⑴ 集成電路晶元有哪些 造"中國芯"有多難
集成電路晶元有哪些 造"中國芯"有多難?製造一顆晶元就需要5000道工序
近日,越來越多的人關注中國自主研發的晶元進展。若想煉成一顆中國「芯」,需要怎樣的步驟?
集成電路正在扮演科技多元化應用的智能核心。在中國台灣半導體產業協會理事長、鈺創科技董事長盧超群認為,實時視頻流、VR/AR、無人機、3D列印、智能汽車、智能家居,在這些應用革命的背後,是功能更加強大、體積更小、功耗更低的集成電路。
全球生物識別晶元領先龍頭企業是科技;國內存儲晶元的龍頭是;我國嵌入式處理器晶元領先龍頭企業是;我國半導體分立器件龍頭是科技。
其中,最典型的是ADC晶元,中國目前還無法生產出可替代產品。ADC晶元是模數轉換晶元,負責將天線接收的連續的模擬信號轉換為通話或上網的數字信號。目前ADC主要依賴亞德諾、德州儀器等公司供應。
有說法認為,集成電路是比航天還要高的高科技
半導體晶元進口花費
富瀚微:國內安防晶元供應商,涉及人工智慧演算法,成為海康威視的合格穩定的供應商。
以運營商業務為例,通信基站設備是其最主要的產品之一,而在一台通信基站中就有上百顆晶元負責實現不同功能。「簡單來說,基站發射並回收信號,收回信號後首先要有晶元濾波,穩定信號;然後還有晶元將這種特別小的信號放大;再有晶元進行解析、處理;然後是晶元負責傳輸、分發。基站核心跟電腦類似,可以實現各種功能,但它可以支持多個手機,因而速度更快,晶元更復雜。」上述人士表示。
2017年中國集成電路進口量高達3770億塊,同比增長10.1%;進口額為2601億美元(約合17561億元),同比增長14.6%。2017年中國貨物進口額為12.46萬億元,也就是說集成電路進口額佔中國總進口額的14.1%,而同期中國的原油進口總額僅約為1500億美元。中國在半導體晶元進口上的花費已經接近原油的兩倍。
有上百顆晶元
材料有塑料和陶瓷兩種。塑料QFJ多數情況稱為PLCC(見PLCC),用於微機、門陳列、DRAM、ASSP、OTP等電路。引腳數從18至84。陶瓷QFJ也稱為CLCC、JLCC(見CLCC)。帶窗口的封裝用於紫外線擦除型EPROM以及帶有EPROM的微機晶元電路。引腳數從32至84。46、QFN(quadflatnon-leadedpackage)
製造一顆晶元
調查
晶元,是指內含集成電路的矽片,體積很小,常常是計算機或其他電子設備的一部分。晶元組,是一系列相互關聯的晶元組合。它們相互依賴,組合在一起能發揮更多作用,比如,計算機里的中央處理器(CPU)及手機中的射頻、基帶和通信基站里的模數轉換器(ADC)等,就是由多個晶元組合在一起的更大的集成電路。而集成電路是非常精密的儀器,其單位為納米。一納米為十萬分之一毫米。這就對設計、製造工藝都有非常嚴格、高標準的要求。
根據前瞻研究院的報告顯示,目前,全球晶元仍主要以美、日、歐企業產品為主,高端市場幾乎被這三大主力地區壟斷。在高端晶元領域,由於國內廠商尚未形成規模效應與集群效應,所以其生產仍以「代工」模式為主。
中國集成電路A股市場上市企業據中商產業研究院大資料庫數據顯示,中國A股市場共有23家集成電路上市企業,2017年前三季度中國集成電路行業主營業務收入達到642.65億元,凈利潤為20.29億元。有5家企業主營業務收入超過40億元,其中,科技位居榜首,2017年前三季度主營業務收入為168.60億元,凈利潤達到1.65億元;達排名第二,2017年前三季度主營業務收入為162.53億元,凈利潤虧損5.07億元;實業排名第三,主營業務收入為83.04億元,凈利潤達到2.97億元;排名第四的是科技,2017年前三季度主營業務收入為53.24億元,凈利潤為3.88億元;排名第五的是微電,前三季度主營業務收入為48.52億元,凈利潤為1.25億元。1.江蘇科技股份有限公司江蘇科技股份有限公司是一家主要從事研製、開發、生產銷售半導體,電子原件,專用電子電氣裝置,銷售本企業自產機電產品及成套設備的公司。公司是中國半導體封裝生產基地,國內著名的三極體製造商,集成電路封裝測試龍頭企業,國家重點高新技術企業。數據顯示,2012-2016年科技在波動中增長,年均復合增長率達44%,增長迅速。2017年前三季度科技主營業務為168.60億元,同比增長26.9%,凈利潤為1.65億元,同比增長176.6%。
晶元有幾十種大門類
追訪
上千種小門類
