分立元件電路與集成電路小論文

1、分立元件電路與集成電路李亞妮工商管理1301201306010113一、分立兀件電路1.1二極管定義二極管是電子元件當(dāng)中，一種具有兩個(gè)電極的裝置，只允許電流由單一方向 流過(guò)，許多的使用是應(yīng)用其整流的功能。而變?nèi)荻O管則用來(lái)當(dāng)作電子式的可調(diào) 電容器。大部分二極管所具備的電流方向性我們通常稱之為“整流”功能。 二極 管最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過(guò)（稱為順向偏壓），反向時(shí)阻斷 （稱為逆向偏壓）。因此，二極管可以想成電子版的逆止閥。功能二極管具有陽(yáng)極和陰極兩個(gè)端子，電流只能往單一方向流動(dòng)。也就是說(shuō)，電 流可以從陽(yáng)極流向陰極，而不能從陰極流向陽(yáng)極。對(duì)二極管所具備的這種單向特 性的應(yīng)用，通常稱

2、之為“整流”功能。在真空管內(nèi)，借由電極之間加上的電壓能 夠讓熱電子從陰極到達(dá)陽(yáng)極，因而有整流的作用。將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，包?無(wú)線電接收器對(duì)無(wú)線電信號(hào)的調(diào)制，都是通過(guò)整流來(lái)完成的。因?yàn)槠漤樝蛄魍ǚ聪蜃钄嗟奶攸c(diǎn)，二極管可以想成電子版的逆止閥。然而實(shí) 際上，二極管并不會(huì)表現(xiàn)出如此完美的開(kāi)關(guān)性， 而是呈現(xiàn)出較為復(fù)雜的非線性電 子特征這是由特定類型的二極管技術(shù)決定的。 一般來(lái)說(shuō)，只有在正向達(dá)到閾值電壓時(shí)，二極管才會(huì)開(kāi)始工作（此狀態(tài)被稱為正向偏置）旦。一個(gè)正向偏置的二極管兩端的電壓降變化只與電流有一點(diǎn)關(guān)系， 并且是溫度的函數(shù)。因此這一特 性可用于溫度傳感器或參考電壓。半導(dǎo)體二極管的非線性電流-電壓特性

3、，可以根據(jù)選擇不同的半導(dǎo)體材料和摻雜 不同的雜質(zhì)從而形成雜質(zhì)半導(dǎo)體來(lái)改變。 特性改變后的二極管在使用上除了用做 開(kāi)關(guān)的方式之外，還有很多其他的功能，如：用來(lái)調(diào)節(jié)電壓（齊納二極管），限 制高電壓從而保護(hù)電路（雪崩二極管），無(wú)線電調(diào)諧（變?nèi)荻O管），產(chǎn)生射頻 振蕩（隧道二極管、耿氏二極管、IMPATT二極管）以及產(chǎn)生光（發(fā)光二極管）。半導(dǎo)體二極管中，有利用P型和N型兩種半導(dǎo)體接合面的PN結(jié)效應(yīng)，也有利用 金屬與半導(dǎo)體接合產(chǎn)生的肖特基效應(yīng)達(dá)到整流作用的類型。若是 PN結(jié)型的二極 管，在P型側(cè)就是陽(yáng)極，N型側(cè)則是陰極。特性 正向性夕卜加正向電壓時(shí)，在正向特性的起始部分，正向電壓很小，不足以克服PN結(jié)內(nèi)

4、電場(chǎng)的阻擋作用，正向電流幾乎為零，這一段稱為死區(qū)。這個(gè)不能使二極管 導(dǎo)通的正向電壓稱為死區(qū)電壓。當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓以后，PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)被克服，二極管正向?qū)?，電流隨電壓增大而迅速上升。在正常使用的電流范圍內(nèi)， 導(dǎo)通時(shí)二極管的端電壓幾乎維持不變，這個(gè)電壓稱為二極管的正向電壓。當(dāng)二極管兩端的正向電壓超過(guò)一定數(shù)值 “執(zhí)，內(nèi)電場(chǎng)很快被削弱，特性電流迅速增長(zhǎng)， 二極管正向?qū)?。樸九叫做門(mén)坎電壓或閾值電壓，硅管約為0.5V，鍺管約為0.1V。 硅二極管的正向?qū)▔航导s為0.60.8V，鍺二極管的正向?qū)▔航导s為0.20.3V。 反向性外加反向電壓不超過(guò)一定范圍時(shí)，通過(guò)二極管的電流是少數(shù)載流子漂移運(yùn)動(dòng) 所

