Integroitu virtapiiri

Yleiskatsaus

Integroitu piiri, englanti on Integrated Circuit, lyhenne IC; kuten nimestä voi päätellä, tietty määrä yleisesti käytettyjä elektronisia komponentteja, kuten vastukset, kondensaattorit, transistorit jne., ja näiden komponenttien välillä Johdotus on piiri, jossa on tietty toiminto, joka on integroitu puolijohdeprosessiin.

Miksi integroituja piirejä valmistetaan? Tiedämme, että jokaisen keksinnön takana on liikkeellepaneva voima, ja liikkeellepaneva voima tulee usein ongelmista. Mitkä olivat ongelmat ennen integroitujen piirien tuotantoa? Katsotaanpa maailman ensimmäistä elektronista tietokonetta, joka syntyi Yhdysvalloissa vuonna 1946. Se on 150 neliömetrin pinta-ala ja 30 tonnia painava behemotti. Sisällä oleva piiri käyttää 17 468 putkea, 7 200 vastusta, 10 000 kondensaattoria, 500 tuhatta linjaa, virrankulutus 150 kilowattia. Ilmeisesti suuri miehitetty alue ja kyvyttömyys liikkua ovat intuitiivisimmat ja näkyvimmät ongelmat; jos nämä elektroniset komponentit ja liitännät voidaan integroida pienelle alustalle, kuinka hienoa se olisi! Uskomme, että monet ihmiset ovat pohtineet tätä asiaa ja esittäneet erilaisia ​​ideoita. Tyypillinen esimerkki on Dammer, tutkija British Radar Research Institutesta. Hän ehdotti kokouksessa vuonna 1952: Elektroniikkapiirin erilliset komponentit voidaan keskittää puolijohdesirulle, ja pieni siru on täydellinen piiri. Tämän seurauksena elektroniikkapiirin äänenvoimakkuutta voidaan vähentää huomattavasti ja luotettavuus paranee huomattavasti. Tämä oli alkuperäisen integroidun piirin idea. Transistorin keksintö teki tämän idean mahdolliseksi. Vuonna 1947 ensimmäinen transistori valmistettiin Bell Labsissa Yhdysvalloissa. Ennen sitä nykyinen vahvistustoiminto saattoi luottaa vain suureen kokoon ja virrankulutukseen. Putki, jossa on paljon sähköä ja hauras rakenne. Transistorilla on elektroniputken päätehtävä ja se voittaa edellä mainitut elektroniputken puutteet. Siksi transistorin keksimisen jälkeen ajatus puolijohdepohjaisesta integroidusta piiristä ilmestyi pian, ja integroitu piiri keksittiin pian. Jack Kilby ja Robert Noyce keksivät germanium-integroidut piirit ja pii-integroidut piirit vuosina 1958-1959.

Nyt integroiduilla piireillä on ollut erittäin tärkeä rooli kaikilla elämänaloilla ja ne ovat modernin tietoyhteiskunnan kulmakivi. Integroidun piirin merkitys on huomattavasti ylittänyt määritelmänsä rajan sen syntyhetkellä, mutta sen ydinosa eli "integraatio" ei ole muuttunut ja siitä johdetut eri tieteenalat keskittyvät enimmäkseen "integraatioon". Kolme kysymystä: "mitä", "miten integroida" ja "miten käsitellä integraation etuja ja haittoja". Pii-integroidut piirit ovat valtavirtaa, eli kaikki eri komponentit, joita tarvitaan piirin tietyn toiminnon toteuttamiseen, sijoitetaan piisirun päälle, ja muodostunutta kokonaisuutta kutsutaan integroiduksi piiriksi. "Integraatiossa" voi olla helpompi ymmärtää talo, jossa olemme asuneet: monet ihmiset ovat asuneet nuorena maalaistaloissa. Tuolloin talon pääosa voi olla kolme tai kaksi bungalowia, jotka toimivat makuuhuoneena ja joiden sisäänkäynnissä on pieni piha. Olohuoneena toimii pöytä- ja tuolipari, jonka vieressä on pieni savuava matala talo. Se on keittiö, ja ainutlaatuisen toiminnon omaava wc on eristettävä jossain määrin. Se voi olla yli kymmenen metriä talon takana. ...Myöhemmin kaupungeissa tai maaseudun kaupungistuessa kaikki muuttivat rakennuksiin tai huoneistoihin. Sviitissä on olohuoneet, makuuhuoneet, keittiöt, kylpyhuoneet ja parvekkeet. Se voi olla vain kymmeniä neliömetriä, mutta sillä on alkuperäinen maa-ala. Useiden satojen neliömetrien maaseututalojen eri toiminnot ovat integraatio.

Tietenkin nykypäivän integroidut piirit ovat paljon integroidumpia kuin sarja. Ehkä modernia rakennusta voidaan käyttää parempana vertauksena: maassa on kauppoja, toimistoja, ruokaloita ja hotellityylisiä asuntoja. Siellä on useita maanalaisia ​​kerroksia parkkipaikoineen, ja parkkipaikan alla on perustus. Tämä on integroitujen piirien asettelu. Analoginen piiri on erotettu digitaalisesta piiristä. Herkkä piiri, joka käsittelee pieniä signaaleja, on erotettu ohjauslogiikasta, joka kääntyy usein. Virtalähde on sijoitettu nurkkaan. Huoneiden pohjaratkaisu jokaisessa kerroksessa on erilainen, ja myös käytävät ovat erilaisia. On selän muotoisia, I:n muotoisia ja usean muotoisia - tämä on integroitujen piirien laitteiden suunnittelu, ja hiljaisissa piireissä voidaan käyttää taitettuja muotoja tai "digitaalisia" rakenteita. Transistori vähentää liitosalueen ja portin vastusta. Jokaiseen kerrokseen pääsee suoraan nopealla hissillä. Tehokkuuden ja toiminnallisen eristyksen vuoksi hissejä voi olla useita. Kerrokset, joihin jokainen hissi pääsee, ovat erilaisia ​​- tämä on integroitujen piirien johdotus. Virta- ja maajohdot on reititetty erikseen ja kuorma on raskas. Linja on myös leveä; kello ja signaali on erotettu toisistaan; kunkin kerroksen välinen johdotus on pystysuora häiriöiden välttämiseksi; CPU:n ja varaston välinen nopea väylä vastaa hissiä ja kerrosten väliset läpimenevät reiät vastaavat hissikoria...

< h2> Ominaisuudet

Integroidut piirit tai mikropiirit, mikrosirut, sirut ovat eräänlainen piiri elektroniikassa (sisältää pääasiassa puolijohdelaitteita, mutta myös passiivisia komponentteja jne.) ) Se on pienikokoinen ja valmistetaan yleensä puolijohdekiekon pinnalle.

Edellä mainittuja integroituja piirejä, jotka valmistavat piirejä puolijohdesirujen pinnalle, kutsutaan myös ohutkalvopiireiksi. Toinen paksukalvohybridiintegroitu piiri (hybridiintegroitu piiri) on miniatyrisoitu piiri, joka koostuu itsenäisistä puolijohdelaitteista ja passiivisista komponenteista, jotka on integroitu substraattiin tai piirilevyyn.

Tämä artikkeli käsittelee monoliittisia integroituja piirejä eli ohutkalvointegroituja piirejä.

Integroitujen piirien etuna on pieni koko, kevyt paino, vähemmän johtoja ja juotoskohtia, pitkä käyttöikä, korkea luotettavuus ja hyvä suorituskyky. Samaan aikaan niillä on alhaiset kustannukset ja ne ovat käteviä massatuotantoon. Sitä ei käytetä laajalti vain teollisissa ja siviilikäyttöön tarkoitetuissa elektronisissa laitteissa, kuten nauhureissa, televisioissa, tietokoneissa jne., vaan myös sotilas-, viestintä- ja kauko-ohjauksessa. Integroitujen piirien käyttö elektronisten laitteiden kokoamiseen voi lisätä kokoonpanotiheyttä kymmeniä tai tuhansia kertoja transistoreihin verrattuna, ja myös laitteiden vakaata työaikaa voidaan parantaa huomattavasti.

Luokitus

Toiminnallinen rakenne

Integroidut piirit, jotka tunnetaan myös nimellä IC, voidaan jakaa analogisiin integroituihin piireihin ja digitaalisiin integroituihin piireihin niiden toimintojen ja rakenteiden mukaan. Ja digitaalisten/analogisten integroitujen hybridipiirien kolme pääluokkaa.

