集成電路

集成電路簡介

　　集成電路（integrated circuit）是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上，然后封裝在一個管殼內，成為具有所需電路功能的微型結構；其中所有元件在結構上已組成一個整體，使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進了一大步。它在電路中用字母“IC”表示。集成電路發明者為杰克·基爾比（基于鍺（Ge）的集成電路）和羅伯特·諾伊思（基于硅（Si）的集成電路）。當今半導體工業大多數應用的是基于硅的集成電路。是20世紀50年代后期一60年代發展起來的一種新型半導體器件。它是經過氧化、光刻、擴散、外延、蒸鋁等半導體制造工藝，把構成具有一定功能的電路所需的半導體、電阻、電容等元件及它們之間的連接導線全部集成在一小塊硅片上，然后焊接封裝在一個管殼內的電子器件。其封裝外殼有圓殼式、扁平式或雙列直插式等多種形式。集成電路技術包括芯片制造技術與設計技術，主要體現在加工設備，加工工藝，封裝測試，批量生產及設計創新的能力上。

集成電路百科

　　集成電路（integrated circuit）是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上，然后封裝在一個管殼內，成為具有所需電路功能的微型結構；其中所有元件在結構上已組成一個整體，使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進了一大步。它在電路中用字母“IC”表示。集成電路發明者為杰克·基爾比（基于鍺（Ge）的集成電路）和羅伯特·諾伊思（基于硅（Si）的集成電路）。當今半導體工業大多數應用的是基于硅的集成電路。是20世紀50年代后期一60年代發展起來的一種新型半導體器件。它是經過氧化、光刻、擴散、外延、蒸鋁等半導體制造工藝，把構成具有一定功能的電路所需的半導體、電阻、電容等元件及它們之間的連接導線全部集成在一小塊硅片上，然后焊接封裝在一個管殼內的電子器件。其封裝外殼有圓殼式、扁平式或雙列直插式等多種形式。集成電路技術包括芯片制造技術與設計技術，主要體現在加工設備，加工工藝，封裝測試，批量生產及設計創新的能力上。

　　綜述集成電路，英文為Integrated Circuit，縮寫為IC；顧名思義，就是把一定數量的常用電子元件，如電阻、電容、晶體管等，以及這些元件之間的連線，通過半導體工藝集成在一起的具有特定功能的電路。為什么會產生集成電路？我們知道任何發明創造背后都是有驅動力的，而驅動力往往來源于問題。那么集成電路產生之前的問題是什么呢？我們看一下1942年在美國誕生的世界上第一臺電子計算機，它是一個占地150平方米、重達30噸的龐然大物，里面的電路使用了17468只電子管、7200只電阻、10000只電容、50萬條線，耗電量150千瓦［1］ 。顯然，占用面積大、無法移動是它最直觀和突出的問題；如果能把這些電子元件和連線集成在一小塊載體上該有多好！我們相信，有很多人思考過這個問題，也提出過各種想法。典型的如英國雷達研究所的科學家達默，他在1952年的一次會議上提出：可以把電子線路中的分立元器件，集中制作在一塊半導體晶片上，一小塊晶片就是一個完整電路，這樣一來，電子線路的體積就可大大縮小，可靠性大幅提高。這就是初期集成電路的構想，晶體管的發明使這種想法成為了可能，1947年在美國貝爾實驗室制造出來了第一個晶體管，而在此之前要實現電流放大功能只能依靠體積大、耗電量大、結構脆弱的電子管。晶體管具有電子管的主要功能，并且克服了電子管的上述缺點，因此在晶體管發明后，很快就出現了基于半導體的集成電路的構想，也就很快發明出來了集成電路。杰克·基爾比（Jack Kilby）和羅伯特·諾伊斯（Robert Noyce）在1958~1959期間分別發明了鍺集成電路和硅集成電路［2-3］ 。講完了歷史，我們再來看現狀。集成電路已經在各行各業中發揮著非常重要的作用，是現代信息社會的基石。集成電路的含義，已經遠遠超過了其剛誕生時的定義范圍，但其最核心的部分，仍然沒有改變，那就是“集成”，其所衍生出來的各種學科，大都是圍繞著“集成什么”、“如何集成”、“如何處理集成帶來的利弊”這三個問題來開展的。硅集成電路是主流，就是把實現某種功能的電路所需的各種元件都放在一塊硅片上，所形成的整體被稱作集成電路。對于“集成”，想象一下我們住過的房子可能比較容易理解：很多人小時候都住過農村的房子，那時房屋的主體也許就是三兩間平房，發揮著臥室的功能，門口的小院子擺上一副桌椅，就充當客廳，旁邊還有個炊煙裊裊的小矮屋，那是廚房，而具有獨特功能的廁所，需要有一定的隔離，有可能在房屋的背后，要走上十幾米……后來，到了城市里，或者鄉村城鎮化，大家都住進了樓房或者套房，一套房里面，有客廳、臥室、廚房、衛生間、陽臺，也許只有幾十平方米，卻具有了原來占地幾百平方米的農村房屋的各種功能，這就是集成。當然現如今的集成電路，其集成度遠非一套房能比擬的，或許用一幢摩登大樓可以更好地類比：地面上有商鋪、辦公、食堂、酒店式公寓，地下有幾層是停車場，停車場下面還有地基——這是集成電路的布局，模擬電路和數字電路分開，處理小信號的敏感電路與翻轉頻繁的控制邏輯分開，電源單獨放在一角。每層樓的房間布局不一樣，走廊也不一樣，有回字形的、工字形的、幾字形的——這是集成電路器件設計，低噪聲電路中可以用折疊形狀或“叉指”結構的晶體管來減小結面積和柵電阻。各樓層直接有高速電梯可達，為了效率和功能隔離，還可能有多部電梯，每部電梯能到的樓層不同——這是集成電路的布線，電源線、地線單獨走線，負載大的線也寬；時鐘與信號分開；每層之間布線垂直避免干擾；CPU與存儲之間的高速總線，相當于電梯，各層之間的通孔相當于電梯間……

