集成电路简介
集成电路布图设计
布图设计更新时间:2007-6-24 14:24:21 点击率:1168 来源:统力知识产权一、概念简介集成电路,是指半导体集成电路,即以半导体材料为基片,将至少有一个是有源元件的两个以上元件和部分或者全部互连线路集成在基片之中或者基片之上,以执行某种电子功能的中间产品或者最终产品;集成电路布图设计(以下简称布图设计),是指集成电路中至少有一个是有源元件的两个以上元件和部分或者全部互连线路的三维配置,或者为制造集成电路而准备的上述三维配置;布图设计权利人,是指依照本条例的规定,对布图设计享有专有权的自然人、法人或者其他组织。
二、特征受保护的布图设计应当具有独创性,即该布图设计是创作者自己的智力劳动成果,并且在其创作时该布图设计在布图设计创作者和集成电路制造者中不是公认的常规设计。
对布图设计的保护,不延及思想、处理过程、操作方法或者数学概念等。
三、登记程序申请布图设计登记,应当向国产知识产权局提交:(一)布图设计登记申请表;(二)布图设计的复制件或者图样;(三)布图设计已投入商业利用的,提交含有该布图设计的集成电路样品;(四)国务院知识产权行政部门规定的其他材料。
布图设计自其在世界任何地方首次商业利用之日起2年内,未向国家知识产权局提出登记申请的,不再予以登记。
布图设计登记申请经初步审查,未发现驳回理由的,由国家知识产权行政局予以登记,发给登记证明文件,并予以公告。
布图设计登记申请人对国家知识产权局驳回其登记申请的决定不服的,可以自收到通知之日起3个月内,向国家知识产权局请求复审。
国家知识产权局复审后,作出决定,并通知布图设计登记申请人。
布图设计登记申请人对国家知识产权局的复审决定仍不服的,可以自收到通知之日起3个月内向人民法院起诉。
四、侵权行为及赔偿范围未经布图设计权利人许可,有下列行为之一的,行为人必须立即停止侵权行为,并承担赔偿责任:(一)复制受保护的布图设计的全部或者其中任何具有独创性的部分的;(二)为商业目的进口、销售或者以其他方式提供受保护的布图设计、含有该布图设计的集成电路或者含有该集成电路的物品的。
集成电路设计与信号完整性分析
集成电路设计与信号完整性分析现代科技的快速发展使得集成电路(Integrated Circuit,IC)成为现代电子设备的核心部件。
集成电路设计和信号完整性分析是保证电路性能稳定和可靠性的重要环节。
本文将介绍集成电路设计的基本概念,以及信号完整性分析的方法和意义。
一、集成电路设计简介集成电路设计是指将多个电子器件、电路元件和电子系统集成到单一的芯片上的过程。
集成电路设计的目标是在给定的特定应用场景下,实现电路的功能需求,并具备正常工作所需要的性能要求。
首先,集成电路设计需要进行电路功能的规划和设计。
这包括确定电路所需的输入、输出接口,电源供应的要求,以及各个模块之间的通信和数据交互方式等。
然后,设计人员需要对电路进行逻辑设计和电路元件的选择。
逻辑设计涉及选择合适的逻辑门、存储元件等来实现电路的逻辑功能。
接下来,设计人员需要进行电路的物理设计。
物理设计包括电路的布局和布线。
布局指的是将电子组件和元件放置在芯片上的位置,以最小化电路的面积和功率消耗。
布线是指连接各个元件的导线的布置,以及导线的宽度和厚度等参数的确定。
最后,集成电路设计需要进行电路的验证和测试。
验证是指通过模拟和数字仿真等手段,检验电路是否满足预期的功能需求。
测试是指在实际工作环境中通过各种测试手段,对芯片进行功能和性能的测试。
二、信号完整性分析的方法及意义信号完整性分析是在集成电路设计过程中非常重要的一环。
它主要针对电路中信号传输过程中可能出现的干扰和损耗问题,确保信号能够在电路中正确传递和处理。
首先,信号完整性分析需要通过仿真和建模等手段,对信号的传输过程进行分析。
通过建立数学模型,仿真软件可以帮助分析人员分析信号在传输过程中可能出现的问题,例如信号的时延、功耗、噪声等。
同时,也可以通过模拟实验,验证电路设计的可行性和稳定性。
其次,信号完整性分析需要考虑电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)的因素。
集成电路分类
