Общ преглед
Интегрална схема, английският е Integrated Circuit, съкратено като IC; както подсказва името, определен брой често използвани електронни компоненти, като резистори, кондензатори, транзистори и т.н., и между тези компоненти Окабеляването е верига със специфична функция, интегрирана чрез полупроводников процес.
Защо се произвеждат интегрални схеми? Знаем, че има движеща сила зад всяко изобретение и движещата сила често идва от проблеми. И така, какви бяха проблемите преди производството на интегрални схеми? Нека да разгледаме първия в света електронен компютър, който е роден в Съединените щати през 1946 г. Това е гигант, който покрива площ от 150 квадратни метра и тежи 30 тона. Вътрешната верига използва 17 468 тръби, 7 200 резистора, 10 000 кондензатора, 500 хиляди линии, консумация на енергия 150 киловата. Очевидно голямата заета площ и невъзможността за движение са най-интуитивните и изпъкнали проблеми; ако тези електронни компоненти и връзки могат да бъдат интегрирани на малък носител, колко страхотно би било! Вярваме, че много хора са мислили по този въпрос и са предложили различни идеи. Типичен пример е Дамър, учен от Британския институт за радарни изследвания. Той предложи на среща през 1952 г.: Дискретните компоненти в електронната верига могат да бъдат концентрирани върху полупроводников чип, а малък чип е пълна верига. В резултат на това обемът на електронната верига може да бъде значително намален и надеждността е значително подобрена. Това беше идеята на първоначалната интегрална схема. Изобретяването на транзистора направи тази идея възможна. През 1947 г. първият транзистор е произведен в Bell Labs в САЩ. Преди това текущата функция за усилване можеше да разчита само на голям размер и консумация на енергия. Тръба с голямо количество електричество и крехка структура. Транзисторът има основната функция на електронната тръба и преодолява горепосочените недостатъци на електронната тръба. Следователно, след изобретяването на транзистора, скоро се появи идеята за интегрална схема на базата на полупроводници и скоро беше изобретена интегралната схема. Джак Килби и Робърт Нойс изобретиха германиеви интегрални схеми и силициеви интегрални схеми съответно между 1958 и 1959 г.
Сега интегралните схеми играят много важна роля във всички сфери на живота и са крайъгълният камък на съвременното информационно общество. Значението на интегралните схеми далеч е надхвърлило обхвата на дефиницията си, когато са се родили за първи път, но основната им част не се е променила, това е „интеграция“, и различните дисциплини, произлизащи от нея, са съсредоточени най-вече върху „интеграцията“. Трите въпроса „какво“, „как да се интегрираме“ и „как да се справим с плюсовете и минусите на интеграцията“. Силиконовите интегрални схеми са основният поток, т.е. всички различни компоненти, необходими за реализиране на определена функция на веригата, са поставени върху силициев чип и цялото образувано се нарича интегрална схема. За „интеграция“ може да е по-лесно да разберем къщата, в която сме живели: много хора са живели в селски къщи, когато са били млади. По това време основното тяло на къщата може да бъде три или две бунгала, изпълняващи функцията на спалня, с малък двор на входа. Чифт маси и столове служат като хол, а до него има малка ниска къща за готвене на дим. Това е кухня, а тоалетната с уникална функция трябва да бъде изолирана до известна степен. Може да е на повече от десет метра зад къщата. ...По-късно, в градовете или селската урбанизация, всички се преместиха в сгради или апартаменти. В апартамента има дневни, спални, кухни, бани и тераси. Може да е само десетки квадратни метри, но има оригиналната земна площ. Различните функции на селските къщи от няколкостотин квадратни метра са интеграция.
Разбира се, днешните интегрални схеми са много по-интегрирани от пакет. Може би модерна сграда може да се използва като по-добра аналогия: на земята има магазини, офиси, столови и апартаменти в хотелски стил. Има няколко подземни етажа с паркоместа, а под паркинга има фундамент. Това е оформлението на интегралните схеми. Аналоговата верига е отделена от цифровата. Чувствителната верига, която обработва малки сигнали, е отделена от контролната логика, която често се обръща. Захранването е поставено в ъгъл. Разпределението на стаите на всеки етаж е различно, различни са и коридорите. Има гръбначна, I-образна и няколкообразна форма - това е дизайнът на устройствата с интегрални схеми, а схемите с нисък шум могат да използват сгънати форми или "интердигитални" структури. Транзистор за намаляване на площта на кръстовището и съпротивлението на портата. Всеки етаж е достъпен директно с високоскоростни асансьори. За ефективност и функционална изолация може да има няколко асансьора. Етажите, до които може да достигне всеки асансьор, са различни - това е окабеляването на интегралните схеми. Захранващият и заземяващият проводник са прекарани отделно и товарът е голям. Линията също е широка; часовникът и сигналът са разделени; окабеляването между всеки слой е вертикално, за да се избегнат смущения; високоскоростната шина между процесора и хранилището е еквивалентна на асансьора, а проходните отвори между етажите са еквивалентни на кабината на асансьора...
< h2> ХарактеристикиИнтегралните схеми или микросхеми, микрочипове, чипове са вид верига в електрониката (включваща главно полупроводникови устройства, но също и пасивни компоненти и т.н.) Те са миниатюризирани и обикновено се произвеждат върху повърхността на полупроводникова пластина.
Гореспоменатите интегрални схеми, които произвеждат схеми на повърхността на полупроводникови чипове, се наричат още тънкослойни интегрални схеми. Друг тип дебелослойна хибридна интегрална схема (хибридна интегрална схема) е миниатюризирана схема, съставена от независими полупроводникови устройства и пасивни компоненти, интегрирани в субстрат или печатна платка.
Тази статия е за монолитни интегрални схеми, тоест тънкослойни интегрални схеми.
Интегралните схеми имат предимствата на малък размер, леко тегло, по-малко проводници и точки за запояване, дълъг живот, висока надеждност и добра производителност. В същото време те имат ниска цена и са удобни за масово производство. Той не само се използва широко в промишлено и гражданско електронно оборудване като магнетофони, телевизори, компютри и т.н., но и във военните, комуникациите и дистанционното управление. Използването на интегрални схеми за сглобяване на електронно оборудване може да увеличи плътността на сглобяване от десетки до хиляди пъти в сравнение с транзисторите и стабилното работно време на оборудването също може да бъде значително подобрено.
Класификация
Функционална структура
Интегралните схеми, известни също като ИС, могат да бъдат разделени на аналогови интегрални схеми и цифрови интегрални схеми според техните функции и структури. И трите основни категории цифрови/аналогови хибридни интегрални схеми.
Аналоговите интегрални схеми, известни също като линейни схеми, се използват за генериране, усилване и обработка на различни аналогови сигнали (отнасящи се до сигнали, чиято амплитуда се променя с времето. Например аудио сигнали на полупроводникови радиостанции, лентови сигнали на видеорекордери и др. ), Входният сигнал е пропорционален на изходния сигнал. Цифровата интегрална схема се използва за генериране, усилване и обработка на различни цифрови сигнали (отнасящи се до сигнали с дискретни стойности във времето и амплитудата. Например 5G мобилни телефони, цифрови фотоапарати, компютърни процесори, логическо управление на цифрова телевизия и възпроизвеждане на аудио сигнали и видео сигнал).
Производствен процес
Интегралните схеми могат да бъдат разделени на полупроводникови интегрални схеми и филмови интегрални схеми според производствения процес.
Филмовите интегрални схеми се класифицират на дебелослойни интегрални схеми и тънкослойни интегрални схеми.