　　特點集成電路或稱微電路（microcircuit）、 微芯片（microchip）、芯片（chip）在電子學中是一種把電路（主要包括半導體裝置，也包括被動元件等）小型化的方式，并通常制造在半導體晶圓表面上。前述將電路制造在半導體芯片表面上的集成電路又稱薄膜（thin-film）集成電路。另有一種厚膜（thick-film）混成集成電路（hybrid integrated circuit）是由獨立半導體設備和被動元件，集成到襯底或線路板所構成的小型化電路。本文是關于單片（monolithic）集成電路，即薄膜集成電路。集成電路具有體積小，重量輕，引出線和焊接點少，壽命長，可靠性高，性能好等優點，同時成本低，便于大規模生產。它不僅在工、民用電子設備如收錄機、電視機、計算機等方面得到廣泛的應用，同時在軍事、通訊、遙控等方面也得到廣泛的應用。用集成電路來裝配電子設備，其裝配密度比晶體管可提高幾十倍至幾千倍，設備的穩定工作時間也可大大提高。

　　分類

　　功能結構集成電路，又稱為IC，按其功能、結構的不同，可以分為模擬集集成電路成電路、數字集成電路和數/?；旌霞呻娐啡箢?。模擬集成電路又稱線性電路，用來產生、放大和處理各種模擬信號（指幅度隨時間變化的信號。例如半導體收音機的音頻信號、錄放機的磁帶信號等），其輸入信號和輸出信號成比例關系。而數字集成電路用來產生、放大和處理各種數字信號（指在時間上和幅度上離散取值的信號。例如3G手機、數碼相機、電腦CPU、數字電視的邏輯控制和重放的音頻信號和視頻信號）。

　　制作工藝集成電路按制作工藝可分為半導體集成電路和膜集成電路。膜集成電路又分類厚膜集成電路和薄膜集成電路。

　　集成度高低集成電路按集成度高低的不同可分為：SSIC 小規模集成電路（Small Scale Integrated circuits）MSIC 中規模集成電路（Medium Scale Integrated circuits）LSIC 大規模集成電路（Large Scale Integrated circuits）VLSIC 超大規模集成電路（Very Large Scale Integrated circuits）ULSIC特大規模集成電路（Ultra Large Scale Integrated circuits）GSIC 巨大規模集成電路也被稱作極大規模集成電路或超特大規模集成電路（Giga Scale Integration）。

　　導電類型不同集成電路按導電類型可分為雙極型集成電路和單極型集成電路，他們都是數字集成電路。雙極型集成電路的制作工藝復雜，功耗較大，代表集成電路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等類型。單極型集成電路的制作工藝簡單，功耗也較低，易于制成大規模集成電路，代表集成電路有CMOS、NMOS、PMOS等類型。

