什麼叫集成電路_集成電路晶片種類及作用

2020-12-05 電子發燒友

  集成電路介紹

  集成電路(integrated circuit)是一種微型電子器件或部件。採用一定的工藝,把一個電路中所需的電晶體、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起,製作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上,然後封裝在一個管殼內,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。集成電路發明者為傑克·基爾比(基於鍺(Ge)的集成電路)和羅伯特·諾伊思(基於矽(Si)的集成電路)。當今半導體工業大多數應用的是基於矽的集成電路。

  集成電路結構

  電路形成於矽基板上,電路具有至少一輸出/輸入墊。固定封環形成於矽基板上,並圍繞電路及輸出/輸入墊。接地環形成於矽基板及輸出/輸入墊之間,並與固定封環電連接。防護環設置於矽基板之上,並圍繞輸出/輸入墊,用以與固定封環電連接。

  集成電路特點

  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,便於大規模生產。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,其裝配密度比電晶體可提高几十倍至幾千倍,設備的穩定工作時間也可大大提高。

  集成電路晶片種類介紹

  1.按功能結構分

  集成電路,又稱為IC,按其功能、結構的不同,可以分為模擬集成電路、數字集成電路和數/模混合集成電路三大類。

  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係。而數字集成電路用來產生、放大和處理各種數位訊號(指在時間上和幅度上離散取值的信號。例如3G手機、數位相機、電腦CPU、數位電視的邏輯控制和重放的音頻信號和視頻信號)。

  2.按製作工藝分

  集成電路按製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。

  3.按集成度高低分

  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)。

  4.按導電類型不同分

  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。

  雙極型集成電路的製作工藝複雜,功耗較大,代表集成電路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等類型。單極型集成電路的製作工藝簡單,功耗也較低,易於製成大規模集成電路,代表集成電路有CMOS、NMOS、PMOS等類型

  5.按用途分

  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。

  6.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(金屬外殼電晶體封裝型,一般適合用於大功率)、扁平型(穩定性好,體積小)和雙列直插型。

  集成電路的作用

  1、減少元器件的使用。集成電路的誕生,小規模的集成電路使內容元器件的數量減少,在零散元器件上有了很大的技術提高。

  2、產品性能得到有效提高。將元器件都集合到了一起,不僅減少了外電信號的幹擾,也在電路設計方面有了很大的提升,提高了運行速度。

  3、更加方便應用。一種功能對應一種電路,將一種功能集中成一個集成電路,如此一來,在以後應用中,要什麼功能就可以應用相應的集成電路,從而大大方便了應用。

  集成電路是一種微型電子器件或部件。採用一定的工藝,把一個電路中所需的電晶體、二極體、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起,製作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上,然後封裝在一個管殼內,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、低功耗和高可靠性方面邁進了一大步。它的英文(integrated circuit)用字母「IC」表示。集成電路技術包括晶片製造技術與設計技術,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。

  集成電路發展

  最先進的集成電路是微處理器或多核處理器的「核心(cores)」,可以控制電腦到手機到數字微波爐的一切。存儲器和ASIC是其他集成電路家族的例子,對於現代信息社會非常重要。雖然設計開發一個複雜集成電路的成本非常高,但是當分散到通常以百萬計的產品上,每個IC的成本最小化。IC的性能很高,因為小尺寸帶來短路徑,使得低功率邏輯電路可以在快速開關速度應用。

  這些年來,IC 持續向更小的外型尺寸發展,使得每個晶片可以封裝更多的電路。這樣增加了每單位面積容量,可以降低成本和增加功能-見摩爾定律,集成電路中的電晶體數量,每兩年增加一倍。總之,隨著外形尺寸縮小,幾乎所有的指標改善了-單位成本和開關功率消耗下降,速度提高。但是,集成納米級別設備的IC不是沒有問題,主要是洩漏電流(leakage current)。因此,對於最終用戶的速度和功率消耗增加非常明顯,製造商面臨使用更好幾何學的尖銳挑戰。這個過程和在未來幾年所期望的進步,在半導體國際技術路線圖(ITRS)中有很好的描述。

  越來越多的電路以集成晶片的方式出現在設計師手裡,使電子電路的開發趨向於小型化、高速化。越來越多的應用已經由複雜的模擬電路轉化為簡單的數字邏輯集成電路。

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