Analogisia integroituja piirejä, joita kutsutaan myös lineaaripiireiksi, käytetään luomaan, vahvistamaan ja käsittelemään erilaisia ​​analogisia signaaleja (viittaen signaaleihin, joiden amplitudi muuttuu ajan myötä. Esimerkiksi puolijohderadioiden äänisignaalit, videonauhurien nauhasignaalit jne.). ), Tulosignaali on verrannollinen lähtösignaaliin. Digitaalisella integroidulla piirillä luodaan, vahvistetaan ja käsitellään erilaisia ​​digitaalisia signaaleja (tarkoittaen signaaleja, joilla on diskreetit arvot ajassa ja amplitudissa. Esimerkiksi 5G-matkapuhelimet, digikamerat, tietokoneiden prosessorit, digi-TV:n logiikkaohjaus ja äänisignaalien toisto Ja videosignaali).

Valmistusprosessi

Integroidut piirit voidaan jakaa puolijohdeintegroituihin piireihin ja kalvointegroituihin piireihin valmistusprosessin mukaan.

Integroidut kalvopiirit luokitellaan paksukalvointegroituihin piireihin ja ohutkalvointegroituihin piireihin.

Integrointitaso

Integroidut piirit voidaan jakaa eri integrointitasoihin:

SSIC Small Scale integroidut piirit

MSIC:n keskikokoiset integroidut piirit (keskikokoiset integroidut piirit)

LSIC:n suuren mittakaavan integroidut piirit (suuren mittakaavan integroidut piirit)

VLSIC-erittäin suuren mittakaavan integroidut piirit (Very Large Scale Integrated Circuits) -piirit)

ULSIC-ultrasuuren mittakaavan integroidut piirit (Ultra Large Scale integroidut piirit)

GSIC-suuren mittakaavan integroituja piirejä kutsutaan myös erittäin suureksi mittakaavaksi integroiduiksi piireiksi tai erittäin suuriksi integroiduiksi piireiksi (Giga Scale Integration).

Eri johtavuustyypit

Integroidut piirit voidaan jakaa bipolaarisiin integroituihin piireihin ja yksinapaisiin integroituihin piireihin niiden johtavuustyyppien mukaan. Ne ovat kaikki digitaalisia integroituja piirejä.

Kaksinapaisten integroitujen piirien valmistusprosessi on monimutkainen ja virrankulutus suhteellisen suuri, mikä tarkoittaa, että integroiduissa piireissä on TTL, ECL, HTL, LST-TL, STTL ja muita tyyppejä. Unipolaarisilla integroiduilla piireillä on yksinkertaiset valmistusprosessit, alhainen virrankulutus ja niistä on helppo valmistaa suuria integroituja piirejä. Edustavia integroituja piirejä ovat CMOS, NMOS, PMOS ja muut tyypit.

Sovelluksen mukaan

Sovelluksen mukaan integroidut piirit voidaan jakaa televisioiden integroituihin piireihin, integroituihin äänipiireihin, videosoittimien integroituihin piireihin, videonauhureiden integroituihin piireihin ja tietokoneisiin (mikrotietokoneisiin) . Integroidut piirit, integroidut piirit elektronisiin näppäimistöihin, integroidut piirit tietoliikennettä varten, integroidut piirit kameroihin, integroidut piirit kauko-ohjaukseen, integroidut piirit kielille, integroidut piirit hälytyksiin ja erilaiset sovelluskohtaiset integroidut piirit.

1. TV:n integroidut piirit sisältävät linja- ja kenttäskannausintegroidut piirit, välivahvistimen integroidut piirit, integroidut äänentoistopiirit, värinpurkupiirit, integroidut AV/TV-muunnospiirit, kytkentävirtalähteen integroidut piirit ja kaukosäätimen integroidut piirit Piirit, Nicam-dekoodausintegroidut piirit, integroidut kuva kuvassa -prosessointipiirit, mikroprosessorin (CPU) integroidut piirit, integroidut muistipiirit jne.

2. Integroituja äänipiirejä ovat korkean välitaajuuden AM/FM-piirit, stereodekoodauspiirit, äänen esivahvistinpiirit, audiooperaatiovahvistimen integroidut piirit, äänen tehovahvistimen integroidut piirit, tilaäänenkäsittelyn integroidut piirit, elektroniikka Tasoohjaimen integroitu piiri, elektroninen äänenvoimakkuuden säätöpiiri , viivekaiunta integroitu piiri, elektroninen kytkin integroitu piiri jne.

3. DVD-soittimien integroidut piirit sisältävät järjestelmän ohjauksen integroidut piirit, integroidut videokoodauspiirit, MPEG-dekoodauksen integroidut piirit, audiosignaalinkäsittelyn integroidut piirit, äänitehosteintegroidut piirit, RF-signaalinkäsittelyn integroidut piirit ja digitaalisen signaalinkäsittelyn Integroidut piirit, integroidut servopiirit, moottorit ajaa integroidut piirit jne.

4. Videonauhureiden integroidut piirit sisältävät järjestelmän ohjauksen integroidut piirit, integroidut servopiirit, aseman integroidut piirit, äänenkäsittelyn integroidut piirit ja videonkäsittelyn integroidut piirit.

5. Tietokoneiden integroidut piirit, mukaan lukien keskusohjausyksikkö (CPU), sisäinen muisti, ulkoinen muisti, I/O-ohjauspiiri jne.

6. Tietoliikenne integroitu piiri

7. Ammattimainen ohjaus integroitu piiri

Luokiteltu sovellusalan mukaan

Integroitu piiri voidaan luokitella sovellusalueen mukaan. Se on tavallinen yleiskäyttöinen integroitu piiri ja sovelluskohtainen integroitu piiri.

Muodon mukaan

Integroitu piiri voidaan jakaa muodon mukaan pyöreään (metallikotelotyyppinen transistoripaketti, sopii yleensä suurelle teholle), litteään (hyvä vakaus, pieni koko) ) Ja kaksoisrivityyppi.

Lyhyt historia

Integroitujen piirien kehityksen historia maailmassa

1947: John Barding, Bratton ja Shockley Bell Labsista Yhdysvalloissa Transistorin keksintö on ensimmäinen virstanpylväs mikroelektroniikan kehityksessä;

1950: risteystransistorin synty

1950: R Ohl ja Shockley keksivät ioni-istutusprosessin

1951: Keksintö kenttätransistoriin

1956: CS Fuller keksi diffuusioprosessin

1958: Fairchild Robert Noyce ja Texas Instruments Kilby keksivät integroidun piirin erikseen muutamassa kuukaudessa, mikä loi maailman mikroelektroniikan historian;

1960: HH Loor ja E Castellani keksivät fotolitografiaprosessin

1962: Amerikkalainen RCA-yhtiö kehitti MOS-kenttätransistorit

1963: FMWanlass ja CTSah ehdottivat ensimmäisen kerran CMOS-tekniikkaa. Nykyään yli 95 % integroitujen piirien siruista perustuu CMOS-tekniikkaan

1964: Intel Moore ehdotti Mooren lakia, joka ennustaa, että transistorien integrointi kaksinkertaistuu 18 kuukauden välein

1966: Amerikkalainen RCA-yritys kehitti integroituja CMOS-piirejä ja ensimmäisen porttiryhmän (50 porttia), joka loi vankan perustan laajamittaisten integroitujen piirien kehittämiselle nykyään. Se on virstanpylväs.

1967: Applied Materials perustettiin, ja siitä on tullut maailman suurin puolijohdelaitteiden valmistaja.

1971: Intel lanseerasi 1 kt:n dynaamisen hajasaantimuistin (DRAM), mikä merkitsi suurten integroitujen piirien syntyä

1971: Intel lanseerasi maailman ensimmäisen mikroprosessorin 4004. MOS-tekniikkaa käyttämällä tämä on virstanpylväskeksintö

1974: RCA-yritys lanseerasi ensimmäisen CMOS-mikroprosessorin 1802

1976: 16 kt DRAM ja 4 kt SRAM tulossa

1978: Syntyi 64 kb:n dynaaminen hajasaantimuisti, 140 000 transistoria integroitiin alle 0,5 neliösenttimetrin piisirulle, mikä merkitsee erittäin suuren integroidun piirin (VLSI) aikakauden tuloa.

1979: Intel julkaisi 5 MHz:n 8088-mikroprosessorin. Sen jälkeen IBM julkaisi maailman ensimmäisen 8088:aan perustuvan PC:n

1981: 256 kt DRAM ja 64 kt CMOS SRAM julkaistiin

1984: Japani ilmoitti julkaisevansa 1 Mt DRAM:n ja 256 kb SRAM:n

1985: 80386-mikroprosessori ilmestyi, 20 MHz

1988: 16M DRAM julkaistiin ja 35 miljoonaa transistoria integroituna 1 neliösenttimetrin piisirulle, mikä merkitsee erittäin suuren mittakaavan integroitujen piirien (VLSI) vaihetta.

