初識(shí)集成電路 ppt課件

1、第三章 集成運(yùn)算放大器 在學(xué)習(xí)本章內(nèi)容集成運(yùn)放之前，給大家引見一下集成電路的相關(guān)知識(shí) 在電子技術(shù)術(shù)語中，有個(gè)很俗的稱號(hào)術(shù)語叫“牛屎，那么行家說的 “牛屎是什么呢？又關(guān)我事？傳說中的“牛屎何謂牛屎？ 其實(shí)“牛屎是一種“封裝方式 在集成電路俗稱IC的消費(fèi)過程中，晶圓廠行內(nèi)人叫Wafer廠將客人委托消費(fèi)的IC做成1片片的晶圓Wafer之后，會(huì)先送去測(cè)試廠當(dāng)然也有人省略不測(cè)，測(cè)試廠就該IC的功能做測(cè)試測(cè)試相關(guān)數(shù)據(jù)當(dāng)然是由客人本人提供，測(cè)試OK的晶圓再送去切割廠或是包裝廠 1片晶圓可以切割數(shù)十顆到數(shù)千顆不等，就看是甚么功能的了。假設(shè)是像Flash，普通1片是數(shù)十顆或是百顆計(jì)算，假設(shè)是其他消費(fèi)性的，比如是

2、遙控器，1片上千顆了。 正常的IC都會(huì)做封裝，由于封裝的面像美觀，覺得也高檔。封裝Packaging廠在封裝的時(shí)候就會(huì)先做切割再包裝，出來的IC通稱“顆粒。假設(shè)IC不需求封裝，就會(huì)直接作切割Dice Sort，出來的IC通稱“裸片。 那裸片如何將腳位與PCB作銜接呢？打線Bonding廠就發(fā)揚(yáng)作用了，當(dāng)打線廠用鋁線將裸片與PCB銜接在一同之后，必需求有個(gè)維護(hù)的東西，這個(gè)東西就是“膠打好線，測(cè)試好，就得進(jìn)展封膠“進(jìn)烤箱烘烤1個(gè)半鐘頭左右出來之后就是大家看到的“牛屎雖然賣像不好，但是消費(fèi)過程也破費(fèi)很多人的心血，所以大家別對(duì)“牛屎有那么大的反感優(yōu)點(diǎn)：開發(fā)周期短封裝本錢低適用于比較簡(jiǎn)單的電路缺陷:由于

3、是晶元直接綁定在線路板上,所以底襯能夠不能很好的焊接或者是焊接不牢靠.受熱或者是受冷之后,由于熱漲冷縮的緣由,底襯能夠會(huì)接觸不良黑膠密封性比起其他方式的封裝方式，密封性差很多，能夠會(huì)遭到水，潮濕環(huán)境和靜電的影響。黑膠封裝的膠體有老化的能夠黑膠封裝的線路板根本沒有維修的能夠。除了“牛屎，他還想到了什么關(guān)于集成電路的有趣的俗稱么？我是“蜈蚣哥“牛屎封裝的優(yōu)缺陷牛屎封裝的優(yōu)缺陷PLAY一、集成電路的開展過程一、集成電路的開展過程1 1、19041904年年, ,電子三極管真空三極管為第一次。電子三極管真空三極管為第一次。真空三極管的發(fā)明人,“無線電之父,Lee de Forest 4 4、19741

4、974年，出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路年，出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路(LSI (Large (LSI (Large Scale Integration )Scale Integration )為第四次。為第四次。 2 2、19481948年，費(fèi)來明發(fā)明了晶體三極管為第二次。年，費(fèi)來明發(fā)明了晶體三極管為第二次。3 3、19581958年，集成電路年，集成電路(IC(ICintegrated integrated circuitcircuit ) )為第三次。為第三次。中國(guó)中國(guó)6565年消費(fèi)第一塊年消費(fèi)第一塊TTLTTL與非門與非門大規(guī)模集成電路如今集成電路的規(guī)模，正在以平均如今集成電路的規(guī)模，正在以平均1 1