5、形成反向電流。由于反向電流很小，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。這個(gè)反向電流又稱 為反向飽和電流或漏電流，二極管的反向飽和電流受溫度影響很大。 一般硅管的 反向電流比鍺管小得多，小功率硅管的反向飽和電流在nA數(shù)量級(jí)，小功率鍺管在yA數(shù)量級(jí)。溫度升高時(shí)，半導(dǎo)體受熱激發(fā)，少數(shù)載流子數(shù)目增加，反向飽和 電流也隨之增加。 擊穿外加反向電壓超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，反向電流會(huì)突然增大，這種現(xiàn)象稱為電擊穿。 引起電擊穿的臨界電壓稱為二極管反向擊穿電壓。 電擊穿時(shí)二極管失去單向?qū)щ?性。如果二極管沒(méi)有因電擊穿而引起過(guò)熱，則單向?qū)щ娦圆灰欢〞?huì)被永久破壞， 在撤除外加電壓后，其性能仍可恢復(fù)，否則二極管就損壞了。因而使用時(shí)應(yīng)避免 二極

6、管外加的反向電壓過(guò)高。歷史20世紀(jì)初，由于無(wú)線電接收器探測(cè)器的需要，熱離子二極管（真空管）和 固態(tài)二極管（半導(dǎo)體二極管）大約在相同的時(shí)間分別研發(fā)。直到20世紀(jì)50年代之前，真空管二極管在收音機(jī)中都更為常用。 這是因?yàn)樵缙诘狞c(diǎn)接觸式半導(dǎo)體二 極管（貓須探測(cè)器）并不穩(wěn)定，并且那時(shí)大多數(shù)的收音機(jī)放大器都是由真空管制 成，二極管可以直接放入其中。而且那時(shí)真空管整流器和充氣整流器處理一些高 電壓、高電流整流任務(wù)的能力更是遠(yuǎn)在半導(dǎo)體二極管（如硒整流器）之上。真空管的發(fā)現(xiàn)1873年，弗雷德里克格思里(Frederick Guthrie )發(fā)現(xiàn)了熱離子二極管 的基本操作原理。他發(fā)現(xiàn)了當(dāng)白熱化的接地金屬接近帶正

7、電的驗(yàn)電器時(shí)， 驗(yàn)電器 的電會(huì)被引走；然而帶負(fù)電的驗(yàn)電器則不會(huì)發(fā)生類似情況。 這表明了電流只能向 一個(gè)方向流動(dòng)。1880年2月13日，托馬斯愛(ài)迪生也發(fā)現(xiàn)了這一規(guī)律。當(dāng)時(shí)，愛(ài)迪生正在 研究為什么他的碳絲燈泡的燈絲幾乎總是在正極端燒斷。他有一個(gè)密封了金屬板 的特殊玻璃外殼燈泡。利用這個(gè)裝置，他證實(shí)，發(fā)光的燈絲會(huì)有一種無(wú)形的電流 穿過(guò)真空與金屬板連接，但只有當(dāng)板被連接到正電源時(shí)才會(huì)發(fā)生。愛(ài)迪生隨即發(fā)明了一種電路，他的特殊燈泡有效地取代了直流電壓表中的電阻。在1884年，愛(ài)迪生被授予了此項(xiàng)發(fā)明的專利。由于當(dāng)時(shí)這種裝置實(shí)際上并不能看出實(shí)用價(jià)值， 這項(xiàng)專利更多地是為了防止別人聲稱最早發(fā)現(xiàn)了這一所謂“愛(ài)迪生

8、效應(yīng)”。20年后，約翰弗萊明(愛(ài)迪生前雇員)發(fā)現(xiàn)了這一效應(yīng)的實(shí)用價(jià)值，它 可以用來(lái)制作精確檢波器。1904年11月16日，第一個(gè)真正的熱離子二極管一 弗萊明管，由弗萊明在英國(guó)申請(qǐng)了專利。固態(tài)二極管1874年，德國(guó)物理學(xué)家卡爾布勞恩發(fā)現(xiàn)了晶體的“單向傳導(dǎo)”的能力， 并在1899年將晶體整流器申請(qǐng)了專利。氧化亞銅和硒整流器則是在1930年代為 了供電應(yīng)用而發(fā)明的。印度人賈格迪什錢(qián)德拉博斯在 1894年成為了第一個(gè)使用晶體檢測(cè)無(wú)線 電波的科學(xué)家。他也在厘米和毫米級(jí)別對(duì)微波進(jìn)行了研究1011。1903年，格林里夫惠特勒皮卡德(Greenleaf Whittier Pickard )發(fā)明了硅晶檢波器，

