集成電路工藝
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集成電路工藝范文第1篇
作者簡介：湯乃云（1976-），女，江蘇鹽城人，上海電力學院電子科學與技術系，副教授。（上海?200090）
基金項目：本文系上海自然科學基金（B10ZR1412400）、上海市科技創新行動計劃地方院校能力建設項目（10110502200）資助的研究成果。
中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）29-0046-01
微電子產業的快速發展急需大量的高質量集成電路人才。優秀的集成電路設計工程師需要具備一定工藝基礎，集成電路工藝設計和操作人員更需要熟悉工藝原理及技術，以便獲得性能優越、良率高的集成電路芯片。因此“集成電路工藝原理”是微電子專業、電子科學與技術專業和其他相關專業一門重要的專業課程，其主要內容是介紹VLSI制造的主要工藝方法與原理，培養學生掌握半導體關鍵工藝方法及其原理，熟悉集成電路芯片制作的工藝流程，并具有一定工藝設計及分析、解決工藝問題的能力。課程的實踐性、技術性很強，需要大量的實踐課程作為補充。但是超大規模集成電路的制造設備價格昂貴，環境條件要求苛刻，運轉與維護費用很大，國內僅有幾所大學擁有供科研、教學用的集成電路工藝線或工藝試驗線，很多高校開設的實驗課程僅為最基本的半導體平面工藝實驗，僅可以實現氧化、擴散、光刻和淀積等單步工藝，而部分學校僅能開設工藝原理理論課程。所以，如何在理論教學的模式下，理論聯系實踐、提高教學質量，通過課程建設和教學改革，改善集成電路工藝原理課程的教學效果是必要的。如何利用多種可能的方法開展工藝實驗的教學、加強對本專業學生科學實驗能力和實際工作能力以及專業素質的培養、提高微電子工藝課程的教學質量，是教師所面臨的緊迫問題。
一、循序漸進，有增有減，科學安排教學內容
1.選擇優秀教材
集成電路的復雜性一直以指數增長的速度不斷增加，同時國內的集成電路工藝技術與發達國家和地區差距較大，故首先考慮選用引進的優秀國外教材。本課程首選教材是國外電子與通信教材系列中美國James D.Plummer著的《硅超大規模集成電路工藝技術—理論、實踐與模型》中文翻譯本。這本教材的內容豐富、全面介紹了集成電路制造過程中的各工藝步驟；同時技術先進，該書包含了集成電路工藝中一些前沿技術，如用于亞0.125μm工藝的最新技術、淺槽隔離以及雙大馬士革等工藝。另外，該書與其他硅集成電路工藝技術的教科書相比，具有顯著的兩個優點：其一是在書中第一章就介紹了一個完整的工藝過程。在教學過程中，一開始就對整個芯片的全部制造過程進行全面的介紹，有且與學生正確建立有關后續章節中將要討論的各個不同的特定工藝步驟之間的相互聯系；其二是貫穿全書的從實際工藝中提取的“活性”成分及工藝設計模擬實例。這些模擬實例有助于清楚地顯示如氧化層的生長過程、摻雜劑的濃度分布情況或薄膜淀積的厚度等工藝參數隨著時間推進的發展變化，有助于學生真正認識和理解各種不同工藝步驟之間極其復雜的相互作用和影響。同時通過對這些模擬工具的學習和使用，有助于理論聯系實際，提高實踐教學效果。因而本教材是一本全面、先進和可讀性強的專業書籍。
2.科學安排教學內容
