集成电路技术简介

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集成电路主要工艺技术

集成电路主要工艺技术

集成电路主要工艺技术集成电路主要工艺技术是指将多个电子器件、电路及相应的连接线等组合在一块半导体晶片上的制造工艺。

集成电路工艺技术是现代电子工业的基础,其发展对于推动电子信息技术的进步起到了重要的推动作用。

集成电路主要工艺技术可以分为几个方面,包括:晶圆制备、光刻、化学腐蚀、沉积、离子注入、扩散、退火、金属化、切割、封装等。

晶圆制备是集成电路制造的第一步。

晶圆是一片由单晶硅材料制成的圆片,其表面被涂覆上一层绝缘材料。

晶圆制备的主要步骤包括原料准备、晶体生长、修整和切割等。

原料准备是指将硅原料经过精细处理后,制备成高纯度的硅棒。

晶体生长是将硅棒通过熔融法或气相沉积法在晶体炉中进行生长,得到单晶硅圆片。

修整是对晶圆进行修整,使其达到所需的尺寸和平整度要求。

切割则是将晶圆切割成所需的大小。

光刻是集成电路制造中的关键工艺之一。

光刻技术是利用光敏胶和光刻胶进行图形转移的过程。

光刻的主要步骤包括光刻胶涂布、预烘烤、曝光、显影和后烘烤等。

光刻胶涂布是将光刻胶均匀涂布在晶圆表面,形成一层薄膜。

预烘烤是将涂布好的光刻胶加热一定时间,使其变得干燥。

曝光是将待刻蚀的图形通过光源照射在光刻胶上,形成图形。

显影是将暴露在光源下的部分光刻胶溶解掉,形成模板。

后烘烤是将显影后的晶圆加热一段时间,使光刻胶固化。

化学腐蚀是将不需要的材料溶解掉的工艺步骤。

化学腐蚀的过程是将晶圆浸泡在腐蚀液中,使不需要的材料被腐蚀掉,而保留下来的材料则形成所需的结构。

化学腐蚀的主要方法有湿法腐蚀和干法腐蚀。

湿法腐蚀是指将晶圆浸泡在腐蚀液中,通过化学反应溶解掉不需要的材料。

干法腐蚀是在真空或气氛控制下,通过化学反应将不需要的材料氧化或还原为易溶解的产物。

沉积是将需要的材料沉积到晶圆表面的工艺步骤。

沉积的主要方法有物理气相沉积和化学气相沉积。

物理气相沉积是通过将材料加热到一定温度,使其蒸发并沉积在晶圆表面上。

化学气相沉积是通过将气体中的材料通过化学反应使其变为固态,并沉积在晶圆表面上。

集成电路中的工艺技术和制造方法

集成电路中的工艺技术和制造方法

集成电路中的工艺技术和制造方法集成电路是现代电子技术的关键组成部分,广泛应用于各个领域,如通信、计算机、消费电子等。

在集成电路的生产过程中,工艺技术和制造方法起着至关重要的作用。

本文将介绍集成电路中的工艺技术和制造方法,以帮助读者更好地了解和掌握相关知识。

一、工艺技术1. 光刻技术光刻技术是集成电路制造中常用的一种工艺技术。

它通过使用光刻胶和光罩,将设计好的电路图案转移到硅片上。

在光刻过程中,需要使用紫外线光源照射光刻胶,然后通过显影、蚀刻等步骤使电路图案得以形成。

2. 氧化技术氧化技术是制造MOS(金属氧化物半导体)器件中常用的一种工艺技术。

它主要是通过在硅片上生成一层氧化膜,用于隔离、保护和改善电路性能。

在氧化过程中,将硅片暴露在含氧气体中,并加热至一定温度,使氧气与硅片表面发生化学反应,生成氧化物。

3. 离子注入技术离子注入技术是制造P型、N型半导体等器件中常用的一种工艺技术。

它通过将离子束引入硅片,改变硅片的掺杂浓度和类型,从而改变硅片的导电性质。