9、并在1906年11月20日注冊(cè)了專利。也正是因?yàn)楦窳掷锓?，使得晶體檢波器發(fā) 展成了可實(shí)用于無(wú)線電報(bào)的裝置。其他實(shí)驗(yàn)者嘗試了多種其他物質(zhì)，其中最廣泛 使用的是礦物方鉛礦(硫化鉛)，因它價(jià)格便宜且容易獲取。在這些早期的晶體 收音機(jī)集的晶體檢波器包括一個(gè)可調(diào)節(jié)導(dǎo)線的點(diǎn)接觸設(shè)備(即所謂的“貓須”)?？梢酝ㄟ^(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)晶體表面上的導(dǎo)線， 以獲得最佳的信號(hào)。這個(gè)較為麻煩的設(shè)備 在20世紀(jì)20年代由熱離子二極管所取代。20世紀(jì)50年代，高純度的半導(dǎo)體材 料出現(xiàn)。因?yàn)樾鲁霈F(xiàn)的鍺二極管價(jià)格便宜，晶體收音機(jī)重新開(kāi)始被大規(guī)模使用。 貝爾實(shí)驗(yàn)室還開(kāi)發(fā)了鍺二極管微波接收器。20世紀(jì)40年代中后期，美國(guó)電話電 報(bào)公司在美國(guó)

10、四處新建的微波塔上開(kāi)始應(yīng)用這種微波接收器，主要用于傳輸電話和網(wǎng)絡(luò)電視信號(hào)。不過(guò)貝爾實(shí)驗(yàn)室并未研發(fā)出效果令人滿意的熱離子二極管微波 接收器。分類(1)依照材料及發(fā)展年代分類:1. 二極真空管2. 鍺二極管3. 硒二極管4. 硅二極管5. 砷化鎵二極管(2)依照應(yīng)用及特性分類：1. PN結(jié)二極管(PN Diode)利用半導(dǎo)體中PN接合的整流性質(zhì)，是最基本的半導(dǎo)體二極管。細(xì)節(jié)請(qǐng)參照 PN結(jié)的條目。2. 肖特基二極管利用金屬和半導(dǎo)體二者的接合面的肖特基效應(yīng)的整流作用。由于正向的切 入電壓較低，導(dǎo)通回復(fù)時(shí)間也短，適合用于高頻率的整流。一般而言漏電流較多， 突波耐受度較低。也有針對(duì)此缺點(diǎn)做改善的品種推出。

11、3. 穩(wěn)壓二極管(Referenee Diode )(常用稱法：齊納二極管被施加反方向電壓的場(chǎng)合，超過(guò)特定電壓時(shí)發(fā)生的反向擊穿電壓隨反向電流 變化很小，具有一定的電壓穩(wěn)定能力。利用此性質(zhì)做成的元件被用于電壓基準(zhǔn)。 借由摻雜物的種類、濃度，決定擊穿電壓(破壞電壓)。其正向特性與一般的二 極管相同。4. 恒流二極管(或稱定電流二極管， CRD Current Regulative Diode，Constant Current Diode )被施加順?lè)较螂妷旱膱?chǎng)合，無(wú)論電壓多少，可以得到一定的電流的元件。 通 常的電流容量在115mA的范圍。雖然被稱為二極管，但是構(gòu)造、動(dòng)作原理都與 接合型電場(chǎng)效應(yīng)晶

12、體管相似。5. 變?nèi)荻O管施加反向電壓的場(chǎng)合，二極管 PN接合的耗盡層厚度會(huì)因電壓不同而變化， 產(chǎn)生靜電容量(接合容量)的變化，可當(dāng)作由電壓控制的可變電容器使用。沒(méi)有 機(jī)械零件所以可靠度高，廣泛應(yīng)用于壓控振蕩器或可變電壓濾波器，也是電視接收器和移動(dòng)電話不可缺少的零件。6. 發(fā)光二極管可以發(fā)光的二極管。由發(fā)光種類與特性又有紅外線二極管、各種顏色的見(jiàn)光 二極管、紫外線二極管等。7. 激光二極管當(dāng)LED產(chǎn)生的光是帶寬極窄的同調(diào)光(Cohere nt Light )時(shí)，則稱為激光二 極管。8. 光電二極管光線射入PN結(jié)，P區(qū)空穴、N區(qū)電子大量發(fā)生，產(chǎn)生電壓(光電效應(yīng))。借 由測(cè)量此電壓或電流，可作為光

