微電子產(chǎn)業(yè)概述

微電子產(chǎn)業(yè)概述第1頁/共81頁半導(dǎo)體工業(yè)的核心是什么？從上圖中可以得知：電子工業(yè)和半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)超過傳統(tǒng)的鋼鐵工業(yè)、汽車工業(yè)，成為21世紀(jì)的高附加值、高科技的產(chǎn)業(yè)。電子工業(yè)的高速發(fā)展依賴于半導(dǎo)體工業(yè)的快速提高，而在半導(dǎo)體工業(yè)中其核心是集成電路（電集成、光集成、光電集成），集成電路在性能、集成度、速度等方面的快速發(fā)展是以半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體器件、半導(dǎo)體制造工藝的發(fā)展為基礎(chǔ)的。核心是：集成電路【IntegratedCircuit：IC】

通過一系列特定的平面制造工藝，將晶體管、二極管等有源器件和電阻、電容等無源器件，按照一定的電路互連關(guān)系，“集成”在一塊半導(dǎo)體單晶片上，并封裝在一個保護(hù)外殼內(nèi)，能執(zhí)行特定的功能復(fù)雜電子系統(tǒng)。

半導(dǎo)體器件物理為其提供了基礎(chǔ)知識，是半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展平臺。第2頁/共81頁IC的戰(zhàn)略地位集成電路的戰(zhàn)略地位首先表現(xiàn)在當(dāng)代國民經(jīng)濟(jì)的“食物鏈”關(guān)系。進(jìn)入信息化社會的判據(jù)：半導(dǎo)體產(chǎn)值占工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的0.5%。第3頁/共81頁據(jù)美國半導(dǎo)體協(xié)會（SIA）預(yù)測

電子信息服務(wù)業(yè)30萬億美元相當(dāng)于1997年全世界GDP總和電子裝備6-8萬億元集成電路產(chǎn)值1萬億美元GDP≈50萬億美元2012年第4頁/共81頁中國IT企業(yè)與Intel公司利潤的比較同樣，TI公司的技術(shù)創(chuàng)新，數(shù)字信號處理器（DSP）使它的利潤率比諾基亞高出10個百分點(diǎn)。第5頁/共81頁幾乎所有的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與微電子技術(shù)結(jié)合，用集成電路芯片進(jìn)行智能改造，都可以使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)重新煥發(fā)青春；全國各行業(yè)的風(fēng)機(jī)、水泵的總耗電量約占了全國發(fā)電量的30%，僅僅對風(fēng)機(jī)、水泵采用變頻調(diào)速等電子技術(shù)進(jìn)行改造，每年即可節(jié)電500億度以上，相當(dāng)于三個葛洲壩電站的發(fā)電量(157億度/年)；固體照明工程，對白熾燈進(jìn)行高效節(jié)能改造，并假設(shè)推廣應(yīng)用30%，所節(jié)省的電能相當(dāng)于三座大亞彎核電站的發(fā)電量(139億度/年)。微電子對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的滲透與帶動作用第6頁/共81頁對信息社會的重要性Internet基礎(chǔ)設(shè)施☆各種各樣的網(wǎng)絡(luò)：電纜、光纖(光電子)、無線...

路由和交換技術(shù)：路由器、交換機(jī)、防火墻、網(wǎng)關(guān)...終端設(shè)備：PC、NetPC、WebTV...網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)軟件：TCP/IP、DNS、LDAP、DCE...Internet服務(wù)信息服務(wù):極其大量的各種信息交易服務(wù):高可靠、高保密...

計算服務(wù):“網(wǎng)絡(luò)第7頁/共81頁微電子產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略重要性2020年世界最大的30個市場領(lǐng)域：其中與微電子相關(guān)的22個市場：5萬億美元（NikkeiBusiness1999）是否回答你的疑問？第8頁/共81頁第1章微電子產(chǎn)業(yè)概論1.1引言