如前所述，本課程的目的是使學生掌握半導體芯片制造的工藝和基本原理，并具有一定的工藝設計和分析能力。本課程僅32學時，而教材分11章，共602頁，所以課堂授課內容需要精心選擇。一方面，選擇性地使用教材內容。對非關鍵工藝，如第1章的半導體器件，如PN二極管、雙極型晶體管等知識已經在前續基礎課程“半導體物理2”和“半導體器件3”中詳細介紹，所以在課堂上不進行講授。另一方面，合理安排教材內容的講授次序。教材在講授晶片清洗后即進入光刻內容，考慮工藝流程的順序進行教學更有利于學生理解，沒有按照教條的章節順序，教學內容改變為按照清洗、氧化、擴散、離子注入、光刻、薄膜淀積、刻蝕、后端工藝、工藝集成等順序進行。
另一方面，關注集成電路工藝的最新進展，及時將目前先進、主流的工藝技術融入課程教學中，如在課堂教學中介紹INTEL公司即將投產的采用了22nm工藝的代號為“Ivy Bridge”的處理器等。同時，積極邀請企業工程師或專家開展專題報告，將課程教學和行業工藝技術緊密結合，提高學生的積極性及主動性，提高教學效果。
3.引導自主學習
半導體產業正飛速發展，需要隨時跟蹤集成電路制造工藝的發展動態、技術前沿以及遇到的挑戰，給學生布置若干集成電路工藝發展前沿與技術動態相關的專題，讓學生自行查閱、整理資料，每一專題選派同學在課堂上給大家講解。例如，在第一章講解集成電路工藝發展歷史時，要求同學前往國際半導體產業規劃網站，閱讀最新年份的國際半導體技術發展路線圖，完成如最小特征指標、工作電壓等相關技術指數的整理并作圖說明發展趨勢等。這樣一方面激發了學生的求知欲，另一方面培養學生自我學習提高專業知識的能力。
二、豐富教學手段，進行多樣化、形象化教學
集成電路工藝范文第2篇
關鍵詞：集成電路 SUPREM-III 擴散工藝模擬
1.引言
隨著超大規模集成電路技術的發展，集成電路技術領域的計算機輔助設計技術，已經成為優化半導體器件結構，提高各種集成電路性能，設計開發和研制半導器件的特性必不可少的技術手段。我在這個領域里做了一些技術工作，深深地體會到從事集成電路技術研究的技術人員必須盡快掌握這一技術，才能解決工藝中的技術問題，提高開發研制新品的能力，從而提高占領及開拓集成電路產品市場的技術實力。
SUPREM系統是用于通用集成電路及分力半導體器件工藝的計算機模擬系統。當今國際上廣泛應用的是SUPREM-Ⅳ版，是開發較為完善的一種工藝模擬器。就集成電路工藝模擬的模擬功能來說，集成電路工藝模擬系統可對集成平面工藝進行全工序、全參數的順序模擬，同時也可進行單項工藝參數的模擬，現代集成電路技術中，工藝模擬無論對于工藝的研究與開發還是對于集成電路產品的工藝設計都具有重要的意義。計算機上采用SUPREM-III完成離子注入工藝初始條件的編輯和離子注入工藝模擬，并對模擬結果曲線進行比較，并在VC6.0環境下編程模擬N＋源、漏區的典型SUPREM運行程序。本系統預先采用SUPREM-III進行擴散工藝模擬，將晶向、方塊電阻、氧化時間、氧化厚度、氧化溫度、擴散結深等多組數據一一對應地存儲于Foxpro數據庫表中，用ODBC技術實現Authorware和Foxpro數據庫開放式連接。實驗中通過相關查詢，在Authorware內部再利用插值方式，對操作者給出的晶向、氧化溫度、氧化時間、氧化厚度、擴散結深、方塊電阻等進行計算后，并給出模擬結果。考慮到系統應用于教學而非工程計算，因此采用了數據庫查詢加差值數據擬合而非實時計算完成模擬，避免了較長時間的工程計算。系統提供了實際擴散爐設備操作面板，在計算機上完成擴散工藝控制程序的編輯以及擴散爐的操作，并得到相應操作的模擬結果。從而對擴散工藝操作過程有了更深刻的了解［1］。
2.擴散工藝模擬軟件