13、感應(yīng)器使用。有PN PIN、肖特基、APD等類型。 太陽(yáng)電池也是利用此種效應(yīng)。9. 隧道二極管(Tunnel Diode )、江崎二極管(Esaki Diode )、透納二極管由日本人江崎玲于奈于1957年發(fā)明。是利用量子穿隧效應(yīng)的作用，會(huì)出現(xiàn) 在一定偏置范圍內(nèi)正向電壓增加時(shí)流通的電流量反而減少的“負(fù)電阻”的現(xiàn)象。 這是最能耐受核輻射的半導(dǎo)體二極管。10. PIN 二極管(P-intrinsic-N Diode)PN之間一層高電阻的半導(dǎo)體層，使少數(shù)載流子的積蓄效果增加，逆回復(fù)時(shí) 間也較長(zhǎng)。利用正向偏置時(shí)高頻率信號(hào)較容易通過(guò)的性質(zhì)，用于天線的頻帶切換 以及高頻率開(kāi)關(guān)。11. 耿效應(yīng)二極管應(yīng)用于低

14、功率微波振蕩器。12. 二極真空管13. 氣體放電管整流器針狀電極和平板電極相向接近尖端放電。若把針狀電極當(dāng)做負(fù)極，比較低的電壓就會(huì)開(kāi)始放電。利用這樣的性質(zhì)來(lái)做當(dāng)作整流器。14點(diǎn)接觸二極管用鎢之類的金屬針狀電極與 N型半導(dǎo)體的表面接觸，此構(gòu)造的特征是寄生電 容非常小。采用于鍺質(zhì)二極管和耿效應(yīng)二極管。礦石收音機(jī)中使用的礦石檢波器 也是一種點(diǎn)接觸二極管。15. 交流二極管（DIAC）、突波保護(hù)二極管、雙向觸發(fā)二極管當(dāng)施加超過(guò)規(guī)定電壓（Break Over電壓，VBO的電壓會(huì)開(kāi)始導(dǎo)通使得端子 之間的電壓降低的雙方向元件。用于電路的突波保護(hù)上。另，雖被稱為二極管， 實(shí)際的構(gòu)造、動(dòng)作原理都應(yīng)歸類為閘流管

15、/可控硅整流器的復(fù)雜分類中。16. 非線性電阻器若超過(guò)一定電壓，電阻就會(huì)降低。是保護(hù)電路受到突波電壓傷害的雙向元件。 通常由二氧化鋅的燒結(jié)體顆粒制成，當(dāng)作非線性電阻使用。雖然一般認(rèn)為它的作 用應(yīng)是由內(nèi)部眾多金屬氧化物顆粒間的肖特基接面二極管效應(yīng)而產(chǎn)生，但對(duì)外并不呈現(xiàn)二極管的特性，因此平常并不列在二極管分類之中。1.2三極管定義三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種 電流控制電流的半導(dǎo)體器件。其作用是把微弱信號(hào)放大成幅度值較大的電信號(hào)， 也用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。晶體三極管，是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用， 是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相

16、距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū) 和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種。歷史1947年12月23 日，美國(guó)新澤西州墨累山的貝爾實(shí)驗(yàn)室里，3位科學(xué)家一一巴丁博士、布菜頓博士和肖克萊博士在緊張而又有條不紊地做著實(shí)驗(yàn)。他們?cè)趯?dǎo)體電路中正在進(jìn)行用半導(dǎo)體晶體把聲音信號(hào)放大的實(shí)驗(yàn)。3位科學(xué)家驚奇地發(fā)現(xiàn)，在他們發(fā)明的器件中通過(guò)的一部分微量電流， 竟然可以控制另一部分流過(guò)的大得 多的電流，因而產(chǎn)生了放大效應(yīng)。這個(gè)器件，就是在科技史上具有劃時(shí)代意義的 成果一一晶體管。因它是在圣誕節(jié)前夕發(fā)明的，而且對(duì)人們未來(lái)的生活發(fā)生如此 巨大的影響，所以被稱為“獻(xiàn)給世界的圣誕

17、節(jié)禮物”。另外這3位科學(xué)家因此共 同榮獲了 1956年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。晶體管促進(jìn)并帶來(lái)了“固態(tài)革命”，進(jìn)而推動(dòng)了全球范圍內(nèi)的半導(dǎo)體電子工 業(yè)。作為主要部件，它及時(shí)、普遍地首先在通訊工具方面得到應(yīng)用，并產(chǎn)生了巨 大的經(jīng)濟(jì)效益。由于晶體管徹底改變了電子線路的結(jié)構(gòu)， 集成電路以及大規(guī)模集 成電路應(yīng)運(yùn)而生，這樣制造像高速電子計(jì)算機(jī)之類的高精密裝置就變成了現(xiàn)實(shí)。分類a.按材質(zhì)分：硅管、鍺管貼片三極管b.按結(jié)構(gòu)分：NPN、PNP。如圖所示。c.按功能分：開(kāi)關(guān)管、功率管、達(dá)林 頓管、光敏管等.d. 按功率分：小功率管、中功率管、大功率管e. 按工作頻率分：低頻管、高頻管、超頻管f. 按結(jié)構(gòu)工藝分：合金管、平