從軟體方面來說,EDA模擬軟體是另一個典型。利用該軟體,電子設計師才可以在電腦上設計晶元系統,大量工作可以利用計算機完成,並可以實現多個產品的結合試驗等。如果沒有EDA模擬軟體,則需要人工進行設計、試驗,耗費的人力、時間等成本不計其數。目前進入我國並具有廣泛影響的EDA軟體有十幾種,基本都來自於美國。
幾乎被美日歐壟斷
現狀
也許不是人人都了解集成電路,但許多人聽說過摩爾定律。摩爾定律是指,當價格不變時,集成電路上可容納的元器件的數目,約每隔18個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。在半個世紀前,由英特爾創始人之一的摩爾提出的這一推測,已經延續了50多年。
集成電路布圖設計是指集成電路中有一個是有源元件的兩個以上和部分或者全部互連線路的三維配置,或者為製造集成電路而准備的三維配置。
海關總署公開信息顯示,集成電路進口額從2015年起已連續三年超過原油,且二者進口差額每年都在950億美元以上。其中,2017年中國集成電路進口量高達3770億塊,同比增長10.1%;進口額為2601億美元(約合17561億元),同比增長14.6%。2017年中國貨物進口額為12.46萬億元,也就是說集成電路進口額佔中國總進口額的14.1%,而同期中國的原油進口總額僅約為1500億美元。中國在半導體晶元進口上的花費已經接近原油的兩倍。
集成電路是一種微型電子器件或部件。採用一定的工藝,把一個電路中所需的晶體管、二極體、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起,製作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上,然後封裝在一個管殼內,成為具有所需電路功能的微型結構;其中所有元件在結構上已組成一個整體,使電子元件向著微小型化、低功耗和高可靠性方面邁進了一大步。它的英文(integratedcircuit)用字母「IC」表示。集成電路技術包括晶元製造技術與設計技術,主要體現在加工設備,加工工藝,封裝測試,批量生產及設計創新的能力上。
焦點
需要5000道工序
晶元的種類很多,芯研究首席分析師顧對北京青年報記者表示:「僅從產品種類來說,晶元的種類就有幾十種大門類,上千種小門類;如果涉及設備流程的話就更多了。美國是整體式、全方位處於領先地位,而我們只是在某些領域裡面有所突破,並且這些領域也並非核心、高端的領域,比如中國在存儲器、CPU、FPG及高端的模擬晶元、功率晶元等領域,幾乎是沒有的。如果中國發力研發,在某些小的門類中可能會有所突破。」
首先,在這里可以將紅色的部分比擬成高樓中的一樓大廳。一樓大廳,是一棟房子的門戶,出入都由這里,在掌握交通下通常會有較多的機能性。因此,和其他樓層相比,在興建時會比較復雜,需要較多的步驟。在IC電路中,這個大廳就是邏輯閘層,它是整顆IC中最重要的部分,藉由將多種邏輯閘組合在一起,完成功能齊全的IC晶元。
一位晶元製造領域的專家向北青報記者介紹,一顆晶元的製造工藝非常復雜,一條生產線大約涉及50多個行業、2000-5000道工序。就拿代工廠來說,需要先將「砂子」提純成硅,再切成晶元,然後加工晶元。晶元加工廠包含前後兩道工藝,前道工藝分幾大模塊——光刻、薄膜、刻蝕、清洗、注入;後道工藝主要是封裝——互聯、打線、密封。其中,光刻是製造和設計的紐帶。
科技:公司持續高研發投入在保證現有產品技術迭代維持較高毛利率的同時,也將加速公司在研探針台產品推出並實現進口替代,進一步完善公司產品結構。此外,公司股東國家集成電路產業基金具備強大產業資源,在豐富公司客戶資源、提升公司產業整合能力方面或將發揮重要作用。
其中許多工藝都在獨立的工廠進行,而使用的設備也需要專門的設備廠製造;使用的材料包括幾百種特種氣體、液體、靶材,都需要專門的化工工業。另外,集成電路的生產都是在超凈間進行的,因此還需要排風和空氣凈化等系統。
摩爾定律揭示了集成電路領域的發展速度。在這樣的高速創新發展中,集成電路的產品持續降低成本、提升性能、增加功能。也是在這樣的高速發展中,各國集成電路技術的差距越拉越大。有業內人士表示,中國若想在主要集成電路領域追趕上頂級公司,需要的不止時間,而是整個系統性提升。
有說法認為,集成電路是比航天還要高的高科技。該業內人士表示,這種說法也不無道理,「航天的可靠性估計也就4個9、5個9的樣子(X個9表示在軟體系統一年時間的使用過程中,系統可以正常使用時間與總時間之比)。現在硅晶圓材料的純度就要6個9以上。」
從2004年開始,集團開始穩定盈利,8寸生產線實現了自主經營。時至今日,業務逐步發展為晶元製造、集成電路集成和應用服務、電子元件貿易等,其生產線的工藝技術從0.35微米,演進到了28納米,申請的發明專利達到1萬項。
