集成電路(integrated circuit)是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝,把一個電路中所需�晶體��電阻�電容和電感等元件及布線互連一�,制作在一小塊或幾小塊半導�晶片或介質基片上,然后封裝在一個管殼內,成為具有所需電路功能的微型結�;其中所有元件在結構上已組成一個整�,使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進了一大步。它在電路中用字母IC表示。集成電路發(fā)明者為杰克?基爾比(基于鍺(Ge)的集成電路)和羅伯�?諾伊思(基于硅(Si)的集成電路)。當今半導體工業(yè)大多數應用的是基于硅的集成電��
集成電路,英文為Integrated Circuit,縮寫為IC;就是把一定數量的常用電子元件,如電阻、電�、晶體管等,以及這些元件之間的連線,通過半導體工藝集成在一起的具有特定功能的電路。是20世紀50年代后期一60年代�(fā)展起來的一種新型半導體器件。它是經過氧化、光�、擴�、外延、蒸鋁等半導體制造工�,把構成具有一定功能的電路所需的半導體、電�、電容等元件及它們之間的連接導線全部集成在一小塊硅片�,然后焊接封裝在一個管殼內的電子器�。其封裝外殼有圓殼式、扁平式或雙列直插式等多種形式。集成電路技術包括芯片制造技術與設計技�,主要體�(xiàn)在加工設�,加工工藝,封裝測試,批量生產及設計�(chuàng)新的能力��
為什么會產生集成電路?我們知道任何發(fā)明創(chuàng)造背后都是有驅動力的,而驅動力往往來源于問�。那么集成電路產生之前的問題是什么呢?我們看一�1942年在美國誕生的世界上臺電子計算機,它是一個占�150平方米、重�30噸的龐然大物,里面的電路使用�17468只電子管�7200只電��10000只電容�50萬條�,耗電�150千瓦。顯�,占用面積大、無法移動是它最直觀和突出的問題;如果能把這些電子元件和連線集成在一小塊載體上該有多�!我們相�,有很多人思考過這個問�,也提出過各種想�。典型的如英國雷達研究所的科學家達默,他�1952年的一次會議上提出:可以把電子線路中的分立元器�,集中制作在一塊半導體晶片上,一小塊晶片就是一個完整電�,這樣一�,電子線路的體積就可大大縮小,可靠性大幅提�。這就是初期集成電路的構想,晶體管的發(fā)明使這種想法成為了可能,1947年在美國貝爾實驗室制造出來了個晶體管,而在此之前要實現(xiàn)電流放大功能只能依靠體積大、耗電量大、結構脆弱的電子管。晶體管具有電子管的主要功能,并且克服了電子管的上述缺點,因此在晶體管發(fā)明后,很快就出現(xiàn)了基于半導體的集成電路的構想,也就很快發(fā)明出來了集成電路。杰克·基爾比(Jack Kilby)和羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce)在1958~1959期間分別�(fā)明了鍺集成電路和硅集成電路�
講完了歷�,我們再來看�(xiàn)狀。集成電路已經在各行各業(yè)中發(fā)揮著非常重要的作�,是�(xiàn)代信息社會的基石。集成電路的含義,已經遠遠超過了其剛誕生時的定義范圍,但其最核心的部分,仍然沒有改變,那就是“集成”,其所衍生出來的各種學�,大都是圍繞著“集成什么�、“如何集成�、“如何處理集成帶來的利弊”這三個問題來開展�。硅集成電路是主�,就是把實現(xiàn)某種功能的電路所需的各種元件都放在一塊硅片上,所形成的整體被稱作集成電路。對于“集成�,想象一下我們住過的房子可能比較容易理解:很多人小時候都住過農村的房子,那時房屋的主體也許就是三兩間平房,發(fā)揮著臥室的功能,門口的小院子擺上一副桌�,就充當客廳,旁邊還有個炊煙裊裊的小矮�,那是廚�,而具有獨特功能的廁所,需要有一定的隔離,有可能在房屋的背后,要走上十幾�。后來,到了城市�,或者鄉(xiāng)村城�(zhèn)�,大家都住進了樓房或者套�,一套房里面,有客廳、臥�、廚�、衛(wèi)生間、陽�,也許只有幾十平方米,卻具有了原來占地幾百平方米的農村房屋的各種功能,這就是集��
當然�(xiàn)如今的集成電�,其集成度遠非一套房能比擬的,或許用一幢摩登大樓可以更好地類比:地面上有商�、辦�、食堂、酒店式公寓,地下有幾層是停車場,停車場下面還有地基——這是集成電路的布局,模擬電路和數字電路分開,處理小信號的敏感電路與翻轉頻繁的控制邏輯分�,電源單獨放在一�。每層樓的房間布局不一樣,走廊也不一�,有回字形的、工字形�、幾字形的——這是集成電路器件設計,低噪聲電路中可以用折疊形狀或“叉指”結構的晶體管來減小結面積和柵電�。各樓層直接有高速電梯可達,為了效率和功能隔�,還可能有多部電梯,每部電梯能到的樓層不同——這是集成電路的布�,電源線、地線單獨走�,負載大的線也寬;時鐘與信號分開;每層之間布線垂直避免干�;CPU與存儲之間的高速總�,相當于電梯,各層之間的通孔相當于電梯間�
集成電路或稱微電路(microcircuit�� 微芯片(microchip�、芯片(chip)在電子學中是一種把電路(主要包括半導體裝置,也包括被動元件等)小型化的方式,并通常制造在半導體晶圓表面上�
前述將電路制造在半導體芯片表面上的集成電路又稱薄膜(thin-film)集成電�。另有一種厚膜(thick-film)混成集成電路(hybrid integrated circuit)是由獨立半導體設備和被動元件,集成到襯底或線路板所構成的小型化電路�
本文是關于單片(monolithic)集成電�,即薄膜集成電路�
集成電路具有體積�,重量輕,引出線和焊接點少,壽命�,可靠性高,性能好等�(yōu)點,同時成本�,便于大�(guī)模生�。它不僅在工、民用電子設備如收錄�、電視機、計算機等方面得到廣泛的應用,同時在軍事、通訊、遙控等方面也得到廣泛的應用。用集成電路來裝配電子設備,其裝配密度比晶體管可提高幾十倍至幾千�,設備的�(wěn)定工作時間也可大大提��
功能結構
集成電路,又稱為IC,按其功�、結構的不同,可以分為模擬集成電�、數字集成電路和�/?;旌霞呻娐啡箢悺?BR> 模擬集成電路又稱線性電�,用來產生、放大和處理各種模擬信號(指幅度隨時間變化的信號。例如半導體收音機的音頻信號、錄放機的磁帶信號等�,其輸入信號和輸出信號成比例關系。而數字集成電路用來產�、放大和處理各種數字信號(指在時間上和幅度上離散取值的信號。例�3G手機、數碼相�、電腦CPU、數字電視的邏輯控制和重放的音頻信號和視頻信號)�
制作工藝
集成電路按制作工藝可分為半導體集成電路和膜集成電��
膜集成電路又分類厚膜集成電路和薄膜集成電��
集成度高�
集成電路按集成度高低的不同可分為�
SSIC 小規(guī)模集成電�(Small Scale Integrated circuits)
MSIC 中規(guī)模集成電�(Medium Scale Integrated circuits)
LSIC 大規(guī)模集成電�(Large Scale Integrated circuits)
VLSIC 超大�(guī)模集成電�(Very Large Scale Integrated circuits)
ULSIC特大�(guī)模集成電�(Ultra Large Scale Integrated circuits)
GSIC 巨大�(guī)模集成電路也被稱作極大規(guī)模集成電路或超特大規(guī)模集成電�(Giga Scale Integration)�
導電類型
集成電路按導電類型可分為雙極型集成電路和單極型集成電路,他們都是數字集成電��
雙極型集成電路的制作工藝復雜,功耗較大,代表集成電路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等類�。單極型集成電路的制作工藝簡�,功耗也較低,易于制成大�(guī)模集成電�,代表集成電路有CMOS、NMOS、PMOS等類
集成電路按用途可分為電視機用集成電路、音響用集成電路、影碟機用集成電�、錄像機用集成電路、電腦(微機)用集成電路、電子琴用集成電路、通信用集成電�、照相機用集成電�、遙控集成電�、語言集成電路、報警器用集成電路及各種專用集成電路�
1.電視機用集成電路包括行、場掃描集成電路、中放集成電�、伴音集成電�、彩色解碼集成電�、AV/TV轉換集成電路、開關電源集成電�、遙控集成電�、麗音解碼集成電�、畫中畫處理集成電路、微處理器(CPU)集成電�、存儲器集成電路等�
2.音響用集成電路包括AM/FM高中頻電�、立體聲解碼電路、音頻前置放大電路、音頻運算放大集成電�、音頻功率放大集成電路、環(huán)繞聲處理集成電路、電平驅動集成電�,電子音量控制集成電路、延時混響集成電�、電子開關集成電路等�
3.影碟機用集成電路有系�(tǒng)控制集成電路、視頻編碼集成電�、MPEG解碼集成電路、音頻信號處理集成電�、音響效果集成電路、RF信號處理集成電路、數字信號處理集成電�、伺服集成電�、電動機驅動集成電路��
4.錄像機用集成電路有系�(tǒng)控制集成電路、伺服集成電�、驅動集成電�、音頻處理集成電路、視頻處理集成電��
5.計算機集成電路,包括中央控制單元(CPU�、內存儲器、外存儲�、I/O控制電路��
6.通信集成電路
7.控制集成電路
按應用領域分
集成電路按應用領域可分為標準通用集成電路和專用集成電��
按外形分
集成電路按外形可分為圓形(金屬外殼晶體管封裝�,一般適合用于大功率)、扁平型(穩(wěn)定性好,體�?。┖碗p列直插型�
世界集成電路�(fā)展歷�
1947年:美國貝爾實驗室的約翰·巴丁、布拉頓、肖克萊三人�(fā)明了晶體�,這是微電子技術發(fā)展中個里程碑�
1950年:結型晶體管誕�
1950年: R Ohl和肖克萊�(fā)明了離子注入工藝
1951年:場效應晶體管�(fā)�
1956年:C S Fuller�(fā)明了擴散工藝
1958年:仙童公司Robert Noyce與德儀公司基爾比間隔數月分別發(fā)明了集成電路,開�(chuàng)了世界微電子學的歷史�
1960年:H H Loor和E Castellani�(fā)明了光刻工藝
1962年:美國RCA公司研制出MOS場效應晶體管
1963年:F.M.Wanlass和C.T.Sah首次提出CMOS技�,今天,95%以上的集成電路芯片都是基于CMOS工藝
1964年:Intel摩爾提出摩爾定律,預測晶體管集成度將會每18個月增加1�
1966年:美國RCA公司研制出CMOS集成電路,并研制出塊門陣列�50門�,為�(xiàn)如今的大�(guī)模集成電路發(fā)展奠定了堅實基礎,具有里程碑意義
1967年:應用材料公司(Applied Materials)成�,現(xiàn)已成為全球的半導體設備制造公�
1971年:Intel推出1kb動態(tài)隨機存儲器(DRAM�,標志著大規(guī)模集成電路出�(xiàn)
1971年:個微處理�4004由Intel公司推出,采用的是MOS工藝,這是一個里程碑式的�(fā)�
1974年:RCA公司推出個CMOS微處理器1802
1976年:16kb DRAM�4kb SRAM問世
1978年:64kb動態(tài)隨機存儲器誕�,不�0.5平方厘米的硅片上集成�14萬個晶體管,標志著超大�(guī)模集成電路(VLSI)時代的來臨
1979年:Intel推出5MHz 8088微處理器,之后,IBM基于8088推出臺PC
1981年:256kb DRAM�64kb CMOS SRAM問世
1984年:日本宣布推出1Mb DRAM�256kb SRAM
1985年:80386微處理器問世�20MHz
1988年:16M DRAM問世�1平方厘米大小的硅片上集成�3500萬個晶體管,標志著進入超大�(guī)模集成電路(VLSI)階�
1989年:1Mb DRAM進入市場
1989年:486微處理器推出�25MHz�1μm工藝,后�50MHz芯片采用 0.8μm工藝
1992年:64M位隨機存儲器問世
1993年:66MHz奔騰處理器推�,采�0.6μm工藝
1995年:Pentium Pro, 133MHz,采�0.6-0.35μm工藝�
1997年:300MHz奔騰Ⅱ問�,采�0.25μm工藝
1999年:奔騰Ⅲ問��450MHz,采�0.25μm工藝,后采用0.18μm工藝
2000年:1Gb RAM投放市場
2000年:奔騰4問世�1.5GHz,采�0.18μm工藝
