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1、* 1 重庆航天职业技术学院重庆航天职业技术学院 CHONGQING AEROSPACE POLYTECHNICCHONGQING AEROSPACE POLYTECHNIC 集成电路技术及应用集成电路技术及应用 20142014年年7 7月月1 1日日 王用伦 * 2 2 目录目录 一、集成电路及特点一、集成电路及特点 二、集成电路的分类二、集成电路的分类 三、集成电路的封装形式三、集成电路的封装形式 四、集成电路应用四、集成电路应用 五、我国集成电路产业及发展趋势五、我国集成电路产业及发展趋势 * 3 3 一、集成电路及特点一、集成电路及特点 集成集成电路电路是一种微型电子器件或部件。采用
2、一定的工艺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，把一个电路中所需的晶体管晶体管、二极管二极管、电阻电阻、电电 容容和和电感电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或等元件及布线互连一起，制作在一小块或 几小块几小块半导体半导体晶片或晶片或介质介质基片上，然后封装在一个基片上，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、智能化和和高可靠性方面迈着微小型化、低功耗、智能化和和高可靠性方面迈 进了一大步。它
3、在电路中用字母进了一大步。它在电路中用字母“ “ICIC” ”表示。集成电表示。集成电 路发明者为路发明者为杰克杰克 基尔比基尔比（基于锗的集成电路）和罗（基于锗的集成电路）和罗 伯特伯特 诺伊思（基于硅的集成电路）。诺伊思（基于硅的集成电路）。 集成电路集成电路又又称称微电路微电路、 微芯片微芯片、芯片芯片。 * 4 4 一、集成电路及特点一、集成电路及特点 特点：特点： 体积小体积小 重量轻重量轻 引出线和焊接点少，引出线和焊接点少， 寿命长寿命长 可靠性高可靠性高 性能好性能好 成本低，便于大规模生产。成本低，便于大规模生产。 * 5 5 二、集成电路的分类二、集成电路的分类 分类分类
4、1 1、按功能结构分类按功能结构分类，可分为，可分为模拟模拟集成电路、集成电路、 数字数字集成电路和数集成电路和数/ /模混合集成电路模混合集成电路。 模拟集成电路又称线性电路模拟集成电路又称线性电路, ,用来产生、放大用来产生、放大 和处理各种模拟信号（指幅度随时间变和处理各种模拟信号（指幅度随时间变 化的信号化的信号）。 数字集成电路用来产生、放大和处理各种数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字信号（指在时间上和幅度上离散取值 的的信号信号）。 * 6 6 二、集成电路的分类二、集成电路的分类 制作工艺分类制作工艺分类 按制作工艺可分为半导体按制作工
5、艺可分为半导体、膜集成电路。膜集成电路。 膜集成电路又分膜集成电路又分为为厚膜厚膜、薄膜集成电路薄膜集成电路。 按导电类型不同分类按导电类型不同分类 可分为双极型集成电路和单极型集成电路可分为双极型集成电路和单极型集成电路，双极型双极型 ICIC的制作工艺复杂，功耗较大，的制作工艺复杂，功耗较大，代表有代表有TTLTTL、 ECLECL等类型；等类型；单极型单极型ICIC的制作工艺简单，功耗也的制作工艺简单，功耗也 较低，易于制成大规模集成电路，代表有较低，易于制成大规模集成电路，代表有CMOSCMOS 、NMOSNMOS、PMOSPMOS等类型等类型。 二、集成电路的分类二、集成电路的分类
