《【2017年整理】集成电路11》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】集成电路11（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、通常 CMOS 集成电路工作电压范围为 318V，所以不必像 TTL 集成电路那样，要用正正好好的 5V 电压。CMOS 集成电路的输入阻抗很高，这意味着驱动 CMOS 集成电路时，所消耗的驱动功率几乎可以不计。同时 CMOS 集成电路的耗电也非常的省，用 CMOS 集成电路制作的电子产品，通常都可以用干电池供电。 CMOS 集成电路的输出电流不是很大，大概为 10mA 左右，但是在一般的电子制作中，驱动一个 LED 发光二极管还是没有问题的。此外，CMOS 集成电路的抗干扰能力也较强，即行话所说的噪声容限较大，且电源电压越高，抗干扰能力越强。集成电路集成电路（integrated circu
2、it）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，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”表示。集成电路发明者为杰克 基尔比（基于锗的集成电路）和罗伯特诺伊思（基于硅的集成电路） 。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。定义集成电路（Integrated Circuit,简称 IC）是 20 世纪 60 年代初期发展起来的一种新型半导体器件。它
3、是经过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等半导体制造工艺，把构成具有一定功能的电路所需的半导体、电阻、电容等元件及它们之间的连接导线全部集成在一小块硅片上，然后焊接封装在一个管壳内的电子器件。其封装外壳有圆壳式、扁平式或双列直插式等多种形式。集成电路技术包括芯片制造技术与设计技术，主要体现在加工设备，加工工艺，封装测试，批量生产及设计创新的能力上。2特点集成电路或称微电路（microcircuit）、 微芯片（microchip）、芯片（chip）在电子学中是一种把电路（主要包括半导体装置，也包括被动元件等）小型化的方式，并通常制造在半导体晶圆表面上。前述将电路制造在半导体芯片表面上的集成电路又称薄
4、膜（thin-film）集成电路。另有一种厚膜（thick-film）混成集成电路（hybrid integrated circuit）是由独立半导体设备和被动元件，集成到衬底或线路板所构成的小型化电路。本文是关于单片（monolithic）集成电路，即薄膜集成电路。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。3分类按功能
5、结构分类集成电路，又称为 IC，按其功能我好的、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集成电路类。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 3G 手机、数码相机、电脑 CPU、数字电视的逻辑控制和重放的音频信号和视频信号）。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。按集成度高低分类集成电
6、路按集成度高低的不同可分为：SSIC 小规模集成电路(Small Scale Integrated circuits)MSIC 中规模集成电路(Medium Scale Integrated circuits)LSIC 大规模集成电路(Large Scale Integrated circuits)VLSIC 超大规模集成电路(Very Large Scale Integrated circuits)ULSIC 特大规模集成电路 (Ultra Large Scale Integrated circuits)GSIC 巨大规模集成电路也被称作极大规模集成电路或超特大规模集成电路(Giga Sca
7、le Integration) 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。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、录像机用集成电集成电路路、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
8、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
9、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。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。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。检测常识1、检测前要了解集成电路及其相关电路的工作原理检查和修理集成电路前首先要熟悉所用集成电路的功能、内部电路、主要电气参数、各引脚的作用以及引脚的正常电压、波形与外围元件组成电路的工作原理。2、测试避免造成引脚间短路电压测量或用示波器
10、探头测试波形时，避免造成引脚间短路，最好在与引脚直接连通的外围印刷电路上进行测量。任何瞬间的短路都容易损坏集成电路，尤其在测试扁平型封装的 CMOS 集成电路时更要加倍小心。3、严禁在无隔离变压器的情况下，用已接地的测试设备去接触底板带电的电视、音响、录像等设备严禁用外壳已接地的仪器设备直接测试无电源隔离变压器的电视、音响、录像等设备。虽然一般的收录机都具有电源变压器，当接触到较特殊的尤其是输出功率较大或对采用的电源性质不太了解的电视或音响设备时，首先要弄清该机底盘是否带电，否则极易与底板带电的电视、音响等设备造成电源短路，波及集成电路，造成故障的进一步扩大。4、要注意电烙铁的绝缘性能不允许带
11、电使用烙铁焊接，要确认烙铁不带电，最好把烙铁的外壳接地，对 MOS 电路更应小心，能采用 68V 的低压电烙铁就更安全。5、要保证焊接质量焊接时确实焊牢，焊锡的堆积、气孔容易造成虚焊。焊接时间一般不超过 3 秒钟，烙铁的功率应用内热式 25W 左右。已焊接好的集成电路要仔细查看，最好用欧姆表测量各引脚间有否短路，确认无焊锡粘连现象再接通电源。6、不要轻易断定集成电路的损坏不要轻易地判断集成电路已损坏。因为集成电路绝大多数为直接耦合，一旦某一电路不正常，可能会导致多处电压变化，而这些变化不一定是集成电路损坏引起的，另外在有些情况下测得各引脚电压与正常值相符或接近时，也不一定都能说明集成电路就是好
12、的。因为有些软故障不会引起直流电压的变化。7、测试仪表内阻要大测量集成电路引脚直流电压时，应选用表头内阻大于 20K/V 的万用表，否则对某些引脚电压会有较大的测量误差。8、要注意功率集成电路的散热功率集成电路应散热良好，不允许不带散热器而处于大功率的状态下工作。9、引线要合理如需要加接外围元件代替集成电路内部已损坏部分，应选用小型元器件，且接线要合理以免造成不必要的寄生耦合，尤其是要处理好音频功放集成电路和前置放大电路之间的接地端。IC 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
13、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
14、，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
15、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
16、，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。5 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