家用电器领域
集成电路在家用电器中发挥着重要作用, 如电视、冰箱、洗衣机等。
计算机领域
集成电路是计算机的核心部件,负责处理 和传输数据。
汽车电子领域
随着汽车智能化的发展,集成电路在汽车 电子中的应用越来越广泛,如发动机控制 、安全气囊等。
工业控制领域
第一块锗合金集成电路的发明。
1958年
第一块硅集成电路的发明。
集成电路的发展历程
1960年
大规模集成电路的出现。
1964年
超大规模集成电路技术的出现。
1970年
甚大规模集成电路技术的出现。
集成电路的发展历程
1980年
超高速集成电路技术的出现。
1990年
集成电子系统的出现。
集成电路的应用领域
通信领域
集成电路在工业自动化控制系统中扮演着 重要的角色,如可编程逻辑控制器(PLC)。
02
集成电路的分类方式
按功能分类
模拟集成电路
用于处理连续变化的模拟信号,如运算放大器、比较 器和电压调节器等。
数字集成电路
用于处理离散的数字信号,如逻辑门、触发器和存储 器等。
混合信号集成电路
同时包含模拟和数字电路,如数模转换器和模数转换 器等。
THANKS FOR WATC驱动能 力特点。
03
各类集成电路的特点与 优势
模拟集成电路的特点与优势
总结词
模拟集成电路主要处理连续变化的模拟信号,其特点在于 高精度、低噪声和低失真。
特点描述
模拟集成电路通常用于信号放大、滤波、转换等功能,能 够精确地模拟和复制原始信号,具有低噪声和低失真的特 点。
《集成电路应用》课件
集成电路的技术创新
新材料的应用
采用新型材料,如碳纳米管、二维材料等,提高 集成电路的性能和降低功耗。
制程技术的进步
不断缩小芯片制程尺寸,提高芯片性能和集成度 。
封装技术的创新
采用先进的封装技术,如晶圆级封装、3D封装等 ,提高集成效率和可靠性。
集成电路在未来的应用前景
人工智能
物联网
集成电路作为人工智能技术的硬件基础, 将广泛应用于人工智能芯片、边缘计算等 领域。
集成电路的工作流程
集成电路的工作流程主要包括输入信号 的处理、信号的传输、信号的处理和输 出信号的处理等步骤。
在输出信号处理阶段,集成电路将处理 后的信号转换回适合外部应用的信号, 并将其输出。
在信号处理阶段,集成电路对接收到的 信号进行必要的处理,如放大、运算、 比较等。
在输入信号处理阶段,集成电路接收外 部输入的信号,并将其转换为适合内部 处理的信号。
集成电路的应用领域
总结词
集成电路应用广泛,涉及通信、计算机、工业控制、消费电子、医疗电子等多个领域。
详细描述
集成电路应用广泛,涉及通信领域的手机、基站、路由器等;计算机领域的个人电脑、 服务器等;工业控制领域的智能仪表、工业控制系统等;消费电子领域的电视、音响、 游戏机等;医疗电子领域的医疗设备、远程诊疗系统等。集成电路作为现代电子系统的
感谢您的观看
医疗设备中的集成电路
医疗设备是现代医疗中不可或缺的重要工具, 而集成电路在医疗设备中扮演着关键角色。
医疗设备中的集成电路主要用于信号处理、控 制、监测等功能,如心电图机、监护仪、超声 波诊断仪等设备中都有集成电路的存在。
集成电路的应用使得医疗设备更加精准、可靠 ,提高了医疗诊断和治疗的水平,为人们的健 康提供了更好的保障。
555集成电路应用800例
555集成电路应用800例摘要:一、引言1.集成电路概述2.555集成电路简介二、555集成电路的应用领域1.信号处理2.控制器3.模拟电路4.数字电路三、555集成电路的基本原理1.内部结构2.工作原理四、555集成电路的关键参数1.电阻2.电容3.电感五、555集成电路的典型应用电路1.施密特触发器2.多谐振荡器3.脉冲发生器4.电压控制器六、555集成电路的选用与安装1.型号选择2.封装与引脚3.安装与测试七、555集成电路的故障诊断与维修1.故障诊断方法2.维修策略八、555集成电路的应用案例1.音频放大器2.频率计数器3.温度控制器4.无线通信模块九、总结与展望1.555集成电路的重要性2.发展趋势与应用前景正文:一、引言1.集成电路概述集成电路(Integrated Circuit,简称IC)是一种电子元器件,它将多个电子器件及其互连电路集成在同一半导体材料基片上,具有体积小、性能稳定、功能强大等特点。