我采用SUPREM軟件來進行擴散工藝的模擬。大多數的雜質是通過離子注入來實現摻雜的，雜質的激活、注入，擴散工藝都可以進行模擬，同時可以和實際擴散工藝分布相比較。SUPREM軟件包含大多數常用摻雜劑的注入參數。正常條件下，該程序可通過簡單的雙邊高斯分布和高斯分布。還可以通過雙Pearson Ⅳ型earson Ⅳ型分布來預測雜質分布情況。高版本的程序還可根據蒙特卡羅方法或者波耳茲曼傳輸方程來預測雜質分布情況。
3.SUPREM軟件在擴散工藝中的應用
擴散工藝模擬的操作步驟同氧化工藝基本一致，只是兩處略有不同：第一處，在進片過程中，在主界面操作臺下選中擴散工藝按鈕，雙擊設備，從而出現擴散工藝界面，界面的左側為各種擴散方法，而右側區域則是進入擴散設備的模擬系統。第二處，輸入晶片位置號（1－12）如1號及硅片晶向如110后按鍵，然后點擊進入工藝模擬窗口。把此處修改為輸入晶片位置號（1－12），如2號及雜質類型（b或p）后按鍵，再進入工藝模擬窗口。
從上面的數據可以得到擴散工藝模擬結果，分析如下：在擴散溫度和晶片類型相同的情況下，結深的數值隨擴散工藝時間的增加而增加，擴散工藝的時間越長，結深的數值就越大。在擴散溫度和擴散溫度時間的情況下，p型晶片的結深的數值比b型晶片要大，在擴散時間和晶片類型相同的情況下，結深的數值會隨擴散工藝溫度的增加而增加，溫度越高，結深的數值越大。結深與晶片號無關，方塊電阻的阻值與晶片號無關，在擴散溫度和擴散時間相同的情況下，p型晶片比b型晶片的方塊電阻阻值要小得多，在擴散溫度和類型相同的情況下，方塊電阻的阻值會隨擴散工藝時間的增加而減小，擴散時間越長，方塊電阻的阻值就越小，在擴散時間和晶片類型相同的條件下，同時方塊電阻阻值不為0，方塊電阻的阻值會隨擴散溫度的增加而減小，擴散溫度越高，方塊電阻的阻值越小。
4.結語
從上面的擴散工藝模擬結果，可以得出SUPREM-III是一種可以用作集成電路工藝計算機輔助設計和模擬的有力的工具，它同器件模擬軟件S2P ISCES的聯用，可以對MOS場效應管和雙極型晶體管特性的進行快速分析設計。在應用的過程中得到SUPREM-III中所用擴散等主要工藝的模型有多種模型可以選擇，這樣在工藝模擬中就可以靈活的應用。本實驗結果表明本次擴散工藝模擬系統可以達到十分理想的模擬精度。是在集成電路工藝研究領域中技術人員的有利技術輔助手段之一。
集成電路工藝范文第3篇
關鍵詞: 公路施工；路面墊層；施工技術
一、概述
作為公路路面結構重要構成部分的路面墊層，對公路的穩定與安全起著至關重要的作用。路面墊層根據施工材料的不同可以分為沙礫墊層與碎石墊層。碎石墊層有根據設計級配與否分為未級配與級配碎石墊層。通常級配碎石墊層的材料緊密排列，質量較好，適用于質量要求較高的公路建設工程，而未級配碎石墊層通常使用于質量要求較低的公路建設工程。一般來說，墊層的材料要與公路底基層一致，且具有較大的抗剪強度與彈性模量，能夠有效減少因車輛碾壓而出現的道路變形與坑槽情況，同時墊層又具有較好的透水性，能夠很好的提升路面的水穩定性。
二、路面墊層的質量要求
若想使墊層達到使用質量要求，路面墊層必須要有一定彈性模量，滿足道路的荷載分布；墊層還要有較強的抗剪強度，減少因車輛行駛作用下出現的車轍凹槽；同時墊層還應該有滿足需要的透水性，能夠將滲水快速排出；要選擇塑性盡可能小的細土，提高墊層的水穩性。