硅片:制造集成電路的基本半導(dǎo)體材料是圓形硅單晶薄片，稱為硅片（業(yè)界俗稱晶圓片或晶圓--SiliconWafer）。第9頁/共81頁

芯片:在硅片制造廠，由硅片生產(chǎn)的半導(dǎo)體產(chǎn)品，稱為芯片或微芯片(Chip)。

第10頁/共81頁1.2微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展史真空電子管的發(fā)明

放大電子信號的真空三極管是由LeeDeForest于1906年發(fā)明的。真空三極管由三個部件構(gòu)成，在一個抽空氣體的玻璃容器中分別封入兩個電極（陰極和屏極）和一個柵極。為了使部件不被燒毀，同時還要保證電子能夠在電極間的傳輸，必須采用真空無線電通信、一種相對新的材料，稱為硅的單晶體，在20世紀(jì)初曾被用于將無線電通信訊號從交流轉(zhuǎn)換為直流。第11頁/共81頁第12頁/共81頁半導(dǎo)體材料從狹義上來講：微電子工業(yè)中的半導(dǎo)體材料主要是指：鍺（Ge）、硅（Si）、砷化鎵（GaAs）。從廣義上來講：半導(dǎo)體材料還包括各種氧化物半導(dǎo)體，有機(jī)半導(dǎo)體等。第13頁/共81頁常用半導(dǎo)體材料比較材料描述鍺（Ge）最早用于半導(dǎo)體器件制造的材料之一，1947年發(fā)明的第一個晶體管就是用鍺制造。硅（Si）目前最主要的半導(dǎo)體材料；容易形成高質(zhì)量的氧化層；禁帶寬度比鍺大，工作溫度高；價格便宜，低成本。砷化鎵（GaAs）電子遷移率高，主要用于高速器件；熱穩(wěn)定性低，缺陷高，低本征氧化度。第14頁/共81頁晶體管的發(fā)明1946年1月，Bell實(shí)驗(yàn)室正式成立半導(dǎo)體研究小組,W.Schokley，J.Bardeen、W.H.Brattain。Bardeen提出了表面態(tài)理論，Schokley給出了實(shí)現(xiàn)放大器的基本設(shè)想，Brattain設(shè)計了實(shí)驗(yàn)。1947年12月23日，第一次觀測到了具有放大作用的晶體管。第一個平面晶體三級管第15頁/共81頁第16頁/共81頁集成電路的發(fā)明1952年5月，英國科學(xué)家G.W.A.Dummer第一次提出了集成電路的設(shè)想。1958年以（德州儀器公司）TI的科學(xué)家基爾比(ClairKilby)為首的研究小組研制出了世界上第一塊集成電路，并于1959年公布了該結(jié)果。Intle公司德諾宜斯（RobertNoyce）同時間發(fā)明了IC的單晶制造概念。RobertNoyce(Intel)ClairKilby(TI)第17頁/共81頁第18頁/共81頁第19頁/共81頁第20頁/共81頁第21頁/共81頁計算機(jī)的發(fā)展歷史第一臺計算機(jī)1832TheBabbageDifferenceEngine25,000個元件費(fèi)用：7,470$第22頁/共81頁ENIAC-第一臺電子計算機(jī)(1946)計算機(jī)的發(fā)展歷史第23頁/共81頁Intel4004Micro-Processor19711000transistors1MHzoperation計算機(jī)的發(fā)展歷史第24頁/共81頁IntelPentium(IV)microprocessor體系架構(gòu)：90納米制程二級高速緩存：2MB三級高速緩存：無主頻速率：3.73GHz時鐘速度：3.73GHz前端總線：1066MHz計算機(jī)的發(fā)展歷史第25頁/共81頁AMD的雙核心Opteron處理器計算機(jī)的發(fā)展歷史第26頁/共81頁國產(chǎn)處理器－中國大陸龍芯一號（神州龍芯公司）基于0.18微米CMOS工，32位微處理器。支持最新版本的Linux、VxWork，WindowsCE等操作系統(tǒng)?？蓮V泛應(yīng)用于工業(yè)控制、信息家電、通訊、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、PDA、網(wǎng)絡(luò)終端、存儲服務(wù)器、安全服務(wù)器等產(chǎn)品上。第27頁/共81頁方舟科技的CPU北大眾志的CPU6國產(chǎn)處理器－中國大陸第28頁/共81頁中國臺灣VIAC3處理器RiseTechnologyRisemP6第29頁/共81頁其他優(yōu)秀的處理器嵌入式CPU是指應(yīng)用于各種信息設(shè)備里的CPU，一般功能不太強(qiáng)、主要是以低價格、低功耗為特征，著名的有ARM、MIPS等公司的CPU。高性能CPU是指應(yīng)用于服務(wù)器和超級計算機(jī)中的高性能CPU，例如Alpha、UltraSparc、PowerPC等等。IBMPowerPC604SUN0.13μmUltraSPARCIV內(nèi)核第30頁/共81頁Moore定律和等比例縮小1965,Intel的創(chuàng)始人之一GordonMoore在他的論文“crammingmorecomponentsontointegratedcircuits”里預(yù)言：每18個月芯片集成度增加一倍。☆30年來這個預(yù)言基本正確，普遍認(rèn)為這個定律可以適用到2010年?！?002年達(dá)到每個芯片100,000,000個晶體管?！?010年達(dá)到每個芯片1,000,000,000個晶體管。第31頁/共81頁Moore定律：處理器集成度提高第32頁/共81頁Moore定律：存儲器集成度的提高第33頁/共81頁器件按比例縮小原理在1974年第九期的IEEEJournalofSolid-StateCircuits期刊上，Dennard提出了器件等比例縮小定律?；舅枷耄篗OS器件的橫向縱向尺寸（溝道長、寬度等橫向尺寸和柵層厚度、結(jié)深等縱向尺寸）按一定比例K縮小，單位面積上的功耗可保持不變；這時器件所占的面積（因而成本）可隨之縮小K2倍，器件性能可提高K3倍。所以器件越小，同樣面積芯片可集成更多、更好的器件，低了器件相對成本。這是摩爾定律的物理基礎(chǔ)，也正是這種物理特性，刺激了加速的技術(shù)創(chuàng)新。第34頁/共81頁