离子注入过程中,需要对离子束的能量、剂量等参数进行调控,以达到所需的掺杂效果。

4. 化学镀膜技术化学镀膜技术是在集成电路制造过程中常用的一种工艺技术。

它通过将金属离子溶液直接还原在硅片表面,形成金属薄膜。

化学镀膜技术可用于金属线的填充、连接器的制造等方面,具有较高的成本效益和生产效率。

5. 清洗技术清洗技术是在集成电路制造中不可或缺的一种工艺技术。

由于集成电路制造过程中会产生许多杂质和污染物,需要进行定期的清洗以保证电路性能和可靠性。

清洗技术可采用化学溶液、超声波等方法,有效地去除硅片表面的污染物。

二、制造方法1. MOS制造方法MOS制造方法是制造MOS器件的一种常用方法。

它主要包括沉积薄膜、氧化、掩膜、离子注入、蚀刻、金属化等步骤。

其中,沉积薄膜步骤用于生成绝缘层和接触孔,氧化步骤用于形成氧化膜,掩膜步骤用于定义电路图案,离子注入步骤用于掺杂硅片,蚀刻步骤用于去除多余材料,金属化步骤用于连接电路。

集成电路技术的发展和应用

集成电路技术的发展和应用

集成电路技术的发展和应用一、引言集成电路技术是现代信息技术发展的基础。

自集成电路问世以来,其技术水平和应用领域不断拓展,应用范围几乎涉及到现代社会的各个领域。

本文将从概述集成电路技术的定义和历史背景开始,紧接着介绍集成电路技术的分类和发展过程、应用领域。

最后,对集成电路技术未来的趋势和挑战进行了展望。

二、集成电路技术的定义和历史背景集成电路技术是将电子元器件、电路及系统在同一晶片上集成成为一个完整的电路系统的一项技术。

集成电路不仅可以消减体积、降低成本,还可以提高电路系统性能。

集成电路技术问世于20世纪60年代。

当时,由于电子元器件的体积放大,电路板上的布线也变得十分复杂。

集成电路技术的出现使得电子元器件可以在同一晶片上布置,大量替代了传统的大型电路板。

集成电路技术的发展为计算机、通讯、医学、航空等领域的成就奠定了基础。

三、集成电路技术的分类和发展过程集成电路技术通常可以分为数字集成电路和模拟集成电路两类。

数字集成电路采用数字电路实现各种逻辑功能,主要应用于计算机领域、嵌入式系统领域、数据通讯等领域。

数字集成电路的发展经历了MOS技术、CMOS技术、多晶硅技术等阶段,成为了数字电子产品的核心。

模拟集成电路通常用于处理连续信号,可以完成包括滤波、放大、加、减等基本运算,常常应用于音频设备、电子仪表、传感器等领域。

模拟集成电路的发展经历了个别元器件集成、压缩裂变、双极结电路、场效应晶体管技术等阶段,刺激了各种移动通信技术的快速发展。

近年来,智能卡、MEMS、生物传感器以及CMOS图像传感器等新型集成电路技术相继萌发,这些新技术的应用将不断地推动集成电路技术的发展。

四、集成电路技术的应用领域集成电路技术的应用范围非常广泛,应用领域可以涉及从消费电子到医疗卫生、从通讯到能源等几乎所有领域。

在消费电子领域,包括智能手机、平板电脑、电视、音频设备等均离不开集成电路技术。

集成电路技术的不断创新也为汽车电子领域、工业自动化领域等其他领域带来了无限的可能。

纳米集成电路技术介绍

纳米集成电路技术介绍

纳米集成电路技术介绍纳米集成电路技术(Nanoelectronics Integrated Circuit Technology)是一种基于纳米尺度材料和器件的集成电路制造技术。