Ниво на интеграция
Интегралните схеми могат да бъдат разделени на различни нива на интеграция:
SSIC малки интегрални схеми
MSIC интегрални схеми в среден мащаб (интегрални схеми в среден мащаб)
LSIC Large Scale Integrated Circuits (Large Scale Integrated Circuits)
VLSIC Very Large Scale Integrated Circuits (Very Large Scale Integrated Circuits) схеми)
ULSIC свръхголеми интегрални схеми (Ultra Large Scale Integrated circuits)
Интегралните схеми с голям мащаб на GSIC се наричат още интегрални схеми с много голям мащаб или интегрални схеми с много голям мащаб (интеграция на Giga Scale).
Различни типове проводимост
Интегралните схеми могат да бъдат разделени на биполярни интегрални схеми и еднополярни интегрални схеми според техните типове проводимост. Всички те са цифрови интегрални схеми.
Производственият процес на биполярни интегрални схеми е сложен и консумацията на енергия е относително голяма, което означава, че интегралните схеми имат TTL, ECL, HTL, LST-TL, STTL и други типове. Униполярните интегрални схеми имат прости производствени процеси, ниска консумация на енергия и са лесни за създаване на големи интегрални схеми. Представителните интегрални схеми включват CMOS, NMOS, PMOS и други видове.
По приложение
Според приложението интегралните схеми могат да бъдат разделени на интегрални схеми за телевизори, интегрални схеми за аудио, интегрални схеми за видео плейъри, интегрални схеми за видеорекордери и компютри (микрокомпютри) . Интегрални схеми, интегрални схеми за електронни клавиатури, интегрални схеми за комуникации, интегрални схеми за камери, интегрални схеми за дистанционно управление, интегрални схеми за език, интегрални схеми за аларми и различни специфични за приложения интегрални схеми.
1. Телевизионните интегрални схеми включват интегрални схеми за сканиране на линии и полета, интегрални схеми за междинен усилвател, интегрални схеми за звук, интегрални схеми за декодиране на цветове, интегрални схеми за преобразуване на AV/TV, интегрални схеми за импулсно захранване и интегрални схеми за дистанционно управление, интегрални схеми за декодиране на Nicam, интегрални схеми за обработка на картина в картина, микропроцесорни (CPU) интегрални схеми, интегрални схеми за памет и др.
2. Аудио интегралните схеми включват AM/FM схеми с висока междинна честота, схеми за стерео декодиране, схеми за аудио предусилвател, интегрални схеми за аудио операционен усилвател, интегрални схеми за аудио усилвател на мощност, интегрални схеми за обработка на съраунд звук, интегрална схема за задвижване на електроника, интегрална схема за електронно управление на силата на звука , интегрална схема за забавяне на реверберация, интегрална схема на електронен превключвател и др.
3. Интегрираните схеми за DVD плейъри включват интегрални схеми за управление на системата, интегрални схеми за кодиране на видео, интегрални схеми за декодиране на MPEG, интегрални схеми за обработка на аудио сигнали, интегрални схеми за звуков ефект, интегрални схеми за обработка на RF сигнали и интегрални схеми за обработка на цифрови сигнали, интегрални схеми за серво, двигател задвижване на интегрални схеми и др.
4. Интегралните схеми за видеорекордери включват интегрални схеми за управление на системата, интегрални схеми за серво, интегрални схеми за задвижване, интегрални схеми за аудио обработка и интегрални схеми за видео обработка.
5. Компютърни интегрални схеми, включително централен контролен блок (CPU), вътрешна памет, външна памет, I/O контролна верига и др.
6. Комуникационна интегрална схема
7. Професионална управляваща интегрална схема
Класифицирани по област на приложение
Интегралната схема може да бъде класифицирана по област на приложение Това е стандартна интегрална схема с общо предназначение и интегрална схема със специфично приложение.
Според формата
Според формата, интегралната схема може да бъде разделена на кръгла (тип транзистор с метален корпус, обикновено подходящ за висока мощност), плосък тип (добра стабилност, малък размер) ) И двуредов тип.
Кратка история
Историята на развитието на интегралните схеми в света
1947: Джон Бардинг, Братън и Шокли от Bell Labs в Съединените щати Изобретяването на транзистора е първият крайъгълен камък в развитието на микроелектронната технология;
1950: раждането на преходния транзистор
1950: R Ohl и Shockley изобретяват процеса на йонна имплантация
1951: Изобретяване на полев транзистор
1956: CS Fuller изобретява процеса на дифузия
1958: Fairchild Robert Noyce и Texas Instruments Kilby изобретяват интегралната схема поотделно в рамките на няколко месеца, създавайки историята на световната микроелектроника;
1960: HH Loor и E Castellani изобретяват процеса на фотолитография
1962: Американската компания RCA разработва MOS полеви транзистори
1963: FMWanlass и CTSah първи предлагат CMOS технология. Днес повече от 95% от чиповете с интегрални схеми са базирани на CMOS технология
1964: Intel Moore предлага Закона на Мур, прогнозирайки, че транзисторната интеграция ще се удвоява на всеки 18 месеца
1966: Американската компания RCA разработи CMOS интегрални схеми и разработи първата гейт матрица (50 гейта), която постави солидна основа за развитието на широкомащабни интегрални схеми днес. Това е крайъгълен камък.
1967: Създадена е Applied Materials, която се превръща в най-голямата компания за производство на полупроводниково оборудване в света
1971: Intel пусна 1kb динамична памет с произволен достъп (DRAM), отбелязвайки появата на широкомащабни интегрални схеми
1971: Първият в света микропроцесор 4004 е лансиран от Intel, използващ MOS технология, това е крайъгълен камък изобретение
1974: Компанията RCA пусна първия CMOS микропроцесор 1802
1976: Излизат 16kb DRAM и 4kb SRAM
1978: Ражда се 64kb динамична памет с произволен достъп, 140 000 транзистора са интегрирани в силициев чип с площ по-малка от 0,5 квадратни сантиметра, отбелязвайки идването на ерата на много големите интегрални схеми (VLSI)
1979: Intel пусна 5MHz 8088 микропроцесор. След това IBM пусна първия в света компютър, базиран на 8088
1981: Появяват се 256kb DRAM и 64kb CMOS SRAM
1984: Япония обяви пускането на 1Mb DRAM и 256kb SRAM
1985: Появява се микропроцесор 80386, 20MHz
1988: Появява се 16M DRAM с 35 милиона транзистора, интегрирани в силициев чип с размери 1 квадратен сантиметър, отбелязвайки навлизането на етапа на много мащабна интегрална схема (VLSI)
1989: 1Mb DRAM навлиза на пазара
1989: Пуснат е микропроцесор 486, 25MHz, 1μm процес, а по-късно 50MHz чип, приет 0,8μm процес
1992: Появява се 64M-битова памет с произволен достъп
1993: Пуснат е 66MHz Pentium процесор, използващ 0,6μm процес
1995: Pentium Pro, 133MHz, използвайки 0.6-0.35μm процес; 1997: 300MHz Pentium II излезе, използвайки 0.25μm процес
1999: Появява се Pentium III, 450MHz, използвайки 0.25μm процес, по-късно използвайки 0.18μm процес
2000: 1Gb RAM е пуснат на пазара
2000: Появи се Pentium 4, 1,5 GHz, използвайки 0,18 μm процес
2001: Intel обяви използването на 0,13 μm процес през втората половина на 2001 г.
2003: Стартира серията Pentium 4 E, използвайки 90nm процес.
2005: Стартира серията Intel Core 2, използваща 65nm процес.
2007: Пуснат е Intel Core 2 E7/E8/E9, базиран на новия 45nm High-K процес.
2009: Серията Intel Core i бе пусната наскоро, използвайки рекорден 32-нанометров процес, а следващото поколение 22-нанометров процес е в процес на разработка.