最初的器件等三種形式的器件等比例縮小。比例縮小要求電壓也減小，這就帶來了器件的不穩(wěn)定性問題，為了解決此問題，提出了修改的器件等比例縮小。器件按比例縮小原理第35頁/共81頁半導(dǎo)體工藝技術(shù)

很多重要的半導(dǎo)體技術(shù)其實(shí)是由多個以前發(fā)明的工藝技術(shù)延伸而來的。例如1798年就已經(jīng)發(fā)明了圖形曝光工藝，只是當(dāng)初影像圖形是從石片轉(zhuǎn)移過來的。將敘述各種首次被應(yīng)用到半導(dǎo)體工藝或制作半導(dǎo)體器件而被研發(fā)出來的具有里程碑意義的技術(shù)。具有里程碑意義的技術(shù)1918年柴可拉斯基(Czochralski)發(fā)明了一種液態(tài)-固態(tài)單晶生長的技術(shù)（Cz法），至今仍廣泛應(yīng)用于大部分硅晶片晶體的生長。1925年布理吉曼(Bridgman)發(fā)明另一種技術(shù)，被大量用于砷化鎵和一些化合物半導(dǎo)體的晶體生長。1952年魏可(Welker)發(fā)現(xiàn)砷化鎵和其他的Ⅲ—V族化合物也是半導(dǎo)體材料，相關(guān)這些化合物半導(dǎo)體的技術(shù)和器件才陸續(xù)被深入研究。第36頁/共81頁具有里程碑意義的技術(shù)1955年菲克(Fick)提出了基本擴(kuò)散理論。1957年安卓斯(Andrus)把古老的圖形曝光技術(shù)應(yīng)用在半導(dǎo)體器件的制作上，利用一些感光而且抗刻蝕的聚合物(即光阻)來做圖形的轉(zhuǎn)移。圖形曝光技術(shù)是半導(dǎo)體工業(yè)中的一個關(guān)鍵性的技術(shù)，圖形曝光的成本就占了35％以上。1957年弗洛區(qū)(Frosch)和德利克(Derrick)提出氧化物掩蔽層方式(oxidemaskingmethod)，發(fā)現(xiàn)氧化層可以阻止大部分雜質(zhì)的擴(kuò)散穿透。同年，雪弗塔(Sheftal)等人提出用化學(xué)氣相淀積(CVD)外延生長技術(shù)。是在具有晶格結(jié)構(gòu)的晶體表面上，生長出一層半導(dǎo)體晶體薄膜的技術(shù)，這種技術(shù)對改善器件特性或制造新穎結(jié)構(gòu)器件而言非常重要。第37頁/共81頁1958年肖克萊(Shockley)提出了離子注入(ionimplantation)技術(shù)來摻雜半導(dǎo)體，這種技術(shù)可以精確地控制摻雜原子的數(shù)目。從此擴(kuò)散和離子注入兩種技術(shù)可以相輔相成，用來摻雜。1959年科比(Kilby)提出集成電路的雛型。它包含了一個BJT、三個電阻和一個電容，所有的器件都由鍺做成，而且由接線相連成一個混合的電路。1959年諾依斯(Noyce)提出一個在單一半導(dǎo)體襯底上做成的集成電路。1960年由荷尼(Hoerni)提出平面(planar)工藝，整個半導(dǎo)體表面先生成一層氧化層，再用圖形曝光刻濁工藝；將部分的氧化層移除，并留下一個窗口(window)，然后將雜質(zhì)透過窗口摻雜到半導(dǎo)體表面后形成p-n結(jié)。1963年由萬雷斯(Wanlass)和薩支唐(Sah)提出CMOS的觀念，CMOS優(yōu)點(diǎn)是只有在邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(如從0到1)才會產(chǎn)生大電流，而在穩(wěn)定狀態(tài)時只有極小的電流流過，所以功率耗損可以大幅度減少，對先進(jìn)集成電路而言，CMOS技術(shù)是最主要的技術(shù)。