集成电路在现代电子技术中有着广泛的应用,是电子设备的核心部分。
2.555集成电路简介555集成电路,又称555定时器,是一种常用的CMOS数字集成电路。
它具有两个输入端(INH和GND)、一个输出端(OUT)以及一个控制端(THRESHOLD和TRIGGER)。
555定时器广泛应用于信号处理、控制器、模拟电路和数字电路等领域。
二、555集成电路的应用领域1.信号处理555集成电路可用于信号处理,如滤波、放大、积分、微分等。
通过搭建不同类型的滤波器,可以实现对信号的降噪、放大等处理。
2.控制器555集成电路可作为控制器,对其他电子器件进行控制。
例如,它可以用于实现电机控制、灯光控制等功能。
3.模拟电路555集成电路可用于搭建各种模拟电路,如电压跟随器、电压调整器等。
通过合理设计电路,可以实现对模拟信号的处理和控制。
4.数字电路555集成电路可作为数字电路的核心器件,用于实现计数、定时、报警等功能。
集成电路简介
集成电路(integrated circuit)是一种微型电子器件或部件。
采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。
它在电路中用字母IC表示。
集成电路发明者为杰克▪基尔比(基于锗(Ge)的集成电路)和罗伯特▪诺伊思(基于硅(Si)的集成电路)。
当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。
集成电路,英文为Integrated Circuit,缩写为IC;顾名思义,就是把一定数量的常用电子元件,如电阻、电容、晶体管等,以及这些元件之间的连线,通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路。
是20世纪50年代后期一60年代发展起来的一种新型半导体器件。
它是经过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等半导体制造工艺,把构成具有一定功能的电路所需的半导体、电阻、电容等元件及它们之间的连接导线全部集成在一小块硅片上,然后焊接封装在一个管壳内的电子器件。
其封装外壳有圆壳式、扁平式或双列直插式等多种形式。
集成电路技术包括芯片制造技术与设计技术,主要体现在加工设备,加工工艺,封装测试,批量生产及设计创新的能力上。
为什么会产生集成电路?我们知道任何发明创造背后都是有驱动力的,而驱动力往往来源于问题。
那么集成电路产生之前的问题是什么呢?我们看一下1942年在美国诞生的世界上第一台电子计算机,它是一个占地150平方米、重达30吨的庞然大物,里面的电路使用了17468只电子管、7200只电阻、10000只电容、50万条线,耗电量150千瓦。
显然,占用面积大、无法移动是它最直观和突出的问题;如果能把这些电子元件和连线集成在一小块载体上该有多好!我们相信,有很多人思考过这个问题,也提出过各种想法。
典型的如英国雷达研究所的科学家达默,他在1952年的一次会议上提出:可以把电子线路中的分立元器件,集中制作在一块半导体晶片上,一小块晶片就是一个完整电路,这样一来,电子线路的体积就可大大缩小,可靠性大幅提高。
集成电路对当今社会的影响_范文模板及概述
集成电路对当今社会的影响范文模板及概述1. 引言1.1 概述随着信息技术的迅猛发展,集成电路作为当今社会中最重要的核心技术之一,已经深刻地影响和改变了我们的生活方式、经济模式和社会结构。
它是现代电子设备中的关键组成部分,承载着各种功能与性能要求,并推动了数字化和智能化的进程。
本文旨在探讨集成电路对当今社会的影响及其重要意义。
1.2 文章结构本文主要分为六个部分:引言、集成电路简介、集成电路对通信领域的影响、集成电路在医疗行业中的应用和影响、集成电路对社会经济发展的贡献与挑战以及结论。
通过对这些内容的探讨,我们将全面了解到集成电路在不同领域中所产生的广泛影响。
1.3 目的本文旨在全面探讨集成电路对当今社会的影响,并突出其在通信领域和医疗行业中所带来的重要变革。
同时,我们将评估集成电路对社会经济发展所做出的贡献,并探讨面临的挑战。