Историята на развитието на интегралните схеми в Китай
Китайската индустрия за интегрални схеми е родена през 60-те години на миналия век и е преминала през три етапа на развитие:
1965-1978: С цел компютърно и военно оборудване като цел, с разработването на логически схеми като основен продукт, първоначалното установяване на основата на индустрията за интегрални схеми и поддържащите условия за свързаното оборудване, инструменти и материали
1978-1990: Основно внасяно оборудване втора употреба от Съединените щати. За да подобри нивото на оборудването с интегрални схеми, като същевременно „контролира хаоса“ и се фокусира върху потребителските продукти като опорна точка, той реши локализирането на интегрирания цветен телевизор вериги.
1990-2000: Фокусирайки се върху Проект 908 и Проект 909, с CAD като пробив, ние ще свършим добра работа в научните и технологични изследвания и изграждането на северната научноизследователска и развойна база, която да обслужва информационната индустрия, и индустрията на интегралните схеми направи нови разработки.
Производството на интегрални схеми е цялостно описание на пазарните продажби на всяко звено във веригата на индустрията за интегрални схеми. Той включва не само пазара на интегрални схеми, но и пазара на IP ядра, пазара на EDA, пазара на леярни за чипове и пазара на опаковки и тестване. , И дори да се разшири до пазарите на оборудване и материали.
Индустрията с интегрални схеми вече не разчита на разработването на единични устройства като процесор и памет. Мобилният интернет, тройната игра, взаимодействието на няколко екрана и интелигентните терминали донесоха множество пазарни пространства. Непрекъснатото обновяване на бизнес моделите вдъхна нова жизненост на пазара. . В момента индустрията на интегралните схеми на моята страна има определена основа. През годините индустрията за интегрални схеми на моята страна събра жизненост на технологичните иновации, възможности за разширяване на пазара, сила за интегриране на ресурси и широк пазарен потенциал, което ще помогне на индустрията да постигне бързо развитие и напредък през следващите 5 до 10 години. Нова стъпка постави основата.
Здрав разум за тестване
1. Преди да тествате, трябва да разберете принципа на работа на интегралните схеми и свързаните с тях схеми.
Преди да проверите и поправите интегрални схеми, първо трябва да сте запознати с използваните интегрални схеми. Функцията, вътрешната верига, основните електрически параметри, ролята на всеки щифт и принципа на работа на веригата, съставена от нормално напрежение, форма на вълната и периферни компоненти на щифта.
2. Тествайте, за да избегнете късо съединение между щифтовете
Когато измервате напрежение или тествате формата на вълната със сонда на осцилоскоп, избягвайте късо съединение между изводите, за предпочитане в периферията, директно свързана с изводите. Измерванията се правят на печатната платка. Всяко моментно късо съединение може лесно да повреди интегралната схема, особено при тестване на плоски CMOS интегрални схеми.
3. Строго е забранено използването на заземено тестово оборудване за докосване на телевизионно, аудио, видео и друго оборудване на долната плоча без изолационен трансформатор.
Строго е забранено използването на инструменти със заземени черупки. Оборудването тества директно телевизионно, аудио, видео и друго оборудване без захранващ изолационен трансформатор. Въпреки че общият радиокасетофон има захранващ трансформатор, когато влезете в контакт с по-специално телевизионно или аудио оборудване, особено изходната мощност или естеството на използваното захранване, първо трябва да разберете дали шасито на машината е заредено , в противен случай ще бъде много лесно Телевизорът, аудиото и друго оборудване, които са заредени със задната платка, причиняват късо съединение на захранването, което засяга интегралната схема, причинявайки по-нататъшно разширяване на повредата.
4. Обърнете внимание на изолационните характеристики на електрическия поялник
Не е позволено да използвате поялника, когато е под напрежение. Уверете се, че поялникът не е под напрежение. Най-добре е да заземите корпуса на поялника, а с MOS веригата да внимавате повече. , По-безопасно е да използвате електрически поялник с ниско напрежение 6~8V.
5. Трябва да гарантираме качеството на заваряването
При заваряване заваряването е сигурно и натрупването на спойка и порите лесно причиняват фалшиво заваряване. Времето за запояване обикновено е не повече от 3 секунди, а мощността на поялника трябва да бъде около 25 W с вътрешно отопление. Интегралната схема, която е запоена, трябва да бъде внимателно проверена. Най-добре е да използвате омметър, за да измерите дали има късо съединение между щифтовете, проверете дали няма залепване на спойка и след това включете захранването.
6. Не преценявайте лесно повредата на интегралната схема
Не преценявайте лесно повредата на интегралната схема. Тъй като повечето интегрални схеми са директно свързани, след като веригата е ненормална, тя може да причини множество промени в напрежението и тези промени не са непременно причинени от повреда на интегралната схема. Освен това, в някои случаи измереното напрежение на всеки щифт е различно от нормалното напрежение. Когато стойностите съвпадат или са близки, това не винаги означава, че интегралната схема е добра. Тъй като някои меки грешки няма да причинят промени в постояннотоковото напрежение.
7. Вътрешното съпротивление на тестовия уред трябва да е голямо
Когато измервате постояннотоковото напрежение на щифта на интегралната схема, трябва да се избере мултицет с вътрешно съпротивление на главата на измервателния уред, по-голямо от 20 KΩ/V, в противен случай той ще бъде повлиян от някои щифтове. Напрежението ще има голяма грешка при измерване.
8. Обърнете внимание на разсейването на топлината на захранващата интегрална схема
Захранващата интегрална схема трябва да има добро разсейване на топлината и не е позволено да работи в състояние на висока мощност без радиатор.
9. Поводите трябва да са разумни
Ако трябва да добавите външни компоненти, за да замените повредената част от интегралната схема, трябва да се използват малки компоненти и окабеляването трябва да е разумно, за да се избегне ненужно паразитно свързване, особено за справяне със заземяващата клема между аудио усилвателя на мощност интегрална схема и веригата на предусилвателя.
Значението на всяка част от модела на интегрална схемаЧаст 0
Част 1
Част 2
Част 3
Част IV
Символи
Значение
Съответствайте
Значение
Значение
Символ
Значение
Съвместим
Значение
C
C означава
< p>Произведено в КитайT
TTL верига
Използвайте цифров измервателен уред
Покажете серийния код на устройството
C
0~70 ℃
Ф
Многослойна керамична плоскост
З
HTL верига
G
-25~70 ℃
Б
пластмасов плосък
Е
ECL верига
Л
-24~85 ℃
З
Плосък от черен порцелан
C
CMOS схема
Е
-40~85 ℃
Д
Двуредова керамика с повече слоеве
М
памет
Р
-55~85 ℃
Дж
Черен порцеланов двоен вграден щепсел
µ
Микрокомпютърна схема
М
-55~125 ℃
П
Двуредов пластмасов
Ф
Линеен усилвател
С
Пластмасов единичен вграден щепсел
У
Стабилизатор
К
Метален диамант
B< /p>
Нелинейна верига
Т
Метален кръг
Дж
Интерфейсна схема
C
Керамичен носител за чипове
AD
А/Ц конвертор
Е
Пластмасов носител за чипове
ДА
D/A конвертор
G
Показване на мрежова щифтова мрежа
Д
Аудио, телевизионна верига
SC
Специализирана комуникационна верига
SS
Чувствителна верига
SW
Гледайте верига
Например: 4-входов NAND порт на Шотки CT54S20MD
C—Съответства на националните стандарти
T—TTL верига
54S20—Шотки двоен 4-входов NAND порт
M—55~125 ℃
D—Многослойна керамична двуредова опаковка
1, BGA
(масив от топка)
Сферичен контактен масив, един от пакетите за повърхностен монтаж. На гърба на отпечатания субстрат се прави набор от сферични издатини, които да заменят щифтовете, а LSI чипът се сглобява отпред на отпечатания субстрат и след това се запечатва чрез формоване на смола или замазване. Нарича се още носител на релефен масив (PAC). Пинове могат да надхвърлят 200, което е пакет за многопинов LSI. Тялото на опаковката може също да бъде направено по-малко от QFP (Quad Flat Package). Например, 360-пинов BGA с централно разстояние на щифта от 1,5 мм е само 31 мм квадрат; докато 304-пинов QFP с централно разстояние на щифта от 0,5 mm е 40 mm квадрат. И BGA не трябва да се тревожи за проблеми с деформацията на щифта като QFP (вижте показаната снимка).
