集成电路讨论

最新的集成电路

最先进的集成电路是微处理器或多核处理器的"核心(cores)",可以控制电脑到手机到数字微波炉的一切。存储器和ASIC是其他集成电路家族的例子，对于现代信息社会非常重要。虽然设计开发一个复杂集成电路的成本非常高，但是当分散到通常以百万计的产品上，每个IC的成本最小化。IC的性能很高，因为小尺寸带来短路径，使得低功率逻辑电路可以在快速开关速度应用。

这些年来，IC 持续向更小的外型尺寸发展，使得每个芯片可以封装更多的电路。这样增加了每单位面积容量，可以降低成本和增加功能－见摩尔定律，集成电路中的晶体管数量，每两年增加一倍。总之，随着外形尺寸缩小，几乎所有的指标改善了－单位成本和开关功率消耗下降，速度提高。但是，集成纳米级别设备的IC不是没有问题，主要是泄漏电流（leakage current）。因此，对于最终用户的速度和功率消耗增加非常明显，制造商面临使用更好几何学的尖锐挑战。这个过程和在未来几年所期望的进步，在半导体国际技术路线图（ITRS）中有很好的描述。

越来越多的电路以集成芯片的方式出现在设计师手里，使电子电路的开发趋向于小型化、高速化。越来越多的应用已经由复杂的模拟电路转化为简单的数字逻辑集成电路。

集成电路发明者的纠纷

诺伊斯和德州仪器公司（T exas Instruments）杰克基尔比（Jack Kilby）共同发明集成电路，即将电路所有元件嵌入单片半导体中。集成电路性能超群，批量生产成本低廉，若没有集成电路，便没有今天的电脑行业。基尔比于2000年获得诺贝尔奖，可惜诺伊斯已去世，不能共享这一殊荣。

就像阿塔纳索夫曾与莫奇利为谁发明了第一台数字电子计算机而对簿公堂一样，在究竟是谁最先发明了集成电路这件事上，诺伊斯所在的仙童公司也曾与柯尔比所在的德州仪器公司大打官司。其实，也许可以说诺伊斯和柯尔比都是集成电路之父，因为前者发明了基于硅的集成电路，后者发明的是基于锗的集成电路。在这场竞争中诺伊斯是笑到最后的人，因为今日的半导体工业已几乎是硅集成电路的天下了。

蓝色发光二极管

发光二极管是一种特殊的二极管。和普通的二极管一样，发光二极管由半导体芯片组成，这些半导体材料会预先透过注入或搀杂等工艺以产生p、n架构。与其它二极管一样，发光二极管中电流可以轻易地从p极（阳极）流向n极（负极），而相反方向则不能。两种不同的载流子：空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向p、n架构。当空穴和电子相遇而

产生复合，电子会跌落到较低的能阶，同时以光子的模式释放出能量（光子也即是我们常称呼的光）。

它所发出的光的波长(颜色）是由组成p、n架构的半导体物料的禁带能量决定。由于硅和锗是间接带隙材料，在常温下，这些材料内电子与空穴的复合是非辐射跃迁，此类跃迁没有

释出光子，而是把能量转化为热能，所以硅和锗二极管不能发光(在极低温的特定温度下则会发光，必须在特殊角度下才可发现，而该发光的亮度不明显)。发光二极管所用的材料都

是直接带隙型的，因此能量会以光子形式释放，这些禁带能量对应着近红外线、可见光、或近紫外线波段的光能量。

发展初期，采用砷化镓(GaAs)的发光二极管只能发出红外线或红光。随着材料科学的进步，

各种颜色的发光二极管，现今皆可制造。

蓝500至450 2.48-3.7 硒化锌铟氮化镓碳化硅硅（研发

中）

ZnSe InGaN SiC Si（研发中）

台湾集成电路的发展对经济发展的重要性

台湾集成电路产业的发展，始于七十年代初期，劳动密集型产业已不占优势，迫于转型压力，当时考虑到自然资源等条件，按照海外专家的建议，成立了台湾工业研究院电子所，向集成电路等技术密集型产业发展。在引进美国RCA公司集成电路技术的基础上，在世界范围内招揽集成电路专家，进行自主创新，研发成果及时向产业转移，并通过当局主要发起的方式，先后成立了联华电子、台积电等现已发展成为世界知名的集成电路企业。

纵观台湾IC产业的发展，大体上可分为两个阶段：前十年以政府主导成份居多，后十年以市场为导向，IC产业与下游PC产业相互拉动成长。其中于1987年成立的台积电更是开创了专业硅片加工的崭新事业模式，其提供了IC产品的规模生产基础建设，也促使IC设计公司如雨后春笋般地出现。在下游消费类电子与PC产业内需需求的情况下，台湾成功地建立了规模仅次于美国的IC设计产业。而台湾由IC设计、硅片大加工、封装与测试所形成水平分工的完整产业链，更是全球其他地区所不能及的竞争优势。

IC产业的发展对台湾经济的促进作用非常明显：60年代后期，台湾地区人均GNP不过200－300美元（1967年为267美元）。70年代和80年代开始大力发展集成电路产业，到90年代台湾半导体工业进入迅猛发展时期，1991－1997年间其工业规模年均增长高达32％。为争取实现成为世界半导体制造中心和国际上主要的芯片供应地的目标，以迎接21世纪的技术竞争，台湾地区强化投资，发展Foundry（标准工艺加工线）为中心的芯片制造，加强与世界有关厂商建立战略联盟。二十多年来，台湾地区建立了大批集成电路企业，包括联化电子、台积电、台湾光罩等。集成电路产业的发展促进了台湾地区在90年代IT业的高速发展，成为促进台湾经济发展的主要产业。1997年人均GNP达到13559美元，是1967年的50倍。1999年，台湾地区集成电路产业结构与产值如表一所示

表一台湾地区集成电路产业结构与产值

企业类型项目设计

业

制造业

封装

业

测试

业

其中：专业代工制造

业

1999年企业数（个）127 21 42 33

1999年产值（亿美元）22.95 81.9

4

43.43 20.38 5.72

1999年全球占有率（%）19.6 6.8 64.6 29 28 1999－2002年成长率

（%）

30.3 43.1 15.9 25.8 29.1