1989: 1 Mt DRAM tuli markkinoille

1989: 486 mikroprosessori lanseerattiin, 25 MHz, 1 μm prosessi ja myöhemmin 50 MHz siru otettiin käyttöön 0,8 μm prosessi

1992: 64M-bittinen hajasaantimuisti ilmestyi

1993: 66 MHz:n Pentium-prosessori lanseerattiin 0,6 μm:n prosessilla

1995: Pentium Pro, 133 MHz, käyttäen 0,6-0,35 μm prosessia; 1997: 300 MHz Pentium II tuli ulos 0,25 μm:n prosessilla

1999: Pentium III ilmestyi, 450 MHz, 0,25 μm:n prosessilla, myöhemmin 0,18 μm:n prosessilla

2000: 1 Gt RAM tuotiin markkinoille

2000: Pentium 4 ilmestyi, 1,5 GHz, 0,18 μm:n prosessi

2001: Intel ilmoitti 0,13 μm:n prosessin käytöstä vuoden 2001 toisella puoliskolla.

2003: Pentium 4 E -sarja lanseerattiin 90 nm:n prosessilla.

2005: Intel Core 2 -sarja lanseerattiin 65 nm:n prosessilla.

2007: Intel Core 2 E7/E8/E9, joka perustuu uuteen 45nm High-K -prosessiin, julkaistiin.

2009: Intel Core i -sarja julkaistiin hiljattain, ja siinä käytetään ennätysmäistä 32 nanometrin prosessia, ja seuraavan sukupolven 22 nanometrin prosessia kehitetään.

Kiinan integroitujen piirien kehityksen historia

Kiinan integroitujen piirien teollisuus syntyi 1960-luvulla ja on käynyt läpi kolme kehitysvaihetta:

1965-1978: Tavoitteena tietokone- ja sotilasvarusteet, päätuotteena logiikkapiirien kehittäminen, integroitujen piirien teollisuuden perustan perustaminen ja niihin liittyvien laitteiden, instrumenttien ja materiaalien tukiolosuhteet

1978-1990: Pääasiassa tuotuja käytettyjä laitteita Yhdysvalloista. Integroitujen piirien laitteiden tason parantamiseksi, samalla kun se "hallitsi kaaosta" ja keskittyi kuluttajatuotteisiin tukikohtana, se ratkaisi integroidun väritelevision lokalisoinnin. piirit.

1990-2000: Keskitymme hankkeisiin 908 ja 909, CAD:n läpimurrona, teemme hyvää työtä tieteellisessä ja teknologisessa tutkimuksessa sekä pohjoisen tieteellisen tutkimus- ja kehityspohjan rakentamisessa palvelemaan tietoteollisuutta, ja integroitujen piirien teollisuus on tehnyt uutta kehitystä.

Integroitujen piirien teollisuus on kokonaiskuva integroitujen piirien teollisuusketjun kunkin lenkin markkinamyynnistä. Se sisältää integroitujen piirien markkinoiden lisäksi myös IP-ydinmarkkinat, EDA-markkinat, siruvalimomarkkinat sekä pakkaus- ja testausmarkkinat. , Ja ulottuvat jopa laite- ja materiaalimarkkinoille.

Integroitujen piirien teollisuus ei enää luota yksittäisten laitteiden, kuten suorittimen ja muistin, kehittämiseen. Mobiili internet, triple play, usean näytön vuorovaikutus ja älypäätteet ovat tuoneet useita markkinatiloja. Liiketoimintamallien jatkuva innovaatio on tuonut markkinoille uutta elinvoimaa. . Tällä hetkellä kotimaani integroitujen piirien teollisuudella on tietty perusta. Kotimaani integroitujen piirien teollisuus on vuosien varrella kerännyt teknologista innovaatiota, markkinoiden laajentamiskykyä, resurssien integrointivoimaa ja laajaa markkinapotentiaalia, mikä auttaa alaa saavuttamaan nopean kehityksen ja edistymisen seuraavien 5–10 vuoden aikana. Uusi askel loi pohjan.

Terve järki testaamisesta

1. Ennen testaamista sinun on ymmärrettävä integroitujen piirien ja niihin liittyvien piirien toimintaperiaate.

Ennen kuin tarkastat ja korjaat integroituja piirejä, sinun on ensin tunnettava käytetyt integroidut piirit. Toiminta, sisäinen piiri, tärkeimmät sähköparametrit, kunkin nastan rooli ja nastan normaalista jännitteestä, aaltomuodosta ja oheiskomponenteista koostuvan piirin toimintaperiaate.

2. Testaa oikosulkujen välttämiseksi nastojen välillä

Kun mittaat jännitettä tai testaat aaltomuotoa oskilloskooppisondilla, vältä oikosulkua nastojen välillä, mieluiten nastoihin suoraan liitetyllä kehällä. Mittaukset tehdään painetulla piirillä. Mikä tahansa hetkellinen oikosulku voi helposti vahingoittaa integroitua piiriä, varsinkin kun testataan litteät CMOS-integroidut piirit.

3. On ehdottomasti kiellettyä käyttää maadoitettuja testilaitteita koskemaan pohjalevyn suoraa TV-, audio-, video- ja muita laitteita ilman eristysmuuntajaa.

On ehdottomasti kiellettyä käyttää maadoitettuja laitteita. Laite testaa suoraan TV-, ääni-, video- ja muita laitteita ilman virranerotusmuuntajaa. Yleisradionauhurissa on tehomuuntaja, mutta kun joutuu kosketuksiin erikoisempien TV- tai audiolaitteiden, erityisesti lähtötehon tai käytetyn virtalähteen luonteen kanssa, on ensin selvitettävä, onko koneen runko ladattu. , muuten se on erittäin helppoa Taustalevyllä ladatut televisio-, audio- ja muut laitteet aiheuttavat virtalähteen oikosulun, joka vaikuttaa integroituun piiriin aiheuttaen vian laajenemisen entisestään.

4. Kiinnitä huomiota sähköisen juotosraudan eristyskykyyn

Ei ole sallittua käyttää juotoskolvia sen ollessa jännitteinen. Varmista, että juotoskolvi ei ole jännitteellinen. On parasta maadoittaa juotosraudan kuori ja olla varovaisempi MOS-piirin kanssa. , On turvallisempaa käyttää 6 ~ 8 V matalajännitteistä sähköjuotinta.

5. Meidän on varmistettava hitsauksen laatu

Hitsattaessa hitsaus on varmaa, ja juotteen ja huokosten kerääntyminen aiheuttaa helposti virheellisen hitsauksen. Juotosaika on yleensä enintään 3 sekuntia, ja juotosraudan tehon tulisi olla noin 25 W sisäisellä lämmityksellä. Juotettu integroitu piiri tulee tarkastaa huolellisesti. On parasta käyttää ohmimittaria mittaamaan, onko nastojen välillä oikosulku, varmistaa, ettei juotostartuntaa ole, ja kytkeä sitten virta päälle.

6. Älä arvioi helposti integroidun piirin vaurioita

Älä arvioi helposti integroidun piirin vaurioita. Koska useimmat integroidut piirit on kytketty suoraan, kun piiri on epänormaali, se voi aiheuttaa useita jännitteen muutoksia, eivätkä nämä muutokset välttämättä johdu integroidun piirin vaurioista. Lisäksi joissakin tapauksissa kunkin nastan mitattu jännite poikkeaa normaalista jännitteestä. Kun arvot täsmäävät tai ovat lähellä, se ei aina tarkoita, että integroitu piiri on hyvä. Koska jotkin pehmeät viat eivät aiheuta muutoksia tasajännitteessä.

7. Testilaitteen sisäisen vastuksen tulee olla suuri

Mitattaessa integroidun piirin nastan tasajännitettä, tulee valita yleismittari, jonka mittarin pään sisäinen resistanssi on suurempi kuin 20KΩ/V, muuten jotkin nastat vaikuttavat siihen. Jännitteellä on suuri mittausvirhe.

8. Kiinnitä huomiota integroidun tehopiirin lämmönpoistoon

Integroidulla tehopiirillä tulee olla hyvä lämmönpoisto, eikä se saa toimia suuritehoisessa tilassa ilman jäähdytyselementtiä.

9. Johtojen tulee olla kohtuullisia

Jos joudut lisäämään ulkoisia komponentteja integroidun piirin vaurioituneen osan korvaamiseksi, tulee käyttää pieniä komponentteja ja johdotuksen tulee olla kohtuullinen tarpeettoman loiskytkennän välttämiseksi, erityisesti äänitehovahvistimen välisen maadoitusliittimen käsittelemiseksi. integroitu piiri ja esivahvistinpiiri.