2, BQFP
(четворна плоска опаковка с броня)
Четвъртен плосък пакет с броня. В една от опаковките QFP има издатини (буферни подложки) в четирите ъгъла на тялото на опаковката, за да се предотврати огъване и деформация на щифтовете по време на транспортиране. Американските производители на полупроводници използват основно този пакет в схеми като микропроцесори и ASIC. Централното разстояние на щифта е 0,635 mm, а номерът на щифта е около 84 до 196 (виж QFP).
3, C-
(керамика)
представлява знака на керамичната опаковка. Например CDIP означава керамичен DIP. Това е знак, който често се използва в практиката.
4, Кердип
Керамичен двуредов пакет, запечатан със стъкло, използван за ECL RAM, DSP (цифров сигнален процесор) и други схеми. Cerdip със стъклен прозорец се използва за ултравиолетови изтриваеми EPROM и микрокомпютърни вериги с EPROM вътре. Централното разстояние на щифта е 2,54 mm, а броят на щифтовете е от 8 до 42. В Япония този пакет се изразява като DIP-G (G означава стъклено уплътнение).
5. Cerquad
Един от пакетите за повърхностен монтаж, тоест керамичен QFP, запечатан отдолу, който се използва за опаковане на логически LSI схеми като DSP. Cerquad с windows се използва за капсулиране на EPROM вериги. Разсейването на топлината е по-добро от това на пластмасовия QFP и може да понесе 1,5~2W мощност при условия на естествено въздушно охлаждане. Но цената на опаковката е 3 до 5 пъти по-висока от тази на пластмасовия QFP. Централното разстояние на щифтовете има различни спецификации като 1,27 mm, 0,8 mm, 0,65 mm, 0,5 mm, 0,4 mm и т.н. Броят на щифтовете варира от 32 до 368.
Керамичен носител за чипове с щифтове, един от пакетите за повърхностен монтаж, щифтовете се извеждат от четирите страни на пакета в Т-образна форма. Използва се за капсулиране на ултравиолетовата изтриваема EPROM и микрокомпютърната верига с EPROM с прозорци. Този пакет се нарича още QFJ, QFJ-G (виж QFJ).
6, COB
(чип на борда)
Опаковката на чип в платката е една от технологиите за монтиране на чист чип. На печатната платка електрическата връзка между чипа и субстрата се осъществява чрез метод на зашиване на проводник, а електрическата връзка между чипа и субстрата се осъществява чрез метод на зашиване на проводник и е покрита със смола, за да се осигури надеждност. Въпреки че COB е най-простата технология за монтиране на чист чип, неговата плътност на опаковане е далеч по-ниска от TAB и технологията за свързване на флип-чип.
7, DFP
(двоен плосък пакет)
Двоен плосък пакет. Това е друго име за SOP (виж SOP). Наричаше се така и преди, но по същество не се използваше в края на 80-те години.
8, DIC
(двоен редов керамичен пакет)
Друго име за керамичен DIP (включително стъклено уплътнение) (вижте DIP).
9, DIL
(двуредов)
Друго име за DIP (вижте DIP). Европейските производители на полупроводници често използват това име.
10, DIP
(пакет с двоен ред)
Двоен вграден пакет. Един от пакетите с добавки, щифтовете са изтеглени от двете страни на пакета, а материалите на пакета са пластмаса и керамика. DIP е най-популярният пакет с добавки и обхватът му на приложение включва стандартни логически интегрални схеми, LSI на паметта и микрокомпютърни схеми. Разстоянието между центровете на щифта е 2,54 mm, а броят на щифтовете е от 6 до 64. Ширината на опаковката обикновено е 15,2 mm. Някои опаковки с ширина 7,52 мм и 10,16 мм се наричат съответно тънък DIP и тънък DIP (тесен DIP). Но в повечето случаи не се прави разлика и те просто се наричат колективно DIP. В допълнение, керамичният DIP, запечатан с нискотопимо стъкло, се нарича още cerdip (вижте cerdip).
11, DSO
(двойни малки власинки)
Двоен малък пакет без мъх. Друго име за SOP (виж SOP). Някои производители на полупроводници използват това име.
12, DICP
(пакет с двойна лента)
Двустранна водеща пренасяща опаковка. Един от TCP (Tape Carrier Package). Щифтовете са направени върху изолирбанда и излизат от двете страни на опаковката. Поради използването на технологията TAB (автоматично заваряване с лента), контурът на опаковката е много тънък. Често се използва в LSI драйвера за течнокристален дисплей, но повечето от тях са персонализирани продукти. В допълнение, книжният пакет LSI памет с дебелина 0,5 мм е в етап на разработка. В Япония DICP се нарича DTP в съответствие със стандартите на Асоциацията на EIAJ (Електронна и механична индустрия на Япония).
13, DIP
(пакет с двойна лента)
Пак там. Стандартът на Японската асоциация на индустрията за електронни машини нарича DTCP (вижте DTCP).
14, FP
(плосък пакет)
Плосък пакет. Един от пакетите за повърхностен монтаж. Друго име за QFP или SOP (вижте QFP и SOP). Някои производители на полупроводници използват това име.
15, флип-чип
Флип чип заваряване. Една от технологиите за опаковане на голи чипове е да се направят метални издатини в областта на електродите на LSI чипа и след това да се свържат металните издатини с областта на електродите на печатната платка. Отпечатъкът на пакета е основно същият като размера на чипа. Това е най-малката и най-тънката от всички технологии за опаковане. Въпреки това, ако коефициентът на термично разширение на субстрата е различен от този на LSI чипа, ще възникне реакция на съединението, което ще повлияе на надеждността на връзката. Следователно е необходимо да се използва смола за подсилване на LSI чипа и да се използва субстратен материал с по същество същия коефициент на топлинно разширение.
16, FQFP
(четен плосък пакет с фина стъпка)
Малко централно разстояние на щифта QFP. Обикновено се отнася за QFP с централно разстояние на проводника по-малко от 0,65 mm (вижте QFP). Някои производители на проводници използват това име.
17, CPAC
(носител на масив от горна подложка на глобуса)
Псевдонимът на американската компания Motorola за BGA (виж BGA).
18, CQFP
(четири фиатни пакета с предпазен пръстен)
Плосък пакет с четиристранни щифтове и предпазен пръстен. Един от пластмасовите QFP, щифтовете са маскирани със защитен пръстен от смола, за да се предотврати огъване и деформация. Преди да сглобите LSI на печатната платка, отрежете кабела от предпазния пръстен и го направете във формата на крило на чайка (L-форма). Този пакет е масово произведен от Motorola в Съединените щати. Централното разстояние на щифта е 0,5 mm, а броят на щифтовете е най-много около 208.
19, H-
(с радиатор)
означава знак с радиатор. Например HSOP означава SOP с радиатор.
20, закачете решетъчен масив
(тип повърхностен монтаж)
PGA за повърхностен монтаж. Обикновено PGA е plug-in пакет с дължина на щифта около 3,4 мм. PGA за повърхностен монтаж има подобни на дисплей щифтове на долната повърхност на опаковката, а дължината варира от 1,5 mm до 2,0 mm. Монтажът използва метода на челно заваряване с печатната платка, така че се нарича още челно заваряване PGA. Тъй като разстоянието между центровете на щифта е само 1,27 mm, което е наполовина по-малко от PGA тип PGA, тялото на опаковката може да бъде направено не толкова голямо и броят на щифтовете е повече от този на типа PGA (250~ 528), който е пакет за широкомащабни логически LSI. . Опаковъчните субстрати включват многослойни керамични субстрати и основи за печат от стъклена епоксидна смола. Опаковането на многослойни керамични субстрати е въведено в практическа употреба.