6、* 7 7 按集成度高低分类按集成度高低分类 小规模集成电路小规模集成电路（SSIC):SSIC): 19601960年出现，在一块年出现，在一块硅片硅片上包含上包含10-10010-100个元件个元件 或或1-101-10个逻辑门。是以门电路作为电路的基本个逻辑门。是以门电路作为电路的基本 单元单元。 中规模集成电路中规模集成电路(MSIC):(MSIC): 19661966年出现，在一块年出现，在一块硅片硅片上包含上包含100-1000100-1000个元个元 件或件或10-10010-100个逻辑门个逻辑门。如如 ：集成计时器，寄存：集成计时器，寄存 器，译码器等。器，译码器等。 ； 超
7、大规模集成电路超大规模集成电路(VLSIC)(VLSIC) 特大规模集成电路特大规模集成电路(ULSIC)(ULSIC) 巨大规模集成电路巨大规模集成电路( (GSIC)GSIC) 按应用领域按应用领域可分为：可分为：标准通用集成电路和专用集标准通用集成电路和专用集 成电路成电路 二、集成电路的分类二、集成电路的分类 大规模集成电路大规模集成电路(LSIC)(LSIC)： 19701970年出现，在一块年出现，在一块硅片硅片上包含上包含1010 3 3 -10-10 5 5 个元件个元件 或或100-10000100-10000个逻辑门个逻辑门，如如 ：半导体存储器：半导体存储器。 超超大规模
8、集成电路大规模集成电路（VLSI):VLSI): 2020世纪世纪7070年代后期研制成功年代后期研制成功, ,在一块芯片上集成在一块芯片上集成 的元件数超过的元件数超过1010万个，或门电路数超过万门的万个，或门电路数超过万门的 集成电路集成电路。 64k 64k位随机存取存储器是第一代超位随机存取存储器是第一代超 大规模集成电路大规模集成电路，大约包含，大约包含1515万个元件，线宽万个元件，线宽 为为3 3微米。目前超微米。目前超大规模集成电路大规模集成电路的集成度已的集成度已 达到达到600600万个晶体管，线宽达到万个晶体管，线宽达到0.30.3微米。微米。 * 8 8 二、集成电路
9、的分类二、集成电路的分类 特特大规模集成电路大规模集成电路(ULSI)(ULSI)： 19931993年集成了年集成了10001000万个晶体管的万个晶体管的16M FLASH16M FLASH和和 256M DRAM256M DRAM的研制成功的研制成功，特特大规模集成电路大规模集成电路 的集成组件数在的集成组件数在1010 7 7 1010 9 9 个之间。个之间。 ULSIULSI集成度的迅速增长集成度的迅速增长的的因素：因素： 1 1、完美晶体生长技术已达到极高的水平；完美晶体生长技术已达到极高的水平； 2 2、制造设备不断完善，加工精度、自动化程度制造设备不断完善，加工精度、自动化程
10、度 和可靠性的提高已使器件尺寸进入深亚微米级和可靠性的提高已使器件尺寸进入深亚微米级 领域。领域。 * 9 9 二、集成电路的分类二、集成电路的分类 巨巨大规模集成电路大规模集成电路（GSIGSI）： 19941994年由于集成年由于集成1 1亿个元件的亿个元件的1G 1G DRAMDRAM的研制成的研制成 功，进入巨功，进入巨大规模集成电路大规模集成电路GSIGSI时代。巨时代。巨大规模大规模 集成电路集成电路的集成组件数在的集成组件数在1010 9 9 以上。以上。 超超大规模集成电路大规模集成电路是在是在几毫米见方的几毫米见方的硅片硅片上集成上上集成上 万至百万晶体管、线宽在万至百万晶体
11、管、线宽在1 1微米以下的集成电路微米以下的集成电路 。由于晶体管与连线一次完成，故制作几个至上。由于晶体管与连线一次完成，故制作几个至上 百万晶体管的工时和费用是等同的。大量生产时百万晶体管的工时和费用是等同的。大量生产时 ，硬件费用几乎可不计，而取决于设计费用。，硬件费用几乎可不计，而取决于设计费用。 * 1010 三、集成电路的封装形式三、集成电路的封装形式 （一）（一）DIPDIP双列直插式封装双列直插式封装 绝大多数中小规模集成电路绝大多数中小规模集成电路(IC),(IC),均采用这种封均采用这种封 装形式，其引脚数一般不超过装形式，其引脚数一般不超过100100个。芯片有个。芯片有