⑵ 我想問一下集成電路目前的現狀,希望有專業人士不吝賜教,大致介紹一下目前比較前沿的發展情況。
我這里有一份。要的話可以給你發一份。
2011 年 1月 2日
中國集成電路產業發展現狀 中國集成電路產業發展現狀 集成電路產業發展
關鍵詞:中國集成電路現狀
集成電路產業是知識密集、技術密集和資金密集型產業,世界集成電路產業發 展迅速,技術日新月異。2003年前中國集成電路產業無論從質還是從量來說都不 算發達, 但伴隨著全球產業東移的大潮, 中國的經濟穩定增長, 巨大的內需市場, 以及充裕的人才,中國集成電路產業已然崛起成為新的世界集成電路製造中心。 二十一世紀, 我國必須加強發展自己的電子信息產業。 它是推動我國經濟發展, 促進科技進步的支柱,是增強我國綜合實力的重要手段。作為電子信息產業基 礎的集成電路產業必須優先發展。只有擁有堅實的集成電路產業,才能有力地 支持我國經濟、軍事、科技及社會發展第三步發展戰略目標的實現。
一、我國集成電路產業發展迅速 1998 年我國集成電路產量為 22.2 億塊,銷售規模為 58.5 億元。 到 2009 年,我國集成電路產量為 411 億塊,銷售額為 1110 億元,12 年間產量 和銷售額分別擴大 18.5 倍與 20 倍之多,年均增速分別達到 38.1%與 40.2%,銷 售額增速遠遠高於同期全球年均 6.4%的增速。 二、 中國集成電路產業重大變化 2008年是中國集成電路產業發展過程中出現重大變化的一年。 全球金融危機不 僅使世界半導體市場衰退,同時也使中國出口產品數量明顯減少,佔中國出口總 額1/3左右的電子信息產品增速回落,其核心部件的集成電路產品的需求量相應 減少。 人民幣升值也是影響產業發展的一個不可忽視的因素, 因為在目前國內集成電 路產品銷售額中直接出口佔到70%左右, 人民幣升值對於以美元為結算貨幣的出 口貿易有著重要影響,人民幣兌美元每升值1%,國內集成電路產業整體銷售額 增幅將減少1.2到1.4個百分點,在即將到來的2011年裡,人民幣加速升值值得關 注。 三、中國集成電路產品產銷概況 中國集成電路產品產銷概況 中國集 2008年中國集成電路產業在產業發展周期性低谷呈現出增速逐季遞減狀態, 全年 銷售總額僅有1246.82億元,比2007年減少了0.4%,出現了未曾有過的負增長局 面;全年集成電路產量為417.14億塊,較2007年僅增長了1.3%。近幾年我國集成 電路產品產量和銷售額的情況如圖1和圖2所示:
圖1 2003—2008年中國集成電路產品產量增長情況
圖2 2003—2008年中國集成電路產品銷售額增長情況 由上圖可知,最近幾年我國集成電路產品銷售額雖逐年上升,但上升的速度卻 緩慢,這是因為在國務院18號文件頒布後的五年中,中國集成電路產業的產品銷 售額一直以年均增長率30%以上的速度上升, 是這個時期世界集成電路增長速度 的3倍,是一種階段性的超高速發展的狀態;一般情況下,我國集成電路產業年 均增長率能保持在世界增長率的1.5倍左右已屬高速發展,因此,在2007年以後, 我國集成電路產業的年增長速度逐步減緩應屬正常勢態, 在世界集成電路產業周 期性低谷階段,20%左右的年增長率仍然是難得的高速度。世界經濟從美國次貸 危機開始逐步向全世界擴展,形成金融危機後又向經濟實體部門擴散,從2008
年開始對中國集成電路產業產生影響,到第三季度國際金融危機明顯爆發後,中 國集成電路產業銷售額就出現了大幅度下滑,形成了第四季度的跳水形態。圖3 是這個變化過程。
圖3 2006Q1-2008Q4中國集成電路產品銷售收入及同比(季期)增長率 中國集成電路產業的發展得益於產業環境的改善, 抵禦金融危機的影響政策 十分顯著。2008年1月,財政部和國家稅務總局發布了《關於企業所得稅若干優 惠政策的通知》(財稅〔2008〕1號),對集成電路企業所享受的所得稅優惠十分 重視。日前通過的《電子信息產業調整和振興規劃》 ,又把「建立自主可控的集成 電路產業體系」作為未來國內信息產業發展的三大重點任務之一,在五大發展舉 措中明確提出「加大投入,集中力量實施集成電路升級」。2005年由國務院發布的 《國家中長期科學和技術發展規劃綱要 (2006━2020年)》(國發[2005]44號),確定 並安排了16個國家重大專項,其中把「核心電子器件、高端通用晶元及基礎軟體 產品」與「超大規模集成電路製造裝備及成套工藝」列在多個重大專項的前兩位; 2008年4月國務院常務會議已審議並原則通過了這兩個重大專項的實施方案,為 專項涉及的相關領域提供了良好的發展契機。 中國各級政府對集成電路產業發展 的積極支持和相關政策的不斷落實, 對我國集成電路產業的發展產生了積極的影 響。 四、中國集成電路產品需求市場 近些年來,隨著中國電子信息產品製造業的迅速發展,在中國市場上對集成 電路產品的需求呈現出飛速發展的勢態,並成為全球半導體行業的關注點,即使 中國集成電路產品的需 在國內外半導體產業陷入低迷並出現了負增長的2008年,