若想滿足上面的有要求，對材料的選擇上就受到了諸多限制。應選擇級配良好的施工材料，在進行壓實施工后能夠保證墊層具有足夠的模量與強度，能夠滿足公路建設的質量要求，但是水穩性與透水性就難以保證了。在目前對墊層材料要求的規范中，規定墊層材料中小于0.0075cm的顆粒含量在7%－10%內，并允許存在一定凍脹性。盡管材料具有粘聚力，但極其小，根本無法抵抗粘粒自然膨脹的作用力。所以，這種材料結構無法提高路面的使用年限。
若想提高滲透性，選擇的材料中小于0.0075cm的顆粒含量要盡可能少，且要以嵌擠骨架結構材料為主，這種材料有較大的空隙，不宜存水，凍脹性較小，對路面具有很好的保護作用。雖然這種結構符合當前對道路底基層的要求，但當前的規范規定的是能夠點成無法滿足要求。在實際的施工中，墊層基本上不能滿足道路建設的使用要求，所以加強路面墊層的施工技術是非常有用必要的。
三、路面墊層的施工標準
根據眾多公路施工中路面墊層的實際情況進行分析，提出了一些施工標準。以期能夠是墊層質量滿足公路建設的質量要求。
1.材料要求
(1)選擇優質的砂礫與碎石，盡量避免使用粉塵較大的材料。
(2)選擇的材料要干凈清潔，選擇的碎石材料破碎時間不宜過長，選擇的碎石表面不能有大量石粉。
(3)選擇的骨料要具有一定的強度，滿足公路施工建設的質量標準。
(4)材料的塑性與小于0.0075cm的顆粒含量要小于一定的標準，符合公路建設的質量標準，滿足國家道路建設的要求。
(5)級配要求不用太嚴，但必須滿足工程穩定性的要求。
2.施工要求
(1)飛篩分的碎石與天然混合砂石可直接進行鋪設碾壓，級配準備的材料要使用攪拌機拌勻后才可進行攤鋪碾壓施工。
(2)盡量采用機器設備進行材料攤鋪，該施工過程中要盡量避免離析情況的出現，如局部出現該情況則應盡快處理，情況較為嚴重時要進行換料施工。
(3)攤鋪結束后，墊層要符合道路工程標準的初始密實度，保證之后的壓實效果。如果使用的平土機為主、推土機為輔的攤鋪施工，那在攤鋪后要以推土機對路面進行排壓整平，之后才可進行碾壓施工。
(4)應在墊層適當含水量的條件下進行碾壓施工，因為恰當的含水量有利于碾壓施工，提升壓實度。
(5)壓實度要符合道路工程建設的標準，使用的碾壓設備要符合工程的質量要求。
(6)后續施工開始之前，要封鎖道路，嚴禁車輛通信。因為粘聚力較小的墊層在車輛行駛碾壓下路面一定會遭到破壞，如果道路未進行封鎖，且車輛經常通過，會給墊層帶來嚴重影響。在后續施工時，也要避免車輛的通行，確保道路的施工質量。
(7)墊層表面的破損不會影響整體的強度，但是在后續施工開始前一定要進行修整與壓實，保證墊層表面趨于穩定。
3.施工方法
(1)施工的工藝流程一次如下:整理路床路基―檢測混合料質量施工―放樣運料到場―攤鋪―――含水量檢測―攤鋪料碾壓―密實度檢測。
(2)施工前要對路基路橋進行清理，在監理人員檢測合格并驗收后方可進行攤鋪混合料。路面墊層的施工應采用人機結合的方式，配好的混合料有由自卸汽車運輸到場，然后裝載機進行鋪平施工，最后人工進行精平處理。
(3)在攤鋪施工前，要做好放樣掛線，并清除路基路面上的浮土與雜物，并進行灑水濕潤。
(4)攤鋪混合料時要做到無利息現象的出現，若出現要進行相應的施工處理。在經過修正后的攤鋪施工后，要采用一定規格的壓路機進行壓實施工，保證墊層壓實度符合道路工程的標準。在每段壓實完成后要進行及時的質檢，并將質檢結果交由監理人員審批驗收。
(5)道路中不是所有區域都能使用壓路機壓實，在無法使用壓路機的區域，要使用夯實機夯實墊層，直到該區域檢測的質量符合工程要求為止。
(6)壓路機在壓實施工過程中或完工的路段，不可進行調頭與急剎車，以保證墊層表面不被破壞。
