Микроэлектроника (Microelectronics) — это фундаментальный раздел электроники и современной технологии, занимающийся разработкой, проектированием, производством и применением миниатюрных электронных компонентов, устройств и систем, основные структурные элементы которых имеют субмикронные и нанометровые размеры. Её базовой технологической парадигмой является планарная технология изготовления интегральных схем (ИМС) на полупроводниковых пластинах (Wafer).
Технологическая основа
Основа микроэлектроники — групповые методы изготовления, прежде всего фотолитография и тонкослойные процессы (осаждение, травление, легирование). Эти процессы позволяют одновременно создавать миллионы и миллиарды транзисторов и межсоединений на одной кремниевой пластине диаметром 300 мм. Закон Гордона Мура (Moore's Law), сформулированный в 1965 году, эмпирически описывал экспоненциальный рост плотности транзисторов на кристалле, что на десятилетия определило траекторию развития отрасли. Современные технологические нормы достигли 3 нм и менее.
Ключевые продукты и направления
Продукцией микроэлектроники являются интегральные микросхемы различной степени сложности: микропроцессоры, микроконтроллеры, память (DRAM, NAND Flash), программируемые логические матрицы (FPGA), аналого-цифровые преобразователи, радиочастотные и силовые компоненты. Помимо традиционной кремниевой КМОП-технологии (CMOS), развиваются специализированные направления: оптоэлектроника, микроэлектромеханические системы (MEMS), силовая электроника на основе карбида кремния (SiC) и нитрида галлия (GaN), а также технологии продвинутой упаковки (Advanced Packaging), такие как 2.5D/3D-интеграция и системы в корпусе (SiP).
Влияние на контрактное производство электроники
Микроэлектроника формирует элементную базу для всего контрактного производства печатных плат и сборки электронных модулей. Технологический прогресс в микроэлектронике, ведущий к увеличению числа выводов, уменьшению шага контактов (pitch) и переходу на бессвинцовые сплавы, напрямую определяет требования к точности, оборудованию и материалам на сборочном производстве (SMT-линиях). Современный контрактный производитель должен работать с компонентами в корпусах BGA, QFN, CSP, что требует применения прецизионной трафаретной печати, точных печей оплавления с контролем атмосферы и обязательного автоматического оптического (AOI) и рентгеновского контроля. Таким образом, микроэлектроника является не только поставщиком компонентов, но и драйвером постоянного технологического совершенствования всего процесса контрактного производства.
Источники: Фундаментальные учебники и монографии по технологии микроэлектроники (например, С.М. Зи «Физика полупроводниковых приборов»), дорожные карты развития полупроводниковой промышленности (ITRS, IRDS), отраслевые обзоры и стандарты JEDEC, IPC, ГОСТ Р 57441-2017.