18、面管g. 按安裝方式：插件三極管、貼片三極管二、集成電路2.1定義集成電路(Integrated Circuit ，縮寫(xiě)：IC )是指通過(guò)一系列特定的加工工 藝，將多個(gè)晶體管、二極管等有源器件和電阻、電容等無(wú)源器件，按照一定的電 路連接集成在一塊半導(dǎo)體單晶片(如硅或GaAs等)或陶瓷等基片上，作為一個(gè)不可分割的整體執(zhí)行某一特定功能的電路組件。2.2特點(diǎn)集成電路具有體積小，重量輕，引出線和焊接點(diǎn)少，壽命長(zhǎng)，可靠性高，性 能好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)。它不僅在工、民用電子設(shè)備如收錄 機(jī)、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等方面得到廣泛的應(yīng)用，同時(shí)在軍事、通訊、遙控等方面也 得到廣泛的應(yīng)用。用集成電路來(lái)裝配電

19、子設(shè)備，其裝配密度比晶體管可提高幾十 倍至幾千倍，設(shè)備的穩(wěn)定工作時(shí)間也可大大提高。2.3產(chǎn)生原因?yàn)槭裁磿?huì)產(chǎn)生集成電路？我們知道任何發(fā)明創(chuàng)造背后都是有驅(qū)動(dòng)力的，而驅(qū)動(dòng)力往往來(lái)源于問(wèn)題。那么集成電路產(chǎn)生之前的問(wèn)題是什么呢？我們看一下 1942年在美國(guó)誕生的世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，它是一個(gè)占地150平方米、重達(dá)30噸的龐然大物，里面的電路使用了 17468只電子管、7200只電阻、10000 只電容、50萬(wàn)條線，耗電量150千瓦。顯然，占用面積大、無(wú)法移動(dòng)是它最直 觀和突出的問(wèn)題；如果能把這些電子元件和連線集成在一小塊載體上該有多好！ 我們相信，有很多人思考過(guò)這個(gè)問(wèn)題，也提出過(guò)各種想法。典型的如英國(guó)

20、雷達(dá)研 究所的科學(xué)家達(dá)默，他在1952年的一次會(huì)議上提出：可以把電子線路中的分立 元器件，集中制作在一塊半導(dǎo)體晶片上，一小塊晶片就是一個(gè)完整電路，這樣一 來(lái)，電子線路的體積就可大大縮小，可靠性大幅提高。這就是初期集成電路的構(gòu) 想，晶體管的發(fā)明使這種想法成為了可能，1947年在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室制造出來(lái) 了第一個(gè)晶體管，而在此之前要實(shí)現(xiàn)電流放大功能只能依靠體積大、耗電量大、 結(jié)構(gòu)脆弱的電子管。晶體管具有電子管的主要功能，并且克服了電子管的上述缺 點(diǎn)，因此在晶體管發(fā)明后，很快就出現(xiàn)了基于半導(dǎo)體的集成電路的構(gòu)想，也就很快發(fā)明出來(lái)了集成電路。杰克基爾比(Jack Kilby )和羅伯特諾伊斯(Robert

21、 Noyce)在19581959期間分別發(fā)明了鍺集成電路和硅集成電路。2.4發(fā)展歷史1947年：美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的約翰巴丁、布拉頓、肖克萊三人發(fā)明了晶體 管，這是微電子技術(shù)發(fā)展中第一個(gè)里程碑；1950年：結(jié)型晶體管誕生；1950年：ROhl和肖克萊發(fā)明了離子注入工藝；1951年：場(chǎng)效應(yīng)晶體管發(fā)明；1952年，英國(guó)皇家研究所的達(dá)默在美國(guó)工程師協(xié)會(huì)舉辦的座談會(huì)上發(fā)表的 論文中第一次提出了集成電路的設(shè)想；1956年：C S Fuller發(fā)明了擴(kuò)散工藝；1958年：仙童公司Robert Noyce與德儀公司基爾比間隔數(shù)月分別發(fā)明了集 成電路，開(kāi)創(chuàng)了世界微電子學(xué)的歷史；1960年：H H Loor和E C