最后,我们将总结集成电路对社会的重要意义,并展望未来集成电路发展的趋势。
通过这些分析和讨论,我们可以更好地了解并认识到集成电路在当今社会中所扮演的关键角色。
2. 集成电路简介:2.1 定义与发展集成电路(Integrated Circuit,IC)是将许多元器件、电子器件和电子功能单元集成在一块半导体芯片上的微电子技术。
由于其高度集成的特点,集成电路比传统的离散元器件更小巧、更便宜,并且具有更高的性能。
集成电路起源于20世纪50年代,随着半导体技术的发展,最早的晶体管集成电路应运而生。
随着时间的推移,集成度不断提高,从小规模集成电路(SSI)发展到中规模集成电路(MSI)、大规模集成电路(LSI)以及超大规模集成电路(VLSI)。
如今,现代技术已实现了超大规模甚至千万门以上的超大规模集成电路。
2.2 分类与应用根据功能和结构的不同,集成电路可以分为数字集成电路和模拟集成电路两种类型。
数字集成电路主要处理数字信号,并执行逻辑和算术运算。
其应用包括计算机、通信设备、数字音视频设备等。
集成电路及其它常用电子原器件简介
1.2.3 集成电路及其它常用电子原器件简介一、通用型集成电路的组成及其基本特性1 、通用型集成运算放大器的组成集成电路是利用半导体的制造工艺,将整个电路中的元器件制作在一块基片,封装后构成特定功能的电路块。
集成电路按其功能可分为数字集成电路和模拟集成电路。
模拟集成电路品种繁多,其中应用最为广泛的是集成运算放大器。
2 、模拟集成电路在结构上有如下一些特点:( 1 )集成电路中的电阻元件由硅半导体的体电阻构成,电容元件常用 PN 结电容构成,电阻和电容的数值范围不大,且误差较大。
若电阻、电容值太大,会占用过大的硅片面积,所以,集成电路中不采用大容量电容元件,其高阻值电阻多用有源器件来替代。
( 2 )虽然集成电路中元器件参数的绝对误差很大,但由同一硅片上用相同工艺制成的同样元件,其参数的相对误差很小,温度的均一性好,敌容易制成特性相同的管子和阻值相等的电阻,所以集成电路中普遍采用差分放大电路、恒流源电路和 OCL 电路等。
( 3 )电路中缓间都采用直接耦合方式工,以减少级间耦合元件个数及耦合损耗。
集成电路中还广泛采用复合管电路以及共射一共基、共集一共基等组合电路、运算放大器本质上是一个高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的直接耦合多级放大电路,因它最初主要用于模拟量的数学运算而得此名。
随着电子技术的发展,现代运算放大器均由集成电路构成,它有许多类型,为了方便常将其分为通用型和专用型两类。
前者的适用范围很广,其特性和指标可以满足一般应用要求;后者是在前者的基础上,为适应某些特殊要求而制作的。
通用型集成运算放大器的组成框图 3.5.3 所示。
它由输入级、中间电压放大级、输出级和偏置电路等组成。
输入级均采用差分放大电路、利用差分电路的对称性可以减小温度漂移的影响,从而提高整个电路的共模抑制比。
它的两个输入端可以扩大集成运算放大器的应用范围。
中间电压放大级大多采用有源负载的共发射极放大电路组成,其主要作用是提高电压增益。
电子技术第三章集成电路-107页精品文档
3.1 集成运放的简介
集成电路简介
*集成电路:是把整个电路的各个元件以及相互之间的联接 同时制造在一块半导体芯片上, 组成一个不可分的整体。 *集成运算放大器:是一种具有很高放大倍数的多级直接耦 合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电 路。 *集成电路优点:工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、 功耗小,可靠性高、价格低。 *集成电路分类:模拟集成电路、数字集成电路;小、中、 大、超大规模集成电路;
A u d u i1 1 u o u i2 d 2 u u o 1 i1 2 i i b b R R b c / R r b / L e 2 R R b c /r R b / Le
输入和输出方式
1. 双端输入、双端输出:输入输出端没有接地.
