數字電路集成設計
1)量產IC最小尺寸。
答:目前量產的IC最小的產品是22nm工藝的,目前已經開始大規模量產,比如intel的酷睿三代處理器均為22nm工藝。
2)IC及其相關產業發展動向。
答:(1)設計工具與設計方法。隨著集成電路復雜程度的不斷提高,單個芯片容納器件的數量急劇增加,其設計工具也由最初的手工繪制轉為計算機輔助設計(CAD),相應的設計工具根據市場需求迅速發展,出現了專門的EDA工具供應商。目前,EDA主要市場份額為美國的Cadence、Synopsys和Mentor等少數企業所壟斷。中國華大集成電路設計中心是國內唯一一家EDA開發和產品供應商。
(2)制造工藝與相關設備。集成電路加工制造是一項與專用設備密切相關的技術,俗稱“一代設備,一代工藝,一代產品”。在集成電路制造技術中,最關鍵的是薄膜生成技術和光刻技術。光刻技術的主要設備是曝光機和刻蝕機,目前在130nm的節點是以193nmDUV(Deep Ultraviolet Lithography)或是以光學延展的248nmDUV為主要技術,而在l00nm的節點上則有多種選擇:157nm DIJV、光學延展的193nm DLV和NGL.在70nm的節點則使用光學延展的157nm DIJV技術或者選擇NGL技術。到了35nm的節點范圍以下,將是NGL所主宰的時代,需要在EUV和EPL之間做出選擇。此外,作為新一代的光刻技術,X射線和離子投影光刻技術也在研究之中。
(3)測試。由于系統芯片(SoC)的測試成本幾乎占芯片成本的一半,因此未來集成電路測試面臨的最大挑戰是如何降低測試成本。結構測試和內置自測試可大大縮短測試開發時間和降低測試費用。另一種降低測試成本的測試方式是采用基于故障的測試。在廣泛采用將不同的IP核集成在一起的情況下,還需解決時鐘異步測試問題。另一個要解決的問題是提高模擬電路的測試速度。
(4)封裝。電子產品向便攜式/小型化、網絡化和多媒體化方向發展的市場需求對電路組裝技術提出了苛刻需求,集成電路封裝技術正在朝以下方向發展:
①裸芯片技術。主要有COB(ChipOI1Board)技術和Flip Chip(倒裝片)技術兩種形式。
②微組裝技術。是在高密度多層互連基板上,采用微焊接和封裝工藝組裝各種微型化片式元器件和半導體集成電路芯片,形成高密度、高速度、高可靠的三維立體機構的高級微電子組件的技術,其代表產品為多芯片組件(MCM)。
③圓片級封裝。其主要特征是:器件的外引出端和包封體是在已經過前工序的硅圓片上完成,然后將這類圓片直接切割分離成單個獨立器件。
④無焊內建層(Bumpless Build-Up Layer, BBLIL)技術。該技術能使CPIJ內集成的晶體管數量達到10億個,并且在高達20GHz的主頻下運行,從而使CPU達到每秒1億次的運算速度。此外,BBUL封裝技術還能在同一封裝中支持多個處理器,因此服務器的處理器可以在一個封裝中有2個內核,從而比獨立封裝的雙處理器獲得更高的運算速度。此外,BBUL封裝技術還能降低CPIJ的電源消耗,進而可減少高頻產生的熱量。
(5)材料。集成電路的最初材料是鍺,而后為硅,一些特種集成電路(如光電器件)也采用三五族(如砷化鎵)或二六族元素(如硫化鎘、磷化銦)構成的化合物半導體。
1956年 約翰巴丁 對半導體的研究和發現晶體管效應
1964年 查爾斯湯斯 在量子電子學領域的基礎研究成果,該成果導致了基于微波-激光原理建造的振蕩器和放大器
1973年 伊瓦爾賈愛弗 發現半導體和超導體的隧道效應
1981年 凱西格巴恩 對開發高分辨率電子光譜儀的貢獻
1987年 約翰內斯 在發現陶瓷材料的超導性方面的突破
2000年 杰克基爾比 在發明集成電路中所做的貢獻
2009年 威拉德博伊爾 發明半導體成像器件電荷耦合器件
3)查出與IC發展有關的諾貝爾獎獲得者姓名、獲獎年份。
4)半導體有什么特點,可有效幫助發展電子產品。
答: 導電能力介于導體與絕緣體之間的物質稱為半導體。半導體材料是一類具有半導體性能、可用來制作半導體器件和集成電的電子材料,其電導率在10(U-3)~10(U-9)歐姆/厘米范圍內。半導體材料的電學性質對光、熱、電、磁等外界因素的變化十分敏感,在半導體材料中摻入少量雜質可以控制這類材料的電導率。正是利用半導體材料的這些性質,才制造出功能多樣的半導體器件。 半導體材料是半導體工業的基礎,它的發展對半導體技術的發展有極大的影響。半導體材料按化學成分和內部結構,大致可分為以下幾類。1.元素半導體有鍺、硅、硒、硼、碲、銻等。50年代,鍺在半導體中占主導地位,但 鍺半導體器件的耐高溫和抗輻射性能較差,到60年代后期逐漸被硅材料取代。用硅制造的半導體器件,耐高溫和抗輻射性能較好,特別適宜制作大功率器件。因此,硅已成為應用最多的一種增導體材料,目前的集成電路大多數是用硅材料制造的。2.化合物半導體由兩種或兩種以上的元素化合而成的半導體材料。它的種類很多,重要的有砷化鎵、磷化錮、銻化錮、碳化硅、硫化鎘及鎵砷硅等。其中砷化鎵是制造微波器件和集成電的重要材料。碳化硅由于其抗輻射能力強、耐高溫和化學穩定性好,在航天技術領域有著廣泛的應用。3.無定形半導體材料 用作半導體的玻璃是一種非晶體無定形半導體材料,分為氧化物玻璃和非氧化物玻璃兩種。這類材料具有良好的開關和記憶特性和很強的抗輻射能力,主要用來制造閾值開關、記憶開關和固體顯示器件。4.有機增導體材料已知的有機半導體材料有幾十種,包括萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等,目前尚未得到應用 。
5)集成電路有很多優點,但沒有一個電路全部由集成的電路組成(你可以看看一些電子設備的電路板,電路中仍有電阻、電容等元器件、晶體管等),為什么不用集成電路來取代這些元器件?
答: 集成電路制造,芯片面積是第一要素部分元器件尺寸受限,是無法集成的,最明顯的是電容和電感以常用的220V耐壓的電解電容為例,要想在集成電路里實現220V的耐壓、容值幾十uF的電容,工藝成本本身就會很高,因為,集成電路里面的電容一般耐壓都小于5V,目前還沒有公司能集成220V耐壓電容的,而且在同等面積下,耐壓和電容值成反比的。所以,要想做出這么大的電容,不僅需要非常好的工藝水平,還得需要很大的芯片面積,可能比本身電路面積大很多倍,比起單獨做個電解電容,成本那可就高了不少,這顯然是沒事虧錢的行為。 一個顯而易見的問題,集成電路發展這么多年,原來大個的電解電容還是那么大個。。。 第二,部分功率器件受電流、散熱等方面影響,無法集成,比如說大功率的三極管或MOS管,本身就很燙了,還需要加散熱器的,你還要把他往一塊集成,指甲蓋都不夠的地方越來越燙,散熱搞不定,電路根本就沒辦法穩定工作,還隨時有燒掉的風險。。。。總結一句話:集成還是不集成,那是成本的考慮~~
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