求市場仍保持著增長的勢頭, 這是由中國信息產品製造業的銷售額保持著10%以 上的正增長率所決定的。 中國最近幾年的集成電路產品市場需求額變化情況如圖 4所示。
圖4 2004-2008年中國集成電路市場需求額 五、我國集成電路產業結構 設計、製造和封裝測試業三業並舉,半導體設備和材料的研發水平和生產能 力不斷增強,產業鏈基本形成。隨著前幾年 IC 設計業和晶元製造業的加速發展, 設計業和晶元製造業所佔比重逐步上升,國內集成電路產業結構逐漸趨於合理。 2006年設計業的銷售額為186.2億元, 比2005年增長49.8%; 2007年銷售額為225.7 億元,比2006年增長21.2%。晶元製造業2006年銷售額為323.5億元,比2005年增 長了38.9%; 2007年銷售額為397.9億元, 比2006年增長又23.0%。 封裝測試業2006 年銷售額為496.6億元,比2005年增長43.9%;2007年銷售額為627.7億元,比2006 年增長26.4%。2001年我國設計業、晶元製造業、封測業的銷售額分別為11億元、 27.2億元、161.1億元,分別佔全年總銷售額的5.6%、13.6%、80.8%,產業結構 不盡合理。 最近5年來, 在產業規模不斷擴大的同時,IC 產業結構逐步趨於合理, 設計業和晶元製造業在產業中的比重顯著提高。到2007年我國 IC 設計業、晶元 製造業、封測業的銷售額分別為225.5億元、396.9億元、627.7億元,分別佔全年 總銷售額的18.0%、31.7%、50.2%。 半導體設備材料的研發和生產能力不斷增強。 在設備方面, 65納米開始導入生產, 中芯國際與 IBM 在45納米技術上開展合作,FBP(平面凸點式封裝)和 MCP(多
晶元封裝)等先進封裝技術開發成功並投入生產,自主開發的8英寸100納米等離 子刻蝕機和大角度離子注入機、12英寸矽片已進入生產線使用。在材料方面,已 研發出8英寸和12英寸硅單晶,硅晶圓和光刻膠的國內生產能力和供應能力不斷 增強。
但是2008年,國內集成電路設計、晶元製造與封裝測試三業均不同程度的受 到市場低迷的影響,其中晶元製造業最明顯,全年晶元製造業規模增速由2007 年的23%下降到-1.3%,各主要晶元製造企業均出現了產能閑置、業績下滑的情 況;封裝測試業普遍訂單下降、開工率不足,全年增幅為-1.4%;集成電路設計 業也受到國內市場需求增長放緩的影響, 由於重點企業在技術升級與產品創新方 面所做的努力部份地抵禦了市場需求不振所帶來的影響, 全年增速仍保持在正增 長狀態,為4.2%,高於國內集成電路產業的整體增幅。如圖5所示。
圖5 2008年中國集成電路產業基本結構
六、集成電路技術發展 集成電路技術發展 我國技術創新能力不斷提高,與國外先進水平差距不斷縮小。從改革開放之初 的 3 英寸生產線,發展到目前的 12 英寸生產線,IC 製造工藝向深亞微米挺進, 封裝測試水平從低端邁向中 研發了不少工藝模塊, 先進加工工藝已達到 100nm。 高端,在 SOP、PGA、BGA、FC 和 CSP 以及 SiP 等先進封裝形式的開發和生產
方面取得了顯著成績。IC 設計水平大大提升,設計能力小於等於 0.5 微米企業比 例已超過 60%,其中設計能力在 0.18 微米以下企業占相當比例,部分企業設計 水平已經達到 100nm 的先進水平。設計能力在百萬門規模以上的國內 IC 設計企 業比例已上升到 20%以上,最大設計規模已經超過 5000 萬門級。相當一批 IC 已投入量產,不僅滿足國內市場需求,有的還進入國際市場。 總之,集成電路產業是信息產業和現代製造業的核心戰略產業,其已成為一些 國家信息產業的重中之重。 2011年我國集成電路產業的發展將勉勵更好的發展環 境,國家政府的支持力度將進一步增加,新的扶植政策也會盡快出台,支持研發 的資金將會增多,國內市場空間更為廣闊,我國集成電路產業仍將保持較快的發 展速度,佔全球市場份額比重必會進一步增大!! !