(1)差模电压放大倍数 :
Aud1
(Rc
//
RL 2
Rb rbe
)
+ V CC
Rc + uo - Rc
(2)共模电压放大倍数
Rb T1
+
u-o 1
RL
+
u-o 2
T2 Rb
Auc 0
+
(3)差模输入电阻
u i1
R i d 2R brbe
3.3 差动放大电路
典型结构与原理
*原理分析要点:(1)差分放大电路的静态和动态计算方法与
基本放大电路基本相同。为了使差分放大电路在静态时,其
输入端基本上是零电位,将Re从接地改为接负电源-VEE。 (2)分析方法要注意2个等效关系:①对每个三极管Re等效2
倍Re,②差模输入的虚地问题.
+ V CC
什么是集成电路
什么是集成电路(IC)?
集成电路(Integrated Circuit,IC)是一种将多个电子器件(例如晶体管、电阻、电容等)集成到一个单一的芯片或片上的半导体晶圆上的微型电子器件。
IC的核心是芯片,它是一个由半导体材料构成的微小晶片,上面集成了许多电子元件,并通过金属线连接起来,形成了一个完整的电路。
IC的制造过程包括沉积、光刻、刻蚀等步骤,采用精密的工艺技术制作而成。
集成电路的主要优点包括:
1. **小型化**:通过集成化设计,大大减小了电路的体积和尺寸,使得电子产品更加轻便、便携。
2. **高性能**:集成电路可以实现复杂的功能,并且具有高速运算和响应能力,满足各种应用需求。
3. **低功耗**:相较于传统的离散元件电路,集成电路通常具有更低的功耗。
4. **可靠性**:由于集成电路是在单一的芯片上制造的,减少了连接点,降低了故障率,提高了可靠性。
5. **成本效益**:随着技术的进步和生产规模的扩大,集成电路的成本逐渐降低,可以大规模应用于各种电子产品中。
集成电路在现代电子技术中起着至关重要的作用,几乎所有的电子产品都会使用到集成电路,如微处理器、存储器、传感器、通信芯
片等。
它们是现代信息社会的基础,推动了电子技术的快速发展和应用的普及。
集成电路和主板之间有什么不得不说的关系?