Integroidun piirimallin kunkin osan merkitys

Osa 0

Osa 1

Osa 2

Osa 3

Osa IV

Symbolit

Merkitys

Mukava

Merkitys

Merkitys

Symboli

Merkitys

Yhteensopiva

Merkitys

C

C tarkoittaa

< p>Valmistettu Kiinassa

T

TTL-piiri

Käytä digitaalista mittaria

Näytä laitteen sarjakoodi

C

0 ~ 70 ℃

F

Monikerroksinen keraaminen litteä

H

HTL-piiri

G

-25 ~ 70 ℃

B

muovilevy

E

ECL-piiri

L

‐24~85℃

H

Musta posliinitaso

C

CMOS-piiri

E

-40 ~ 85 ℃

D

More Layer keraaminen kaksoislinja

M

muisti

R

‐55 ~ 85℃

J

Musta posliininen kaksoisliitin

µ

Mikrotietokonepiiri

M

‐55 ~ 125 ℃

P

Muovinen kaksoisrivi

F

Lineaarinen vahvistin

S

Muovinen yksilinjainen pistoke

W

Stabilisaattori

K

Metallinen timantti

B< /p>

Epälineaarinen piiri

T

Metallinen ympyrä

J

Liitäntäpiiri

C

Keraaminen sirupidike

MAA

A/D-muunnin

E

Muovinen lastupidike

DA

D/A-muunnin

G

Verkon pin-ruudukon näyttö

D

Ääni, TV-piiri

SC

Kommunikaatiopiiri

SS

Herkkä piiri

SW

Katso piiri

Esimerkki: Schottky 4-tuloinen NAND-portti CT54S20MD

C – Kansallisten standardien mukainen

T-TTL-piiri

54S20 – Schottky-kaksois-4-tuloinen NAND-portti

M—55 ~ 125 ℃

D – Monikerroksinen keraaminen kaksoisrivipakkaus

1, BGA

(palloruudukkotaulukko)

Pallokontaktiryhmä, yksi pinta-asennuspakkauksista. Painetun alustan taakse tehdään joukko pallomaisia ​​kohoumia korvaamaan nastat, ja LSI-siru kootaan painetun alustan etuosaan ja sinetöidään sitten muovaushartsilla tai valamalla. Kutsutaan myös bump array carrier (PAC). Pinsejä voi olla yli 200, mikä on paketti moninastaiselle LSI:lle. Pakkauksen runko voidaan myös tehdä pienemmäksi kuin QFP (Quad Flat Package). Esimerkiksi 360-nastainen BGA, jonka nastan keskietäisyys on 1,5 mm, on vain 31 mm:n neliö; kun taas 304-nastainen QFP, jonka tapin keskietäisyys on 0,5 mm, on 40 mm:n neliö. Eikä BGA:n tarvitse huolehtia tappien muodonmuutosongelmista, kuten QFP (katso esitetty kuva).

2, BQFP

(nelilevypaketti puskurilla)

Nelitasoinen paketti puskurilla. Yhdessä QFP-pakkauksessa ulkonemat (puskurityynyt) on järjestetty pakkauksen rungon neljään kulmaan estämään tappien taipuminen ja muodonmuutos kuljetuksen aikana. Amerikkalaiset puolijohdevalmistajat käyttävät tätä pakettia pääasiassa mikroprosessoreissa ja ASIC-piireissä. Nastan keskietäisyys on 0,635 mm ja nastan numero noin 84 - 196 (katso QFP).

3, C-

(keraaminen)

edustaa keraamisen pakkauksen merkkiä. Esimerkiksi CDIP tarkoittaa keraamista DIP:tä. Se on merkki, jota käytetään usein käytännössä.

4, Cerdip

Lasilla sinetöity keraaminen kaksoislinjapaketti, jota käytetään ECL RAM:iin, DSP:hen (digitaalinen signaaliprosessori) ja muihin piireihin. Lasi-ikkunalla varustettua Cerdipiä käytetään ultraviolettisäteilyllä pyyhittäviin EPROM- ja mikrotietokonepiireihin, joissa on EPROM. Tapin keskietäisyys on 2,54 mm ja nastojen lukumäärä 8 - 42. Japanissa tämä pakkaus ilmaistaan ​​muodossa DIP-G (G tarkoittaa lasitiivistettä).

5. Cerquad

Yksi pinta-asennuspaketeista, eli alle tiivistetty keraaminen QFP, jota käytetään logiikka-LSI-piirien, kuten DSP:n, pakkaamiseen. Ikkunoilla varustettua Cerquadia käytetään EPROM-piirien kapseloimiseen. Lämmön hajaantuminen on parempi kuin muovisen QFP:n, ja se kestää 1,5 ~ 2 W tehoa luonnollisissa ilmanjäähdytysolosuhteissa. Mutta pakkauskustannukset ovat 3–5 kertaa korkeammat kuin muovisen QFP:n. Tapien keskietäisyydellä on useita määrityksiä, kuten 1,27 mm, 0,8 mm, 0,65 mm, 0,5 mm, 0,4 mm ja niin edelleen. Pinssien lukumäärä vaihtelee välillä 32-368.

Keraaminen lastupidike tapeilla, yksi pinta-asennuspakkauksista, tapit johdetaan ulos pakkauksen neljältä sivulta T-muotoon. Sitä käytetään kapseloimaan ultraviolettivalolla pyyhittävä EPROM ja mikrotietokonepiiri EPROMilla, jossa on ikkunat. Tätä pakettia kutsutaan myös nimellä QFJ, QFJ-G (katso QFJ).

6, COB

(siru laivalla)

Chip on board -pakkaus on yksi paljain lastujen kiinnitystekniikoista. Piirilevyllä sirun ja substraatin välinen sähköinen kytkentä on toteutettu lankaompelumenetelmällä ja sähköinen kytkentä sirun ja alustan välillä lankaompelumenetelmällä, ja se on päällystetty hartsilla luotettavuuden varmistamiseksi. Vaikka COB on yksinkertaisin paljaslastujen kiinnitystekniikka, sen pakkaustiheys on paljon pienempi kuin TAB- ja flip-chip-liitosteknologia.

7, DFP

(kaksi tasainen paketti)

Kaksi litteä paketti. Se on SOP:n toinen nimi (katso SOP). Sitä kutsuttiin ennen tätä, mutta sitä ei käytännössä käytetty 1980-luvun lopulla.

8, DIC

(kaksi rivissä olevaa keramiikkaa)

Toinen nimi keraamiselle DIP:lle (mukaan lukien lasitiiviste) (katso DIP).

9, DIL

(kaksi riviä)

Toinen nimi DIP:lle (katso DIP). Eurooppalaiset puolijohdevalmistajat käyttävät usein tätä nimeä.

10, DIP

(kaksi rivipakettia)

Kaksi rivissä olevaa pakettia. Yksi plug-in-pakkauksista, tapit vedetään pakkauksen molemmilta puolilta ja pakkausmateriaalit ovat muovia ja keraamista. DIP on suosituin plug-in-paketti, ja sen sovellusvalikoimaan kuuluvat standardit logiikkapiirit, muistin LSI:t ja mikrotietokonepiirit. Tapin keskietäisyys on 2,54 mm ja tappien lukumäärä 6 - 64. Pakkauksen leveys on yleensä 15,2 mm. Joitakin pakkauksia, joiden leveys on 7,52 mm ja 10,16 mm, kutsutaan skinny DIP:ksi ja slim DIP:ksi (kapea DIP). Mutta useimmissa tapauksissa eroa ei tehdä, ja niitä kutsutaan yksinkertaisesti DIP:ksi. Lisäksi matalalla sulavalla lasilla suljettua keraamista DIP:tä kutsutaan myös cerdipiksi (ks. cerdip).

11, DSO

(kaksi pientä nukkaa)

Kaksi pientä nukkaamatonta pakkausta. Toinen nimi SOP:lle (katso SOP). Jotkut puolijohdevalmistajat käyttävät tätä nimeä.

12, DICP

(kaksoisnauhatelineen paketti)

Kaksipuolinen lyijytelinepakkaus. Yksi TCP:stä (Tape Carrier Package). Tapit tehdään eristenauhalle ja johdetaan ulos pakkauksen molemmilta puolilta. TAB-tekniikan (automatic tape load welding) käytön ansiosta pakkauksen ääriviivat ovat erittäin ohuet. Sitä käytetään usein nestekidenäyttöohjaimessa LSI, mutta useimmat niistä ovat mukautettuja tuotteita. Lisäksi 0,5 mm paksu muisti LSI-kirjapaketti on kehitysvaiheessa. Japanissa DICP on nimeltään DTP EIAJ (Electronic and Mechanical Industries of Japan) Associationin standardien mukaisesti.

13, DIP

(kaksoisnauhatelineen paketti)

Ibid. Japanin elektroniikkakoneteollisuusyhdistyksen standardi nimeää DTCP:tä (katso DTCP).

14, FP

(tasainen paketti)

Tasainen paketti. Yksi pinta-asennuspaketteista. Toinen nimi QFP:lle tai SOP:lle (katso QFP ja SOP). Jotkut puolijohdevalmistajat käyttävät tätä nimeä.