2001年:Intel宣布2001年下半年采用0.13μm工藝�
2003年:奔騰4 E系列推出,采�90nm工藝�
2005年:intel 酷睿2系列上市,采�65nm工藝�
2007年:基于全新45納米High-K工藝的intel酷睿2 E7/E8/E9上市�
2009年:intel酷睿i系列全新推出,創(chuàng)紀錄采用了�32納米工藝,并且下一�22納米工藝正在研發(fā)�
我國集成電路�(fā)展歷�
我國集成電路產業(yè)誕生于六十年代,共經歷了三個發(fā)展階段:
1965�-1978年:以計算機和軍工配套為目標,以開發(fā)邏輯電路為主要產 品,初步建立集成電路工業(yè)基礎及相關設�、儀�、材料的配套條件
1978�-1990年:主要引進美國二手設備,改善集成電路裝備水平,在“治散治亂”的同時,以消費類整機作為配套重�,較好地解決了彩電集成電路的國產�
1990�-2000年:�908工程�909工程為重�,以CAD為突破口,抓好科技攻關和北方科研開�(fā)基地的建設,為信息產�(yè)服務,集成電路行�(yè)取得了新的發(fā)展�
集成電路產業(yè)是對集成電路產業(yè)鏈各�(huán)節(jié)市場銷售額的總體描述,它不僅僅包含集成電路市場,也包括IP核市�、EDA市場、芯片代工市�、封測市�,甚至延伸至設備、材料市��
集成電路產業(yè)不再依賴CPU、存儲器等單一器件�(fā)�,移動互�(lián)、三網融�、多屏互動、智能終端帶來了多重市場空間,商�(yè)模式不斷�(chuàng)新為市場注入新活力。目前我國集成電路產�(yè)已具備一定基�,多年來我國集成電路產業(yè)所聚集的技術創(chuàng)新活力、市場拓展能�、資源整合動力以及廣闊的市場潛力,為產業(yè)在未�5年~10年實�(xiàn)快速發(fā)展、邁上新的臺階奠定了基礎�
晶體管發(fā)明并大量生產之后,各式固�(tài)半導體組件如二極�、晶體管等大量使用,取代了真空管在電路中的功能與角色。到�20世紀中后期半導體制造技術進步,使得集成電路成為可能。相對于手工組裝電路使用個別的分立電子組�,集成電路可以把很大數量的微晶體管集成到一個小芯片,是一個巨大的進步。集成電路的�(guī)模生產能�,可靠�,電路設計的模塊化方法確保了快速采用標準化IC 代替了設計使用離散晶體管�
IC 對于離散晶體管有兩個主要優(yōu)勢:成本和性能。成本低是由于芯片把所有的組件通過照相平版技�,作為一個單位印�,而不是在一個時間只制作一個晶體管。性能高是由于組件快速開�,消耗更低能�,因為組件很小且彼此靠近�2006�,芯片面積從幾平方毫米到350 mm2,每mm2可以達到一百萬個晶體管�
個集成電路雛形是由杰克·基爾比�1958年完成的,其中包括一個雙極性晶體管,三個電阻和一個電容器�
根據一個芯片上集成的微電子器件的數�,集成電路可以分為以下幾類:
1.小規(guī)模集成電�
SSI 英文全名� Small Scale Integration, 邏輯門10個以� � 晶體� 100個以��
2.中規(guī)模集成電�
MSI 英文全名� Medium Scale Integration, 邏輯門11~100� � 晶體� 101~1k��
3.大規(guī)模集成電�
LSI 英文全名� Large Scale Integration, 邏輯門101~1k� � 晶體� 1,001~10k個�
4.超大�(guī)模集成電�
VLSI 英文全名� Very large scale integration, 邏輯門1,001~10k� � 晶體� 10,001~100k��
5.甚大�(guī)模集成電�
ULSI 英文全名� Ultra Large Scale Integration, 邏輯門10,001~1M� � 晶體� 100,001~10M個�
GLSI 英文全名� Giga Scale Integration, 邏輯門1,000,001個以� � 晶體�10,000,001個以��
而根據處理信號的不同,可以分為模擬集成電�、數字集成電�、和兼具模擬與數字的混合信號集成電路�
�(fā)�
的集成電路是微處理器或多核處理器�"核心(cores)",可以控制電腦到手機到數字微波爐的一�。存儲器和ASIC是其他集成電路家族的例子,對于現(xiàn)代信息社會非常重�。雖然設計開�(fā)一個復雜集成電路的成本非常高,但是當分散到通常以百萬計的產品上,每個IC的成本最小化。IC的性能很高,因為小尺寸帶來短路�,使得低功率邏輯電路可以在快速開關速度應用�
IC 持續(xù)向更小的外型尺寸�(fā)展,使得每個芯片可以封裝更多的電路。這樣增加了每單位面積容量,可以降低成本和增加功能-見摩爾定律,集成電路中的晶體管數量,每兩年增加一�??傊?,隨著外形尺寸縮小,幾乎所有的指標改善了-單位成本和開關功率消耗下�,速度提高。但�,集成納米級別設備的IC不是沒有問題,主要是泄漏電流(leakage current�。因�,對于最終用戶的速度和功率消耗增加非常明�,制造商面臨使用更好幾何學的尖銳挑戰(zhàn)。這個過程和在未來幾年所期望的進步,在半導體國際技術路線圖(ITRS)中有很好的描述�
越來越多的電路以集成芯片的方式出�(xiàn)在設計師手里,使電子電路的開�(fā)趨向于小型化、高速化。越來越多的應用已經由復雜的模擬電路轉化為簡單的數字邏輯集成電路�
IC的普�
僅僅在其開發(fā)后半個世紀,集成電路變得無處不�,電�,手機和其他數字電器成為�(xiàn)代社會結構不可缺少的一部分。這是因為,現(xiàn)代計算,交流,制造和交通系�(tǒng),包括互�(lián)�,全都依賴于集成電路的存�。甚至很多學者認為有集成電路帶來的數字革命是人類歷史中最重要的事件�
IC的分�
集成電路的分類方法很�,依照電路屬模擬或數字,可以分為:模擬集成電�、數字集成電路和混合信號集成電路(模擬和數字在一個芯片上)�
數字集成電路可以包含任何東西,在幾平方毫米上有從幾千到百萬的邏輯門,觸�(fā)�,多任務器和其他電路。這些電路的小尺寸使得與板級集成相比,有更高速度,更低功耗并降低了制造成�。這些數字IC, 以微處理�,數字信號處理器(DSP)和單片機為代表,工作中使用二進制,處�1�0信號�
模擬集成電路�,例如傳感器,電源控制電路和運�,處理模擬信號。完成放�,濾�,解�,混頻的功能�。通過使用專家所設計、具有良好特性的模擬集成電路,減輕了電路設計師的重擔,不需凡事再由基礎的一個個晶體管處設計起�
IC可以把模擬和數字電路集成在一個單芯片�,以做出如模擬數字轉換器(A/D converter)和數字模擬轉換器(D/A converter)等器件。這種電路提供更小的尺寸和更低的成本,但是對于信號沖突必須小心�
國家集成電路產業(yè)投資基金成立一年多�,目前已募集資本1387億元。該基金去年成立時的計劃�(guī)模為1200億元,隨后募資目標不斷提�。另據行�(yè)�(xié)會人士透露,目前我國已建或在建的地方性集成電路投資基金總額已接近1400億元�
集成電路作為信息安全的基�,是各種自主可控設備的重要支�,國產化空間巨大。公司方�,通富微電擬并購AMD的封測業(yè)務,獲得了集成電路國家基金支�;太極實�(yè)旗下的海太半導體在DRAM封測領域競爭力較��
隨著基礎設施的逐步完備,從PC到智能手�、平板電�,再到冰、洗、空等大家電的聯(lián)網化、智能化對芯片產�(yè)都有顯著推動作用。穿戴式設備、汽�、家居等也已經開始了�(lián)網化、智能化的進程。未來連接一切的“物�(lián)網”已經隱約可��
全球集成電路產業(yè)的高景氣度,為國內產�(yè)�(fā)展提供了良好的環(huán)�。不僅如此,在景氣周期的基礎�,國內產�(yè)還疊加了技術進步周期和政策扶持周�。天時地利人和齊�,使得集成電路產�(yè)在國內也表現(xiàn)出更多的成長性特�。自2013年開�,全球芯片產�(yè)銷售額開啟了新一輪增長周��
我們認為,本次景氣周期將是溫和�,產值的增速會�5%~10%之間,但會持�(xù)3~5年時間,這將顯著區(qū)別于PC時代景氣度隨換機周期和技術進步影響而大幅波動的狀��
維庫電子�,電子知識,一查百��
已收錄詞�153979