附錄: 附錄: 中國集成電路產業發展大事記(摘自網路) 中國集成電路產業發展大事記(摘自網路) 1947 年,美國貝爾實驗室發明了晶體管。 1956 年,中國提出「向科學進軍」,把半導體技術列為國家四大緊急措施 之一。 1957 年,北京電子管廠通過還原氧化鍺,拉出了鍺單晶。中國科學院應用 物理研究所和二機部十局第十一所開發鍺晶體管。當年,中國相繼研製出鍺點接 觸二極體和三極體(即晶體管) 。 1959 年,天津拉制出硅(Si)單晶。 1962 年,天津拉制出砷化鎵單晶(GaAs) ,為研究制備其他化合物半導體打 下了基礎。 1962 年,我國研究製成硅外延工藝,並開始研究採用照相製版,光刻工藝。 1963 年,河北省半導體研究所製成硅平面型晶體管。 1964 年,河北省半導體研究所研製出硅外延平面型晶體管。 1965 年 12 月,河北半導體研究所召開鑒定會,鑒定了第一批半導體管,並 在國內首先鑒定了 DTL 型(二極體――晶體管邏輯)數字邏輯電路。1966 年底, 在工廠范圍內上海元件五廠鑒定了 TTL 電路產品。 這些小規模雙極型數字集成電 路主要以與非門為主,還有與非驅動器、與門、或非門、或門、以及與或非電路 等。標志著中國已經製成了自己的小規模集成電路。 1968 年,組建國營東光電工廠(878 廠) 、上海無線電十九廠,至 1970 年建 成投產,形成中國 IC 產業中的「兩霸」。 1968 年,上海無線電十四廠首家製成 PMOS(P 型金屬-氧化物半導體)電 路(MOSIC) 。拉開了我國發展 MOS 電路的序幕,並在七十年代初,永川半導體研 究所(現電子第 24 所) 、上無十四廠和北京 878 廠相繼研製成功 NMOS 電路。之
後,又研製成 CMOS 電路。 七十年代初,全國掀起了建設 IC 生產企業的熱潮,共有四十多家集成電路 工廠建成。 1972 年,中國第一塊 PMOS 型 LSI 電路在四川永川半導體研究所研製成功。 1973 年,我國 7 個單位分別從國外引進單台設備,期望建成七條 3 英寸工 藝線,最後只有北京 878 廠,航天部陝西驪山 771 所和貴州都勻 4433 廠。 1976 年 11 月,中國科學院計算所研製成功 1000 萬次大型電子計算機,所 使用的電路為中國科學院 109 廠(現中科院微電子中心)研製的 ECL 型(發射極 耦合邏輯)電路。 1982 年,江蘇無錫的江南無線電器材廠(742 廠)IC 生產線建成驗收投產, 這是中國第一次從國外引進集成電路技術。 1982 年 10 月,國務院為了加強全國計算機和大規模集成電路的領導,成立 了以萬里副總理為組長的「電子計算機和大規模集成電路領導小組」, 制定了中 國 IC 發展規劃,提出「六五」期間要對半導體工業進行技術改造。 1983 年,針對當時多頭引進,重復布點的情況,國務院大規模集成電路領 導小組提出「治散治亂」, 集成電路要「建立南北兩個基地和一個點」的發展戰 略,南方基地主要指上海、江蘇和浙江,北方基地主要指北京、天津和沈陽,一 個點指西安,主要為航天配套。 1986 年,電子部廈門集成電路發展戰略研討會,提出「七五」期間我國集 成電路技術「531」發展戰略,即普及推廣 5 微米技術,開發 3 微米技術,進行 1 微米技術科技攻關。 1989 年 2 月,機電部在無錫召開「八五」集成電路發展戰略研討會,提出 了「加快基地建設,形成規模生產,注重發展專用電路,加強科研和支持條件, 振興集成電路產業」的發展戰略。 1989 年 8 月 8 日, 廠和永川半導體研究所無錫分所合並成立了中國華晶 742 電子集團公司。 1990 年 10 月,國家計委和機電部在北京聯合召開了有關領導和專家參加的座談 會,並向黨中央進行了匯報,決定實施九 O 八工程。 1995 年,電子部提出「九五」集成電路發展戰略:以市場為導向,以 CAD 為突破口,產學研用相結合,以我為主,開展國際合作,強化投資,加強重點工 程和技術創新能力的建設,促進集成電路產業進入良性循環。 1995 年 10 月,電子部和國家外專局在北京聯合召開國內外專家座談會,獻 計獻策,加速我國集成電路產業發展。11 月,電子部向國務院做了專題匯報, 確定實施九 0 九工程。 