它是电子行业的一项重要技术,对于提升芯片性能、减小尺寸和降低功耗具有重要意义。

首先,让我们来了解一下纳米尺度。

纳米尺度是指物质的尺寸在纳米级别(即10的负9次方米)的范围内。

在纳米尺度下,材料的性质会发生显著变化,这使得纳米材料具有许多独特的特性,如量子效应、表面效应等。

这些特性为纳米集成电路技术的发展提供了基础。

纳米集成电路技术的核心是纳米器件的制造和集成。

纳米器件是指尺寸在纳米级别的电子器件,如纳米晶体管、纳米电容器等。

与传统的微米尺度器件相比,纳米器件具有更小的尺寸、更高的速度和更低的功耗。

这使得纳米集成电路技术能够实现更高的集成度和更好的性能。

纳米集成电路技术的制造过程包括纳米材料的合成、纳米器件的制备和集成电路的制造。

纳米材料的合成可以通过物理方法、化学方法或生物方法来实现,如溅射法、化学气相沉积法、生物合成法等。

纳米器件的制备则需要精密的工艺和设备,如电子束曝光、离子注入、原子层沉积等。

最后,通过集成电路制造技术,将纳米器件组合在一起,形成功能完整的集成电路。

纳米集成电路技术的应用非常广泛。

它可以用于制造高性能的微处理器、存储器、传感器等电子器件,推动计算机、通信、医疗、能源等领域的发展。

例如,纳米集成电路技术可以实现更高的计算速度和更低的功耗,使得计算机处理能力大幅提升。

同时,纳米集成电路技术还可以用于制造微型传感器,实现对环境、生物等信息的高灵敏度检测。

然而,纳米集成电路技术也面临一些挑战和问题。

首先,纳米器件的制造需要更高精度的工艺和设备,对制造工艺的要求更高。

其次,纳米材料的合成和纳米器件的制备过程中可能会出现一些不确定性和可靠性问题。

此外,纳米集成电路技术的商业化和产业化也需要克服一系列的技术、经济和法律等方面的难题。

集成电路封装技术

集成电路封装技术

集成电路封装技术一、概述集成电路封装技术是指将芯片封装成实际可用的器件的过程,其重要性不言而喻。

封装技术不仅仅是保护芯片,还可以通过封装形式的不同来满足不同应用领域的需求。

本文将介绍集成电路封装技术的基本概念、发展历程、主要封装类型以及未来发展趋势等内容。

二、发展历程集成电路封装技术随着集成电路行业的发展逐渐成熟。

最早的集成电路封装形式是引脚直插式封装,随着技术的不断进步,出现了芯片级、无尘室级封装技术。

如今,随着3D封装、CSP、SiP等新技术的出现,集成电路封装技术正朝着更加高密度、高性能、多功能的方向发展。

三、主要封装类型1.BGA封装:球栅阵列封装,是一种常见的封装形式,具有焊接可靠性高、散热性好等优点。

2.QFN封装:裸露焊盘封装,具有体积小、重量轻、成本低等优点,适用于尺寸要求严格的应用场合。

3.CSP封装:芯片级封装,在尺寸更小、功耗更低的应用场合有着广泛的应用。

4.3D封装:通过将多个芯片垂直堆叠,实现更高的集成度和性能。

5.SiP封装:系统级封装,将多个不同功能的芯片封装在一起,实现更复杂的功能。

四、未来发展趋势随着物联网、人工智能等领域的兴起,集成电路封装技术也将迎来新的挑战和机遇。

未来,集成电路封装技术将朝着更高密度、更低功耗、更可靠、更环保的方向发展。

同时,新材料、新工艺和新技术的应用将为集成电路封装技术带来更多可能性。

五、结语集成电路封装技术是集成电路产业链中至关重要的一环,其发展水平直接关系到整个集成电路的性能和应用范围。

随着技术的不断进步,集成电路封装技术也在不断演进,为各个领域的技术发展提供了强有力的支撑。

希望本文能够帮助读者更好地了解集成电路封装技术的基本概念和发展趋势,为相关领域的研究和应用提供一定的参考价值。

集成电路技术专业介绍

集成电路技术专业介绍

集成电路技术专业介绍集成电路技术是一门应用广泛的电子学科,它是电子信息科学与技术的重要分支之一,主要涉及半导体器件结构、物理特性、工艺制程、设备、测试和封装等方面的知识,以及各种集成电路设计方法和应用。

集成电路技术主要包括以下几方面内容:一、半导体器件结构和物理特性:集成电路的核心是半导体器件,因此半导体器件的结构和物理特性对集成电路的性能影响很大。

集成电路技术需要掌握半导体器件的材料、结构、制备工艺等方面的知识,以及半导体器件的特性、参数等方面的基础理论。

二、半导体器件制造工艺:半导体器件的制造工艺是集成电路技术的核心,也是集成电路产业的基础。

半导体器件制造工艺包括晶圆制备、光刻、蚀刻、沉积、离子注入、退火等工艺步骤,需要掌握各种工艺步骤的原理、操作技能和设备使用方法。

三、集成电路设计方法:集成电路设计是将半导体器件组合成具有一定功能的电路的过程,需要掌握各种电路设计方法和工具,如数字电路设计、模拟电路设计、射频电路设计、混合信号电路设计、系统集成设计等方面的知识。