21, JLCC
(J-leaded чип носител)
J-leaded носител на чипове. Друго име за CLCC с прозорец и керамичен QFJ с прозорец (вижте CLCC и QFJ). Името, прието от някои производители на полупроводници.
22, LCC
(безконтактен носител за чипове)
Безпроводен носител за чипове. Отнася се за пакет за повърхностен монтаж, при който четирите страни на керамичния субстрат са в контакт само с електроди без проводници. Това е високоскоростен и високочестотен IC пакет, наричан още керамичен QFN или QFN-C (виж QFN).
23, LGA
(матрична мрежа)
Контакт дисплей пакет. Това означава, че върху долната повърхност е направен пакет с контакти на електродите със състояние на масива. Просто включете контакта при сглобяване. Керамичните LGAs с 227 контакта (1,27 mm централно разстояние) и 447 контакта (2,54 mm централно разстояние) са практически използвани във високоскоростни логически LSI схеми. В сравнение с QFP, LGA може да побере повече входни и изходни пинове в по-малък пакет. В допълнение, тъй като импедансът на проводника е малък, той е много подходящ за високоскоростен LSI. Въпреки това, поради сложното производство и високата цена на гнездата, те основно не се използват през 90-те години. Очаква се търсенето му да се увеличи в бъдеще.
24, LOC
(олово на чип)
олово върху чип пакет. Една от технологиите за опаковане на LSI, структура, при която предният край на водещата рамка е над чипа, а неравномерните запоени съединения са направени близо до центъра на чипа, а за електрическо свързване се използва жично зашиване. В сравнение с оригиналната структура, където водещата рамка е разположена близо до страната на чипа, чипът, съдържащ се в пакет със същия размер, е широк около 1 mm.
25, LQFP
(нископрофилен четворен плосък пакет)
Тънък QFP. Отнася се за QFP с дебелина на тялото на опаковката от 1,4 мм, което е името, използвано от японската индустрия за електронни машини според формулирания нов форм фактор на QFP.
26, L-QUAD
Една от керамика QFP. Алуминиевият нитрид, използван за опаковъчни субстрати, има топлопроводимост 7-8 пъти по-висока от тази на алуминиевия оксид и има по-добро разсейване на топлината. Рамката на опаковката е от алуминиев оксид, а чипът е запечатан чрез запечатване, като по този начин се намалява цената. Това е пакет, разработен за логически LSI, който може да понася W3 захранване при условия на естествено въздушно охлаждане. Разработени са 208-пинови (0,5 мм централно разстояние) и 160-пинови (0,65 мм централно разстояние) LSI логически пакети и масовото производство започва през октомври 1993 г.
27, MCM
(многочипов модул)
Мултичипов модул. Опаковка, в която множество полупроводникови оголени чипове са сглобени върху кабелна основа. Според материала на субстрата, той може да бъде разделен на три категории: MCM-L, MCM-C и MCM-D. MCM-L е компонент, използващ обикновена стъклена епоксидна многослойна печатна платка. Плътността на окабеляването не е много висока и цената е ниска. MCM-C използва технология с дебел филм за формиране на многослойно окабеляване и използва керамика (алуминиев оксид или стъклокерамика) като компонент на субстрата, който е подобен на хибридна интегрална схема с дебел филм, използваща многослоен керамичен субстрат. Няма очевидна разлика между двете. Плътността на окабеляването е по-висока от MCM-L.
MCM-D е използването на тънкослойна технология за образуване на многослойно окабеляване с керамика (алуминиев оксид или алуминиев нитрид) или Si, Al като субстратен компонент. Схемата на окабеляване е най-високата сред трите компонента, но цената също е висока.
28, MFP
(мини плосък пакет)
Малка плоска опаковка. Друго име за пластмасови SOP или SSOP (вижте SOP и SSOP). Името, прието от някои производители на полупроводници.
29, MQFP
(метричен четворен плосък пакет)
Класификация на QFP според стандартите на JEDEC (Обединен съвет за електронно оборудване). Отнася се за стандартния QFP с централно разстояние на проводника от 0,65 mm и дебелина на тялото от 3,8 mm~2,0 mm (вижте QFP).
30, MQUAD
(метална четворка)
QFP пакет, разработен от American Olin Company. Основната плоча и капакът са направени от алуминий и са запечатани с лепило. При условия на естествено въздушно охлаждане може да се толерира мощност от 2,5 W ~ 2,8 W. Японската компания Shinko Electric Industry Co., Ltd. получи лиценз през 1993 г., за да започне производство.
31, MSP
(мини квадратен пакет)
Друго име за QFI (вижте QFI), което често се нарича MSP в ранните етапи на разработка. QFI е името, предписано от Японската асоциация на индустрията за електронни машини.
34, OPMAC (отлят носач на масив от подложки)
Носач за дисплей с уплътнение от формована смола. Името, прието от американската компания Motorola за BGA за запечатване от формована смола (виж BGA).
32, P-
(пластмаса)
представлява символа на пластмасова опаковка. Например PDIP означава пластмасов DIP.
33, PAC
(носител на масив от подложки)
Бумп дисплей носач, друго име за BGA (вижте BGA).
34, PCLP
(пакет с печатна платка без проводник)
Безпроводен пакет с печатна платка. Името, прието от Fujitsu за пластмасов QFN (пластмасов LCC) (виж QFN). Въведение
Има две спецификации от 0,55 mm и 0,4 mm за централното разстояние между краката.
35, PFPF
(пластмасов плосък пакет)
Пластмасова плоска опаковка. Друго име за пластмасов QFP (виж QFP). Името, прието от някои производители на LSI.
36, PGA
(закачете решетъчен масив)
Пакет с щифтове за показване. Един от пакетите с добавки, вертикалните щифтове на долната повърхност са подредени в масив. Опаковъчните субстрати са основно многослойни керамични субстрати. В случай, че името на материала не е конкретно посочено, повечето от тях са керамични PGA, които се използват във високоскоростни мащабни логически LSI схеми. Цената е по-висока. Централното разстояние между щифтовете обикновено е 2,54 mm, а броят на щифтовете варира от 64 до 447. За да се намалят разходите, опаковъчният субстрат може да бъде заменен със стъклен епоксиден отпечатан субстрат. Има и пластмасови PGA с 64 до 256 пина. Освен това има PGA с къс щифт за повърхностен монтаж (челно заварен PGA) с централно разстояние на щифта 1,27 mm. (Вижте PGA за повърхностен монтаж).
37, прасенце
Пакет с прасенце. Отнася се за керамичния пакет с гнездо, формата е подобна на DIP, QFP, QFN. Използва се за оценка на операцията за потвърждение на програмата при разработване на оборудване с микрокомпютър. Например, включете EPROM в гнездото за отстраняване на грешки. Този вид опаковка е основно изработена по поръчка и не се разпространява на пазара.
38, PLCC
(пластмасов оловен носител за чипове)
Пластмасов оловен носител за чипове. Един от пакетите за повърхностен монтаж. Щифтовете се извеждат от четирите страни на опаковката и са Т-образни и са изработени от пластмаса. Texas Instruments за първи път прие 64k-bit DRAM и 256kDRAM в Съединените щати и беше популяризиран в логическите LSI, DLD (или схемите на логически устройства) през 90-те години. Централното разстояние на щифта е 1,27 mm, а броят на щифтовете варира от 18 до 84. J Оформеният щифт не се деформира лесно и е по-лесен за работа от QFP, но проверката на външния вид след запояване е по-трудна. PLCC е подобен на LCC (известен също като QFN). Преди разликата между двете е само, че първата използва пластмаса, а втората използва керамика. Но сега има Появата на J-оловни опаковки, изработени от керамика, и безоловни опаковки, изработени от пластмаса (маркирани като пластмасови LCC, PC LP, P-LCC и т.н.), е неразличима. Поради тази причина Асоциацията на японската електромеханична индустрия реши през 1988 г. Опаковката с J-образни щифтове, изтеглени от четири страни, се нарича QFJ, а опаковката с електродни изпъкналости от четирите страни се нарича QFN (вижте QFJ и QFN).