15, flip-chip

Flip-chip-hitsaus. Yksi paljain sirupakkaustekniikoista on tehdä metallikuhoja LSI-sirun elektrodialueelle ja sitten yhdistää metalliset kohoumat piirilevyn elektrodialueeseen. Pakkauksen jalanjälki on periaatteessa sama kuin sirun koko. Se on pienin ja ohuin kaikista pakkaustekniikoista. Kuitenkin, jos alustan lämpölaajenemiskerroin on eri kuin LSI-sirun, tapahtuu liitoksessa reaktio, joka vaikuttaa liitoksen luotettavuuteen. Siksi on välttämätöntä käyttää hartsia LSI-sirun vahvistamiseen ja käyttää substraattimateriaalia, jolla on olennaisesti sama lämpölaajenemiskerroin.

16, FQFP

(hieno pitch quad flat paketti)

Pieni tapin keskietäisyys QFP. Yleensä viittaa QFP:hen, jonka johdin keskipisteen etäisyys on alle 0,65 mm (katso QFP). Jotkut johtimien valmistajat käyttävät tätä nimeä.

17, CPAC

(Maapallon yläosan alustan alusta)

Amerikkalaisen Motorola-yhtiön lempinimi BGA:lle (katso BGA).

18, CQFP

(quad fiat -paketti suojarenkaalla)

Nelipuolinen tappi litteä pakkaus suojarenkaalla. Yksi muovisista QFP:istä, tapit on peitetty hartsisuojarenkaalla taipumisen ja muodonmuutosten estämiseksi. Ennen kuin asennat LSI:n piirilevylle, leikkaa johto suojarenkaasta ja tee siitä lokin siiven muotoinen (L-muotoinen). Motorola on valmistanut tämän paketin massatuotantona Yhdysvalloissa. Tapin keskipisteen etäisyys on 0,5 mm ja nastojen lukumäärä on enintään noin 208.

19, H-

(jäähdytyslevyllä)

tarkoittaa merkkiä, jossa on jäähdytyselementti. Esimerkiksi HSOP tarkoittaa SOP:tä jäähdytyslevyllä.

20, pin ruudukko

(pinta-asennustyyppi)

Pinta-asennus PGA. Yleensä PGA on plug-in-paketti, jonka nastan pituus on noin 3,4 mm. Pinta-asennus PGA:ssa on näyttöä muistuttavat nastat pakkauksen pohjapinnassa, ja niiden pituus vaihtelee 1,5–2,0 mm. Asennuksessa käytetään piirilevyn päittäishitsausta, joten sitä kutsutaan myös päittähitsaukseksi PGA. Koska nastan keskietäisyys on vain 1,27 mm, mikä on puolet pienempi kuin plug-in-tyypin PGA, pakkauksen rungosta voidaan tehdä vähemmän suuri ja nastoja on enemmän kuin plug-in-tyypin (250~) 528), joka on paketti suuren mittakaavan logiikan LSI:ille. . Pakkausalustat sisältävät monikerroksisia keraamisia substraatteja ja lasi-epoksihartsipainatusalustoja. Monikerroksisten keraamisten alustojen pakkaus on otettu käytännön käyttöön.

21, JLCC

(J-lyijyinen sirupidike)

J-lyijyinen sirupidike. Toinen nimi CLCC:lle ikkunalla ja keraamiselle QFJ:lle ikkunalla (katso CLCC ja QFJ). Joidenkin puolijohdevalmistajien käyttämä nimi.

22, LCC

(lyijytön sirupidike)

Lyijytön sirupidike. Viittaa pinta-asennuspakkaukseen, jossa keraamisen alustan neljä sivua ovat kosketuksissa vain elektrodien kanssa ilman johtoja. Se on nopea ja korkeataajuinen IC-paketti, jota kutsutaan myös keraamiseksi QFN:ksi tai QFN-C:ksi (katso QFN).

23, LGA

(maaverkkojärjestelmä)

Ota yhteyttä näyttöpakettiin. Toisin sanoen pohjapinnalle tehdään paketti, jossa on ryhmätilan elektrodikontaktit. Liitä vain pistorasia kokoamisen yhteydessä. Keraamisia LGA:ita, joissa on 227 kosketinta (keskietäisyys 1,27 mm) ja 447 kosketinta (keskietäisyys 2,54 mm), on käytetty käytännössä nopeissa logiikka-LSI-piireissä. QFP:hen verrattuna LGA mahtuu enemmän tulo- ja lähtönastoja pienempään pakkaukseen. Lisäksi, koska johtimen impedanssi on pieni, se soveltuu erittäin hyvin nopeille LSI:ille. Monimutkaisen tuotannon ja pistorasioiden korkeiden kustannusten vuoksi niitä ei kuitenkaan periaatteessa käytetty 1990-luvulla. Sen kysynnän odotetaan kasvavan tulevaisuudessa.

24, LOC

(lyijy sirulla)

lyijy-sirupakkaus. Yksi LSI-pakkausteknologioista, rakenne, jossa johdinrungon etupää on sirun yläpuolella, ja juotosliitokset tehdään lähelle sirun keskustaa ja sähköliitännässä käytetään lankaompeleita. Verrattuna alkuperäiseen rakenteeseen, jossa lyijykehys on sijoitettu lähelle sirun sivua, saman kokoisen pakkauksen sisältämä siru on noin 1 mm leveä.

25, LQFP

(matalaprofiilinen nelitasoinen paketti)

Ohut QFP. Viittaa QFP:hen, jonka pakkauksen rungon paksuus on 1,4 mm, jota Japanin elektroniikkakoneteollisuus käyttää uuden QFP-muototekijän mukaan.

26, L-QUAD

Yksi ​​keraaminen QFP. Substraattien pakkaamiseen käytetyn alumiininitridin lämmönjohtavuus on 7-8 kertaa korkeampi kuin alumiinioksidin, ja sillä on parempi lämmönpoisto. Pakkauksen runko on alumiinioksidia ja lastu on tiivistetty valuttamalla, mikä pienentää kustannuksia. Se on logiikka LSI:lle kehitetty paketti, joka kestää W3-tehon luonnollisissa ilmanjäähdytysolosuhteissa. 208-nastaiset (0,5 mm:n keskietäisyys) ja 160-nastaiset (0,65 mm:n keskietäisyys) LSI-logiikkapaketit on kehitetty, ja massatuotanto aloitettiin lokakuussa 1993.

27, MCM

(monisiruinen moduuli)

Monisirumoduuli. Pakkaus, jossa useita paljaita puolijohdesiruja on koottu johdotussubstraatille. Substraattimateriaalin mukaan se voidaan jakaa kolmeen luokkaan: MCM-L, MCM-C ja MCM-D. MCM-L on komponentti, joka käyttää tavallista lasiepoksimonikerroksista painettua piirilevyä. Johdotustiheys ei ole kovin korkea ja kustannukset ovat alhaiset. MCM-C käyttää paksukalvotekniikkaa monikerroksisen johdotuksen muodostamiseen ja käyttää keraamia (alumiinioksidia tai lasikeraamia) substraattikomponenttina, joka on samanlainen kuin paksukalvohybridi-IC, jossa käytetään monikerroksista keraamista alustaa. Näiden kahden välillä ei ole selvää eroa. Johdotustiheys on suurempi kuin MCM-L.

MCM-D on ohutkalvoteknologian käyttö monikerroksisen johdotuksen muodostamiseen, jossa substraattikomponenttina on keraaminen (alumiinioksidi tai alumiininitridi) tai Si, Al. Johdotuskaavio on korkein kolmesta komponentista, mutta myös hinta on korkea.

28, MFP

(pieni litteä paketti)

Pieni litteä paketti. Toinen nimi muoville SOP tai SSOP (katso SOP ja SSOP). Joidenkin puolijohdevalmistajien käyttämä nimi.

29, MQFP

(metrinen nelitasoinen paketti)

QFP:n luokitus JEDEC:n (United Electronic Equipment Council) standardien mukaan. Viittaa vakio-QFP:hen, jonka johdin keskietäisyys on 0,65 mm ja rungon paksuus 3,8 mm × 2,0 mm (katso QFP).

30, MQUAD

(metallinen nelikko)

American Olin Companyn kehittämä QFP-paketti. Sekä pohjalevy että kansi on valmistettu alumiinista ja tiivistetty liimalla. Luonnollisissa ilmanjäähdytysolosuhteissa 2,5 W - 2,8 W teho voidaan sietää. Japanilainen Shinko Electric Industry Co., Ltd. sai vuonna 1993 lisenssin tuotannon aloittamiseen.

31, MSP

(pieni neliöpaketti)

Toinen nimi QFI:lle (katso QFI), jota kutsutaan usein MSP:ksi kehityksen alkuvaiheessa. QFI on Japan Electronic Machinery Industry Associationin määräämä nimi.

34, OPMAC (yli muotoiltu alustasarjan alusta)

Valettu hartsista tiivistävä täyttöteline. American Motorola Companyn käyttämä nimi muottihartsitiivisteelle BGA (katso BGA).

32, P-

(muovia)

edustaa muovipakkauksen symbolia. Esimerkiksi PDIP tarkoittaa muovista DIP:tä.