同时,还需要熟悉各种电路设计软件、硬件工具、仿真平台和验证方法。

四、集成电路测试:集成电路测试是评估集成电路性能和可靠性的过程,需要掌握各种测试技术和设备,如电性能测试、温度和湿度测试、可靠性测试、EMI/EMC测试等方面的知识。

同时,还需要熟悉各种测试仪器、设备和测试方法,如测试芯片、测试系统和测试方案等。

集成电路封装是将芯片、引脚、线路和外壳有机地结合在一起,形成具有一定形式的电子元件,需要掌握各种封装工艺和封装材料的选择。

同时,还需要熟悉各种封装结构、尺寸和周围环境的影响,如热处理、机械保护、防尘和防水等。

总之,集成电路技术是一门较为复杂的学科,涉及面广,需要学生具备良好的电子、物理和数学基础,可以通过理论学习和实践操作相结合的方法来掌握这门学科,将集成电路技术应用于各种领域的实际应用中。

集成电路设计技术

集成电路设计技术

集成电路设计技术集成电路设计技术是现代电子科技领域的重要研究方向之一,它涵盖了电子信息产业的核心技术。

随着社会的发展和科技的进步,集成电路设计技术在计算机、通信、消费电子、汽车电子等领域的应用日益广泛。

本文将介绍集成电路设计技术的基本概念、发展历程、主要应用以及未来趋势。

一、概述集成电路指的是将多个电子元件(如晶体管、电阻、电容等)和线路集成在一张芯片上的电路。

通过集成电路设计技术,可以实现电路的微型化、高集成度和高性能化,从而提高电子设备的性能和功能。

集成电路设计技术主要包括电路设计、布局设计、布线设计和硅片制造等环节。

二、发展历程集成电路设计技术自20世纪50年代末起开始发展,并不断取得了重大突破。

最早的集成电路设计技术采用的是二极管和晶体管的离散元件,由于晶体管数量有限,集成度较低。

随着硅技术和工艺的进步,20世纪60年代诞生了第一代集成电路,其集成度达到几十个晶体管。

之后,随着MOS管的发展,20世纪70年代中期诞生了大规模集成电路(LSI),可容纳上千个晶体管。

20世纪80年代,集成电路设计技术逐渐成熟,产生了极大规模集成电路(VLSI),可容纳数十万到数百万个晶体管。

三、主要应用集成电路设计技术在各个领域都有着广泛的应用。

在计算机领域,集成电路设计技术使得计算机的性能得到了极大的提升,从简单的单芯片微处理器发展到复杂的多核处理器和高性能计算机。

在通信领域,集成电路设计技术使得通信设备的性能得到了大幅提升,实现了高速网络和无线通信的快速发展。

在消费电子领域,集成电路设计技术使得各种电子产品的尺寸减小、功耗降低、功能增强,如智能手机、平板电脑等产品。

在汽车电子领域,集成电路设计技术被广泛应用于车载电子系统,实现了车联网、智能驾驶等功能。

四、未来趋势随着人工智能、物联网、云计算等新兴技术的发展,集成电路设计技术面临新的挑战和机遇。

未来,集成电路设计技术将继续向更高性能、更低功耗、更高可靠性和更低成本的方向发展。

集成电路的最新技术和应用

集成电路的最新技术和应用

集成电路的最新技术和应用随着计算机和移动设备的快速发展,集成电路作为电子工业的核心技术之一,也在不断发展和完善。

最新的集成电路技术已经被广泛应用于各种领域,极大地推动了现代科技的发展。

本文将介绍最新的集成电路技术及其应用。

一、三维集成电路技术三维集成电路技术是一种将多个芯片层互相垂直堆放的方法,可以实现更高效、更快速、更紧凑的设备。

通过三维集成电路技术,可以实现将处理器、存储芯片和电源管理芯片等多个芯片层以高效的方式组合在一起。

三维集成电路技术已经被应用于图像处理、视频编解码、数字信号处理、机器学习等领域,可以极大地提高设备的性能和节约空间。

二、µLED技术µLED技术是集成电路技术当中的一项重要进展,它是针对LED芯片的微细化和集成化。

µLED技术能够实现将数百到数千个LED芯片塑封在一起,组成一个微型显示屏,并在更小的空间内实现更高精度的像素排列。

µLED技术还能够实现真正的全彩色显示,同时在色彩准确度、亮度、对比度等方面也更为优秀。

µLED技术已经在汽车、电视等领域得到了广泛应用。