22、astellani 發(fā)明了外延生長(zhǎng)工藝；1962年：美國(guó)RCA公司研制出MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管；1963年：和首次提出CMO技術(shù)，今天，95%以上的集 成電路芯片都是基于CMO工藝；1964年：In tel摩爾提出摩爾定律，預(yù)測(cè)晶體管集成度將會(huì)每18個(gè)月增加1倍；1966年：美國(guó)RCA公司研制出CMO集成電路，并研制出第一塊門(mén)陣列(50 門(mén))，為現(xiàn)如今的大規(guī)模集成電路發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，具有里程碑意義；1967年：應(yīng)用材料公司(Applied Materials )成立，現(xiàn)已成為全球最大的 半導(dǎo)體設(shè)備制造公司；1970年，斯皮勒(E.Spiller )和卡斯特蘭尼(E.Castellani )發(fā)明

23、了光刻 工藝；1971年：Intel推出1kb動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM，標(biāo)志著大規(guī)模集成電路 出現(xiàn)；1971 年:全球第一個(gè)微處理器4004由In tel公司推出，采用的是MOST藝， 這是一個(gè)里程碑式的發(fā)明；1974年：RCA公司推出第一個(gè)CMO微處理器1802；1976 年：16kb DRAM和 4kb SRAM問(wèn)世；1978年：64kb動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器誕生，不足0.5平方厘米的硅片上集成了 14 萬(wàn)個(gè)晶體管，標(biāo)志著超大規(guī)模集成電路(VLSI)時(shí)代的來(lái)臨；1979年：Intel推出5MHz 8088微處理器，之后，IBM基于8088推出全球 第一臺(tái)PC1981 年: 256kb DRAM和

24、64kb CMOS SRA問(wèn)世；1984 年：日本宣布推出 1Mb DRAI和 256kb SRAM1985年：80386微處理器問(wèn)世，20MHz1988年：16MDRANR世，1平方厘米大小的硅片上集成有 3500萬(wàn)個(gè)晶體管， 標(biāo)志著進(jìn)入超大規(guī)模集成電路（VLSI）階段；1989 年：1Mb DRAMS 入市場(chǎng)；1989年:486微處理器推出，25MH,1 ym工藝，后來(lái)50MHz芯片采用 0.8 m 工藝；1992年：64M位隨機(jī)存儲(chǔ)器問(wèn)世；1993年：66MHz奔騰處理器推出，采用0.6 ym 工藝；1995年：Pentium Pro, 133MHz，采用 0.6- 0.35 ym 工藝

25、；1997年：300MHz奔騰U問(wèn)世，采用 0.25 ym工藝；1999年：奔騰川問(wèn)世，450MHz采用0.25 ym工藝，后采用0.18 ym工藝；2000 年：1Gb RAMS放市場(chǎng)；2000年：奔騰4問(wèn)世，1.5GHz,采用0.18 ym工藝；2001年：Intel宣布2001年下半年采用0.13 ym工藝；2003年：奔騰4 E系列推出，采用90nm工藝；2005年：in tel 酷睿2系列上市，采用 65nm工藝；2007年：基于全新45納米High-K工藝的intel酷睿2 E7/E8/E9上市；2009年：in tel酷睿i系列全新推出，創(chuàng)紀(jì)錄采用了領(lǐng)先的 32納米工藝， 并且下

26、一代22納米工藝正在研發(fā)；我國(guó)集成電路發(fā)展歷史：我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)誕生于六十年代，共經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：1965年-1978年：以計(jì)算機(jī)和軍工配套為目標(biāo)，以開(kāi)發(fā)邏輯電路為主要產(chǎn) 品, 初步建立集成電路工業(yè)基礎(chǔ)及相關(guān)設(shè)備、儀器、材料的配套條件1978年-1990年：主要引進(jìn)美國(guó)二手設(shè)備，改善集成電路裝備水平，在“治 散治亂”的同時(shí)，以消費(fèi)類整機(jī)作為配套重點(diǎn)，較好地解決了彩電集成電路的國(guó) 產(chǎn)化1990年-2000年：以908工程、909工程為重點(diǎn)，以CAD為突破口，抓好科 技攻關(guān)和北方科研開(kāi)發(fā)基地的建設(shè)，為信息產(chǎn)業(yè)服務(wù)，集成電路行業(yè)取得了新的 發(fā)展。2.5現(xiàn)狀這些年來(lái)，集成電路持續(xù)向更小的外型尺寸發(fā)