四、路面墊層施工的注意事項
1.注意機械與人工的配合
墊層的施工不可能完全依賴機械化的操作施工，施工人員的靈活性的是機械所不就有的特點，可以彌補機械施工的盲區與不足，同時，機械施工的效果可能較為粗糙，達不到工程的質量與外觀要求，所以需要人工進行精細處理。
2.注意清潔與水分
在墊層施工前，進行放樁掛線，并清理路基表面雜物，以防雜物影響施工質量；在混合料攤鋪前要進行灑水，保持路面濕潤；在壓路機進行碾壓施工時，要注意墊層含水量，并保持表面干燥，以防壓實度不足或破壞墊層表面完整性。
3.加強監理的工作職責
墊層施工乃至整個公路施工過程，都應該在施工的每一個環節想監理人員送交材料，監理人員要對每一環節的施工質量進行審查，保證每一個環節的施工質量，確保整個工程的質量要求。
五、結語
墊層的特性以及對公路的重要性決定了它不同于公路其他方面的施工技術，為了優化與改進公路建設中墊層施工技術，應根據道路工程的具體情況，使用符合工程與質檢標準的材料與合理的級配方案，通過對施工工序的嚴格管理，控制各環節的施工質量，保證各工序在國家與道路工程建設的施工標準之內，確保墊層的質量，更好的發揮墊層在公路工程中的重要作用，提高公路的整體質量與使用年限。
參考文獻:
［1］江濤.路面墊層施工方法與質量控制［J］.中小企業管理與科技，2009，36(13):155－156．
集成電路工藝范文第4篇
【關鍵詞】一級公路；城市主干路；設計要點；探究
一、前言
隨著社會經濟的發展需要，各地的道路網也在不斷地建設發展。昔日的山林村莊，都變成今日的新城中心。在城市發展中，由于周邊的地塊未得到相應的開發，周邊環境仍處于欠發達地區，居民出行量少，過境車輛多，同時可能受到政府部門對市政道路投資的限制，就會出現以公路為設計標準同時兼城市道路的功能的道路。
一級公路兼城市主干路的設計，主要是依據一級公路的設計標準，但又考慮到未來發展的需要，結合當地的土地利用規劃及城市的發展需要，提高道路綠化面積，設置人行道及非機動車道方便周邊居民出行，橫斷面結合公路與市政道路特點，路基排水糅合公路與市政道路排水綜合考慮。
二、一級公路兼城市主干路功能的特點
一級公路兼城市主干路，要求道路既滿足一級公路的設計標準，同時符合城市主干路的使用需要。設計規范應為公路設計規范，但在設計過程中，還應充分考慮城市道路設計規范的個別要求，綜合進行設計。
1. 設計車速
這種特殊的一級公路，需要兼顧城市主干路的功能，其設計速度只有一種。因為根據公路路線規范，一級公路的設計速度為100km/h、80km/h、60km/h三種；而根據城市道路規范，城市主干路的設計速度為60km/h、50km/h、40km/h三種。因此一般情況下，一級公路兼城市道路功能，設計速度一般采用60 km/h。
2. 選線
這種特殊的公路，所在的位置一般位于城中心之外，可能在山村山林，又或者周圍區域并沒有相應開發。因此很可能面臨是沒有公路規劃，或者公路規劃不完善，需要進一步考慮選線的問題。
3. 橫斷面設計
一級公路橫斷面一般分為中央分隔帶，行車道，路肩；但城市道路由于功能作用較多，一般分為中央分隔帶，行車道，側綠化帶，人行道及非機動車道等。因此在一級公路兼城市主干路功能的設計中，一般以城市主干路的橫斷面劃分進行設計，這樣可以在后續城市建設中節省道路改造的成本，當然也可能人行道與非機動車道分期實施。
4. 平面設計
平面設計需要結合規劃及選線情況綜合考慮。同時需要注意的是，建議在道路彎道不設超高，因此曲線半徑選擇需大于不設超高的曲線半徑1500m。