5、2 2年翻一番的速度在增大。年翻一番的速度在增大。 1948 1966 1971 1980 1990 2019 20191948 1966 1971 1980 1990 2019 2019 小規(guī)模小規(guī)模 中規(guī)模中規(guī)模 大規(guī)模大規(guī)模 超大規(guī)模超大規(guī)模 超超大規(guī)模超超大規(guī)模 超億規(guī)模超億規(guī)模 SSI MSI LSI VLSI ULSI GSISSI MSI LSI VLSI ULSI GSI實(shí)際集成度實(shí)際集成度 10-100 10010-100 1001000 10001000 10001010萬萬 1010萬萬100100萬萬 100100萬萬1 1億億 1 1億億商業(yè)集成度商業(yè)集成度 1 10

6、 1001 10 1001000 10001000 10002 2萬萬 2 2萬萬5 5萬萬 5050萬萬 10001000萬萬 觸發(fā)器觸發(fā)器 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 單片機(jī)單片機(jī) 1616位和位和3232位位 圖象圖象 SRAMSRAM 加法器加法器 ROM ROM 微處置器微處置器 處置器處置器 128128位位CPUCPU1 1設(shè)計(jì)技術(shù)的提高，簡(jiǎn)化電路，合理規(guī)劃布線設(shè)計(jì)技術(shù)的提高，簡(jiǎn)化電路，合理規(guī)劃布線2 2器件的尺寸減少工藝允許的最細(xì)線條器件的尺寸減少工藝允許的最細(xì)線條 消費(fèi)環(huán)境：超凈車間消費(fèi)環(huán)境：超凈車間3 3芯片面積增大，從芯片面積增大，從1 15 mm25 mm2到如今的到如今的1 cm2

7、1 cm219671967年在一塊晶片上完成年在一塊晶片上完成10001000個(gè)晶體管的研制勝利。個(gè)晶體管的研制勝利。集成電路集成度的提高主要依托三個(gè)要素集成電路集成度的提高主要依托三個(gè)要素7777年美國(guó)年美國(guó)30mm230mm2制造制造1313萬個(gè)晶體管，即萬個(gè)晶體管，即64K64K位位DRAMDRAM。 目前運(yùn)用的目前運(yùn)用的1616兆位兆位DRAMDRAM集成電路的線條寬度為集成電路的線條寬度為0.5 0.5 微米，微米， 6464兆位兆位DRAMDRAM集成電路的線條寬度為集成電路的線條寬度為0.3 0.3 微米，繼續(xù)開展可望微米，繼續(xù)開展可望到達(dá)到達(dá)0.010.01微米，微米，0.01

8、0.01微米的概念相當(dāng)于微米的概念相當(dāng)于3030個(gè)原子排成一列的個(gè)原子排成一列的長(zhǎng)度。這一尺寸在半導(dǎo)體集成電路中，曾經(jīng)成為極限，再小長(zhǎng)度。這一尺寸在半導(dǎo)體集成電路中，曾經(jīng)成為極限，再小PNPN結(jié)的實(shí)際就不存在了，或者說作為電子學(xué)范疇的集成電路結(jié)的實(shí)際就不存在了，或者說作為電子學(xué)范疇的集成電路已達(dá)極限，就會(huì)從電子學(xué)躍變到量子工學(xué)的范疇，隨之而來已達(dá)極限，就會(huì)從電子學(xué)躍變到量子工學(xué)的范疇，隨之而來的一門新的工程學(xué)的一門新的工程學(xué)對(duì)量子景象加以工程運(yùn)用的對(duì)量子景象加以工程運(yùn)用的“量子工學(xué)量子工學(xué)也就誕生了，由這一實(shí)際指點(diǎn)而將做成的量子器件，將延也就誕生了，由這一實(shí)際指點(diǎn)而將做成的量子器件，將延續(xù)集成