1997 年 7 月 17 日, 由上海華虹集團與日本 NEC 公司合資組建的上海華虹 NEC 電子有限公司組建,總投資為 12 億美元,注冊資金 7 億美元,華虹 NEC 主要承 擔「九 0 九」工程超大規模集成電路晶元生產線項目建設。 1998 年 1 月 18 日,「九 0 八」 主體工程華晶項目通過對外合同驗收,這 條從朗訊科技公司引進的 0.9 微米的生產線已經具備了月投 6000 片 6 英寸圓片 的生產能力。 1998 年 1 月,中國華大集成電路設計中心向國內外用戶推出了熊貓 2000 系 統,這是我國自主開發的一套 EDA 系統,可以滿足亞微米和深亞微米工藝需要, 可處理規模達百萬門級,支持高層次設計。 1998 年 2 月 28 日,我國第一條 8 英寸硅單晶拋光片生產線建成投產,這個
項目是在北京有色金屬研究總院半導體材料國家工程研究中心進行的。 1998 年 4 月,集成電路「九 0 八」工程九個產品設計開發中心項目驗收授 牌,這九個設計中心為信息產業部電子第十五研究所、信息產業部電子第五下四 研究所、上海集成電路設計公司、深圳先科設計中心、杭州東方設計中心、廣東 專用電路設計中心、兵器第二一四研究所、北京機械工業自動化研究所和航天工 業 771 研究所。這些設計中心是與華晶六英寸生產線項目配套建設的。 1998 年 3 月,由西安交通大學開元集團微電子科技有限公司自行設計開發 的我國第一個-CMOS 微型彩色攝像晶元開發成功,我國視覺晶元設計開發工作取 得的一項可喜的成績。 1999 年 2 月 23 日,上海華虹 NEC 電子有限公司建成試投片,工藝技術檔次 從計劃中的 0.5 微米提升到了 0.35 微米,主導產品 64M 同步動態存儲器(S- DRAM) 這條生產線的建-成投產標志著我國從此有了自己的深亞微米超大規模集 。 成電路晶元生產線。 2000 年 7 月 11 日,國務院頒布了《鼓勵軟體產業和集成電路產業發展的若 干政策》 隨後科技部依次批准了上海、西安、無錫、北京、成都、杭州、深圳 。 共 7 個國家級 IC 設計產業化基地。 2001 年 2 月 27 日, 直徑 8 英寸硅單晶拋光片國家高技術產業化示範工程項 目在北京有色金屬研究總院建成投產;3 月 28 日,國務院第 36 次常務會議通過 了《集成電路布圖設計保護條例》 。 2002 年 9 月 28 日,龍芯 1 號在中科院計算所誕生。同年 11 月,中國電子 科技集團公司第四十六研究所率先研製成功直徑 6 英寸半絕緣砷化鎵單晶, 實現 了我國直徑 6 英寸半絕緣砷化鎵單晶研製零的突破。 2003 年 3 月 11 日,杭州士蘭微電子股份有限公司上市,成為國內 IC 設計 第一股。 2006 年中星微電子在美國納斯達克上市。隨即珠海炬力也成功上市。 2007 年展訊通信在美國納斯達克上市。 2008 年《集成電路產業「十一五」專項規劃》重點建設北京、天津、上海、 蘇州、寧波等國家集成電路產業園。
⑶ 集成電路是怎樣製造出來
集成電路是制復造過製程:
集成電路(integrated circuit)是一種微型電子器件或部件。採用一定的工藝,把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起,製作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上,然後封裝在一個管殼內,成為具有所需電路功能的微型結構;其中所有元件在結構上已組成一個整體,使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進了一大步。它在電路中用字母「IC」表示。集成電路發明者為傑克·基爾比(基於鍺(Ge)的集成電路)和羅伯特·諾伊思(基於硅(Si)的集成電路)。當今半導體工業大多數應用的是基於硅的集成電路。
⑷ 集成電路製造五個步驟
半導體產業開始於上世紀。隨著 1947 年固體晶體管的發明, 半導體行業已經獲得了長足發展, 之後的發展方向是引入了集成電路和硅材料。集成電路將多個元件結合在了一塊晶元上,提高了晶元性能、降低了成本。隨著硅材料的引入,晶元工藝逐步演化為器件在矽片上層以及電路層的襯底上淀積。
晶元製造主要有五大步驟:矽片制備、晶元製造、晶元測試與挑選、裝配與封裝、終測。
晶元製造主要有五大步驟_國內矽片製造商迎來春天
晶元製造的五大步驟
