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集成电路

集成电路

分类: 电子工程
属性: 技术
最后修改时间: 2024年03月04日
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  • 集成电路
集成电路(integrated circuit)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、电容和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,且引出线和焊接点的数目也大为减少,从而使电子元件向着微小型化、低功耗和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。

特点

       集成电路具有体积小,重量轻,引出线和焊接点少,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。

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、数字集成电路和数/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、放大和处理各种模拟信号(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),其输入信号和输出信号成比例关系。而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号(指在时间上和幅度上离散取值的信号。例如VCD、DVD重放的音频信号和视频信号)。    

       (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和薄膜集成电路。膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。

       (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、特大规模集成电路和巨大规模集成电路。   

       (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和单极型集成电路,他们都是数字集成电路。 双极型集成电路的制作工艺复杂,功耗较大,代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。单极型集成电路的制作工艺简单,功耗也较低,易于制成大规模集成电路,代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等类型。   

       (五)按用途分类

       集成电路按用途可分为电视机用集成电路、音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像机用集成电路、电脑(微机)用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相机用集成电路、遥控集成电路 、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。

       1.电视机用集成电路包括行、场扫描集成电路、中放集成电路、伴音集成电路、彩色解码集成电路、AV/TV转换集成电路、开关电源集成电路、遥控集成电路、丽音解 码集成电路、画中画处理集成电路、微处理器CPU)集成电路、存储器集成电路等。

       2.音响用集成电路包括AM/FM高中频电路、立体声解码电路、音频前置放大电路、音频运算放大集成电路、音频功率放大集成电路、环绕 声处理集成电路、电平驱动集成电路,电子音量控制集成电路、延时混响集成电路、电子开关集成电路等。   

       3.影碟机用集成电路有系统控制集成电路、视频编码集成电路、MPEG解码集成电路、音频信号处理集成电路、音响效果集成电路、RF信号处理集成电路、数字信号处理集成电路、伺服集成电路、电动机驱动集成电路等。

       4. 录像机用集成电路有系统控制集成电路、伺服集成电路、驱动集成电路、音频处理集成电路、视频处理集成电路。   

       (六)按应用领域分   

       集成电路按应用领域可分为标准通用集成电路和专用集成电路。   

       (七)按外形分

       集成电路按外形可分为圆形(金属外壳晶体管封装型,一般适合用于大功率)、扁平型(稳定性好
,体积小)和双列直插型.

发展简史

1、世界集成电路的发展历史    

       1947年:贝尔实验室肖克莱等人发明了晶体管,这是微电子技术发展中第一个里程碑;   

       1950年:结型晶体管诞生;   

       1950年: R Ohl和肖特莱发明了离子注入工艺;   

       1951年 :场效应晶体管发明;   

       1956年:C S Fuller发明了扩散工艺;   

       1958年:仙童公司Robert Noyce与德仪公 司基尔比间隔数月分别发明了集成电路,开创了世界微电子学的历史;   

       1960年:H H Loor和E Castellani发明了光刻工艺;   1962年:美国RCA公司研制出MOS场效应晶体管;   

       1963年:F.M.Wanlass和C.T.Sah首次提出CMOS技术,今天,95%以上的集成电路芯片都是基于CMOS工艺;   

       1964年:Intel摩尔提出摩尔定律,预测晶 体管集成度将会每18个月增加1倍;   

       1966年:美国RCA公司研制出CMOS集成电路,并研制出第一块门阵列(50 门);   

       1967年:应用材料公司Applied Materials)成立,现已成为全球最大的半导体设备制造公司; 

       1971年:Intel推出1kb动态随机存储器(DRAM),标志着大规模集成电路出现;   

       1971年:全球第一个微处理器4004由Intel公司推出,采用的是MOS工艺,这是一个里程碑式的发明;   

       1974年:RCA公司推出第一个CMOS 微处理器1802;   

       1976年:16kb DRAM和4kb SRAM问世;   

       1978年:64kb动态随机存储器诞生,不足0.5平方厘米的硅片上集成了14万个晶体管,标志着超大规模集成电路(VLSI)时代的来临;   

       1979年:Intel推出5MHz 8088微处理器,之后,IBM基于8088推出全球第一台PC;   

       1981年:256kb DRAM和64kb CMOS SRAM问世;    

       1984年:日本宣布推出1Mb DRAM和256kb SRAM;   

       1985年:80386微处理器问世,20MHz;   

       1988年:16MDRAM问世,1平方厘米大小的硅片上集成有3500万个晶体管,标志着进入超大规模集成电路(VLSI)阶段;   

       1989年:1Mb DRAM进入市场;   

