半导体固体组件的应用及其发展

第6版()
专栏：

　　半导体固体组件的应用及其发展
固体组件是建立在电子设备半导体化的基础之上；但是它又是为了进一步满足国防需要而发展起来的一门新的科学技术（有些地方将它称为超小型化，但不够确切）。
半导体化对国防无线电电子学所起的重大作用，已众所周知。但是，从发展看来，仍嫌不足。现代化国防对无线电电子装置的要求，可以归纳为以下几点：使用时高度可靠；尽量缩小装置体积，减轻重量；尽可能减小设备供电；逐步降低成本。前三个要求是当前所迫切需要解决的关键。随着各种国防电子学装置的日益发展和复杂化，仅仅半导体还不能满足上述要求，因此对于固体组件的研究、生产及应用，就是在这种情况下应运而生和发展起来的。
半导体固体组件与电子管、晶体管所占的体积相比，它的体积缩小，重量减轻，对于国防中常用的飞行体（飞机、导弹、宇宙火箭等）来说，重量具有非常重要的意义。因为飞行体上的装置每增加一斤，地面发射的推力往往要增加一千斤以上。
在提高设备的使用可靠性方面，固体组件也要比一般的半导体化设备优越得多。其原因在于，它是组合在一块或几块整片上的线路，焊接点大大减少，使线路失效的可能性也显著减少了。
近三年多来（从一九六一年开始），固体组件的研究和制造已经获得特别迅速的发展，这是与硅平面型晶体管的成就分不开的。硅平面型晶体管的发展成功地解决了半导体器件（晶体管）电学参数稳定性可靠性的问题，奠定了电子设备半导体化的牢固基础。硅面型晶体管又能在很小的电流下工作，为电子设备减少供电作出了巨大的贡献。因此，伴随着它的发展与工艺成就化，固体组件也就一日千里地跃进了。以美国为例，一九六三年到一九六四年的固体组件产值，从一点四亿美元增至三亿美元，增长率百分之一百二十，而同时期的晶体管产值只从三点零五亿美元增至三点一七七亿美元，增长百分之四。一九六四年固体组件的产值已几乎与晶体管的相等，而今后的趋势必然是逐步挤掉晶体管。其它国家的情况也类似。
从固体组件的发展前途来看，凡是半导体化了的电子设备，在不久的将来都将要固体组件化，它的前途之大，可以想见。目前，固体组件的应用可以分为两大类。
一、在电子计算机线路中的应用。固体组件对使用的要求是线路最好典型化，数量多。而这两点要求，恰好是电子计算机的特点，因此固体组件在电子计算机中的应用是目前最为广泛的一个方面。许多军用设备上的电子计算机已用了固体组件线路。在世界上有的国家中试制成功的半导体固体组件电子计算机，使原来占一大间屋的改进为可装入一橱中，并且提高了运转速度，就是一个例子。至于各种计算机电路中固体组件化，更是不胜枚举。在电子计算机中，有大量的门电路、能发线路、记忆系统等，都能用固体组件制成。由于其高度的可靠性，体积小，重量轻，对于导弹、飞船、潜艇及其它军用设备上所需要的电子计算机特别适合。世界上有的国家的洲际导弹中的电子计算机，已经完全固体组件化了。
二、在军事无线通讯方面的应用。从军事观点看，通讯设备必须轻便可靠。总指挥部可以通过它指挥各作战单位，甚至各战士的行动。固体组件化的通讯机或步话机可附装在战士的钢盔上，重量只有几百克，比较复杂的作战单位的通讯设备，也可装成象字典那样大小，供它与总指挥部联系用。这样的通讯设备在有的国家中，已经在一九六一年试制成功；目前它又有了更大的改进。
此外，在星际航行、导航等方面，还用电视接收等等，也将逐步用固体组件来代替目前的半导体化设备。
固体组件的发展历史还是比较短的。从它的工艺制备角度出发，它是一门比晶体管更为综合性的科学，包括膜薄冶金、绝缘材料、半导体材料的制备，光学、化学、晶体管本身制备工艺及物理性能和电子学等各方面的综合。从它的应用角度出发，它又是物理与电子学线路设计密切相结合。从上面可以看到，半导体器件制备工艺是现代固体组件发展的基础。硅面型晶体管更是目前最有实用意义及发展前途的。但是固体组件所包括的内容比晶体管更为广泛，涉及许多其它元件（薄膜电阻电容）等的制备工艺，整个线路的结构、稳定性、可靠性等一系列的问题。因此，虽然固体组件发展得很快，应用范围也日益扩大，但毕竟历史较短，尚有许多工艺（例如大容量的电容、电感如何用薄膜法制备等问题）及线路（例如高频时元件之间的感应及寄生效应，频率稳定性等）问题，需要做很多艰苦细致的科学研究工作来进一步改进和提高。
根据固体组件本身的内容、应用的可能性和当前世界各国的发展趋势，以及我国目前半导体工艺和其它元件的水平，可以肯定地说，它是我们应该及时投入适当人力物力立刻开始建立和发展的一个重要的科学研究的方面，以满足我国国防现代化的迫切需要。
半导体研究所计划处