33, PAC

(tyynyn kantoaalto)

Bump näytönohjain, toinen nimi BGA:lle (katso BGA).

34, PCLP

(painetun piirilevyn lyijytön pakkaus)

Painettu piirilevy lyijytön pakkaus. Fujitsun hyväksymä nimi muoville QFN (plastic LCC) (katso QFN). Johdanto

Jalkojen keskietäisyydelle on olemassa kaksi eritelmää, 0,55 mm ja 0,4 mm.

35, PFPF

(muovinen litteä pakkaus)

Muovinen litteä pakkaus. Toinen nimi muoville QFP (katso QFP). Joidenkin LSI-valmistajien käyttämä nimi.

36, PGA

(pin ruudukkotaulukko)

Näytä pin-paketti. Yksi plug-in-pakkauksista, pystysuorat tapit pohjapinnalla on järjestetty joukkoon. Pakkausalustat ovat periaatteessa monikerroksisia keraamisia substraatteja. Jos materiaalin nimeä ei ole erikseen ilmoitettu, useimmat niistä ovat keraamisia PGA:ita, joita käytetään nopeissa suuren mittakaavan logiikka-LSI-piireissä. Kustannukset ovat korkeammat. Tappien välinen keskietäisyys on yleensä 2,54 mm ja nastojen lukumäärä vaihtelee välillä 64 - 447. Kustannusten vähentämiseksi pakkaussubstraatti voidaan korvata lasiepoksipainetulla alustalla. On myös muovisia PGA:ita, joissa on 64-256 nastaa. Lisäksi siinä on lyhytpintainen pinta-asennus PGA (päittäishitsattu PGA), jonka tapin keskietäisyys on 1,27 mm. (Katso pinta-asennus PGA).

37, possu selkä

Possun selkäpaketti. Viittaa keraamiseen pakkaukseen, jossa on kanta, muoto on samanlainen kuin DIP, QFP, QFN. Sitä käytetään arvioimaan ohjelman vahvistustoimintoa kehitettäessä laitteita mikrotietokoneella. Liitä esimerkiksi EPROM liitäntään virheenkorjausta varten. Tällainen pakkaus on pohjimmiltaan mittatilaustyönä valmistettu, eikä sitä kierrätetä markkinoilla.

38, PLCC

(muovinen lyijyllinen lastupidike)

Muovinen lyijyllinen lastupidike. Yksi pinta-asennuspaketteista. Neulat on johdettu ulos pakkauksen neljältä sivulta ja ne ovat T-muotoisia ja ovat muovia. Texas Instruments otti ensimmäisen kerran käyttöön 64k-bittiset DRAM- ja 256kDRAM-muistit Yhdysvalloissa, ja se on tullut suosituksi logiikka-LSI-, DLD- (tai logiikkalaitepiireissä) 1990-luvulla. Nastan keskietäisyys on 1,27 mm ja nastojen lukumäärä 18-84. J Muotoiltu tappi ei ole helppo muotoilla ja helpompi käyttää kuin QFP, mutta ulkonäön tarkastus juottamisen jälkeen on vaikeampaa. PLCC on samanlainen kuin LCC (tunnetaan myös nimellä QFN). Aiemmin ero näiden kahden välillä on vain se, että edellinen käyttää muovia ja jälkimmäinen keraamia. Mutta nyt se on Keramiikkaa valmistettujen J-lyijypakkausten ja muovisten lyijytön pakkausten (merkitty muoviksi LCC, PC LP, P-LCC jne.) ulkonäkö on ollut erottamaton. Tästä syystä Japan Electromechanical Industry Association päätti vuonna 1988, että pakkaus, jossa on neljältä sivulta vedetyt J-muotoiset tapit, on nimeltään QFJ, ja pakkaus, jossa on elektrodinystyjä neljällä sivulla, on nimeltään QFN (katso QFJ ja QFN).

39, P-LCC< /p>

(muovinen, tietämätön lastupidike)(muovinen lyijyllinen lastuharja)

Joskus se on toinen nimi muoville QFJ, ja joskus se on toinen nimi QFN:lle (plastic LCC) (katso QFJ ja QFN). Jonkin verran

LSI-valmistajat käyttävät PLCC:tä lyijylliseen pakkaukseen ja P-LCC:tä lyijyttömään pakkaukseen näyttääkseen eron.

40, QFH

(neli tasainen korkea paketti)

四侧引脚厚体扁平封装。塑料QFP 的一种,为了防止封装本体断裂,QFP 本体制作得较厚(见QFP)。部分半导体厂家采用的名称。< /p>

41, QFI

(quad flat I-leaded packgac)

四侧I 形引脚扁平封装。表面贴装型封装之一。引脚从封装四个侧面引出,向下呈I 字。 也称为MSP(见MSP)。贴装与印刷基板进行碰焊连接。由于引脚无突出部分,贴装占有面积小于QFP。 日立制作所为视频模拟IC 开发并使用了这种封装。此外,日本的Motorola 公司的PLL IC 也采用了此种封装。引脚中心距1.27mm,引脚数从18 于68。

42 、QFJ

(nelilevyinen J-lyijypaketti)

四侧J 形引脚扁平封装。表面贴装封装之一。引脚从封装四个侧面引出,向下呈J字形。是日本电子机械工业会规定的名称。引脚中心距1.27mm。

材料有塑料和陶瓷两种。塑料QFJ 多数情况称为PLCC(见PLCC) ,用于微机、门陈列、 DRAM、ASSP、OTP 等电路。引脚数从18 至84。

陶瓷QFJ 也称为CLCC、JLCC(见CLCC)。带窗口的封装用于紫外线擦除型EPROM 以及带有EPROM 的微机芯片电路。引脚数从32 至84。

43、QFN

(lyijytön nelitasoinen paketti)

四侧无引脚扁平封装。表面贴装型封装之一。 90年代后期多称为LCC。 QFN 是日本电子机械工业 会规定的名称。封装四侧配置有电极触点,由于无引脚,贴装占有面积比QFP 小,高度 比QFP 低。但是,当印刷基板与封装之间产生应力时,在电极接触处就不能得到缓解。因此电 极触点 难于作到QFP 的引脚那样多,一般从14 到100 左右。材料有陶瓷和塑料两种。当有LCC 标记时基本上都是陶瓷QFN。电极触点中心距1.27mm。

塑料QFN 是以玻璃环氧树脂印刷基板基材的一种低成本封装。电极触点中心距除1.27mm 外, 还有0.65mm 和0.5mm 两种。这种封装也称为塑料LCC、PCLC、P-LCC 等。

44、QFP

(nelikokoinen paketti)

四侧引脚扁平封装。表面贴装型封装之一,引脚从四个侧面引出呈海鸥翼(L)型。基材有 陶 瓷、金属和塑料三种。从数量上看,塑料封装占绝大部分。当没有特别表示出材料时, 多数情 况为塑料QFP。塑料QFP 是最普及的多引脚LSI 封装。不仅用于微处理器,门陈列等数字 逻辑LSI 电路,而且也用于VTR 信号处理、音响信号处理等模拟LSI 电路。引脚中心距 有1.0mm、0.8mm、 0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm 等多种规格。 0.65mm 中心距规格中最多引脚数为304。

日本将引脚中心距小于0.65mm 的QFP 称为QFP(FP)。但2000年后日本电子机械工业会对QFP 的外形规格进行了重新评价。在引脚中心距上不加区别,而是根据封装本体厚度分为 QFP(2.0mm~3.6mm 厚)、LQFP(1.4mm 厚)和TQFP(1.0mm 厚)三种。

另外,有的LSI 厂家把引脚中心距为0.5mm 的QFP 专门称为收缩型QFP 或SQFP、VQFP。但有的厂家把引脚中心距为0.65mm 及0.4mm 的QFP 也称为SQFP,至使名称稍有一些混乱 。 QFP 的缺点是,当引脚中心距小于0.65mm 时,引脚容易弯曲。为了防止引脚变形,现已 出现了几种改进的QFP 品种。如封装的四个角带有树指缓冲垫的BQFP(见BQFP);带树脂 保护 环覆盖引脚前端的GQFP(见GQFP);在封装本体里设置测试凸点、放在防止引脚变形的专 用夹 具里就可进行测试的TPQFP(见TPQFP)。在逻辑LSI 方面,不少开发品和高可靠品都封装在多层陶瓷QFP 里。引脚中心距最小为 0.4mm、引脚数最多为348 的产品也已问世。此外,也有用玻璃密封的陶瓷QFP(见Gerqa d)。

45、QFP

(FP)(QFP-hieno äänenvoimakkuus)

小中心距QFP。日本电子机械工业会标准所规定的名称。指引脚中心距为0.55mm、0.4mm 、 0.3mm 等小于0.65mm 的QFP(见QFP)。

46, QIC

(nelijonossa oleva keraaminen pakkaus)