一、集成电路简介集成电路(integratedcircuit)是一种小型电子器件或部件。
使役毫无疑问的工艺,把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等部件及布线互连同台,打造在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,接下来封装在一个管壳内,变成兼具所需电路效应的袖珍构造;此中秉赋预制构件在结构上已粘连一个整体,使电子器件偏护微小型化、低功耗、智能化和高可靠性上面高歌猛进了一大步。
它在电路行之有效字母“IC”象征。
集成电路发明者为杰克·基尔比(据悉锗(Ge)的集成电路)和罗伯特·诺伊思(基于硅(Si)的集成电路)。
现今半导体工业绝大多数使唤的是依据硅的集成电路。
集成电路亮点:1、电路说白了。
由于使用了集成电路,简化了浑然一体电路的擘画、调试和装置,特别是运用片段专用集成电路后,整机电路呈示尤其简练。
2、性价比高。
相对于分立电子元件电路而言,运用集成电路组合的完好电路性能指标更高,与分立电子元器件电路对照,集成电路的血本、价钱更低。
诸如,并入运放电路的增益之高、零点漂浮之小是分立电子电子元件电路无法比拟的。
3、可靠性强。
集成电路实有可靠性高的长处,所以三改一加强了完好无缺电路行事的可靠性,增进了电路的做事性质和一致性。
别有洞天,采用集成电路后,电路中的焊点大幅度减缩,长出虚焊的可能性减色,使整机电路干活尤为可靠。
4、能耗较小。
集成电路还有所耗电小、体积小、合算等长处。
翕然成效的电路,采取集成电路要比应用分立电子电子器件的电路功耗小好多。
5、故障率低。
由于集成电路的故障发生率对立分立电子器件电路而言正如低,为此滑降了整机电路的故障发生率。
集成电路败笔:1、电路拆解艰难。
集成电路的引脚洋洋,给修整、拆卸集成电路带动了很大的拮据,特意是引脚胸中无数的四列集成电路,拆卸比辕清锅冷灶。
2、弥合成本净增。
当集成电路内电路中的部分电路冒出故障时,等闲须要整块转换,平添了整修成本。
3、故障判定诸多不便。
集成电路申报要素应用场景
集成电路申报要素应用场景以集成电路申报要素应用场景为标题,我们将探讨集成电路申报的各个要素在实际应用中的场景。
一、集成电路简介集成电路是指将多个电子器件(如电阻、电容、晶体管等)集成到一个半导体芯片上的电子元件。
它具有体积小、功耗低、速度快、可靠性高等优点,广泛应用于计算机、通信、工业控制、消费电子等领域。
二、集成电路申报要素在申报集成电路时,需要提供以下要素:1. 申报单位信息:包括申报单位名称、注册地址、联系方式等信息,用于标识申报单位的身份。
2. 申报产品信息:包括产品名称、型号、用途、技术参数等信息,用于描述申报的集成电路产品。
3. 技术文档:包括技术规格书、电路图、引脚定义、封装参数等信息,用于说明集成电路的设计和性能。
4. 测试报告:包括电性能测试报告、可靠性测试报告等信息,用于验证集成电路的性能和可靠性。
5. 集成电路原理图:用于说明集成电路的电路结构和功能。
三、申报要素应用场景1. 申报单位信息在集成电路申报中,申报单位信息用于标识申报单位的身份,以便相关部门进行审核和管理。
申报单位可以是集成电路生产厂商、代理商或销售商等,他们需要提供自己的注册信息和联系方式,以确保申报的真实性和可追溯性。
2. 申报产品信息申报产品信息是集成电路申报的核心内容,它包括产品的名称、型号、用途和技术参数等。
这些信息用于描述申报的集成电路产品的特性和用途,以便相关部门进行评估和审核。
例如,一家集成电路生产厂商申报了一款用于手机通信的射频集成电路,他们需要提供该产品的名称、型号、频率范围、功率输出等技术参数,以便相关部门对其进行评估和认证。
3. 技术文档技术文档是集成电路申报中非常重要的一部分,它包括技术规格书、电路图、引脚定义、封装参数等信息。
这些文档用于说明集成电路的设计和性能,以便相关部门进行审核和测试。
例如,一家集成电路设计公司申报了一款用于汽车电子的控制芯片,他们需要提供该芯片的技术规格书、电路图和引脚定义,以便相关部门对其进行审核和测试。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