5. 縱斷面設計
縱斷面設計的標高，一般需要結合區域的豎向規劃進行考慮。正確處理好規劃路口與現狀路口是設置。新建道路一般采用縱坡坡度大于0.3%。只有在改建道路條件限制時，無法滿足最小縱坡坡度，則需要設置鋸齒形邊溝或其他排水設施。
6. 路基設計
項目的區域所以一般仍未開發，多為郊區，因此受土地使用限制較少。部分通過山區的路段，路基可采用一般放坡即可。遇到居民密集區域，或者部分特殊建筑（如廟宇）時，則無法正常放坡。此時建議使用擋墻設計或者選線時盡量繞開此類區域，避免對路基設計增加難度。
7. 交叉口設計
在公路路線設計規范中，對公路的平面交叉口設計范圍采取了限制條件。以集散功能的一級公路為例，設置的最小間距為500m。但是一般此類項目中，可以結合城市公路路網規劃，對應的道路進行交叉口設置即可。部分路口為規劃路，可以僅預留管道，方便以后規劃路建設時設立信號燈即可。同時如果在路網規劃中沒有的現狀路口，也需要進行接順。
8. 路基排水設計
本公路仍按照一級公路路基路面排水設計，通過路面結構下暗渠同向公路邊坡，從而利用排水溝進行排水。但由于橫斷面形式采用城市主干路的形式，行車道外側為人行道及非機動車道時，路面水無法直接排向邊坡，人行道水向內排向行車道。因此需要設置雨水口收集雨水，再通過暗渠，最后排向道路邊坡外的排水溝。
三、設計中需要注意的地方
1. 需要同時參考城市道路規范
項目是一級公路需兼城市主干路功能，因此明確以公路規范要求進行設計。如相應的公路等級，設計速度，通行能力等。
兼顧城市道路的功能則更多的體現在道路功能劃分上，為兼顧遠期的居民出行，降低城市道路改造成本，美化城市道路環境的角度考慮，增加人行道，非機動車道以及綠化帶等斷面形式。那么在橫斷面設計中，就既參考公路規范又要考慮道路規范了。
2. 在不同設計規范中找共通點
雖然在設計的開始階段，先確定了規范是公路規范。但是由于這種道路的有城市道路的服務功能，仍然也考慮道路規范中的要求。如果兩種規范中存在差異，則需要尋找出兩者的共通點。
為了保證將來道路市政管道建設全線更加統一，如全線雙側布管，那么更好的方式是彎道處不設置超高。如果在彎道設置了超高，雙側布管變成了單側布管，管徑還需要增大，這樣不利于施工。而且一般的項目實施位置為郊區，土地使用限制較少，可以選取更大的曲線半徑。因此一般采用不設超高的曲線半徑。
3.對排水的設計要求
公路與城市道路的最大區別，就在于公路只有路基、路面排水，而城市道路由于所處位置區域繁多，一般會有市政管網工程作為配套工程，道路排水將接入市政管網。
由于道路橫斷面設計需要兼顧一級公路以及城市主干路功能，因此在設計橫斷面時，采用了中央綠化帶+行車道+側綠化帶+非機動車道+人行道的設計，兩側對稱布置。這樣設計，可以滿足公路行車需要，也能滿足居民出行的需要。但是道路外側設置了人行道，抬高的人行道，將會妨礙路面雨水排向邊坡外排水溝。同時為了滿足以后路側地塊的建設，人行道的坡度也需要反坡指向行車道。而工程采用公路設計，又暫不實施市政管網。因此隨之而來的將是既不能采用一般的公路排水方式，也不能采用一般的道路排水方式。排水系統仍統一為路堤排水溝以及路塹邊溝。因此需要想辦法將路面的雨水排向排水溝及邊溝。綜合考慮了以后市政管網建設的需要，以及現有排水的需要。考慮采取以下排水設計：
1、單側行車道路面采取坡度為2%的路拱設計，方向向外，排向路緣帶每隔30m一個的雨水口。
2、雨水口底設置橫向PVC，埋置于人行道之下，坡度為2%，通向路塹邊溝，或者通向路堤邊坡處的急流槽，急流槽排向排水溝。