       1989年:486微处理器推出,25MHz,1μm工艺,后来50MHz芯片采用 0.8μm工艺;   

       1992年:64M位随机存储器问世;   

       1993年:66MHz奔腾处理器推出,采用0.6μm工艺;   

       1995 年:Pentium Pro, 133MHz,采用0.6-0.35μm工艺;   

       1997年:300MHz奔腾Ⅱ问世,采用0.25μm工艺; 

       1999年:奔腾Ⅲ问世,450MHz,采用0.25μm工艺,后采用0.18μm工艺;   

       2000年: 1Gb RAM投放市场;   

       2000年:奔腾4问世,1.5GHz,采用0.18μm工艺;   

       2001年:Intel宣布2001年下半年采用0.13μm工艺。    

       2003年:奔腾4 E系列推出,采用90nm工艺。   

       2005年:intel 酷睿2系列上市,采用65nm工艺。   

       2007年 :基于全新45纳米High-K工艺的intel酷睿2 E7/E8/E9上市。   

       2009年:intel酷睿i系列全新推出,创纪录采用了领先的32纳米工艺,并且下一代22纳米工艺正在研发。   

2、我国集成电路的发展历史   

       我国集成电路产业诞生于六十年代,共经历了三个发展阶段:   

       1965年-1978年:以计算机和军工配套为目标,以开发逻辑电路为主要产品,初步建立集成电路工业基础及相关设备、仪器、材料的配套条件;   

       1978年-1990年:主要引进美国二手设备,改善集成电路装备水平,在“治散治乱”的同时,以消费类整机作为配套重点,较好地解决了彩电集成电路的国产化;   

       1990年-2000年:以908工程、909工程为重点,以CAD为突破口,抓好科技攻关和北方科研
开发基地的建设,为信息产业服务,集成电路行业取得了新的发展。

       集成电路产业是对集成电路产业链各环节市场销售额的总体描述,它不仅仅包含集成电路市场,也包括IP核市场、EDA市场、芯片代工市场、封测市场,甚至延伸至设备、材料市场。

       集成电路产业不再依赖CPU、存储器等单一器件发展,移动互联、三网融合多屏互动智能终端带来了多重市场空间,商业模式不断创新为市场注入新活力。目前中国集成电路产业已具备一定基础,多年来中国集成电路产业所聚集的技术创新活力、市场拓展能力、资源整合动力以及广阔的市场潜力,为产业在未来5年~10年实现快速发展、迈上新的台阶奠定了基础。

       2022年6月30日,三星电子有限公司宣布,该公司已经开始在其位于韩国的华城工厂大规模生产3纳米半导体芯片,是全球首家量产3纳米芯片的公司。

发展趋势

       2001年到2010年这10年间,我国集成电路产量的年均增长率超过25%,集成电路销售额的年均增长率则达到23%。2010年国内集成电路产量达到640亿块,销售额超过1430亿元,分别是2001年的10倍和8倍。中国集成电路产业规模已经由2001年不足世界集成电路产业总规模的2%提高到2010年的近9%。中国成为过去10年世界集成电路产业发展最快的地区之一。

       国内集成电路市场规模也由2001年的1140亿元扩大到2010年的7350亿元,扩大了6.5倍。国内集成电路产业规模与市场规模之比始终未超过20%。如扣除集成电路产业中接受境外委托代工的销售额,则中国集成电路市场的实际国内自给率还不足10%,国内市场所需的集成电路产品主要依靠进口。近几年国内集成电路进口规模迅速扩大,2010年已经达到创纪录的1570亿美元,集成电路已连续两年超过原油成为国内最大宗的进口商品。与巨大且快速增长的国内市场相比,中国集成电路产业虽发展迅速但仍难以满足内需要求。

       当前以移动互联网、三网融合、物联网云计算智能电网新能源汽车为代表的战略性新兴产业快速发展,将成为继计算机、网络通信、消费电子之后,推动集成电路产业发展的新动力。工信部预计,国内集成电路市场规模到2015年将达到12000亿元。

       我国集成电路产业发展的生态环境亟待优化,设计、制造、封装测试以及专用设备、仪器、材料等产业链上下游协同性不足,芯片、软件、整机、系统、应用等各环节互动不紧密。“十二五”期间,中国将积极探索集成电路产业链上下游虚拟一体化模式,充分发挥市场机制作用,强化产业链上下游的合作与协同,共建价值链。培育和完善生态环境,加强集成电路产品设计与软件、整机、系统及服务的有机连接,实现各环节企业的群体跃升,增强电子信息大产业链的整体竞争优势。

       2023年,问天实验舱元器件与组件舱外通用试验装置将开展大规模集成电路、新型半导体器件的空间环境效应试验。

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