27、展，使得每個(gè)芯片可以封裝更 多的電路。這樣增加了每單位面積容量，可以降低成本和增加功能-見(jiàn)摩爾定律， 集成電路中的晶體管數(shù)量，每1.5年增加一倍?？傊?，隨著外形尺寸縮小，幾乎 所有的指標(biāo)改善了-單位成本和開(kāi)關(guān)功率消耗下降，速度提高。但是，集成納米級(jí)別設(shè)備的IC不是沒(méi)有問(wèn)題，主要是泄漏電流。因此，對(duì)于最終用戶的速度和 功率消耗增加非常明顯，制造商面臨使用更好幾何學(xué)的尖銳挑戰(zhàn)。這個(gè)過(guò)程和在 未來(lái)幾年所期望的進(jìn)步，在半導(dǎo)體國(guó)際技術(shù)路線圖中有很好的描述。越來(lái)越多的電路以集成芯片的方式出現(xiàn)在設(shè)計(jì)師手里，使電子電路的開(kāi)發(fā)趨向于小型化、高速化。越來(lái)越多的應(yīng)用已經(jīng)由復(fù)雜的模擬電路轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的數(shù)字邏輯 集成電路

28、。2.6發(fā)展趨勢(shì)2001年到2010年這10年間，我國(guó)集成電路產(chǎn)量的年均增長(zhǎng)率超過(guò) 25%集 成電路銷售額的年均增長(zhǎng)率則達(dá)到 23% 2010年國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)量達(dá)到640億塊, 銷售額超過(guò)1430億元，分別是2001年的10倍和8倍。中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模 已經(jīng)由2001年不足世界集成電路產(chǎn)業(yè)總規(guī)模的 2%提高到2010年的近9%中國(guó) 成為過(guò)去10年世界集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的地區(qū)之一。國(guó)內(nèi)集成電路市場(chǎng)規(guī)模也由2001年的1140億元擴(kuò)大到2010年的7350億元, 擴(kuò)大了 6.5倍。國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模與市場(chǎng)規(guī)模之比始終未超過(guò)20%如扣除集成電路產(chǎn)業(yè)中接受境外委托代工的銷售額， 則中國(guó)集成電路市

29、場(chǎng)的實(shí)際國(guó)內(nèi)自 給率還不足10%國(guó)內(nèi)市場(chǎng)所需的集成電路產(chǎn)品主要依靠進(jìn)口。近幾年國(guó)內(nèi)集成 電路進(jìn)口規(guī)模迅速擴(kuò)大，2010年已經(jīng)達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的1570億美元，集成電路已連 續(xù)兩年超過(guò)原油成為國(guó)內(nèi)最大宗的進(jìn)口商品。 與巨大且快速增長(zhǎng)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)相比， 中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)雖發(fā)展迅速但仍難以滿足內(nèi)需要求。我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境亟待優(yōu)化，設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試以及專用設(shè)備、儀器、材料等產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同性不足，芯片、軟件、整機(jī)、系統(tǒng)、應(yīng) 用等各環(huán)節(jié)互動(dòng)不緊密?！笆濉逼陂g，中國(guó)將積極探索集成電路產(chǎn)業(yè)鏈上下 游虛擬一體化模式，充分發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)制作用，強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)鏈上下游的合作與協(xié)同， 共建價(jià)值鏈。培育和完善生態(tài)環(huán)

30、境，加強(qiáng)集成電路產(chǎn)品設(shè)計(jì)與軟件、整機(jī)、系統(tǒng) 及服務(wù)的有機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)企業(yè)的群體躍升，增強(qiáng)電子信息大產(chǎn)業(yè)鏈的整體 競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。2.7分類(1) 功能結(jié)構(gòu)分為模擬集成電路、數(shù)字集成電路和數(shù)/模混合集成電路三大類。模擬集成電路又稱線性電路，用來(lái)產(chǎn)生、放大和處理各種模擬信號(hào)(指幅度 隨時(shí)間變化的信號(hào)。比如，復(fù)讀機(jī)重放的錄音信號(hào)就是模擬信號(hào)，收音機(jī)、電視 機(jī)接收的音頻信號(hào)也是模擬信號(hào)。模擬集成電路根據(jù)功能又分為運(yùn)算放大器、電 壓比較器、穩(wěn)壓器等多種。數(shù)字集成電路用來(lái)產(chǎn)生、放大和處理各種數(shù)字信號(hào)(指在時(shí)間上和幅度上離 散取值的信號(hào)。例如3G手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、電腦CPU數(shù)字電視的邏輯控制和重 放的音頻信號(hào)和

