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集成电路的未来发展

时间:2019-11-09 19:01来源:未知 作者:admin
  集成电路介绍
  集成电路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、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、智能化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。

  集成电路的种类

  集成电路的种类很多,其分类方式也很多,这里介绍几种主要分类方式:

  1、按集成电路所体现的功能来分,可分为模拟集成电路、数字集成电路、接口电路和特殊电路四类。

  2、按有源器件类型不同,集成电路又可分为双极型、单极型及双极一单极混合型三种。双极型集成电路内部主要采用二极管和三极管。单极型集成电路内部主要采用MOS场效应管。双极一单极混合型集成电路内部采用MOS和双极兼容工艺制成,因而兼有两者的优点。

  3、按集成电路的集成度来分,可分为小规模集成电路(SSI),中规模集成电路(MSI),大规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(VLSI)。

  集成电路发展

  电路工艺是集成电路技术中最为基础的部分,主要涉及到扩散技术、氧化技术、光刻腐蚀技术以及薄膜再生技术等方面。上世纪六十年代末,微电子研究人员充分研究了氧化二硅系统的电性质,完成了界面物理研究的理论储备,紧接着科学家通过控制钠离子玷污的手法,配合使用高纯度的材料,成功实现了MOS集成电路的生产,由于MOS电路在工艺上易于控制、功耗很低、集成度高、可裁剪性强等优点,当前半导体工业中,绝大多数的集成电路有使用MOS或者CMOS结构。

  制版技术方面的关键技术的光刻技术,光刻技术最初被使用在照相术上面,上世纪五十年代末被应用到半导体技术中,仙童公司巧妙地使用光刻技术实现了集成电路的图形结构。使用光刻技术制造的器件相互连接时可以不使用手工焊接技术,而是采用真空金属蒸发技术,使用光刻技术实现电路的绘制。近年来,随着光刻技术的发展,光刻技术的加工精度已经达到超深亚微米数量级。

  电路设计方面。1971年,Intel公司第一台微处理 器的发明是集成电路技术对人类做出的最大贡献之一, 微处理器的发明开辟了计算机时代的新纪元。微处理器的发明带动了以CMOS为基础的超大规模集成电路系统的发展,也带动了智能化电子产品的一速发展,是信息技术的基础原件和实物载体。近年来,随着集成电路技术的发展,科学家将量子隧穿效应技术应用到集成电路领域,推动了信息化社会的进程。

  工艺材料方面。随着材料科学的不断发展,很多新材料技术和新物力技术不断地被应用到集成电路领域当中,铁电存储器和磁阻随机存储器就是其中的代表。当前集成电路技术的发展突显出一些新的特征,主要表现在从一维向多维发展,向材料技术、微电子技术、器件技术以及物理技术提出了更高 的要求,集成电路的发展也正因为如此遭遇瓶颈,物理规律的限制、材料科学的限制、技术手法的限制。不过与此同时,宽禁带的SiC、GaN以及AIN等材料击穿电压值高、禁带值高、抗辐射性能好,应经被广泛应用,所制造器件在高频工作状态、高温状态以及大功率状态下性能优异,是集成电路的发展方向。
 
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