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集成电路
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一、概述# v8 u9 |7 @( j% }
集成电路(integrated circuit,港台称之为积体电路)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、二极管、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,这样,整个电路的体积大大缩小,且引出线和焊接点的数目也大为减少,从而使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。
4 k5 w' _- } ?; F! E( ? 集成电路具有体积小,重量轻,引出线和焊接点少,寿命长,可靠性高,性能好等优点,同时成本低,便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用,同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备,其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍,设备的稳定工作时间也可大大提高。
+ e: ?6 g1 ~, r/ s 它在电路中用字母“IC”(也有用文字符号“N”等)表示。1 r" C3 E% J- e- @1 }
二、集成电路的分类 n- o% l( I: T
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(一)按功能结构分类( ~6 ~6 y$ i3 Z, D0 H
集成电路按其功能、结构的不同,可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大类。6 s8 n- U$ U$ j) S1 m, R( P
模拟集成电路又称线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号(指幅度随时间边疆变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等),其输入信号和输出信号成比例关系。而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号(指在时间上和幅度上离散取值的信号。例如VCD、DVD重放的音频信号和视频信号)。$ T. C3 c/ {, {" h, M4 v9 `
(二)按制作工艺分类
% a+ @9 }5 S1 h8 M; c1 t/ S 集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和薄膜集成电路。2 T/ `. |+ g; |
膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。
1 l+ u/ K/ S* _+ @ (三)按集成度高低分类
( V8 t4 S! w* U2 |! P 集成电路按集成度高低的不同可分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路和巨大规模集成电路。- ^: Y$ G9 f$ e: b; k% F5 D8 p
(四)按导电类型不同分类- n9 }, ?1 K$ [3 u' r; _" x
集成电路按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路,他们都是数字集成电路./ L4 O2 F0 F" l. n9 |
双极型集成电路的制作工艺复杂,功耗较大,代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。单极型集成电路的制作工艺简单,功耗也较低,易于制成大规模集成电路,代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等类型。
3 ~, R$ J% x" P- E" F7 [) d5 X (五)按用途分类
# i3 `; j8 ~. M& v* e; C) U; ]2 F 集成电路按用途可分为电视机用集成电路、音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像机用集成电路、电脑(微机)用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。, O) d$ M1 Q$ c% U+ v) m( E. ^
1.电视机用集成电路包括行、场扫描集成电路、中放集成电路、伴音集成电路、彩色解码集成电路、AV/TV转换集成电路、开关电源集成电路、遥控集成电路、丽音解码集成电路、画中画处理集成电路、微处理器(CPU)集成电路、存储器集成电路等。8 p* R' _% y# T2 s4 n2 m
2.音响用集成电路包括AM/FM高中频电路、立体声解码电路、音频前置放大电路、音频运算放大集成电路、音频功率放大集成电路、环绕声处理集成电路、电平驱动集成电路,电子音量控制集成电路、延时混响集成电路、电子开关集成电路等。; n! _- c& p7 q% c
3.影碟机用集成电路有系统控制集成电路、视频编码集成电路、MPEG解码集成电路、音频信号处理集成电路、音响效果集成电路、RF信号处理集成电路、数字信号处理集成电路、伺服集成电路、电动机驱动集成电路等。, v# X5 Q" m r, x! M9 v
