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典型的如英国雷达研究所的科学家达默,他在1952年的一次会议上提出:可以把电子线路中的分立元器件,集中制作在一块半导体晶片上,一小块晶片就是一个完整电路,这样一来,电子线路的体积就可很大程度上缩小,可靠性大幅提高。这就是初期集成电路的构想,晶体管的发明使这种想法成为了可能,1947年在美国贝尔实验室制造出来了第1个晶体管,而在此之前要实现电流放大功能只能依靠体积大、耗电量大、结构脆弱的电子管。晶体管具有电子管的主要功能,并且克服了电子管的上述缺点,因此在晶体管发明后,很快就出现了基于半导体的集成电路的构想,也就很快发明出来了集成电路。集成电路的大规模生产和商业化应用标志着现代科技发展的重要里程碑。NPDS403
功能结构:集成电路,又称为IC,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。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5G手机、数码相机、电脑CPU、数字电视的逻辑控制和重放的音频信号和视频信号)。MC74VHC08DTR2集成电路在信息处理、存储和传输方面的重要作用不可忽视。
芯片制造是集成电路技术的中心,它需要深厚的专业技术和创新能力。芯片制造的过程非常复杂,需要多个工序的精密控制,如晶圆制备、光刻、蚀刻、离子注入、金属化等。其中,晶圆制备是芯片制造的第1步,它需要高纯度的硅材料和精密的加工工艺。晶圆制备完成后,就需要进行光刻和蚀刻等工序,这些工序需要高精度的设备和精密的控制技术。此外,离子注入和金属化等工序也需要高度的专业技术和创新能力。芯片制造的每一个环节都需要高度的专业技术和创新能力,只有这样才能保证芯片的质量和性能。
尽管随机存取存储器结构非常复杂,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。集成电路的研发需要综合考虑电路特性、器件参数和市场需求,以实现产品的竞争力和商业化。
集成电路的制造工艺是一项非常复杂的技术,需要经过多个步骤才能完成。首先,需要准备一块硅片,然后在硅片上涂上一层光刻胶。接下来,使用光刻机将电路图案投射到光刻胶上,形成一个模板。然后,将模板转移到硅片上,通过化学腐蚀、离子注入等多个步骤,逐渐形成电路元件和互连。进行测试和封装,使集成电路成为一个完整的电子器件。这种制造工艺需要高度的精密度和稳定性,任何一个环节出现问题都可能导致整个电路的失效。集成电路的应用领域非常普遍,几乎涵盖了所有的电子设备。例如,计算机、手机、电视、汽车、医疗设备等等,都需要使用集成电路。集成电路的设计需要结合电子器件特性和电路运行要求,以实现优良性能和可靠性。NC7SZ08L6X
微处理器、数字信号处理器和单片机等数字IC以二进制信号处理为特点,普遍应用于数字信号处理和数据计算。NPDS403
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较快的地区之一。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。NPDS403
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