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芯片

芯片

分类: 电子工程
属性: 产品
最后修改时间: 2013年05月25日
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芯片指内含集成电路的硅片,体积很小,常常是计算机或其他设备的一部分。

  中文名称: 芯片

  英文名称: core plate

  芯片(chip)就是半导体元件产品的统称。是集成电路(IC, integrated circut)的载体,由晶圆分割而成。

  硅片是一块很小的硅,内含集成电路,它是电脑或者其他电子设备的一部分。

  IC,泛指所有的电子元器件,是在硅板上集合多种电子元器件实现某种特定功能的电路模块。它是电子设备中最重要的部分,承担着运算和存储的功能。集成电路的应用范围覆盖了军工、民用的几乎所有的电子设备。

  电脑芯片

  主板芯片的功能及工作原理

  如果把中央处理器CPU比喻为整个电脑系统的心脏,那么主板上的芯片组就是整个身体的躯干。对于主板而言,芯片组几乎决定了这块主板的功能,进而影响到整个电脑系统性能的发挥,芯片组是主板的灵魂。

  芯片组(Chipset)是主板的核心组成部分,按照在主板上的排列位置的不同,通常分为北桥芯片和南桥芯片。北桥芯片提供对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支持。南桥芯片则提供对KBC(键盘控制器)、RTC(实时时钟控制器)、USB(通用串行总线)、Ultra DMA/33(66)EIDE数据传输方式和ACPI(高级能源管理)等的支持。其中北桥芯片起着主导性的作用,也称为主桥(Host Bridge)。

  芯片组的识别也非常容易,以Intel440BX芯片组为例,它的北桥芯片是Intel 82443BX芯片,通常在主板上靠近CPU插槽的位置,由于芯片的发热量较高,在这块芯片上装有散热片。南桥芯片在靠近ISA和PCI槽的位置,芯片的名称为Intel 82371EB。其他芯片组的排列位置基本相同。对于不同的芯片组,在性能上的表现也存在差距。

  芯片组

  除了最通用的南北桥结构外,芯片组正向更高级的加速集线架构发展,Intel的8xx系列芯片组就是这类芯片组的代表,它将一些子系统如IDE接口、音效、MODEM和USB直接接入主芯片,能够提供比PCI总线宽一倍的带宽,达到了266MB/s;此外,矽统科技的SiS635/SiS735也是这类芯片组的新军。除支持最新的DDR266,DDR200和PC133 SDRAM等规格外,还支持四倍速AGP显示卡接口及Fast Write功能、IDE ATA33/66/100,并内建了3D立体音效、高速数据传输功能包含56K数据通讯(Modem)、高速以太网络传输(Fast Ethernet)、1M/10M家庭网络(Home PNA)等。

  制造过程

  芯片制作完整过程包括芯片设计、晶片制作、封装制作、成本测试等几个环节,其中晶片制作过程尤为的复杂。

  精密的芯片其制造过程非常的复杂

  首先是芯片设计,根据设计的需求,生成的“图样”

  1, 芯片的原料晶圆

  晶圆的成分是硅,硅是由石英沙所精练出来的,晶圆便是硅元素加以纯化(99.999%),接着是将些纯硅制成硅晶棒,成为制造集成电路的石英半导体的材料,将其切片就是芯片制作具体需要的晶圆。晶圆越薄,生产的成本越低,但对工艺就要求的越高。

  2,晶圆涂膜

  晶圆涂膜能抵抗氧化以及耐温能力,其材料为光阻的一种。

  3,晶圆光刻显影、蚀刻

  该过程使用了对紫外光敏感的化学物质,即遇紫外光则变软。通过控制遮光物的位置可以得到芯片的外形。在硅晶片涂上光致抗蚀剂,使得其遇紫外光就会溶解。这时可以用上第一份遮光物,使得紫外光直射的部分被溶解,这溶解部分接着可用溶剂将其冲走。这样剩下的部分就与遮光物的形状一样了,而这效果正是我们所要的。这样就得到我们所需要的二氧化硅层。

  4、搀加杂质

  将晶圆中植入离子,生成相应的P、N类半导体。

  具体工艺是是从硅片上暴露的区域开始,放入化学离子混合液中。这一工艺将改变搀杂区的导电方式,使每个晶体管可以通、断、或携带数据。简单的芯片可以只用一层,但复杂的芯片通常有很多层,这时候将这一流程不断的重复,不同层可通过开启窗口联接起来。这一点类似多层PCB板的制作原理。 更为复杂的芯片可能需要多个二氧化硅层,这时候通过重复光刻以及上面流程来实现,形成一个立体的结构。

  5、晶圆测试

  经过上面的几道工艺之后,晶圆上就形成了一个个格状的晶粒。通过针测的方式对每个晶粒进行电气特性检测。一般每个芯片的拥有的晶粒数量是庞大的,组织一次针测试模式是非常复杂的过程,这要求了在生产的时候尽量是同等芯片规格构造的型号的大批量的生产。数量越大相对成本就会越低,这也是为什么主流芯片器件造价低的一个因素。

  6、封装

  将制造完成晶圆固定,绑定引脚,按照需求去制作成各种不同的封装形式,这就是同种芯片内核可以有不同的封装形式的原因。比如:DIP、QFP、PLCC、QFN等等。这里主要是由用户的应用习惯、应用环境、市场形式等外围因素来决定的。

  7、测试、包装

  经过上述工艺流程以后,芯片制作就已经全部完成了,这一步骤是将芯片进行测试、剔除不良品,以及包装。

  半导体公司

  德州仪器/TI

  意法半导体/ST

  飞利浦半导体/PHILIPS

  恩智浦半导体/NXP

  安森美半导体/ON

  国际整流器公司/IR

  美国国家半导体公司/NS

  美国模拟器件公司/ADI

  飞思卡尔/FREESCALE

  美国爱特梅尔/ATMEL

  赛普拉斯/CYPRESS

  达拉斯/DALLAS

  美信半导体/MAXIM

  封装类型

  芯片的封装类型主要有以下几种:

  1.BGA球栅阵列封装

  2.CSP 芯片缩放式封装

  3.COB 板上芯片贴装

  4.COC 瓷质基板上芯片贴装

  5.MCM 多芯片模型贴装

  6.LCC 无引线片式载体

  7.CFP 陶瓷扁平封装

  8.PQFP 塑料四边引线封装

  9.SOJ 塑料J形线封装

  10.SOP 小外形外壳封装

  11.TQFP 扁平簿片方形封装

  12.TSOP 微型簿片式封装

  13.CBGA 陶瓷焊球阵列封装

  14.CPGA 陶瓷针栅阵列封装

  15.CQFP 陶瓷四边引线扁平

  16.CERDIP 陶瓷熔封双列

  17.PBGA 塑料焊球阵列封装

  18.SSOP 窄间距小外型塑封

  19.WLCSP 晶圆片级芯片规模封装

  20.FCOB 板上倒装片

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