三、智能芯片技术智能芯片技术是一种集成智能元件的芯片,被广泛应用于物联网、人工智能等领域。

它可以实现对输入信号进行优化和解析,自动处理和控制,以及与云计算、大数据等进行联动。

智能芯片技术可以通过传感器和通讯模块等部件实现对全局环境的监测和数据管理,有望为工业、医疗、家庭等领域提供更加优化的服务和应用。

四、仿真技术仿真技术是一种实现芯片设计的关键技术。

它可以通过数学模型和计算机仿真算法,预测芯片的行为、性能和指导方案。

仿真技术能够帮助设计师快速实现芯片设计和优化,提高生产效率和降低成本。

同时,仿真技术可以用于虚拟测试和优化,使芯片能够更加精准、高效地工作。

随着集成电路工艺的不断进步和模拟算法的完善,仿真技术在芯片设计中将发挥更大的作用。

五、结语集成电路技术的不断发展和创新,极大地推动了现代科技的发展和应用。

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✓ 数字集成电路 ✓ 模拟集成电路 ✓ 射频集成电路 ✓ 微波/毫米波集成
电路
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30
根据设计方法:
✓定制 (Custom Design) 人工设计,设计周期长,高性能
,高集成度 微处理器,模拟电路,IP核…
✓标准单元 (Standard Cell) 预先设计好的标准单元,设计周
微米
10
1
栅长
10G
芯片复杂度
1G
58%/年
100M
差距增大 10M
1M
0.1
20%/人年
100K
设计产率
10K
0.01
1K
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
集成电路设计能力增长不能跟上芯片复杂度的增长速率
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l Confidential
19
Fabless & Foundry
物理规则验证 (DRC: Design Rule Check)
与电路图一致性验证 (LVS: Layout vs. Schematic)
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l Confidential
GDSII文件
电路设计抽象级别
ENABLE ENABLE
DIN
系统级
使能电路
上电复位电路
发送控制电路
输出驱动电路
• 数字音视频(电视机、视盘机DVD、MP3播 放器、音响……)
• IC卡(身份认证)与电子标签、汽车电子、 生物电子、工业自动化 …
集成电路设计
• EDA工具、服务器、个人计算机(PC)、工程 技术人员……
集成电路制造
• 厂房、动力、材料(硅片、化合物半导体材料) 、专用设备、仪器(光刻机、刻蚀机、注入机…
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GDSII文件
l Confidentia计计流流程程
数字电路设计
(Complementary
CMOS Metal Oxide
Semiconductor)
Verilog/VHDL进行 行为级功能设计
布局布线 (LAYOUT)
行为级功能仿真 综合(Synthesis) 门级verilog仿真
装业; • 2001年:成立7个国家集成电路产业化基地
• 北京、上海、深圳、杭州、无锡、西安、成都
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l Confidential
我国半导体产业主要集聚地区
27
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l Confidential
我国微电子技术的发展
13% 3%
17% 67%
28
上海 江苏 北京 浙江
期短,性能较好 专用电路 (ASIC)
✓可编程逻辑器件 (FPGA/PLD) 预先生产的芯片,设计周期最短
,低研发成本 原形验证(Prototyping),可重构计

