电子技术基础论文

金陵科技学院

《电子技术基础论文》

——<集成电路技术的发展与应用>

姓名: 王琳晨

学号: 1304201013

学院: 机电工程学院

专业: 电气工程及其自动化

班级:13电气工程及其自动化(单)

指导老师: 史金芬

日期: 2014年5月24日

集成电路技术的发展与应用

摘要随着人类社会的不断发展与进步,各种各样的高新技术应运而生,集成电路作为上世纪60年代的新技术而诞生,并至今造福人类,而且得到了很好地发展。在当今的信息时代,信息技术已经渗透到了国民经济的各个领域,人们在日常生活中无处不感受到信息技术所带来的方便与快捷。信息技术的基础就是微电子技术,而集成电路(IC)正就是微电子技术的核心,就是整个信息产业与信息社会

的根本基础。集成电路在现代生活中拥有不可或缺的地位,它已经与我们的日常生活紧紧相连了。本文主要就是从集成电路技术发展趋势、集成电路的定义、特点及分类、数字集成电路与模拟集成电路的功能及应用、常见集成电路的应用与举例这几个方面来介绍集成电路的。

关键词:集成电路、模拟集成电路、电子元件、晶体管、电阻

一、集成电路技术发展趋势

1、国内外技术现状及发展趋势

目前,以集成电路为核心的电子信息产业超过了以汽车、石油、钢铁为代表的传统工业成为第一大产业,成为改造与拉动传统产业迈向数字时代的强大引擎与雄厚基石。1999年全球集成电路的销售额为1250亿美元,而以集成电路为核心的电子信息产业的世界贸易总额约占世界GNP的3%,现代经济发展的数据表明, 每l~2元的集成电路产值,带动了10元左右电子工业产值的形成,进而带动了100元GDP的增长。目前,发达国家国民经济总产值增长部分的65%与集成电路相关;美国国防预算中的电子含量已占据了半壁江山(2001年为43、6%)。预计未来10年内,世界集成电路销售额将以年平均15%的速度增长,2010年将达到6000~8000亿美元。作为当今世界经济竞争的焦点,拥有自主版权的集成电路已日益成为经济发展的命脉、社会进步的基础、国际竞争的筹码与国家安全的保障。

集成电路的集成度与产品性能每18个月增加一倍。据专家预测,今后20年左右,集成电路技术及其产品仍将遵循这一规律发展。集成电路最重要的生产过程包括:开发EDA(电子设计自动化)工具,利用EDA进行集成电路设计,根据设计结果在硅圆片上加工芯片(主要流程为薄膜制造、曝光与刻蚀),对加工完毕的芯片进行测试,为芯片进行封装,最后经应用开发将其装备到整机系统上与最终消费者见面。 20世纪80年代中期我国集成电路的加工水平为5微米,其后,经历了3、1、0、8、0、5、0、35微米的发展,目前达到了0、18微米的水平,而当前国际水平为0、09微米(90纳米),我国与之相差约为2-3代。

(1) 设计工具与设计方法。随着集成电路复杂程度的不断提高,单个芯片容纳器件的数量急剧增加,其设计工具也由最初的手工绘制转为计算机辅助设计(CAD),相应的设计工具根据市场需求迅速发展,出现了专门的EDA工具供应商。目前,EDA主要市场份额为美国的Cadence、Synopsys与Mentor等少数企业所垄断。中国华大集成电路设计中心就是国内唯一一家EDA开发与产品供应商。

(2)由于整机系统不断向轻、薄、小的方向发展,集成电路结构也由简单功能转向具备更多与更为复杂的功能,如彩电由5片机到3片机直到现在的单片机,手机用集成电路也经历了由多片到单片的变化。目前,SoC作为系统级集成电路,能在单一硅芯片上实现信号采集、转换、存储、处理与I/O等功能,将数字电路、存储器、MPU、MCU、DSP等集成在一块芯片上实现一个完整系统的功能。它的制造主要涉及深亚微米技术,特殊电路的工艺兼容技术,设计方法的研究,嵌入式IP核设计技术,测试策略与可测性技术,软硬件协同设计技术与安全保密技术。SoC以IP复用为基础,把已有优化的子系统甚至系统级模块纳入到新的系统设计之中,实现了集成电路设计能力的第4次飞跃。

(3)制造工艺与相关设备。集成电路加工制造就是一项与专用设备密切相关的技术,俗称"一代设备,一代工艺,一代产品"。在集成电路制造技术中,最关键的就是薄膜生成技术与光刻技术。光刻技术的主要设备就是曝光机与刻蚀机,目前在130nm的节点就是以193nmDUV(Deep Ultraviolet Lithography)或就是以光学延展的248nmDUV为主要技术,而在l00nm的节点上则有多种选择:157nm DIJV、

光学延展的193nm DLV与NGL。在70nm的节点则使用光学延展的157nm DIJV技术或者选择NGL技术。到了35nm的节点范围以下,将就是NGL所主宰的时代,需要在EUV与EPL之间做出选择。此外,作为新一代的光刻技术,X射线与离子投影光刻技术也在研究之中。

2 我国集成电路产业现状

我国集成电路产业起步于20世纪60年代,2001年全国集成电路产量为64亿块,销售额200亿元人民币。2002年6月,共有半导体企事业单位(不含材料、设备)651家,其中芯片制造厂46家,封装、测试厂108家,设计公司367家,分立期间厂商130家,从业人员11、5万人。设计能力0、18~0、25微米、700万门,制造工艺为8英寸、0、18~0、25微米,主流产品为0、35~0、8微米。与国外的主要差距:一就是规模小,2000年,国内生产的芯片销售额仅占世界市场总额的1、5%,占国内市场的20%;二就是档次低,主流产品加工技术比国外落后两代;三就是创新开发能力弱,设计、工艺、设备、材料、应用、市场的开发能力均不十分理想,其结果就是今天受制于人,明天后劲乏力;四就是人才欠缺。总之,我国绝大多数电子产品仍处于流通过程中的下端,多数组装型企业扮演着为国外集成电路厂商打工的角色,这种脆弱的规模经济模式,因其附加值极低,致使诸多产量世界第一的产品并未给企业与国家带来可观的收益,反而使掌握关键技术的竞争者通过集成电路打入中国市场,攫取了绝大部分的利润。

二、集成电路的定义、特点及分类介绍

1定义:集成电路就是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容与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,这样,整个电路的体积大大缩小,且引出线与焊接点的数目也大为减少,从而使电子元件向着微小型化、低功耗与高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”(也有用文字符号“N”等)表示。

2 集成电路特点:集成电路具有体积小,重量轻,引出线与焊接点少,寿命长,可靠性高,性能好等优点,同时成本低,便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用,同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备,其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍,设备的稳定工作时间也可大大提高。

3 集成电路的分类 :

(一)按功能结构分类集成电路按其功能、结构的不同,可以分为模拟集成电路、数字集成电路与数/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、放大与处理各种模拟信号(指幅度随时间边疆变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等),其输入信号与输出信号成比例关系。而数字集成电路用来产生、放大与处理各种数字信号(指在时间上与幅度上离散取值的信号。例如VCD、DVD重放的音频信号与视频信号)。

(二)按制作工艺分类集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路与薄膜集成电路。膜集成电路又分类厚膜集成电路与薄膜集成电路。

(三)按集成度高低分类集成电路按集成度高低的不同可分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路与巨大规模集成电路。

(四)按导电类型不同分类集成电路按导电类型可分为双极型集成电路与单极型