3、人行道及非機動車道設置單向排水路拱，坡度為2%，方向向內，這是為了方便以后接入市政管道，以及顧及城市道路外側地塊的排水需要。
4、中央分隔帶及側綠化帶下方，埋設縱向軟式透水管，橫向用PVC管連通向邊溝或邊坡急流槽。可采用與雨水口橫向管相同間距，橫向共管可節省造價。
采用的PVC管材單價較為便宜，公路采用了城市道路橫斷面，在不設計市政管網工程的情況下仍能滿足路面的排水要求。
四、結論
在建設項目周邊地區未充分發展，道路長度較長的情況下，不建設市政管網工程，采取一級公路的設計標準兼城市主干路功能，既能滿足現狀交通需要，又能大大地降低造價。在同時考慮公路規范以及道路規范的情況下，如何更優地進行設計，兼顧公路與市政道路的設計標準，需要更多的設計人員進行探討。關鍵在于找準公路與市政道路在設計中的共通點，充分考慮它們的差異處，通過計算驗證，找出一條能夠實現功能轉換的設計道路。
參考文獻：
[1]JTG D20-2006 公路路線設計規范.
[2]JTGD30-2004 公路路基設計規范.
[3]JTG D50-2006 公路瀝青路面設計規范.
集成電路工藝范文第5篇
關鍵詞：高速公路工程，機電一體化，施工機械，模塊化作業
中圖分類號： TH-39 TH-39文獻標識碼： A 文章編號：
1 公路工程機電一體化
機電一體化從字面上理解就是電氣和機械統一在一個系統上的新型的工業生產模式。隨著計算機控制技術和電氣控制技術的結合，機電一體化已經從傳統即“機械自動化”模式中走出，進入了智能化、電子自動化的時代。這種機電一體化是建立在智能化控制系統基礎上的工業生產流速的改進，將原有的人工化的加工過程交給了“無人”生產線，并利用計算機的強大計算能力，以網絡信息傳遞和集成化的電子終端實現了動態化的控制，以此形成了一種新型的機電一體化的系統，即自動化的生產線。
高速公路的建設是一項復雜工程，而高速公路的最突出特點就是作業的強度大、環境影響大、人為因素對質量影響大等。而機電一體化的發展使得流程化的作業技術推廣到了工程機械上，利用機電一體化的技術移植，將多種作業功能不同設備組合在一起，從而構建公路施工的移動的“流水線”，這也是機電一體化在工程施工方面的重要貢獻。
2 高速公路中的機電一體化
高速公路工程中的機電一體化實現的主要方式就是利用工程機械制造和電子控制系統相融合的思路，打造可在施工中自行作業、自行檢測的智能化施工機械。從某個方面看，高速公路的機電一體化更像是對工程機械的自動化改造，并將某個施工工藝結合在一起，使之利用一組工程機械完成某些施工工藝。因此，高速公路的機電一體化技術的應用就是將工程機械的控制由原來的人工操作改為自動化控制，如給料、高度調整、鋪設質量檢測等都由計算機控制的終端設備進行自動化智能控制，這也是機電一體化對公路施工的最大貢獻。同時隨著控制模塊、微處理器技術的提高，尤其是一些工程機械的控制方式的電子化智能化轉變，推動了機電一體化在工程作業機械中的結合，使之成為適應公路施工的自動化，智能化機械，以此實現了施工的機電一體化。下面就施工機械機電一體化的應用作簡要介紹：
1)電子控制系統實現機械自檢。機電一體化的一個突出優勢就是可以實現機械設備的自我檢測，這就給工程機械的運行帶來動態化的監控模式，并以此實現對工程機械的合理操作，提前發現問題并予以解決。突出的功能就是在設備運行中對設備的發動機、傳動系統、液壓系統、電子系統等進行全面的動態化監控，這里要的是電子技術中數據傳感的原理，這也是機電一體化在工程機械中應用的最佳實例。這個監控系統由監控和信息處理、報警系統組成，一旦工程機械在作業中發生機械性工作或者工作異常就會向控制人員發出警報，并指明故障位置，幫助檢修人員進行核實和調整，避免更大的事故出現而影響施工作業。