　　按用途集成電路按用途可分為電視機用集成電路、音響用集成電路、影碟機用集成電路、錄像機用集成電集成電路路、電腦（微機）用集成電路、電子琴用集成電路、通信用集成電路、照相機用集成電路、遙控集成電路、語言集成電路、報警器用集成電路及各種專用集成電路。1.電視機用集成電路包括行、場掃描集成電路、中放集成電路、伴音集成電路、彩色解碼集成電路、AV/TV轉換集成電路、開關電源集成電路、遙控集成電路、麗音解碼集成電路、畫中畫處理集成電路、微處理器（CPU）集成電路、存儲器集成電路等。2.音響用集成電路包括AM/FM高中頻電路、立體聲解碼電路、音頻前置放大電路、音頻運算放大集成電路、音頻功率放大集成電路、環繞聲處理集成電路、電平驅動集成電路，電子音量控制集成電路、延時混響集成電路、電子開關集成電路等。3.影碟機用集成電路有系統控制集成電路、視頻編碼集成電路、MPEG解碼集成電路、音頻信號處理集成電路、音響效果集成電路、RF信號處理集成電路、數字信號處理集成電路、伺服集成電路、電動機驅動集成電路等。4.錄像機用集成電路有系統控制集成電路、伺服集成電路、驅動集成電路、音頻處理集成電路、視頻處理集成電路。5.計算機集成電路，包括中央控制單元（CPU）、內存儲器、外存儲器、I/O控制電路等。6.通信集成電路7.專業控制集成電路

　　按應用領域分集成電路按應用領域可分為標準通用集成電路和專用集成電路。

　　按外形分集成電路按外形可分為圓形（金屬外殼晶體管封裝型，一般適合用于大功率）、扁平型（穩定性好，體積?。┖碗p列直插型。

　　集成電路的分類

　?。ㄒ唬┌垂δ芙Y構分類 集成電路按其功能、結構的不同，可以分為模擬集成電路和數字集成電路兩大類。 模擬集成電路用來產生、放大和處理各種模擬信號（指幅度隨時間邊疆變化的信號。例如半導體收音機的音頻信號、錄放機的磁帶信號等），而數字集成電路用來產生、放大和處理各種數字信號（指在時間上和幅度上離散取值的信號。例如VCD、DVD重放的音頻信號和視頻信號）。（二）按制作工藝分類 集成電路按制作工藝可分為半導體集成電路和薄膜集成電路。 膜集成電路又分類厚膜集成電路和薄膜集成電路。 （三）按集成度高低分類 集成電路按集成度高低的不同可分為小規模集成電路、中規模集成電路、大規模集成電路和超大規模集成電路。（四）按導電類型不同分類 集成電路按導電類型可分為雙極型集成電路和單極型集成電路。 雙極型集成電路的制作工藝復雜，功耗較大，代表集成電路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等類型。單極型集成電路的制作工藝簡單，功耗也較低，易于制成大規模集成電路，代表集成電路有CMOS、NMOS、PMOS等類型。 （五）按用途分類 集成電路按用途可分為電視機用集成電路、音響用集成電路、影碟機用集成電路、錄像機用集成電路、電腦（微機）用集成電路、電子琴用集成電路、通信用集成電路、照相機用集成電路、遙控集成電路、語言集成電路、報警器用集成電路及各種專用集成電路。 電視機用集成電路包括行、場掃描集成電路、中放集成電路、伴音集成電路、彩色解碼集成電路、AV/TV轉換集成電路、開關電源集成電路、遙控集成電路、麗音解碼集成電路、畫中畫處理集成電路、微處理器（CPU）集成電路、存儲器集成電路等。 音響用集成電路包括AM/FM高中頻電路、立體聲解碼電路、音頻前置放大電路、音頻運算放大集成電路、音頻功率放大集成電路、環繞聲處理集成電路、電平驅動集成電路，電子音量控制集成電路、延時混響集成電路、電子開關集成電路等。 影碟機用集成電路有系統控制集成電路、視頻編碼集成電路、MPEG解碼集成電路、音頻信號處理集成電路、音響效果集成電路、RF信號處理集成電路、數字信號處理集成電路、伺服集成電路、電動機驅動集成電路等。 錄像機用集成電路有系統控制集成電路、伺服集成電路、驅動集成電路、音頻處理集成電路、視頻處理集成電路。