4.录像机用集成电路有系统控制集成电路、伺服集成电路、驱动集成电路、音频处理集成电路、视频处理集成电路。* d6 _8 h3 i' D! j! ]# c
(六)按应用领域分
- h x; h& N7 @- ` 集成电路按应用领域可分为标准通用集成电路和专用集成电路。
/ m; h( k4 @+ C8 ?: i; }; q+ i (七)按外形分
1 G! ]+ {0 P+ q0 W* K, X. X 集成电路按外形可分为圆形(金属外壳晶体管封装型,一般适合用于大功率)、扁平型(稳定性好,体积小)和双列直插型.
) ]+ F' l! q# j三、集成电路发展简史
2 }, v/ u4 Y* z! m* k6 R' @ 1.世界集成电路的发展历史& I+ Y+ E" m3 U. Q
1947年:贝尔实验室肖克莱等人发明了晶体管,这是微电子技术发展中第一个里程碑;
7 ]! _ F8 N7 f$ `+ k" Z- L4 g( C! c& n 1950年:结型晶体管诞生;5 |/ \) H. s4 [: Y
1950年: R Ohl和肖特莱发明了离子注入工艺;
6 _# [) J& O) C5 y! ~' r 1951年:场效应晶体管发明;8 r: o# Y0 w% P# H7 W+ {" h# [
1956年:C S Fuller发明了扩散工艺;; S n2 e' ~% [% r
1958年:仙童公司Robert Noyce与德仪公司基尔比间隔数月分别发明了集成电路,开创了世界微电子学的历史;
4 J( g9 i1 Z6 c# R( P 1960年:H H Loor和E Castellani发明了光刻工艺;& ~9 y5 m4 t4 r7 u) u/ q9 f+ \
1962年:美国RCA公司研制出MOS场效应晶体管;
' u9 }" V8 C" J4 [/ q/ A 1963年:F.M.Wanlass和C.T.Sah首次提出CMOS技术,今天,95%以上的集成电路芯片都是基于CMOS工艺;$ R8 N/ h, i- O: F* g
1964年:Intel摩尔提出摩尔定律,预测晶体管集成度将会每18个月增加1倍;. Z5 ~9 [+ Y' `# |% g7 ?! C2 }
1966年:美国RCA公司研制出CMOS集成电路,并研制出第一块门阵列(50门);, u% ?; E5 K& v% \' R, T3 V
1967年:应用材料公司(Applied Materials)成立,现已成为全球最大的半导体设备制造公司;7 ~" R1 s1 D" A
1971年:Intel推出1kb动态随机存储器(DRAM),标志着大规模集成电路出现;
( l& W, ~. O) Z4 I" ` 1971年:全球第一个微处理器4004由Intel公司推出,采用的是MOS工艺,这是一个里程碑式的发明;
3 B' L8 b2 a6 b* D) t4 m8 H 1974年:RCA公司推出第一个CMOS微处理器1802;
* A' h- D# {. K 1976年:16kb DRAM和4kb SRAM问世;
- T5 s7 B! O. H9 R9 h( j0 t- _) e 1978年:64kb动态随机存储器诞生,不足0.5平方厘米的硅片上集成了14万个晶体管,标志着超大规模集成电路(VLSI)时代的来临;9 j* i) o6 I% H% Y5 s: R6 }
1979年:Intel推出5MHz 8088微处理器,之后,IBM基于8088推出全球第一台PC;
0 i4 ?, H( V# H$ c6 l! L 1981年:256kb DRAM和64kb CMOS SRAM问世; w# H0 m! T5 ?5 W& l
1984年:日本宣布推出1Mb DRAM和256kb SRAM;
1 ?* ?$ S( U8 B' S( W 1985年:80386微处理器问世,20MHz;: p9 k: o1 j6 y9 L0 ^1 v* N, r
1988年:16M DRAM问世,1平方厘米大小的硅片上集成有3500万个晶体管,标志着进入超大规模集成电路(ULSI)阶段;$ {# }9 I" q. w3 ~; a
1989年:1Mb DRAM进入市场;4 z0 z6 y* H5 m4 }3 l- R
1989年:486微处理器推出,25MHz,1μm工艺,后来50MHz芯片采用 0.8μm工艺;* j" b+ d5 f+ Y2 ^
1992年:64M位随机存储器问世;3 \; W9 x/ S4 ~
1993年:66MHz奔腾处理器推出,采用0.6μm工艺;
1 O, H5 N; V) u) x8 t( o$ f0 @$ z( p 1995年:Pentium Pro, 133MHz,采用0.6-0.35μm工艺;
% e% M& ^! ^2 P8 K7 [% D1 W% A& C 1997年:300MHz奔腾Ⅱ问世,采用0.25μm工艺;1 h, q; G2 V H/ g& w+ ~
1999年:奔腾Ⅲ问世,450MHz,采用0.25μm工艺,后采用0.18μm工艺;
3 r4 [ k( K; C% Y4 l1 g! C* d' _ 2000年: 1Gb RAM投放市场;
* T# J; P) s8 u* P( L1 V' S 2000年:奔腾4问世,1.5GHz,采用0.18μm工艺;
6 I* s9 u8 G9 [& b, i! s& ]. F! E 2001年:Intel宣布2001年下半年采用0.13μm工艺。
, u2 l4 y8 r/ X3 Q7 E2 D 2.我国集成电路的发展历史3 ?' j4 N4 e- V, N9 u/ L
我国集成电路产业诞生于六十年代,共经历了三个发展阶段:
4 ^+ G0 m1 M9 ?& D9 ~# j 1965年-1978年:以计算机和军工配套为目标,以开发逻辑电路为主要产 品,初步建立集成电路工业基础及相关设备、仪器、材料的配套条件;
- a5 U- b: S' r- }% ? 1978年-1990年:主要引进美国二手设备,改善集成电路装备水平,在“治散治乱”的同时,以消费类整机作为配套重点,较好地解决了彩电集成电路的国产化;
. {1 i6 o. h7 {$ |3 q/ P3 } 1990年-2000年:以908工程、909工程为重点,以CAD为突破口,抓好科技攻关和北方科研开发基地的建设,为信息产业服务,集成电路行业取得了新的发展。 |
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