39, P-LCC< /p>
(пластмасов носител за чипове без чай) (пластмасов съд за чипове с олово)
Понякога това е друго име за пластмасов QFJ, а понякога е друго име за QFN (пластмасов LCC) (вижте QFJ и QFN). някои
Производителите на LSI използват PLCC за оловен пакет и P-LCC за безоловен пакет, за да покажат разликата.
40, QFH
(четворен плосък висок пакет)
四侧引脚厚体扁平封装。塑料QFP 的一种,为了防止封装本体断裂,QFP 本体制作得较厚(见QFP)。部分半导体厂家采用的名称。< /p>
41、QFI
(четвъртен плосък I-leaded packgac)
四侧I 形引脚扁平封装。表面贴装型封装之一。引脚从封装四个侧面引出,向下呈I 字。 也称为MSP(见MSP)。贴装与印刷基板进行碰焊连接。由于引脚无突出部分,贴装占有面积小于QFP。 日立制作所为视频模拟IC 开发并使用了这种封装。此外,日本的Motorola 公司的PLL IC 也采用了此种封装。引脚中心距1.27mm,引脚数从18 于68。
42 、QFJ
(четворна плоска J-оловна опаковка)
四侧J 形引脚扁平封装。表面贴装封装之一。引脚从封装四个侧面引出,向下呈J字形。是日本电子机械工业会规定的名称。引脚中心距1.27mm。
材料有塑料和陶瓷两种。塑料QFJ 多数情况称为PLCC(见PLCC) ,用于微机、门陈列、 DRAM、ASSP、OTP 等电路。引脚数从18 至84。
陶瓷QFJ 也称为CLCC、JLCC(见CLCC)。带窗口的封装用于紫外线擦除型EPROM 以及带有EPROM 的微机芯片电路。引脚数从32 至84。
43、QFN
(четворна плоска безоловна опаковка)
四侧无引脚扁平封装。表面贴装型封装之一。 90年代后期多称为LCC。 QFN 是日本电子机械工业 会规定的名称。封装四侧配置有电极触点,由于无引脚,贴装占有面积比QFP 小,高度 比QFP 低。但是,当印刷基板与封装之间产生应力时,在电极接触处就不能得到缓解。因此电 极触点 难于作到QFP 的引脚那样多,一般从14 到100 左右。材料有陶瓷和塑料两种。当有LCC 标记时基本上都是陶瓷QFN。电极触点中心距1.27mm。
塑料QFN 是以玻璃环氧树脂印刷基板基材的一种低成本封装。电极触点中心距除1.27mm 外, 还有0.65mm 和0.5mm 两种。这种封装也称为塑料LCC、PCLC、P-LCC 等。
44、QFP
(четворен плосък пакет)
四侧引脚扁平封装。表面贴装型封装之一,引脚从四个侧面引出呈海鸥翼(L)型。基材有 陶 瓷、金属和塑料三种。从数量上看,塑料封装占绝大部分。当没有特别表示出材料时, 多数情 况为塑料QFP。塑料QFP 是最普及的多引脚LSI 封装。不仅用于微处理器,门陈列等数字 逻辑LSI 电路,而且也用于VTR 信号处理、音响信号处理等模拟LSI 电路。引脚中心距 有1.0mm、0.8mm、 0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm 等多种规格。 0.65mm 中心距规格中最多引脚数为304。
日本将引脚中心距小于0.65mm 的QFP 称为QFP(FP)。但2000年后日本电子机械工业会对QFP 的外形规格进行了重新评价。在引脚中心距上不加区别,而是根据封装本体厚度分为 QFP(2.0mm~3.6mm 厚)、LQFP(1.4mm 厚)和TQFP(1.0mm 厚)三种。
另外,有的LSI 厂家把引脚中心距为0.5mm 的QFP 专门称为收缩型QFP 或SQFP、VQFP。但有的厂家把引脚中心距为0.65mm 及0.4mm 的QFP 也称为SQFP,至使名称稍有一些混乱 。 QFP 的缺点是,当引脚中心距小于0.65mm 时,引脚容易弯曲。为了防止引脚变形,现已 出现了几种改进的QFP 品种。如封装的四个角带有树指缓冲垫的BQFP(见BQFP);带树脂 保护 环覆盖引脚前端的GQFP(见GQFP);在封装本体里设置测试凸点、放在防止引脚变形的专 用夹 具里就可进行测试的TPQFP(见TPQFP)。在逻辑LSI 方面,不少开发品和高可靠品都封装在多层陶瓷QFP 里。引脚中心距最小为 0.4mm、引脚数最多为348 的产品也已问世。此外,也有用玻璃密封的陶瓷QFP(见Gerqa d)。
45、QFP
(FP)(QFP фина стъпка)
小中心距QFP。日本电子机械工业会标准所规定的名称。指引脚中心距为0.55mm、0.4mm 、 0.3mm 等小于0.65mm 的QFP(见QFP)。
46、QIC
(четириредов керамичен пакет)
陶瓷QFP 的别称。部分半导体厂家采用的名称(见QFP、Cerquad)。
47、QIP
(четириредов пластмасов пакет)
塑料QFP 的别称。部分半导体厂家采用的名称(见QFP)。
48、QTCP
(пакет с четири лентови носители)
四侧引脚带载封装。 TCP 封装之一,在绝缘带上形成引脚并从封装四个侧面引出。是利 用 TAB 技术的薄型封装(见TAB、TCP)。
49、QTP
(пакет с четири лентови носители)
四侧引脚带载封装。日本电子机械工业会于1993 年4 月对QTCP 所制定的外形规格所用 的 名称(见TCP)。
50、QUIL
(четириредов)
QUIP 的别称(见QUIP)。
51、QUIP
(четириредов пакет)
四列引脚直插式封装。引脚从封装两个侧面引出,每隔一根交错向下弯曲成四列。引脚 中 心距1.27mm,当插入印刷基板时,插入中心距就变成2.5mm。因此可用于标准印刷线路板。是 比标准DIP 更小的一种封装。日本电气公司在台式计算机和家电产品等的微机芯片中采 用了些 种封装。材料有陶瓷和塑料两种。引脚数64。
52、SDIP
(свиване на двуредов пакет)
收缩型DIP。插装型封装之一,形状与DIP 相同,但引脚中心距(1.778mm)小于DIP(2.54 mm),
因而得此称呼。引脚数从14 到90。也有称为SH-DIP 的。材料有陶瓷和塑料两种。
53、SH-DIP
(свиване на двуредов пакет)
同SDIP。部分半导体厂家采用的名称。
54、SIL
(едноредов)
SIP 的别称(见SIP)。欧洲半导体厂家多采用SIL 这个名称。
55、SIMM
(единичен вграден модул памет)
单列存贮器组件。只在印刷基板的一个侧面附近配有电极的存贮器组件。通常指插入插 座 的组件。标准SIMM 有中心距为2.54mm 的30 电极和中心距为1.27mm 的72 电极两种规格 。在印刷基板的单面或双面装有用SOJ 封装的1 兆位及4 兆位DRAM 的SIMM 已经在个人 计算机、工作站等设备中获得广泛应用。至少有30~40%的DRAM 都装配在SIMM 里。
56、ГЛЪТКА
(единичен вграден пакет)