具有里程碑意義的技術(shù)第38頁/共81頁1967年丹納(Dennard)發(fā)明了一項(xiàng)由兩個器件組成的極重要的電路，即動態(tài)隨機(jī)存儲器(DRAM).存儲單元器件包含了一個MOSFET和一個儲存電荷的電容，其中MOSFET作為使電容充電或放電的開關(guān)。應(yīng)用在非便攜式(non-portable)電子系統(tǒng)中的第一選擇。1969年柯文(Kerwin)等人提出了多晶硅自對準(zhǔn)柵極工藝，這個工藝不但改善了器件的可靠性，還降低了寄生電容。同年，門納賽維(Manasevit)和辛浦生(simpson)提出金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積技術(shù)(MOCVD)。對化合物半導(dǎo)體而言，這是二種非常重要的外延技術(shù)。1971年爾文(Irving)等人提出，利用CF4-O2的混合氣體來到蝕硅晶片。當(dāng)器件的尺寸變小，為了增加圖形轉(zhuǎn)移的可靠度，干法刻蝕(dryetching)技術(shù)取代了濕法腐蝕技術(shù)。同年，卓以和(Cho)提出了分子束外延(MBE)技術(shù)，可以近乎完美地控制原于的排列，所以也可以控制外延層組成和摻雜濃度，這項(xiàng)技術(shù)也帶來了許多光器件和量子器件的發(fā)明。具有里程碑意義的技術(shù)第39頁/共81頁1971年霍夫(Hoff)等人制造出來第一個微處理器(micro-processor)，將一個簡單電腦的中央處理單元(CPU)放在一個芯片上，這就是如圖的四位微處理器(Intel4004)，其芯片大小是3mm×4mm，并且包含了2300個MOSFET.它是由p型溝道多晶硅柵極工藝做成，設(shè)計規(guī)范是8um。這是半導(dǎo)體工業(yè)上一個重大的突破。具有里程碑意義的技術(shù)第40頁/共81頁1982年由朗(Rung)等人提出溝槽式絕緣技術(shù)，用以隔絕CMOS器件。目前這種方法幾乎已取代了所有其他的絕緣技術(shù)。1989年達(dá)閥利(Davari)等人提出了化學(xué)機(jī)械拋光方法（CMP），以得到各層介電層的全面平坦化(globalplanarization)，這是多層金屬布線的關(guān)鍵技術(shù)。1993年帕拉查克（Paraszczak）等人提出在尺寸長度小到100nm時，以銅導(dǎo)線取代鋁導(dǎo)線的想法。在亞微米器件中，電致遷移(electromigration)即當(dāng)強(qiáng)電流通過導(dǎo)線時，使導(dǎo)線的金屬離子遷移的情形。銅的抗電致遷移高且電阻率比鋁低。器件尺寸等比例縮小后，要求開發(fā)新的技術(shù)，工業(yè)界認(rèn)為三個關(guān)鍵的技術(shù)是：溝槽式隔離（trenchisolation）、化學(xué)機(jī)械拋光(chemical-mechanicalpolishing，CMP)和銅布線具有里程碑意義的技術(shù)第41頁/共81頁1.3我國微電子產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和前景