陶瓷QFP 的别称。部分半导体厂家采用的名称(见QFP、Cerquad)。

47、QIP

(nelijonossa oleva muovipakkaus)

塑料QFP 的别称。部分半导体厂家采用的名称(见QFP)。

48、QTCP

(nelinauhatelinepakkaus)

四侧引脚带载封装。 TCP 封装之一,在绝缘带上形成引脚并从封装四个侧面引出。是利 用 TAB 技术的薄型封装(见TAB、TCP)。

49、QTP

(nelinauhatelinepakkaus)

四侧引脚带载封装。日本电子机械工业会于1993 年4 月对QTCP 所制定的外形规格所用 的 名称(见TCP)。

50, QUIL

(nelijonossa)

QUIP 的别称(见QUIP)。

51, QUIP

(neljän linjan paketti)

四列引脚直插式封装。引脚从封装两个侧面引出,每隔一根交错向下弯曲成四列。引脚 中 心距1.27mm,当插入印刷基板时,插入中心距就变成2.5mm。因此可用于标准印刷线路板。是 比标准DIP 更小的一种封装。日本电气公司在台式计算机和家电产品等的微机芯片中采 用了些 种封装。材料有陶瓷和塑料两种。引脚数64。

52, SDIP

(kutista kaksoisrivipaketti)

收缩型DIP。插装型封装之一,形状与DIP 相同,但引脚中心距(1.778mm)小于DIP(2.54 mm),

因而得此称呼。引脚数从14 到90。也有称为SH-DIP 的。材料有陶瓷和塑料两种。

53、SH-DIP

(kutista kaksoisrivipaketti)

同SDIP。部分半导体厂家采用的名称。

54, SIL

(yksi rivi)

SIP 的别称(见SIP)。欧洲半导体厂家多采用SIL 这个名称。

55, SIMM

(yksi rivimuistimoduuli)

单列存贮器组件。只在印刷基板的一个侧面附近配有电极的存贮器组件。通常指插入插 座 的组件。标准SIMM 有中心距为2.54mm 的30 电极和中心距为1.27mm 的72 电极两种规格 。在印刷基板的单面或双面装有用SOJ 封装的1 兆位及4 兆位DRAM 的SIMM 已经在个人 计算机、工作站等设备中获得广泛应用。至少有30~40%的DRAM 都装配在SIMM 里。

56, SIP

(yksi in-line-paketti)

单列直插式封装。引脚从封装一个侧面引出,排列成一条直线。当装配到印刷基板上时 封 装呈侧立状。引脚中心距通常为2.54mm,引脚数从2 至23,多数为定制产品。封装的形 状各 异。也有的把形状与ZIP 相同的封装称为SIP。

57、SK-DIP

(skinny dual in-line -paketti)

DIP 的一种。指宽度为7.62mm、引脚中心距为2.54mm 的窄体DIP。通常统称为DIP(见 DIP)。

58、SL-DIP

(ohut kahden rivin paketti)

DIP 的一种。指宽度为10.16mm,引脚中心距为2.54mm 的窄体DIP。通常统称为DIP。

59, SMD

(pinta-asennuslaitteet)

表面贴装器件。偶而,有的半导体厂家把SOP 归为SMD(见SOP)。

SOP 的别称。世界上很多半导体厂家都采用此别称。 (见SOP)。

60, SOI

(pieni out-line I-leaded paketti)

I 形引脚小外型封装。表面贴装型封装之一。引脚从封装双侧引出向下呈I 字形,中心 距 1.27mm。贴装占有面积小于SOP。日立公司在模拟IC(电机驱动用IC)中采用了此封装。引 脚数 26。

61, SOIC

(pieni integroitu piiri)

SOP 的别称(见SOP)。国外有许多半导体厂家采用此名称。

62, SOJ

(Pieni Out-Line J-Leaded -paketti)

J 形引脚小外型封装。表面贴装型封装之一。引脚从封装两侧引出向下呈J 字形,故此 得名。通常为塑料制品,多数用于DRAM 和SRAM 等存储器LSI 电路,但绝大部分是DRAM。用SO J 封装的DRAM 器件很多都装配在SIMM 上。引脚中心距1.27mm,引脚数从20 至40(见SIMM )。

63、SQL

(Pieni Out-Line L-lyijyinen paketti)

按照JEDEC(美国联合电子设备工程委员会)标准对SOP 所采用的名称(见SOP)。

64, SONF

(Pieni ulkolinja, ei-fin)

无散热片的SOP。与通常的SOP 相同。为了在功率IC 封装中表示无散热片的区别,有意 增添了NF(non-fin)标记。部分半导体厂家采用的名称(见SOP)。

65, SOP

(pieni Out-Line-paketti)

小外形封装。表面贴装型封装之一,引脚从封装两侧引出呈海鸥翼状(L 字形)。材料有 塑料 和陶瓷两种。另外也叫SOL 和DFP。

SOP 除了用于存储器LSI 外,也广泛用于规模不太大的ASSP 等电路。在输入输出端子不 超过10~40 的领域,SOP 是普及最广的表面贴装封装。引脚中心距1.27mm,引脚数从8 ~44。

另外,引脚中心距小于1.27mm 的SOP 也称为SSOP;装配高度不到1.27mm 的SOP 也称为 TSOP(见SSOP、TSOP)。还有一种带有散热片的SOP。

66, kylvö

(Pieni Outline-paketti (Wide-Jype))

宽体SOP。部分半导体厂家采用的名称。

制造

从1930年代开始,元素周期表中的化学元素中的半导体被研究者如贝尔实验室的William Shockley认为是固态真空管的最可能的原料。从氧化铜到锗,再到硅,原料在1940到1950年代被系统的研究。今天,尽管元素周期表的一些III-V价化合物如砷化镓应用于特殊用途如:发光二极管,激光,太阳能电池和最高速集成电路,单晶硅成为集成电路主流的基层。创造无缺陷晶体的方法用去了数十年的时间。

半导体IC制程,包括以下步骤,并重复使用:

黄光(微影)

蚀刻

薄膜

扩散

CMP

使用单晶硅晶圆(或III-V族,如砷化镓)用作基层。然后使用微影、扩散、CMP等技术制成MOSFET或BJT等组件,然后利用微影、薄膜、和CMP技术制成导线,如此便完成芯片制作。因产品性能需求及成本考量,导线可分为铝制程和铜制程。

IC 由很多重叠的层组成,每层由图像技术定义,通常用不同的颜色表示。一些层标明在哪里不同的掺杂剂扩散进基层(成为扩散层),一些定义哪里额外的离子灌输(灌输层),一些定义导体(多晶硅或金属层),一些定义传导层之间的连接(过孔或接触层)。所有的组件由这些层的特定组合构成。

在一个自排列(CMOS)过程中,所有门层(多晶硅或金属)穿过扩散层的地方形成晶体管。

电阻结构,电阻结构的长宽比,结合表面电阻系数,决定电阻。

电容结构,由于尺寸限制,在IC上只能产生很小的电容。

更为少见的电感结构,可以制作芯片载电感或由回旋器模拟。

因为CMOS设备只引导电流在逻辑门之间转换,CMOS设备比双级组件消耗的电流少很多。

随机存取存储器(random access memory)是最常见类型的集成电路,所以密度最高的设备是存储器,但即使是微处理器上也有存储器。尽管结构非常复杂-几十年来芯片宽度一直减少-但集成电路的层依然比宽度薄很多。组件层的制作非常像照相过程。虽然可见光谱中的光波不能用来曝光组件层,因为他们太大了。高频光子(通常是紫外线)被用来创造每层的图案。因为每个特征都非常小,对于一个正在调试制造过程的过程工程师来说,电子显微镜是必要工具。

在使用自动测试设备(ATE)包装前,每个设备都要进行测试。测试过程称为晶圆测试或晶圆探通。晶圆被切割成矩形块,每个被称为“die”。每个好的die 被焊在“pads”上的铝线或金线,连接到封装内,pads通常在die的边上。封装之后,设备在晶圆探通中使用的相同或相似的ATE上进行终检。测试成本可以达到低成本产品的制造成本的25%,但是对于低产出,大型和/或高成本的设备,可以忽略不计。

在2005年,一个制造厂(通常称为半导体工厂,常简称fab,指fabrication facility)建设费用要超过10亿美金,因为大部分操作是自动化的。

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。

发展对策建议

1.创新性效率超越传统的成本性静态效率

从理论上讲,商务成本属于成本性的静态效率范畴,在产业发展的初级阶段作用显著。外部商务成本的上升实际上是产业升级、创新驱动的外部动力。作为高新技术产业的上海集成电路产业,需要积极利用产业链完备、内部结网度较高、与全球生产网络有机衔接等集群优势,实现企业之间的互动共生的高科技产业机体的生态关系,有效保障并促进产业创业、创新的步伐。事实表明,20世纪80年代,虽然硅谷的土地成本要远高于128公路地区,但在硅谷建立的半导体公司比美国其他地方的公司开发新产品的速度快60%,交运产品的速度快40%。具体而言,就是硅谷地区的硬件和软件制造商结成了紧密的联盟,能最大限度地降低从创意到制造出产品等相关过程的成本,即通过技术密集关联为基本的动态创业联盟,降低了创业成本,从而弥补了静态的商务成本劣势 。