9、電路的開展。如今美國(guó)和日本正投入大量的人力和物續(xù)集成電路的開展。如今美國(guó)和日本正投入大量的人力和物力進(jìn)展這方面的研討，并且在力進(jìn)展這方面的研討，并且在“原子級(jí)加工方面獲得了一定原子級(jí)加工方面獲得了一定的成果。的成果。在一塊芯片上能制造的晶體管能否有極限？在一塊芯片上能制造的晶體管能否有極限？數(shù)字集成電路：門電路，觸發(fā)器，計(jì)數(shù)器，存貯器，數(shù)字集成電路：門電路，觸發(fā)器，計(jì)數(shù)器，存貯器，微處置器等電路。微處置器等電路。 74 74系列，系列，74LS74LS，74HC74HC，40004000系列，系列，CMOSCMOS等等各種型號(hào)。各種型號(hào)。 LM741 1 2 3 48 7 6 51 12 23

10、 34 45 56 67 78 8 LM741 1 2 3 48 7 6 5 4 4、元件的精度低，但對(duì)稱性好，溫度特、元件的精度低，但對(duì)稱性好，溫度特性好。性好。 1 1、制造容量大于、制造容量大于2000PF2000PF的電容元件很困難，的電容元件很困難，如需大電容必需外接，所以集成運(yùn)放普通都采用如需大電容必需外接，所以集成運(yùn)放普通都采用直接耦合放大電路。直接耦合放大電路。 2 2、制造太大和太小的電阻不經(jīng)濟(jì)，占用硅、制造太大和太小的電阻不經(jīng)濟(jì)，占用硅面積大。普通面積大。普通R R的范圍為的范圍為10010030K30K，大電阻，大電阻用恒流源替代。用恒流源替代。3 3、集成工藝是做的元件

11、愈單純愈好做。、集成工藝是做的元件愈單純愈好做。集成電路的封裝分類IC制造過程芯片封裝知識(shí)簡(jiǎn)介封裝思索的主要要素芯片面積與封裝面積之比盡量接近1:1基于散熱的要求，封裝越薄越好 引腳盡量短，引腳間距盡量大要便于安裝開展歷史上世紀(jì)60年代末期到如今，閱歷了金屬圓管殼扁平陶瓷管殼雙列陶瓷管殼、雙列塑封陶瓷QFP管殼、塑料QFP陶瓷、塑料LCC陶瓷PGA管殼的封裝，目前正在進(jìn)入BGA、BGA、CSP的封裝階段。 芯片封裝知識(shí)簡(jiǎn)介 IC制造 圖紙?jiān)O(shè)計(jì) 實(shí)物制造 前工程 后工程 IC封裝 引腳插入型 DIP/SIP/ZIP/PGA 外表實(shí)裝型 SOP/QFP/SOJ/TCP/BGA/CSP/MCMDIP

12、: Dual Inline PackageSIP: Single Inline PackageZIP: Zigzag Inline PackagePGA: Pin Grid Array PackageSOP: Small Outline PackageQFP: Quad Flat PackageSOJ: Small Outline J-leaded packageTCP: Tape Carrier PackageBGA: Ball Grid Array PackageCSP: Chip Size/Scale PackageMCM: Multi Chip Model芯片封裝知識(shí)簡(jiǎn)介 雙列直插式 (Dual Inline Package, DIP) 8088 CPU 絕大多數(shù)中小規(guī)模IC均采用這種封裝方式，引腳100 公用工具外表安裝設(shè)備SMD 裝卸 高頻運(yùn)用、可靠性高，封裝面積小芯片封裝知識(shí)簡(jiǎn)介 引腳網(wǎng)格陣列Pin Grid Array，PGA 公用PGA插槽 操作方便，可靠性高，但電耗大 Intel CPU中80286、80386和某些486 ZIFZero Insertion Force插