单列直插式封装。引脚从封装一个侧面引出,排列成一条直线。当装配到印刷基板上时 封 装呈侧立状。引脚中心距通常为2.54mm,引脚数从2 至23,多数为定制产品。封装的形 状各 异。也有的把形状与ZIP 相同的封装称为SIP。
57、SK-DIP
(тънък двоен редов пакет)
DIP 的一种。指宽度为7.62mm、引脚中心距为2.54mm 的窄体DIP。通常统称为DIP(见 DIP)。
58、SL-DIP
(тънък двоен редов пакет)
DIP 的一种。指宽度为10.16mm,引脚中心距为2.54mm 的窄体DIP。通常统称为DIP。
59、SMD
(устройства за повърхностен монтаж)
表面贴装器件。偶而,有的半导体厂家把SOP 归为SMD(见SOP)。
SOP 的别称。世界上很多半导体厂家都采用此别称。 (见SOP)。
60、SOI
(пакет с малка линия I-leaded)
I 形引脚小外型封装。表面贴装型封装之一。引脚从封装双侧引出向下呈I 字形,中心 距 1.27mm。贴装占有面积小于SOP。日立公司在模拟IC(电机驱动用IC)中采用了此封装。引 脚数 26。
61、SOIC
(интегрална схема с малък изход)
SOP 的别称(见SOP)。国外有许多半导体厂家采用此名称。
62、SOJ
(Малък J-образен пакет с външна линия)
J 形引脚小外型封装。表面贴装型封装之一。引脚从封装两侧引出向下呈J 字形,故此 得名。通常为塑料制品,多数用于DRAM 和SRAM 等存储器LSI 电路,但绝大部分是DRAM。用SO J 封装的DRAM 器件很多都装配在SIMM 上。引脚中心距1.27mm,引脚数从20 至40(见SIMM )。
63、SQL
(малък L-изведен пакет)
按照JEDEC(美国联合电子设备工程委员会)标准对SOP 所采用的名称(见SOP)。
64、SONF
(малка външна линия без перка)
无散热片的SOP。与通常的SOP 相同。为了在功率IC 封装中表示无散热片的区别,有意 增添了NF(non-fin)标记。部分半导体厂家采用的名称(见SOP)。
65、SOP
(малък пакет Out-Line)
小外形封装。表面贴装型封装之一,引脚从封装两侧引出呈海鸥翼状(L 字形)。材料有 塑料 和陶瓷两种。另外也叫SOL 和DFP。
SOP 除了用于存储器LSI 外,也广泛用于规模不太大的ASSP 等电路。在输入输出端子不 超过10~40 的领域,SOP 是普及最广的表面贴装封装。引脚中心距1.27mm,引脚数从8 ~44。
另外,引脚中心距小于1.27mm 的SOP 也称为SSOP;装配高度不到1.27mm 的SOP 也称为 TSOP(见SSOP、TSOP)。还有一种带有散热片的SOP。
66、SOW
(Пакет с малък контур (Wide-Jype))
宽体SOP。部分半导体厂家采用的名称。
制造
从1930年代开始,元素周期表中的化学元素中的半导体被研究者如贝尔实验室的William Shockley认为是固态真空管的最可能的原料。从氧化铜到锗,再到硅,原料在1940到1950年代被系统的研究。今天,尽管元素周期表的一些III-V价化合物如砷化镓应用于特殊用途如:发光二极管,激光,太阳能电池和最高速集成电路,单晶硅成为集成电路主流的基层。创造无缺陷晶体的方法用去了数十年的时间。
半导体IC制程,包括以下步骤,并重复使用:
黄光(微影)
蚀刻
薄膜
扩散
CMP
使用单晶硅晶圆(或III-V族,如砷化镓)用作基层。然后使用微影、扩散、CMP等技术制成MOSFET或BJT等组件,然后利用微影、薄膜、和CMP技术制成导线,如此便完成芯片制作。因产品性能需求及成本考量,导线可分为铝制程和铜制程。
IC 由很多重叠的层组成,每层由图像技术定义,通常用不同的颜色表示。一些层标明在哪里不同的掺杂剂扩散进基层(成为扩散层),一些定义哪里额外的离子灌输(灌输层),一些定义导体(多晶硅或金属层),一些定义传导层之间的连接(过孔或接触层)。所有的组件由这些层的特定组合构成。
在一个自排列(CMOS)过程中,所有门层(多晶硅或金属)穿过扩散层的地方形成晶体管。
电阻结构,电阻结构的长宽比,结合表面电阻系数,决定电阻。
电容结构,由于尺寸限制,在IC上只能产生很小的电容。
更为少见的电感结构,可以制作芯片载电感或由回旋器模拟。
因为CMOS设备只引导电流在逻辑门之间转换,CMOS设备比双级组件消耗的电流少很多。
随机存取存储器(random access memory)是最常见类型的集成电路,所以密度最高的设备是存储器,但即使是微处理器上也有存储器。尽管结构非常复杂-几十年来芯片宽度一直减少-但集成电路的层依然比宽度薄很多。组件层的制作非常像照相过程。虽然可见光谱中的光波不能用来曝光组件层,因为他们太大了。高频光子(通常是紫外线)被用来创造每层的图案。因为每个特征都非常小,对于一个正在调试制造过程的过程工程师来说,电子显微镜是必要工具。
在使用自动测试设备(ATE)包装前,每个设备都要进行测试。测试过程称为晶圆测试或晶圆探通。晶圆被切割成矩形块,每个被称为“die”。每个好的die 被焊在“pads”上的铝线或金线,连接到封装内,pads通常在die的边上。封装之后,设备在晶圆探通中使用的相同或相似的ATE上进行终检。测试成本可以达到低成本产品的制造成本的25%,但是对于低产出,大型和/或高成本的设备,可以忽略不计。
在2005年,一个制造厂(通常称为半导体工厂,常简称fab,指fabrication facility)建设费用要超过10亿美金,因为大部分操作是自动化的。
发展趋势
2001年到2010年这10年间,我国集成电路产量的年均增长率超过25%,集成电路销售额的年均增长率则达到23%。 2010年国内集成电路产量达到640亿块,销售额超过1430亿元,分别是2001年的10倍和8倍。中国集成电路产业规模已经由2001年不足世界集成电路产业总规模的2%提高到2010年的近9%。中国成为过去10年世界集成电路产业发展最快的地区之一。
国内集成电路市场规模也由2001年的1140亿元扩大到2010年的7350亿元,扩大了6.5倍。国内集成电路产业规模与市场规模之比始终未超过20%。如扣除集成电路产业中接受境外委托代工的销售额,则中国集成电路市场的实际国内自给率还不足10%,国内市场所需的集成电路产品主要依靠进口。近几年国内集成电路进口规模迅速扩大,2010年已经达到创纪录的1570亿美元,集成电路已连续两年超过原油成为国内最大宗的进口商品。与巨大且快速增长的国内市场相比,中国集成电路产业虽发展迅速但仍难以满足内需要求。
当前以移动互联网、三网融合、物联网、云计算、智能电网、新能源汽车为代表的战略性新兴产业快速发展,将成为继计算机、网络通信、消费电子之后,推动集成电路产业发展的新动力。工信部预计,国内集成电路市场规模到2015年将达到12000亿元。
我国集成电路产业发展的生态环境亟待优化,设计、制造、封装测试以及专用设备、仪器、材料等产业链上下游协同性不足,芯片、软件、整机、系统、应用等各环节互动不紧密。 “十二五”期间,中国将积极探索集成电路产业链上下游虚拟一体化模式,充分发挥市场机制作用,强化产业链上下游的合作与协同,共建价值链。培育和完善生态环境,加强集成电路产品设计与软件、整机、系统及服务的有机连接,实现各环节企业的群体跃升,增强电子信息大产业链的整体竞争优势。
发展对策建议
1.创新性效率超越传统的成本性静态效率
