微电子学是电子学的一个子领域，它研究微小的复杂机器或微芯片，这些机器或微芯片允许我们的大多数设备（例如我们的手机）运行。微处理器是一种微芯片。它在微电子领域至关重要，每平方厘米有数十亿个晶体管，可以放大、控制和生成电信号。这些晶体管用作开开关和关开关，允许微电子通过存储 1 和 0 来执行各种布尔运算。布尔运算或切换只需 10 万亿分之一秒。这些晶体管体积小，速度快得令人难以置信，使我们的现代设备在各种应用中变得更小、更快。
起源历史
微电子学彻底改变了电子领域，并正在迅速改变我们的生活和世界。晶体管是微电子学最基本的组成部分，它发明于1947年。John Bardeen、Walter Brattain 和 William Shockley 向新泽西州贝尔实验室的同事演示了点接触晶体管。点接触晶体管是晶体管的第一种形式，由金箔条压在与塑料三角形上的锗板接触而制成。它的大小只有拇指，比现代的微观晶体管大得多。
Bardeen、Braattain 和 Shockley 将麦克风连接到设备的一端，将扬声器连接到另一端以测试放大效果。男人们轮流拿起麦克风，低声说：“你好。“你好！”电话那头的扩音器喊道。这一时刻对微电子学意义重大，因为紧随其后的是全世界的技术革命。微电子学的进步一直集中在缩小嵌入芯片的电路上。
十年后，杰克·基尔比（Jack Kilby）发明了集成电路（IC），这是一种包含电子元件的小电路，包括晶体管、电阻器、电容器和其他元件。Kilby曾在半导体制造商德州仪器（Texas Instruments）担任电气工程师。由于每个组件都必须连接到任何其他组件，因此他对有限的技术进步感到恼火。由于电线的存在，设备中使用的组件数量有限且对损坏敏感。Kilby 利用德州仪器 （TI） 在硅晶体管和半导体方面的知识构建了一个完全由半导体组成的电路。Kilby 的最终产品集成电路消除了单独连接每个部件的需要。它比以前设计的任何其他电路都要小得多。
1965年，英特尔的联合创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）在《电子杂志》上发表了他对微电子未来的观察。摩尔表示，随着时间的推移，集成电路的计算能力将随着晶体管的进步呈指数级增长，而成本将呈指数级下降。晶体管的尺寸急剧缩小，电路中使用的晶体管数量迅速增长。摩尔的观察引起了很多关注，并在科学界被称为摩尔定律。摩尔定律仍然是对微电子学未来的准确预测。
英特尔于 1971 年开发并推出了他们的第一款微处理器 4004 芯片。英特尔设计了具有 2,300 个晶体管的 4004 微处理器，其处理能力与充满房间的 ENIAC 一样多。英特尔不断开发具有更好处理能力的微处理器，为当今大多数台式计算机提供动力。从手机到无人机，技术的进步正处于顶峰。微电子在人类的过去和技术的持续进步中发挥着重要作用。纳米技术有望成为微电子学的未来，以更快的速度处理更小的组件。
半导体元件的发明与设计
半导体存储器是信息存储微电子电路。存储器有两种类型：读/写和只读存储器 （ROM）。硅和锗是准金属，由于它们的化学元素，它们的晶体结构使它们能够在导电的同时仍然充当绝缘体。此外，硅是地壳中最丰富的元素。这些材料和其他无源元件（如电阻器、电感器和电容器）用于制造微电子器件。硅芯片将作为基础，以受控方式激活和停用组件，以在短时间内发送信号。然而，尽管硅非常有用，但它不能满足微电子学的所有需求。微电子制造商正在寻找一种更快、更无敌的材料来集成到电路中。
制造任何微电子系统都需要采取多种措施。在这方面，集成电路是最复杂的。电路设计和芯片制造是该过程的两个部分。在创建集成电路时，使用复杂的分级方法将信号传输到所需的输出3.这需要阅读教科书，但需要阅读有关如何解决芯片功能的应用程序。
应用示例：RFID
RFID 代表射频识别。它是一种无线技术，它使用芯片电磁频率来识别某物。RFID 系统用于大多数护照、车辆、非接触式卡支付、智能手机、遥控钥匙等。RFID系统由应答器（标签）和阅读器组成。
RFID 读取器由射频模块、控制单元和产生电磁场的天线组成。另一方面，标签由用于接收和传输信号的单个天线和一个集成电路 （IC） 组成，集成电路 （IC） 在控制和解码来自天线的射频 （RF） 信号的同时存储和处理数据。
当标签和阅读器足够接近以共享电磁场时，它们之间就会发生交互。这种相互作用点燃标签天线中的电压，为标签的微芯片供电。微芯片接收来自读卡器的电源和请求数据，并将请求的数据返回给读卡器。
自第二次世界大战以来，RFID技术一直是英国军方用于识别接近的友军飞机和敌机的长期技术。在过去的二十年中，RFID芯片的制造有所扩大。RFID技术还通过非接触式测试实现了微电子健康监测的最新技术和进步。它们的使用在许多行业中迅速传播，从医疗保健到商品商店。
成为电子设计工程师的职业目标
要从事电子设计工程师的职业，必须注册 ABET 认可的机构并攻读电气/计算机工程学士学位。电信工程、信号处理、仪器仪表、控制工程和微电子都是电子设计工程师的子领域。一个有抱负的工程师必须磨练他们在产品分析、测试和设计方面的专业知识，才能在各个行业工作。与项目经理合作通常需要在演示、预算、按时完成任务和保持一致性方面进行协调和时间管理。如今，有更专业的学士学位课程，例如微电子工程，学生可以将微电子或纳米电子电路和传感器整合到具有微电子工程学位的各种产品中。
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