31、視頻信號(hào))。數(shù)字集成電路又分為T(mén)TL集成電路、HTL集成電路、 STTL集成電路、ECL集成電路、CMO集成電路等多種。(2) 制作工藝集成電路按制作工藝可分為半導(dǎo)體集成電路和膜集成電路。膜集成電路又分類厚膜集成電路和薄膜集成電路。(3) 集成度高低集成電路按集成度高低的不同可分為：SSIC 小規(guī)模集成電路(Small Scale Integrated circuits)MSIC 中規(guī)模集成電路(Medium Scale Integrated circuits)LSIC 大規(guī)模集成電路(Large Scale Integrated circuits)VLSIC 超大規(guī)模集成電路(Very La

32、rge Scale Integrated circuits)ULSIC特大規(guī)模集成電路(Ultra Large Scale Integrated circuits)GSIC巨大規(guī)模集成電路也被稱作極大規(guī)模集成電路或超特大規(guī)模集成電路(Giga Scale In tegrati on)。(4) 導(dǎo)電類型不同集成電路按導(dǎo)電類型可分為雙極型集成電路和單極型集成電路，他們都是數(shù)字集成電路。雙極型集成電路的制作工藝復(fù)雜，功耗較大，代表集成電路有TTL、ECLHTL LST-TL、STTL等類型。單極型集成電路的制作工藝簡(jiǎn)單，功耗也較低，易 于制成大規(guī)模集成電路，代表集成電路有CMOSNMOSPMO等類型

33、。按用途集成電路按用途可分為電視機(jī)用集成電路、音響用集成電路、影碟機(jī)用集成電路、錄像機(jī)用集成電路、電腦（微機(jī)）用集成電路、電子琴用集成電路、通信 用集成電路、照相機(jī)用集成電路、遙控集成電路、語(yǔ)言集成電路、報(bào)警器用集成 電路及各種專用集成電路。1. 電視機(jī)用集成電路包括行、場(chǎng)掃描集成電路、中放集成電路、伴音集成電路、彩色解碼集成電路、AV/TV轉(zhuǎn)換集成電路、開(kāi)關(guān)電源集成電路、遙控集成電 路、麗音解碼集成電路、畫(huà)中畫(huà)處理集成電路、微處理器（CPU集成電路、存儲(chǔ)器集成電路等。2. 音響用集成電路包括AM/FM高中頻電路、立體聲解碼電路、音頻前置放大 電路、音頻運(yùn)算放大集成電路、音頻功率放大集成電路、

34、環(huán)繞聲處理集成電路、 電平驅(qū)動(dòng)集成電路，電子音量控制集成電路、延時(shí)混響集成電路、電子開(kāi)關(guān)集成 電路等。3. 影碟機(jī)用集成電路有系統(tǒng)控制集成電路、視頻編碼集成電路、MPEG軍碼集成電路、音頻信號(hào)處理集成電路、音響效果集成電路、RF信號(hào)處理集成電路、 數(shù)字信號(hào)處理集成電路、伺服集成電路、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路等。4. 錄像機(jī)用集成電路有系統(tǒng)控制集成電路、伺服集成電路、驅(qū)動(dòng)集成電路、 音頻處理集成電路、視頻處理集成電路。5. 計(jì)算機(jī)集成電路，包括中央控制單元（CPU、內(nèi)存儲(chǔ)器、外存儲(chǔ)器、I/O 控制電路等。6. 通信集成電路7. 專業(yè)控制集成電路（6）按應(yīng)用領(lǐng)域分集成電路按應(yīng)用領(lǐng)域可分為標(biāo)準(zhǔn)通用集成電路

35、和專用集成電路。（7）按外形分集成電路按外形可分為圓形（金屬外殼晶體管封裝型，一般適合用于大功率） 扁平型（穩(wěn)定性好，體積?。┖碗p列直插型。（8）按焊接方式分類集成電路按焊接方式分為直插式集成電路和貼面式集成電路兩大類。直插式集成電路又分為雙列（雙排引腳）集成電路和單列（單排引腳）集成電 路兩類。其中，小功率直插式集成電路多采用雙列方式， 而功率較大的集成電路 多米用單列方式。貼面式集成電路又分為雙列貼面式和四列貼面式兩大類。中、小規(guī)模貼面式集成電路多采用雙列貼面焊接方式，而大規(guī)模貼面式集成電路多采用四列貼面焊 接方式。2.8集成電路的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體集成電路的圭寸裝形式有晶體管式的圓管殼圭寸裝、扁平圭寸裝和雙列直插 式封裝及軟封裝等幾種，如圖所示。(dl «W| ft fit 式在晶體管式圭寸裝中，