2)機電一體化的應用提高了作業的精度。隨著高速公路的等級不斷提高，對質量的要求也不斷提高，因此一些施工工藝在人為的操作下很難滿足設計的高標準，而利用儀器反復檢測也相當的耗費人力和物力，因此需要一種技術提高作業的精度，還可以隨時檢測問題。這時機電一體化就成功的解決了這樣的問題，首先，機電一體技術可以設定機械的作業模式，而且這種模式一旦確定，在各自機械的配合下，就會形成一個固定的作業順序和標準，而且不會輕易的發生變化，這樣保證了公路施工的精確性。
另外，在施工中利用傳感器與電子控制技術的結合，可以在施工的同時對施工的成果進行及時的檢測，這樣既可以確保施工成果的質量，而且一旦出現問題也可以就地解決，而無需等待后期檢測的結果出來后再進行補救，提高了施工的效率。
3)機電一體化可以降低工程施工的能源消耗。傳統的工程機械在使用中往往是通過人的操作來調整工作的輸出功率，而這種調整是粗獷性的調整，就簡單的換擋或者轉速變化，可以選擇的變換工況很少，這樣就制約了對能源消耗的控制。在這樣的基礎上，一些機械生產廠商利用電子控制技術有效的提高了挖掘機的工作效率，使其工作中的燃油使用效率提高了一倍還多，所以機電一體化對降低能源消耗和提高工作效率是行之有效的。
4)機電一體化可實現施工的自動化。機電一體化在工程中的應用不僅僅局限在對某種機械的改造和工藝精度的提高上，而是向著某一施工工藝的自動化作業方向發展。即利用一臺機械的電子化控制來實現對一組機械的電子化控制，并使得這一組機械有機的結合起來，來完成某些施工作業，類似鐵路自動化鋪裝設備的組合型機械設備也逐步出現在公路施工中，這就使機電一體化給公路工程帶來更多的幫助。
3 機電一體化技術在公路施工中的應用前景
1)系統的智能化程度將提高。所謂智能化就是機械可以在不同的情況下利用預先設計好的工況分析系統對當前的工況進行評估，并作出簡單的運行模式的變化，這就是智能化的基本需求。而隨著模擬智能、模糊數學、計算機技術、傳感技術等學科的發展和結合，將推動機電一體化向智能化邁進，最終是對機械設備的智能化改造，并使之在施工中利用簡單的運行動作調整適應復雜工況作業。
2)模塊化作業。機電一體化在工程中的應用前景廣闊還包括了其控制和操作模式的簡化，即智能模塊化控制的實現。這種模塊化的操作和實施就是利用某些固定的程序化模塊與特定機械設備組合相配合，以此進行特定工況下的作業，如：鋪設瀝青的工序采用聯合瀝青攤鋪設備，在模塊化控制的情況下，可根據不同的工程需求對攤鋪設備進行模式設定，即在某個工段采用固定的速度、作業形式等。這樣在該路段就可進行無干擾的作業，同時在自動檢測系統的輔助下，可以將施工過程完全交給機械來完成。
3)對環保的貢獻將不可估量。前面提到了利用機電一體化可以降低工程機械的能耗，在未來的機電一體發展中將進一步提高其對節能環保的貢獻。機械的高度智能化將帶來機械的多功能化，即利用較少數量的智能化施工機械就可以完成大量的工程量，這無疑是對資源的最大節約。同時高效的機械作業也減少了對環境的破壞，如減少機械存放的場地、減少人員生活對環境的影響等。
4 結語
本文對機電一體化以及其應用前景和機電一體化技術在公路工程方面的應用加以分析,簡要的介紹了高速公路工程機電一體化的運用。
參考文獻