集成电路简介
11121708 张海蛟
一、集成电路简介
1、什么是集成电路
集成电路是采用半导体制作工艺,在一块较小的单晶硅片上制作上许多晶体管及电阻器、电容器等元器件,并按照多层布线或遂道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路。
它在电路中用字母"IC"(也有用文字符号"N"等)表示。
图一给出了部分集成电路的成型图。
图1 各类型号的集成电路
2、集成电路的发展史
1952年5月,英国科学家达默第一次提出了集成电路的设想。
1958年以德克萨斯仪器公司的科学家基尔比为首的研究小组研制出了世界上第一块集成电路
1959年美国仙童/飞兆公司(Fairchilds)的R.Noicy 诺依斯开发出用于IC的Si平面工艺技术,从而推动了IC制造业的大发展。
60年代TTL、ECL出现并得到广泛应用。
70年代MOS LSI得到大发展, 典型产品64K DRAM ,16位MPU
80年代VLSI出现,使IC进入了崭新的阶段,典型产品4M DRAM
90年代ASIC、ULSI和巨大规模集成GSI等代表更高技术水平的IC不断涌现,并成为IC应用的主流产品1G DRAM
3、集成电路的集成度
小规模集成电路(SSI):10~100元件/片如各种逻辑门电路、集成触发器
中规模集成电路(MSI):100~1000元件/片,如译码器、编码器、寄存器、计数器大规模集成电路(LSI):1000 ~105元件/片,如中央处理器,存储器。
超大规模集成电路(VLSI):105元件以上/片如CPU(Pentium)含有元件310万~330万个
特大规模集成电路(Ultra Large Scale IC,ULSI)
巨大规模集成电路(Gigantic Scale IC,GSI)
二、集成电路的工艺指标
1、集成度
以一个IC芯片所包含的元件(晶体管或门/数)来衡量,(包括有源和无源元件)。
随着集成度的提高,使IC及使用IC的电子设备的功能增强、速度和可靠性提高、功耗降低、体
积和重量减小、产品成本下降,从而提高了性价比,不断扩大其应用领域,因此集成度是IC 技术进步的标志。
为了提高集成度采取了增大芯片面积、缩小器件特征尺寸、改进电路及结构设计等措施。
为节省芯片面积普遍采用了多层布线结构,现已达到7层布线。
从电子系统的角度来看,集成度的提高使IC进入系统集成或片上系统(SoC)的时代。
什么是SoC?
SoC的定义多种多样,由于其内涵丰富、应用范围广,很难给出准确定义。
一般说来, SoC 称为系统级芯片,也有称片上系统,意指它是一个产品,是一个有专用目标的集成电路,其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。
同时它又是一种技术,用以实现从确定系统功能开始,到软/硬件划分,并完成设计的整个过程。
从狭义角度讲,它是信息系统核心的芯片集成,是将系统关键部件集成在一块芯片上;从广义角度讲, SoC是一个微小型系统,如果说中央处理器(CPU)是大脑,那么SoC就是包括大脑、心脏、眼睛和手的系统。
国内外学术界一般倾向将SoC 定义为将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器(或片外存储控制接口)集成在单一芯片上,它通常是客户定制的,或是面向特定用途的标准产品
SoC定义的基本内容主要表现在两方面:其一是它的构成,其二是它形成过程。
系统级芯片的构成可以是系统级芯片控制逻辑模块、微处理器/微控制器CPU 内核模块、数字信号处理器DSP模块、嵌入的存储器模块、和外部进行通讯的接口模块、含有ADC /DAC 的模拟前端模块、电源提供和功耗管理模块,对于一个无线SoC还有射频前端模块、用户定义逻辑(它可以由FPGA 或ASIC实现)以及微电子机械模块,更重要的是一个SoC 芯片内嵌有基本软件(RDOS或COS以及其他应用软件)模块或可载入的用户软件等。
2、特征尺寸
