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積體電路
圖片來自CASE報科學

積體電路(integrated circuit)也稱集成电路是一种微型电子器件或部件[1]。采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管电阻电容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,使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。集成电路发明者为杰克·基尔比(基于锗(Ge)的集成电路)和罗伯特·诺伊思(基于硅(Si)的集成电路)。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。

是20世纪50年代后期一60年代发展起来的一种新型半导体器件。它是经过氧化光刻、扩散、外延、蒸铝等半导体制造工艺,把构成具有一定功能的电路所需的半导体、电阻、电容等元件及它们之间的连接导线全部集成在一小块硅片上,然后焊接封装在一个管壳内的电子器件。其封装外壳有圆壳式、扁平式或双列直插式等多种形式。集成电路技术包括芯片制造技术与设计技术,主要体现在加工设备,加工工艺,封装测试,批量生产及设计创新的能力上。

集成电路的发展

最先进的集成电路是微处理器或多核处理器的核心,可以控制一切電路,從數字微波爐手機電腦記憶體特定應用積體電路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,但是当成本分散到数以百万计的产品上时,每个集成電路的成本便能最小化。集成電路的性能很高,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,集成电路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1.5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,主要是洩漏电流。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中有很好的描述。

集成电路的普及

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數位革命是人类历史中最重要的事件。IC的成熟將會帶來科技的大躍進,不論是在設計的技術上,或是半導體的製程突破,兩者都是息息相關。

集成电路圖
圖片來自itw01

分类

集成电路的分類方法很多,依照電路屬類比數位,可以分为:類比積體電路數位積體電路混合訊號積體電路(類比和數位在一个芯片上)。

數位積體電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正反器、多工器和其他电路。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(参见低功耗设计)并降低了制造成本。这些数字IC,以微处理器、数字信号处理器微控制器为代表,工作中使用二进制,处理1和0信号。

類比積體電路有,例如传感器、电源控制电路和运放,处理類比訊號。完成放大滤波解调混频的功能等。通过使用专家所設計、具有良好特性的類比積體電路,减轻了电路设计师的重担,不需凡事再由基礎的一個個電晶體處設計起。

集成电路可以把類比和數位电路集成在一个单芯片上,以做出如類比數位轉換器數位類比轉換器等器件。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。

影片

A3-2積體電路的製作流程

參考文獻