l Confidential
31
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l Confidential
32
集成电路设计方法的比较
单片成本 开发费用 开发周期
高清影像 视频电话
音响设备 DVD 播放器
游戏机 USB闪存
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l Confidential
集成电路市场产品构成
其他, 729.7, 22%
12
3C概念
消费类, 669.5, 20%
计算机类, 1329.4, 40%
通信类, 613.4, 18%
集成电路市场按整机应用划分,可分为 计算机类、消费类 、通信类等不同类别。这三类占了整个市场的78%。
第一块集成电路
8
Kilby, TI公司 2000年诺贝尔物理奖
1958年第一块集成电路:12个器件,Ge晶片
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9
摩尔定律
IC上可容纳的晶体管数目,
微米时代
约每 18 个月便会增加一倍
3um->2um->1.2um-> 亚微米时代
,性能也提升一倍
0.8um->0.5um-> 深亚微米时代
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4
电子管vs.晶体管
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• 最早的电子计算机 18000个电子管,1500个继电器,占地150m2, 重30吨,耗电140kW
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5
电子管vs.晶体管
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16
产业分工
系統廠商為主
IDM廠商為主 Fabless為主 晶圓代工為主 IP廠商為主
System
System
System
System
System IC Design IDM Fab Assembly
Test
IC Design IDM Fab Assembly
全定制



标准单元
可编程逻辑器件



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33
内容
➢ 集成电路的出现 ➢ 集成电路的产业分工 ➢ 集成电路的分类 ➢ 集成电路的设计 ➢ 集成电路制造 ➢ 集成电路的封装 ➢ 集成电路的测试
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模拟集成电路设计流程
• Step2:设计单位根据研究项目提出的技术指标,在自己掌握的电路与系统 知识的基础上,利用PDK提供的工艺数据和CAD/EDA工具,进行电路设计、 电路仿真(或称模拟)和优化、版图设计、设计规则检查DRC、参数提取和 版图电路图对照LVS,最终生成通常称之为GDS-Ⅱ格式的版图文件。再通过 因特网传送到代工单位。
现代IC设计绝大多数采用CMOS工艺
• 无生产线(Fabless):IC设计单位不拥有生产线。拥有设计人才和技 术
• 代工(Foundry):芯片设计单位和工艺制造单位的分离,即芯片设计 单位可以不拥有生产线而存在和发展,而芯片制造单位致力于工艺实 现,即代客户加工(简称代工)方式。代工方式已成为集成电路技术 发展的一个重要特征。
• 流片:完成芯片的流水式加工,将版图数据定义的图形最终有序地固 化到芯片上的过程。
6
分立vs 集成
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7
第一个晶体管
William Bradford Shockley
第一个晶体管 1947年12月23日 贝尔实验室
Walter Houser Brattain
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John Bardeen
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集成电路封装 集成电路测试 集成电路应用
15
• 划片机、粘片机、键合机、包封机、切筋打弯 机、芯片、塑封料、引线框架、金丝………
• 测试设备、测试程序、测试夹具、测试探针 卡、测试、分选、包装……
• 电脑及网络、通信及终端(手机) 、电视机 、DVD、数码相机、其他
• Step3:代工单位根据设计单位提供的GDS-Ⅱ格式的版图数据,首先制作掩 模(Mask),将版图数据定义的图形固化到铬板等材料的一套掩模上。
• Step4:在一张张掩模的参与下,工艺工程师完成芯片的流水式加工,将版 图数据定义的图形最终有序的固化到芯片上。这一过程通常简称为“流片

• Step5:设计单位对芯片进行参数测试和性能评估。符合技术要求时,进入 系统应用。从而完成一次集成电路设计、制造和测试与应用的全过程。
System
IC-ASSP
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IC-ASIC
SOC-IP
17
产业分工
IC 产业主要由设计业、制造业、封测业组成
制造
设计
封装测

除此之外,还有半导体材料、设备、设计软件工具等 附加产业
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18
Fabless & Foundry
38
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l Confidential
39
集成电路材料
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40
集成电路制造
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41
集成电路制造
数字电路 数模混合电路 现代模拟电路
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l Confidential
FICD1
FICD1
FICD1
MPW
25
FoundryⅠ FoundryⅡ
FICD1
Foundry Ⅲ
FICD1
MPW技术服务中心成为虚拟中心
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26
我国微电子技术的发展
• 1956年五校在北大联合创建半导体专业; • 1977年北京大学诞生第一块大规模集成电路; • 1982年:成立电子计算机和大规模集成电路领导小组; • 80年代:初步形成三业分离状态,制造业、设计业、封
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20
Fabless & Foundry
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无生产线与代工(F & F)的关系图
l Confidential
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