(1)矽片制備。
首先是將硅從礦物中提純並純化,經過特殊工藝產生適當直徑的硅錠。然後將硅錠切割成用於製造晶元的薄矽片。最後按照不同的定位邊和沾污水平等參數製成不同規格的矽片。 本文討論的主要內容就是矽片制備環節。
(2)晶元製造。
裸露的矽片到達矽片制廠,經過各種清洗、成膜、光刻、刻蝕和摻雜等步驟,矽片上就刻蝕了一整套集成電路。晶元測試/揀選。 晶元製造完後將被送到測試與揀選區,在那裡對單個晶元進行探測和電學測試,然後揀選出合格的產品,並對有缺陷的產品進行標記。
(3)裝配與封裝。
矽片經過測試和揀選後就進入了裝配和封裝環節,目的是把單個的晶元包裝在一個保護殼管內。 矽片的背面需要進行研磨以減少襯底的厚度,然後把一個後塑料膜貼附在矽片背面,再沿劃線片用帶金剛石尖的鋸刃將矽片上每個晶元分開,塑料膜能保持晶元不脫落。在裝配廠,好的晶元被壓焊或抽空形成裝配包,再將晶元密封在塑料或陶瓷殼內。
(4)終測。
為確保晶元的功能, 需要對每一個被封裝的集成電路進行測試, 以滿足製造商的電學和環節的特性參數要求。
矽片製作的工藝流程
矽片制備之前是製作高純度的半導體級硅(semiconctor-grade silicon, SGS),也被稱為電子級硅。 制備過程大概分為三步,第一步是通過加熱含碳的硅石(SiO2) 來生成氣態的氧化硅 SiO;第二步是用純度大概 98%的氧化硅,通過壓碎和化學反應生產含硅的三氯硅烷氣體(SiHCl3); 第三步是用三氯硅烷經過再一次的化學過程,用氫氣還原制備出純度為 99.9999999%的半導體級硅。
晶元製造主要有五大步驟_國內矽片製造商迎來春天
半導體硅的生產過程
對半導體級硅進一步加工得到矽片的過程被稱為矽片制備環節。 矽片制備包括晶體生長、整型、切片、拋光、清洗和檢測等步驟,通過單晶硅生長、 機械加工、化學處理、表面拋光和質量檢測等環節最終生產出符合條件的高質量矽片。
⑸ 集成電路焊接步驟
集成電路引腳多且密,一塊小小的集成電路有幾十個甚至上百個引腳,焊接難度很大。因此,在焊接前必須做好以下的准備工作。
+
1. 焊接工具
選用功率為25W左右的電烙鐵,烙鐵頭應為尖嘴形,並用鏗刀修整尖頭,防止在施焊時尖頭上的毛刺拖動引腳。
+
2. 焊接材料
焊接材料主要是松香、焊錫絲、焊錫膏和天那水、純酒精等,焊錫絲一定要選用低熔點的。
+
3.清理印製電路板
焊接前用電烙鐵對印製電路板進行平整,用小毛刷醮上天那水將印製電路板上准備焊接的部位刷凈,仔細檢査印刷電路板有無起皮、斷落。若有起皮,只需平整一下就可以了,若有斷落,則需用細銅絲連接好。
+
4. 引腳上錫
新集成電路在出廠時其引腳已上錫,不必作任何處理。如果是用過的集成電路,需清除引腳上的污物,並對引腳上錫做調整處理後才能使用。
焊接集成電路的具體操作步驟
先將集成電路擺放在印製電路板上,將引腳對正,並將每列引腳的首、尾腳焊好,以防止集成電路移位,然後釆用「拉焊」法進行施焊。所謂拉焊,就是在烙鐵頭上帶一小滴焊錫,將烙鐵頭沿著集成電路的整排引腳自左向右輕輕地拉過去,使每一個引腳都被焊接在印製電路板上。
焊接完畢後,應對每一個焊點進行檢查,若某一焊點存在虛焊,可用電烙鐵對其補焊, 用純酒精棉球擦凈各引腳,除去引腳上的松香及焊渣。
焊接時的注意事項
+
焊接時使用的電路鐵應不帶電或接地
在電烙鐵燒熱後應拔下電源插頭或者使電烙鐵外殼良好接地,以避免感應電荷擊穿集成電路,特別是焊接MOS集成電路更應如此。
+
焊接時間不能過長
焊接集成電路時要注意其溫度和時間。一般集成電路焊接時所受的溫度是260℃、時間為10s或350℃、3s,這是指一塊集成電路全部引腳同時浸入離封裝基座平面的距離為1~1.5mm所允許的溫度和時間,所以點焊和浸焊的溫度一般應控制在250℃左右,焊接時間在7s左右。
+
注意散熱
一些大功率集成電路都有良好的散熱條件,在更換集成電路時,應將散熱片重新固定好,使之與集成電路緊密接觸,以防止集成電路受熱而損壞。安裝散熱片時應注意以下幾點:
在未確定功率集成電路的散熱片是否應該接地前,不要隨意將地線焊到散熱片上;
散熱片的安裝要平,緊固轉矩適中,一般為0.4~0.6N.m;
安裝前應將散熱片與集成電路之間的灰塵、銹蝕清除干凈,並在兩者之間墊上硅脂,用以降低熱阻;
散熱片安裝好後,通常用引線焊接到印製電路板的接地端上;