从理论上讲,商务成本属于成本性的静态效率范畴,在产业发展的初级阶段作用显著。外部商务成本的上升实际上是产业升级、创新驱动的外部动力。作为高新技术产业的上海集成电路产业,需要积极利用产业链完备、内部结网度较高、与全球生产网络有机衔接等集群优势,实现企业之间的互动共生的高科技产业机体的生态关系,有效保障并促进产业创业、创新的步伐。事实表明,20世纪80年代,虽然硅谷的土地成本要远高于128公路地区,但在硅谷建立的半导体公司比美国其他地方的公司开发新产品的速度快60%,交运产品的速度快40%。具体而言,就是硅谷地区的硬件和软件制造商结成了紧密的联盟,能最大限度地降低从创意到制造出产品等相关过程的成本,即通过技术密集关联为基本的动态创业联盟,降低了创业成本,从而弥补了静态的商务成本劣势 。
2.准确的产品与市场定位
许多归国创业的设计人才认为,中国的消费者是世界上最好的衣食父母,与欧美发达国家相比,我们的消费者对新产品充满好奇,一般不退货,基本无赔偿。这些特点为设计企业的创业、创新与发展提供了良好的市场机遇。企业要善于去发现产品应用,寻找市场 。
设计公司扩张主要是受限于人才与产品定位。由于在人才团队、市场和产品定义方面的不足,初创公司不可能做大项目,不适合于做集聚型大项目。现有的大多数设计企业还是适合于分散型市场,主动去支持系统厂商,提供大量的服务。人力密集型业务项目不适合欧美公司,更适合我们。例如,在国内市场上,如果一个产品能出货300万颗,那么公司就会去做,国外企业则不可能去做它 。
3.打造国际精英人才的“新故乡”,充分发挥海归人才优势
海归人才在国外做了很多超前的技术开发研究,并且在全球一些顶尖公司内有产业经验,回国后从事很有需求的产品开发应用,容易成功。集成电路产业的研发就怕方向性错误与低水平重复,海归人才知道如何去做才能够成功 。
“归国人才团队+海外工作经验+优惠政策扶持+风险投资”式上海集成电路产业发展的典型模式,这在张江高科技园区尤为明显。然而,由于国际社区建设滞后、户籍政策限制、个人所得税政策缺乏国际竞争力等多方面原因综合作用,张江仍然没有成为海外高级人才的安家落户、长期扎根的开放性、国际性高科技园区。留学生短期打算、“做做看”的“候鸟”观望气氛浓厚,不利于全球高级人才的集聚。要充分发挥张江所处的区位优势以及浦东综合
配套改革试点的政策优势,将单纯吸引留学生变为吸引留学生、国外精英等高层次人才。通过科学城建设以及个人所得税率的国际化调整、落户政策的优化,发挥上海“海派文化”传统,将张江建设成为世界各国人才汇集、安居乐业的新故乡,大幅提升张江在高层次人才争夺中的国际竞争力 。
4.重在积累,克服急功近利
设计业的复杂度很高,需要强大的稳定的团队、深厚的积累。积累是一个不可逾越的发展过程。中国集成电路产业的发展如同下围棋,不能只争一时之短长,要比谁的气长,而不是谁的空多。
集成电力产业人才尤其是设计人才供给问题长期以来是舆论界关注的热点,许多高校在专业与设置、人才培养方面急功近利,片面追随所谓社会热点和学业对口,导致学生的基本综合素质和人文科学方面的素养不够高,知识面过窄。事实上,众多设计企业普遍反映,他们招聘人才的标准并非是单纯的所谓专业对口,而是更注重基础知识和综合素质,他们普遍反映高校的教育太急功近利了 。
5.促进企业间合作,促进产业链合作
国内企业之间的横向联系少,外包刚刚起步,基本上每个设计企业都有自己的芯片,都在进行全面发展。这些因素都限制了企业的快速发展。要充分运用华南一些企业为国外做的解决方案,这样终端客户就可以直接将公司产品运用到原有解决方案上去。此外,设计企业要与方案商、通路商、系统厂商形成紧密的战略合作伙伴关系 。
6.摒弃理想化的产学研模式
产学研一体化一直被各界视为促进高新技术产业发展的良方,但实地调研结果暴露出人们在此方面存在着不切实际的幻想。笔者所调研的众多设计企业对高校帮助做产品不抱任何指望。公司项目要求的进度快,存在合作的时间问题;高校一般不具备可以使工厂能更有效利用厂房空间,也适用于研发中心的使用。新开发的空冷系统减少了对外部设施的依赖,可在任意位置安装设置,同时继续支持符合STC标准的各种T2000模块,满足各种测试的需要 。
其他信息
晶体管发明并大量生产之后,各式固态半导体组件如二极管、晶体管等大量使用,取代了真空管在电路中的功能与角色。到了20世纪中后期半导体制造技术进步,使得集成电路成为可能。相对于手工组装电路使用个别的分立电子组件,集成电路可以把很大数量的微晶体管集成到一个小芯片,是一个巨大的进步。集成电路的规模生产能力,可靠性,电路设计的模块化方法确保了快速采用标准化IC 代替了设计使用离散晶体管。
IC 对于离散晶体管有两个主要优势:成本和性能。成本低是由于芯片把所有的组件通过照相平版技术,作为一个单位印刷,而不是在一个时间只制作一个晶体管。性能高是由于组件快速开关,消耗更低能量,因为组件很小且彼此靠近。 2006年,芯片面积从几平方毫米到350 mm2,每mm2可以达到一百万个晶体管。
第一个集成电路雏形是由杰克·基尔比于1958年完成的,其中包括一个双极性晶体管,三个电阻和一个电容器。
根据一个芯片上集成的微电子器件的数量,集成电路可以分为以下几类:
1.小规模集成电路
SSI 英文全名为 Small Scale Integration, 逻辑门10个以下 或 晶体管 100个以下。
2.中规模集成电路
MSI 英文全名为 Medium Scale Integration, 逻辑门11~100个 或 晶体管 101~1k个。
3.大规模集成电路
LSI 英文全名为 Large Scale Integration, 逻辑门101~1k个 或 晶体管 1,001~10k个。
4.超大规模集成电路
VLSI 英文全名为 Very large scale integration, 逻辑门1,001~10k个 或 晶体管 10,001~100k个。
5.甚大规模集成电路
ULSI 英文全名为 Ultra Large Scale Integration, 逻辑门10,001~1M个 或 晶体管 100,001~10M个。
GLSI 英文全名为 Giga Scale Integration, 逻辑门1,000,001个以上 或 晶体管10,000,001个以上。
而根据处理信号的不同,可以分为模拟集成电路、数字集成电路、和兼具模拟与数字的混合信号集成电路。
集成电路发展
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。
IC的普及
仅仅在其开发后半个世纪,集成电路变得无处不在,电脑,手机和其他数字电器成为现代社会结构不可缺少的一部分。这是因为,现代计算,交流,制造和交通系统,包括互联网,全都依赖于集成电路的存在。甚至很多学者认为有集成电路带来的数字革命是人类历史中最重要的事件。
IC的分类
集成电路的分类方法很多,依照电路属模拟或数字,可以分为:模拟集成电路、数字集成电路和混合信号集成电路(模拟和数字在一个芯片上)。
数字集成电路可以包含任何东西,在几平方毫米上有从几千到百万的逻辑门,触发器,多任务器和其他电路。这些电路的小尺寸使得与板级集成相比,有更高速度,更低功耗并降低了制造成本。这些数字IC, 以微处理器,数字信号处理器(DSP)和单片机为代表,工作中使用二进制,处理1和0信号。
模拟集成电路有,例如传感器,电源控制电路和运放,处理模拟信号。完成放大,滤波,解调,混频的功能等。通过使用专家所设计、具有良好特性的模拟集成电路,减轻了电路设计师的重担,不需凡事再由基础的一个个晶体管处设计起。
IC可以把模拟和数字电路集成在一个单芯片上,以做出如模拟数字转换器(A/D converter)和数字模拟转换器(D/A converter)等器件。这种电路提供更小的尺寸和更低的成本,但是对于信号冲突必须小心。