微電子技術(shù)是高科技和信息產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)，微電子產(chǎn)業(yè)是基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，之所以發(fā)展得如此之快，除了技術(shù)本身對國民經(jīng)濟(jì)的巨大貢獻(xiàn)之外，還與它極強(qiáng)的滲透性有關(guān)。另外，現(xiàn)代戰(zhàn)爭將是以集成電路為關(guān)鍵技術(shù)，以電子戰(zhàn)和信息戰(zhàn)為特點(diǎn)的高技術(shù)戰(zhàn)爭。第42頁/共81頁

國際微電子發(fā)展的趨勢是集成電路的特征尺寸將繼續(xù)縮小，集成電路(IC)將發(fā)展為系統(tǒng)芯片(SOC)。微電子技術(shù)和其他學(xué)科相結(jié)合將產(chǎn)生很多新的學(xué)科生長點(diǎn)，與其他產(chǎn)業(yè)結(jié)合成為經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。芯片是信息時代最重要的基礎(chǔ)產(chǎn)品之一，如果把石油比作傳統(tǒng)工業(yè)"血液"的話，那么芯片則是信息時代IT產(chǎn)業(yè)的"心臟"和"大腦"。無論是小到日常生活的電視機(jī)、VCD機(jī)、洗衣機(jī)、移動電話、計算機(jī)等家用消費(fèi)品，還是大到傳統(tǒng)工業(yè)的各類數(shù)控機(jī)床和國防工業(yè)的導(dǎo)彈、衛(wèi)星、火箭、軍艦等都離不開這小小的芯片。第43頁/共81頁

我國在芯片領(lǐng)域可以用"起了個大早、趕了個晚集"來形容。早在1965年，我國的集成電路就開始起步，而此時世界上最著名的芯片制造商英特爾還沒有成立。由于體制等眾多的原因，我國在這一領(lǐng)域與國外差距越來越大。從市場份額來看，2002年國產(chǎn)芯片年銷售額為130.3億元，占世界芯片產(chǎn)量的0.7%左右；從技術(shù)上看，總體上還有兩代左右的差距。2002年，我國芯片自給率才25%，其他75%均需要進(jìn)口，進(jìn)口集成電路耗資33.6億美元，特別是技術(shù)含量高的產(chǎn)品，基本上依靠進(jìn)口。第44頁/共81頁