2.准确的产品与市场定位

许多归国创业的设计人才认为,中国的消费者是世界上最好的衣食父母,与欧美发达国家相比,我们的消费者对新产品充满好奇,一般不退货,基本无赔偿。这些特点为设计企业的创业、创新与发展提供了良好的市场机遇。企业要善于去发现产品应用,寻找市场 。

设计公司扩张主要是受限于人才与产品定位。由于在人才团队、市场和产品定义方面的不足,初创公司不可能做大项目,不适合于做集聚型大项目。现有的大多数设计企业还是适合于分散型市场,主动去支持系统厂商,提供大量的服务。人力密集型业务项目不适合欧美公司,更适合我们。例如,在国内市场上,如果一个产品能出货300万颗,那么公司就会去做,国外企业则不可能去做它 。

3.打造国际精英人才的“新故乡”,充分发挥海归人才优势

海归人才在国外做了很多超前的技术开发研究,并且在全球一些顶尖公司内有产业经验,回国后从事很有需求的产品开发应用,容易成功。集成电路产业的研发就怕方向性错误与低水平重复,海归人才知道如何去做才能够成功 。

“归国人才团队+海外工作经验+优惠政策扶持+风险投资”式上海集成电路产业发展的典型模式,这在张江高科技园区尤为明显。然而,由于国际社区建设滞后、户籍政策限制、个人所得税政策缺乏国际竞争力等多方面原因综合作用,张江仍然没有成为海外高级人才的安家落户、长期扎根的开放性、国际性高科技园区。留学生短期打算、“做做看”的“候鸟”观望气氛浓厚,不利于全球高级人才的集聚。要充分发挥张江所处的区位优势以及浦东综合

配套改革试点的政策优势,将单纯吸引留学生变为吸引留学生、国外精英等高层次人才。通过科学城建设以及个人所得税率的国际化调整、落户政策的优化,发挥上海“海派文化”传统,将张江建设成为世界各国人才汇集、安居乐业的新故乡,大幅提升张江在高层次人才争夺中的国际竞争力 。

4.重在积累,克服急功近利

设计业的复杂度很高,需要强大的稳定的团队、深厚的积累。积累是一个不可逾越的发展过程。中国集成电路产业的发展如同下围棋,不能只争一时之短长,要比谁的气长,而不是谁的空多。

集成电力产业人才尤其是设计人才供给问题长期以来是舆论界关注的热点,许多高校在专业与设置、人才培养方面急功近利,片面追随所谓社会热点和学业对口,导致学生的基本综合素质和人文科学方面的素养不够高,知识面过窄。事实上,众多设计企业普遍反映,他们招聘人才的标准并非是单纯的所谓专业对口,而是更注重基础知识和综合素质,他们普遍反映高校的教育太急功近利了 。

5.促进企业间合作,促进产业链合作

国内企业之间的横向联系少,外包刚刚起步,基本上每个设计企业都有自己的芯片,都在进行全面发展。这些因素都限制了企业的快速发展。要充分运用华南一些企业为国外做的解决方案,这样终端客户就可以直接将公司产品运用到原有解决方案上去。此外,设计企业要与方案商、通路商、系统厂商形成紧密的战略合作伙伴关系 。

6.摒弃理想化的产学研模式

产学研一体化一直被各界视为促进高新技术产业发展的良方,但实地调研结果暴露出人们在此方面存在着不切实际的幻想。笔者所调研的众多设计企业对高校帮助做产品不抱任何指望。公司项目要求的进度快,存在合作的时间问题;高校一般不具备可以使工厂能更有效利用厂房空间,也适用于研发中心的使用。新开发的空冷系统减少了对外部设施的依赖,可在任意位置安装设置,同时继续支持符合STC标准的各种T2000模块,满足各种测试的需要 。

其他信息

晶体管发明并大量生产之后,各式固态半导体组件如二极管、晶体管等大量使用,取代了真空管在电路中的功能与角色。到了20世纪中后期半导体制造技术进步,使得集成电路成为可能。相对于手工组装电路使用个别的分立电子组件,集成电路可以把很大数量的微晶体管集成到一个小芯片,是一个巨大的进步。集成电路的规模生产能力,可靠性,电路设计的模块化方法确保了快速采用标准化IC 代替了设计使用离散晶体管。

IC 对于离散晶体管有两个主要优势:成本和性能。成本低是由于芯片把所有的组件通过照相平版技术,作为一个单位印刷,而不是在一个时间只制作一个晶体管。性能高是由于组件快速开关,消耗更低能量,因为组件很小且彼此靠近。 2006年,芯片面积从几平方毫米到350 mm2,每mm2可以达到一百万个晶体管。

第一个集成电路雏形是由杰克·基尔比于1958年完成的,其中包括一个双极性晶体管,三个电阻和一个电容器。

根据一个芯片上集成的微电子器件的数量,集成电路可以分为以下几类:

1.小规模集成电路

SSI 英文全名为 Small Scale Integration, 逻辑门10个以下 或 晶体管 100个以下。

2.中规模集成电路

MSI 英文全名为 Medium Scale Integration, 逻辑门11~100个 或 晶体管 101~1k个。

3.大规模集成电路

LSI 英文全名为 Large Scale Integration, 逻辑门101~1k个 或 晶体管 1,001~10k个。

4.超大规模集成电路

VLSI 英文全名为 Very large scale integration, 逻辑门1,001~10k个 或 晶体管 10,001~100k个。

5.甚大规模集成电路

ULSI 英文全名为 Ultra Large Scale Integration, 逻辑门10,001~1M个 或 晶体管 100,001~10M个。

GLSI 英文全名为 Giga Scale Integration, 逻辑门1,000,001个以上 或 晶体管10,000,001个以上。

而根据处理信号的不同,可以分为模拟集成电路、数字集成电路、和兼具模拟与数字的混合信号集成电路。

集成电路发展

最先进的集成电路是微处理器或多核处理器的"核心(cores)",可以控制电脑到手机到数字微波炉的一切。存储器和ASIC是其他集成电路家族的例子,对于现代信息社会非常重要。虽然设计开发一个复杂集成电路的成本非常高,但是当分散到通常以百万计的产品上,每个IC的成本最小化。 IC的性能很高,因为小尺寸带来短路径,使得低功率逻辑电路可以在快速开关速度应用。

这些年来,IC 持续向更小的外型尺寸发展,使得每个芯片可以封装更多的电路。这样增加了每单位面积容量,可以降低成本和增加功能-见摩尔定律,集成电路中的晶体管数量,每两年增加一倍。总之,随着外形尺寸缩小,几乎所有的指标改善了-单位成本和开关功率消耗下降,速度提高。但是,集成纳米级别设备的IC不是没有问题,主要是泄漏电流(leakage current)。因此,对于最终用户的速度和功率消耗增加非常明显,制造商面临使用更好几何学的尖锐挑战。这个过程和在未来几年所期望的进步,在半导体国际技术路线图(ITRS)中有很好的描述。

越来越多的电路以集成芯片的方式出现在设计师手里,使电子电路的开发趋向于小型化、高速化。越来越多的应用已经由复杂的模拟电路转化为简单的数字逻辑集成电路。

IC的普及

仅仅在其开发后半个世纪,集成电路变得无处不在,电脑,手机和其他数字电器成为现代社会结构不可缺少的一部分。这是因为,现代计算,交流,制造和交通系统,包括互联网,全都依赖于集成电路的存在。甚至很多学者认为有集成电路带来的数字革命是人类历史中最重要的事件。

IC的分类

集成电路的分类方法很多,依照电路属模拟或数字,可以分为:模拟集成电路、数字集成电路和混合信号集成电路(模拟和数字在一个芯片上)。

数字集成电路可以包含任何东西,在几平方毫米上有从几千到百万的逻辑门,触发器,多任务器和其他电路。这些电路的小尺寸使得与板级集成相比,有更高速度,更低功耗并降低了制造成本。这些数字IC, 以微处理器,数字信号处理器(DSP)和单片机为代表,工作中使用二进制,处理1和0信号。

模拟集成电路有,例如传感器,电源控制电路和运放,处理模拟信号。完成放大,滤波,解调,混频的功能等。通过使用专家所设计、具有良好特性的模拟集成电路,减轻了电路设计师的重担,不需凡事再由基础的一个个晶体管处设计起。

IC可以把模拟和数字电路集成在一个单芯片上,以做出如模拟数字转换器(A/D converter)和数字模拟转换器(D/A converter)等器件。这种电路提供更小的尺寸和更低的成本,但是对于信号冲突必须小心。

Related Articles
TOP