特征尺寸定义为器件中最小线条宽度(对MOS器件而言,通常指器件栅电极所决定的沟道几何长度),也可定义为最小线条宽度与线条间距之和的一半。
减小特征尺寸是提高集成度、改进器件性能的关键。
特征尺寸的减小主要取决于光刻技术的改进。
集成电路的特征尺寸向深亚微米发展,目前的规模化生产是0.18μm、0.15 μm 、0.13μm、90nm工艺,Intel 目前将大部分芯片生产制成转换到65nm 。
3、光刻技术
光刻技术是指集成电路制造中利用光学-化学反应原理和化学、物理刻蚀方法,将电路图形传递到单晶表面或介质层上,形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术。
随着半导体技术的发展,光刻技术传递图形的尺寸限度缩小了2~3个数量级(从毫米级到亚微米级),已从常规光学技术发展到应用电子束、X射线、微离子束、激光等新技术;使用波长已从4000埃扩展到0.1埃数量级范围。
光刻技术成为一种精密的微细加工技术。
常规光刻技术是采用波长为2000~4500埃的紫外光作为图像信息载体,以光致抗蚀剂为中间(图像记录)媒介实现图形的变换、转移和处理,最终把图像信息传递到晶片(主要指硅片)或介质层上的一种工艺
在广义上,它包括光复印和刻蚀工艺两个主要方面。
①光复印工艺:经曝光系统将预制在掩模版上的器件或电路图形按所要求的位置,精确传递到预涂在晶片表面或介质层上的光致抗蚀剂薄层上。
②刻蚀工艺:利用化学或物理方法,将抗蚀剂薄层未掩蔽的晶片表面或介质层除去,从而在晶片表面或介质层上获得与抗蚀剂薄层图形完全一致的图形。
集成电路各功能层是立体重叠的,因而光刻工艺总是多次反复进行。
例如,大规模集成电路要经过约10次光刻才能完成各层图形的全部。
半导体技术的飞速发展一直遵循着“摩尔定律”,即每隔约18—24个月,单个芯片上晶体管数目将增加一倍。
集成电路已经从60年代的每个芯片上仅几十个器件到现在的每个芯片可包含约上亿个器件。
Intel公司1993年推出的奔腾芯片共集成了310万个晶体管,2001年推出的奔腾4芯片则集成了5500万个晶体管,在2007年推出的芯片则集成10亿个以上
的晶体管半导体制造工艺一直以来每两至三年就跨上一个新的台阶。
随着20世纪80年代末纳米技术的兴起,它的发展大大拓宽和深化了人们对客观世界的认识,并带来新一轮的技术革命。
纳米电子学,纳米材料,纳米机械共同组成了纳米高技术群体,它的出现标志着高新技术进入一个崭新的发展阶段。
随着芯片集成度的提高,对光刻技术提出了越来越高的技术.在80年代,普遍认为光学光刻技术所能达到的极限分辨率为0.5μm,随着一些新技术的应用和发展,包括光源,成像透镜,光致抗蚀剂,分布扫描技术以及光刻分辨率增强技术的发展,使其光刻技术已推进到目前60nm,据说,Intel公司正在进行45nm技术的光刻.
大半个芯片上晶体管数目的增长是以光刻技术所能获得的特征线宽(CD)不断减少来实现的,因此,每一代集成电路的出现,总是以光刻所获得的最小线宽为主要技术标志,半导体技术之所以能飞速发展,光刻技术的支持起到了极为关键的作用,因为它直接决定单个期间的物理尺寸。
4、晶片直径
为了提高集成度,可适当增大芯片面积。
然而,芯片面积的增大导致每个圆片内包含的芯片数减少,从而使生产效率降低,成本高。
采用更大直径的晶片可解决这一问题。
晶圆的尺寸增加,当前的主流晶圆的尺寸为8吋,正在向12吋晶圆迈进。
5、封装
所谓封装就是指安装半导体集成电路芯片用的外壳,它不仅起着安放、固定、密封、保持芯片和增强电热性能的作用,而且芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接,从而实现内部芯片与外部电路的连接。
因为芯片必须与外界隔离,以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。
另一方面,封装后的芯片也更便于安装和运输。
由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB(印制电路板)的设计和制造,因此它是至关重要的。
因此,封装对CPU以及其他芯片都有着重要的作用。