP/EI检索论文，其中较为重要者包括《Userlndependent Protocol System for Network Security》、《An Architecture Design forMixed-Signal SoC with lPv4》，《Study　on circultry lnformation Descrlptlon》等。

2005年以来，作为北京市创新拔尖人才，李哲英教授主持建立了北京联合大学信息学院远程电工电子实验系统，北京联合大学微电子应用技术研究所，以及北京联合大学台湾掌宇公司新技术联合研发中心。在北京市科委和东城区科委的支持下，他联合北京计算机一厂凯虹技术中心和北京航空航天大学共同成立了“北方通用电子仪器研发基地”。经过他的努力，这些工作不仅为进一步发展技术应用教学提供了良好的技术环境，也为他提供了坚实的理论基础和丰富的科研经验。

作为主管实验室的副院长，为了满足应用型大学的教学需要，李哲英教授主持建立了信息学院工程技术应用中心，提出了本科生4年中技术培养不断线的设想，并根据这个设想，组织广大教师建设相关的实验室，打破了以往按课程或课群建设实验室的传统方法，提出了以技术为核心的实验室建设方法，每一个实验室以一类工程技术为核心，从而为技术课程教学提供了坚实的基础。不仅如此，在实验室建设中，他执行以高职称和高水平教师为主体，由副高以上职称的教师担任实验室主任和建设负责人，从而实现了技术研究、课程教学和应用训练相结合的实验体系，为应用型人才培养提供了所需要的环境。在他的带领下，北京联合大学在2006年内就完成了MCU，TMS320，SOPC和ARM9等多种处理器联合工作系统的研制工作。在该项目中，他以产学研结合为主线，采取教师主导、研究生本科生为梯队的工作方法，圆满地完成了24万元的研究任务，目前该项目成果已由台湾公司批量生产。就在这一年里，通过不懈的钻研和努力，李哲英教授带领青年教师和研究生，还完成了北京联合大学第一个混合信号集成电路的设计，并通过了流片测试，使北京联合大学成为了北京市60余所高校中少有的几所掌握集成电路设计技术的学校之一。2007年，李哲英乘胜追击，率学生完成了200MHZ8-bitADC的设计、流片与测试：2008年，他又完成了8-bitSOC的设计、流片与测试。第一个芯片的完成，已经成为北京联合大学的标志性成果，标志着北京联合大学已经完全掌握了集成电路的设计技术，并具备了集成电路设计人才培养的能九同时也为北京联合大学信息学院通信工程专业和电子信息工程专业的学科专业建设提供了一个前进的方向。

2006年，他在学科专业建设方面以高水平科研工作为形式，以创新意识培养为目标、以学术研究成果为样板，以标志性创新工作为起点，带领青年教师和研究生以科研为龙头，狠抓专业建设和师德建设。他注重教师以科研促教学，更注重培养教师的师德水平和团队协作能力，2007年，他一手组建了北京联合大学微电子应用技术研究所并任所长，在他的带领和影响下，微电子研究所成立当年即被北京联合大学评为学校教育创新先进集体。在另一个由他组建的团队一―北京联合大学信息学院应用技术中心中，他又一次充分发挥自己的智慧和集体的力量，整合实验资源，通过培训I和大“比武”、大“练兵”活动提高实验人员的业务水平，同时拓宽了青年教师基本功的内涵，开辟了青年教师实验技能比赛的先河。

俗话说，酒香不怕巷子深，同样地，李哲英教授的这一坛“佳酿”也引起了社会和同行的广泛赞誉。他身负多个社会兼职，早在1993年，李哲英就开始担任全国大学生电子电路设计竞赛北京赛区组委会和专家组成员，2000年起，又出任了教育部电工电子基础课程教学指导委员会委员。此外，IEEE会员，铁道学会高级会员、国防科工委《单片机与嵌入式系统》期刊编委，中国电子学会DSP专家委员会副主任，以及华北地区电子线路教学协作组副组长的职务也先后落在了他的肩上。他捧得各种荣誉而归：1993年被评为北京市优秀教师，2000年他开始享受政府特殊津贴，2001年他所主持完成的”电工电子基础课程实验教学体系研究”分别获得北京市优秀教学成果一等奖和国家优秀教学成果二等奖，2006年获得北京市总工会教育创新标兵。北京市拔尖创新人才，2007年被授予北京市高等教育教学名师奖，2008年获评北京联合大学师德先进个人。