12、 两排引脚，需要插入到具有两排引脚，需要插入到具有DIPDIP结构的芯片插结构的芯片插 座上。座上。也也可以直接插在电路板上进行焊接。可以直接插在电路板上进行焊接。 特点：特点： 1.1.适合在适合在PCB(PCB(上穿孔焊接，操作方便。上穿孔焊接，操作方便。 2.2.芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体 积也较大积也较大 * 1111 三、集成电路的封装形式三、集成电路的封装形式 DIPDIP封装芯片封装芯片 * 1212 三、集成电路的封装形式三、集成电路的封装形式 （二）（二）SIPSIP单列直插式封装单列直插式封装 * 1313 三、集成电路的封
13、装形式三、集成电路的封装形式 （三三）SOPSOP表面焊接式封装表面焊接式封装 * 1414 三、集成电路的封装形式三、集成电路的封装形式 （四四）QFPQFP塑料方型扁平式封装和塑料方型扁平式封装和PFPPFP 塑料扁平组件式封装塑料扁平组件式封装。 QFPQFP封装的芯片引脚之间距离很小，管封装的芯片引脚之间距离很小，管 脚很细，一般大规模或超大型集成电脚很细，一般大规模或超大型集成电 路都采用这种封装形式，其引脚数一路都采用这种封装形式，其引脚数一 般在般在100100以上以上。用这种形式封装的芯片用这种形式封装的芯片 必须采用必须采用SMDSMD（表面安装设备技术）（表面安装设备技术）
14、 将芯片与主板焊接起来。将芯片与主板焊接起来。 * 1515 三、集成电路的封装形式三、集成电路的封装形式 QFPQFP与与PFPPFP封装封装 * 1616 三、集成电路的封装形式三、集成电路的封装形式 PFPPFP与与QFPQFP的的区别区别：QFPQFP一般为正方形，而一般为正方形，而PFPPFP既既 可以是正方形，也可以是长方形。可以是正方形，也可以是长方形。 QFP/PFPQFP/PFP封装具有以下特点：封装具有以下特点： 1.1.适用于适用于SMDSMD表面安装技术在表面安装技术在PCBPCB电路板上安装电路板上安装 布线。布线。 2.2.适合高频使用。适合高频使用。 3.3.操作
15、方便，可靠性高。操作方便，可靠性高。 4.4.芯片面积与封装面积之间的比值较小。芯片面积与封装面积之间的比值较小。 * 1717 三、集成电路的封装形式三、集成电路的封装形式 （五五）PGAPGA插针网格阵列封装插针网格阵列封装 * 1818 三、集成电路的封装形式三、集成电路的封装形式 在芯片的内外有多个方阵形的插针，每个方阵形在芯片的内外有多个方阵形的插针，每个方阵形 插针沿芯片的四周间隔一定距离排列。根据引插针沿芯片的四周间隔一定距离排列。根据引 脚数目的多少，可以围成脚数目的多少，可以围成2-52-5圈。安装时，将圈。安装时，将 芯片插入专门的芯片插入专门的PGAPGA插座。插座。 Z
16、IFZIF是指零插拔力的插座是指零插拔力的插座，利用插座本身的特殊利用插座本身的特殊 结构结构，实现，实现引脚与插座牢牢地接触引脚与插座牢牢地接触或或轻松取出轻松取出 芯片。芯片。 PGAPGA封装封装的的特点：特点：插拔方便，可靠性高，可适插拔方便，可靠性高，可适 应更高频率。应更高频率。 * 1919 三、集成电路的封装形式三、集成电路的封装形式 （六六）BGABGA球栅阵列封装球栅阵列封装 5.CDPBGA（ Carity Down PBGA）基 板 * 2020 三、集成电路的封装形式三、集成电路的封装形式 BGABGA封装技术又可详分为五大类：封装技术又可详分为五大类： 1.PBGA1.PBGA基板：一般为基板：一般为2-42-4层有机材料构成的层有机材料构成的 多层板。多层板。 2.CBGA2.CBGA基板：即陶瓷基板基板：即陶瓷基板, ,芯片与基板间的芯片与基板间的 电气连接通常采用倒装芯片的安装方式。电气连接通常采用倒装芯片的安装方式。 3.FCBGA3.F
