第1章 概述PPT课件

Intel 4004
TTL、ECL I2L等
集 按器件类型分 成 电 路 按集成度分
按信号类型分
双极型集成电路
BiCMOS集成电路 MOS集成电路
PMOS NMOS CMOS
SSI（100以下个等效门） MSI（<103个等效门） LSI （<104个等效门）
VLSI（>104个以上等效门）
模拟集成电路
3
103 ~ 104
VLSI 104 ~ 106
ULSI
GSI
106 ~ 107 >107
SoC >5×107
门数
<10 10 ~ 102 102 ~ 103 103 ~ 105 105 ~ 106 >106 >5×106
年代 1961 1966
1971
1980
1990 2000 2003
典型 产品
数模混合集成电路
数字集成电路
集成度、工作频率、电源电压、特征尺寸、硅片直径
集成电路分类----（2）按集成度分类
1.小规模集成电路（SSI）：10～100元件／片 门电路、集成触发器
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如各种逻辑
2.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
3.大规模集成电路（LSI）：1000 ～105元件／片，如中央处理 器，存储器。
▪ 1965年Intel公司创始人之一的戈登·摩尔 （Gordon Moore）提出了著名的摩尔定律
集成电路发明人 美国工程师杰克·基尔比
1958年9月12日，美国，德克萨斯州达拉斯市，德 州仪器公司的实验室里，工程师杰克·基尔比成功 地实现了把电子器件集成在一块半导体材料上的构 想。这一天，被视为集成电路的诞生日，而这枚小 小的芯片，开创了电子技术历史的新纪元。 。年获得诺贝尔物理学奖 2000 日因癌症在美国德州达拉斯市20月6年2005 去世，享年八十一岁。
现状：CPU发展面临多重极限
摩尔定律将不在有效 当今的半导体技术已经接近了诸多物理极限，晶体
管的大小不可能小于一个分子的大小，而实际应用中 认为5个分子大小已经是半导体所能实现的最小尺寸（ 大概是10nm的量级），也就是说处理器制成在进入 10nm后将几乎不可能再提高。从6微米发展到10纳米， 晶体管数量限制也将在此到达极限。
3.与其他学科相结合衍生出一系列崭新的科学领域和重要的 经济增长点，如微电子机械系统、微电光机械系统及生物芯 片
二、集成电路的发展历程
▪ 1958年美国德州仪器公司（TI公司）工程师杰 克·基尔比（Jack kirby）用白金线将3个电阻、1 个电容和1个晶体管连接在一起，制作在锗条上 。
▪ 仙童公司（Fairchild）的罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce ）利用刻蚀淀积半导体表面的铝薄膜层所 形成的铝线来连接各个器件 。
摩尔定律
晶体管的密度每过18个月就 会翻一番，性能提升一倍， 这就是摩尔定律。
▪ Intel公司成立于1968年 ，由格鲁夫（左）、诺 依斯（中）和摩尔（右 ）共同创办。
摩尔定律
•1965年，戈登.摩尔在《电子》杂志上发表了一篇预测未来集成电路发展趋势的 文章，它就是“摩尔定律”的原身，即所谓每18个月，相同面积大小的芯片内， 晶体管数量会增长一倍的规则。
集成电路发明人
美国工程师杰克·基尔比发明的第一块集成电路
▪1958年美国 德州仪器公司 （TI公司）工 程师杰克·基尔 比（Jack kirby）
▪用白金线将3 个电阻、1个电 容和1个晶体管 连接在一起， 制作在锗条上 。
▪仙童公司（Fairchild）的罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce ）利用刻蚀淀积半导体表面的 ▪铝薄膜层所形成的铝线来连接各个器件 。
集成 门、 触发
器
计数器 加法器
8bMCU ROM RAM
16-32bit MCU
DSP
P3 CPU
P4 CPU
集成电路的发展
1990年代以后, 工艺从亚微米(0.5到1微米)→深亚微米(小于 0.5m)→超深亚微米(小于0.25 m ，目前已经到了0.06 m)发展。其主要特点：
▪ 特征尺寸越来越小（最小的MOS管栅长或者连线宽度） ▪ 芯片尺寸越来越大（die size） ▪ 单片上的晶体管数越来越多 ▪ 时钟速度越来越快 ▪ 电源电压越来越低 ▪ 布线层数越来越多 ▪ I/O引线越来越多
➢通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、 二极管等有源器件和电阻、电容等无源 器件，按照一定的电路互连，“集成” 在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓） 上，封装在一个外壳内，执行特定电路 或系统功能
集成电路（integrated circuit，缩写：IC）是采用半导体制 作工艺，在一块较小的硅片上制作上许多晶体管及电阻器、 电容器等元器件，并按照多层布线方法将元器件组合成完整 的电子电路。
▪ 生产IC所用的硅片的直径 （6、8、12英寸）
▪ 芯片的速度 (时钟频率)
集成电路的发展
▪ 小规模集成（SSI）→中规模集成（MSI）
→大规模集成（LSI）→超大规模集成电路
(VLSI)→特大规模集成电路(ULSI)→GSI
→SoC 。
工艺 SSI 元件数 <102
MSI
LSI
102 ~ 10
4.超大规模集成电路（VLSI）：105元件以上／片 CPU（Pentium)含有元件310万～330万个
集成电路优点及前景
优点：
1.连接导线小，可靠性高
2.体积小，材料少 3.专用性强，选用方便，用途广泛
前景：
1.技术升级快，可移动的、网络化的、智能化、多媒体的实 时信息设备和系统是主驱动力
2.运算速度更快
集成电路芯片制造实用技术
第1章 概述
南通富士通微电子股份有限公司
——专业集成电路封装测试综合水平较高 中国十大集成电路封装测试企业
三星电子（苏州）半导体有限公司
▪ 是韩国三星电子株式会社于1994年12月在 苏州工业园区独资兴办的半导体组装和测 试工厂
一、集成电路定义
▪ Integrated Circuit，缩写IC
摩尔定律（Moore’s Law）
▪ 后人对摩尔定律加以扩展： 集成电路的发展每三年
➢工艺升级一代； ➢集成度翻二番； ➢特征线宽约缩小30％左右； ➢逻辑电路（以CPU为代表）的工作频率提高
约30％。
集成电路的发展水平的标志
▪ IC加工工艺的特征尺寸 (MOS晶体管的最小栅长、最小金属线宽)
▪ 集成度 （元件/芯片）