在未裝散熱板前,不能隨意通電。
+
安裝集成電路時要注意方向
+
引腳能承受的應力與引腳間的絕緣
集成電路的拆焊
拆卸前首先將電烙鐵、維修平台良好接地,並記住集成電路的定位情況,再根據不同的集成電路選好熱風槍的噴頭,然後往集成電路的引腳周圍加註松香水。
調好熱風溫度和風速。一般情況下,拆卸集成電路時溫度開關調至3~6擋,風速開關調至2或3擋。
用熱風槍噴頭沿集成電路周圍引腳慢速旋轉,均勻加熱,且噴頭不可觸及集成電路及周圍的元器件。待集成電路的引腳焊錫全部熔化後,再用小螺釘旋具輕輕掀起集成電路。
將焊接點用平頭電烙鐵修理平整,並把更換的集成電路和電路板上的焊接位置對好。先焊四角以固定集成電路,再用熱風焊槍吹焊四周。
焊好後應注意冷卻,不可立即去動集成電路,以免其發生位移。待充分冷卻後,再用放大鏡檢查集成電路的引腳有無虛焊,若有應用尖頭電烙鐵進行補焊,直至全部正常為止。
⑹ 集成電路怎樣使用
概述 集成電路是一種採用特殊工藝,將晶體管、電阻、電容等元件集成在硅基片上而形成的具有一定功能的器件,英文為縮寫為IC,也俗稱晶元。集成電路是六十年代出現的,當時只集成了十幾個元器件。 後來集成度越來越高,也有了今天的P-III。
集成電路根據不同的功能用途分為模擬和數字兩大派別,而具體功能更是數不勝數,其應用遍及人類生活的方方面面。集成電路根據內部的集成度分為大規模中規模小規模三類。其封裝又有許多形式。「雙列直插」和「單列直插」的最為常見。消費類電子產品中用軟封裝的IC,精密產品中用貼片封裝的IC等。
對於CMOS型IC,特別要注意防止靜電擊穿IC,最好也不要用未接地的電烙鐵焊接。使用IC也要注意其參數,如 工作電壓,散熱等。數字IC多用+5V的工作電
集成電路介紹
集成電路IC是封在單個封裝件中的一組互連電路。裝在陶瓷襯底上的分立元件或電路有時還和單個集成電路連在一起,稱為混合集成電路。把全部元件和電路成型在單片晶體硅材料
使用TTL集成電路與CMOS集成電路的注意事項
(1)使用TTL集成電路注意事項
①TTL集成電路的電源電壓不能高於+5.5V使用時,不能將電源與地顛倒錯接,否則將會因為過大電流而造成器件損壞。
②電路的各輸入端不能直接與高於+5.5V和低於-0.5V的低內阻電源連接,因為低內阻電源能提供較大的電流,導致器件過熱而燒壞。
③除三態和集電極開路的電路外,輸出端不允許並聯使用。如果將 圖T306雙列直插集電極開路的門電路輸出端並聯使用而使電路具有線與功能時,應在其輸出端加一個預先計算好的上拉負載電阻到VCC端。
④輸出端不允許與電源或地短路。否則可能造成器件損壞。但可以通過電阻與地相連,提高輸出電平。
⑤在電源接通時,不要移動或插入集成電路,因為電流的沖擊可能會造成其永久性損壞。
⑥多餘的輸入端最好不要懸空。雖然懸空相當於高電平,並不影響與非門的邏輯功能,但懸空容易受干擾,有時會造成電路的誤動作,在時序電路中表現更為明顯。因此,多餘輸入端一般不採用懸空辦法,而是根據需要處理。例如:與門、與非門的多餘輸入端可直接接到VCC上;也可將不同的輸入端通過一個公用電阻(幾千歐)連到VCC上;或將多餘的輸入端和使用端井聯。不用的或門和或非門等器件的所有輸入端接地,也可將它們的輸出端連到不使用的與門輸入端上。
⑺ 集成電路的連接一般要考慮哪些條件
一般考慮以下問題:
1、電源,前後電源和地的要求是否相同。如果不同,則要提供不同的供電電路,或者用磁珠、光耦之類做隔離。如果電源要求高,還得加退耦濾波電容。有些電路還要求前後級共地。
2、輸入輸出電壓特性:這個最要緊,也最基本。看一下前級輸出的電壓范圍是否在後級輸入的允許范圍內。如果不在,還得做必要的轉換或調整,有時候遇到輸出為集電極開路(或漏級開路)的,還得加上拉或者下拉電阻。有些則是要在前級輸出後加穩壓管限幅,有些則是在後級輸入端加二極體鉗位,具體要看情況。比較經典的案例就是TTL輸出+CMOS輸入。
3、輸入輸出電流特性:主要考慮前級的驅動能力是否能帶動後級,同時不能過大(防止燒毀後級的輸入端)。典型的案例有:數字電路的扇入扇出能力計算。
4、輸入輸出阻抗特性:一般來說,輸出阻抗越小越好,輸入阻抗則是越大越好,如果前後阻抗不匹配,則會出現無謂損耗。必要時前後級之間還得加緩沖放大器或者阻抗轉換電路。
5、輸入輸出頻率特性:前級輸出的頻率范圍應當是後級可以接受的,否則就得更換後級晶元。