芯片產(chǎn)業(yè)在我國可謂前景誘人，專家預(yù)測，2010年我國芯片總需求將達(dá)到500億美元，成為全球最大的集成電路市場之一，到那時，每年進(jìn)口集成電路將從現(xiàn)在的201億塊，上升到600億塊，相當(dāng)于現(xiàn)有生產(chǎn)能力的20倍。如此巨大的市場使跨國公司紛紛將投資的觸角伸向中國這一領(lǐng)域。如何抓住當(dāng)前世界微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機(jī)遇，在世界范圍內(nèi)積極爭取技術(shù)、資金和管理要素投入中國，成為當(dāng)前我國有關(guān)部門十分關(guān)注的問題。第45頁/共81頁我國微電子行業(yè)存在的主要問題第一，缺乏高標(biāo)準(zhǔn)、可持續(xù)發(fā)展的長遠(yuǎn)規(guī)劃和措施，以及建立微電子產(chǎn)業(yè)群體的目標(biāo)。第二，機(jī)制上不適應(yīng)微電子產(chǎn)業(yè)自身發(fā)展的要求。我國微電子產(chǎn)業(yè)投資方式單一，投資和其他政策方面的決策太慢，使發(fā)展滯后?？蒲泻彤a(chǎn)業(yè)脫節(jié)，而且產(chǎn)業(yè)投資和科研、開發(fā)投資嚴(yán)重不足。第三，缺乏系統(tǒng)的市場戰(zhàn)略，國內(nèi)市場被國外大公司瓜分。對于有戰(zhàn)略意義而且量大面廣的產(chǎn)品，如中央處理器(CPU)、存儲器等關(guān)鍵芯片，雖然在技術(shù)上有重大的突破，但市場開發(fā)沒有給予足夠的重視，自主研制開發(fā)的力量和資金投入還不夠。整機(jī)設(shè)計開發(fā)與芯片廠脫節(jié)，產(chǎn)品不能配套生產(chǎn)。第46頁/共81頁第四，給予的優(yōu)惠政策還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。微電子產(chǎn)業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備均要從國外進(jìn)口，而且占投資的大部分，但進(jìn)口設(shè)備的平均關(guān)稅約8%，進(jìn)口設(shè)備增值稅=(進(jìn)口設(shè)備合同價格+關(guān)稅)×增值稅率，增值稅率為17%，這樣進(jìn)口設(shè)備關(guān)稅加增值稅約28%，稅率太高，不利于微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。第五，缺乏留住人才的政策，致使有用的人才流向國外或國內(nèi)的外資企業(yè)。微電子產(chǎn)業(yè)是技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，吸引人才、留住人才特別重要，像華越、華大、華虹等這樣的國有背景微電子企業(yè)，還受到工資總額限制，很難給人才提高待遇，致使很多人才流失。第六，微電子產(chǎn)業(yè)規(guī)模太小，沒有大的企業(yè)集團(tuán)，缺乏抗風(fēng)險能力。2000年全球前四家半導(dǎo)體企業(yè)的銷售額均超過100億美元。去年英特爾公司達(dá)到了234億美元，而我國整個國產(chǎn)芯片的總銷售額也只有130億元人民幣，相距甚遠(yuǎn)第47頁/共81頁半導(dǎo)體芯片的制造框圖第48頁/共81頁典型的半導(dǎo)體芯片的制造流程第49頁/共81頁半導(dǎo)體芯片制造的關(guān)鍵步驟硅片制造工藝流程，光刻為核心第50頁/共81頁半導(dǎo)體工藝的構(gòu)成（以硅為例）第51頁/共81頁提煉多晶硅單晶硅生長集成電路制造封裝（package）從石英砂到多晶硅（polycrystallinesilicon）從多晶硅到單晶硅（singlecrystallinesilicon），然后切成硅片（siliconwafer）在硅片上制作集成電路（integratedcircuits）對芯片實(shí)行保護(hù)和引腳加固半導(dǎo)體工藝的構(gòu)成（以硅為例）第52頁/共81頁集成電路制備流程（以硅片為例）第53頁/共81頁電阻分壓器示意圖。A圖為電路圖；B圖為物理版圖集成電路制備流程（以硅片為例）第54頁/共81頁電阻集成電路的制造工藝流程第55頁/共81頁半導(dǎo)體制造企業(yè)半導(dǎo)體制造企業(yè)可劃分為2類：設(shè)計/制造企業(yè)：許多企業(yè)都集合了芯片設(shè)計和芯片制造，從芯片的前端設(shè)計到后端加工都在企業(yè)內(nèi)部完成。Intel、IBM、Motorola、Samsung、Hynix、Infineon、Philips、STmicroelectronics等。代工企業(yè)：在芯片制造業(yè)中，有一類特殊的企業(yè)，專門為其他芯片設(shè)計企業(yè)制造芯片，這類企業(yè)稱為晶圓代工廠（foundry）。代工的出現(xiàn)是由于現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的技術(shù)需要更加細(xì)致的分工，這樣可以部分降低企業(yè)的成本或風(fēng)險。比如顯卡和主板，它的核心是圖形處理器和芯片組，是由象nVIDIA、ATI，INTEL、AMD、VIA、SIS、ALI等一些頂級的芯片研發(fā)公司設(shè)計出來，然后委托給某些工廠加工成芯片和芯片組。第56頁/共81頁著名代工企業(yè)臺積電（TSMC）：如ATI和nVIDIA公司設(shè)計的圖形處理芯片，或者VIA，SIS，ALI設(shè)計的主板南北橋芯片組基本都是由TSMC和UMC這兩家公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)。TSMC是由臺灣“半導(dǎo)體教父”張忠謀先生創(chuàng)建。第57頁/共81頁臺聯(lián)電（UMC）：1980年，島內(nèi)第一家集成電路公司。在曹興誠的帶領(lǐng)下，如今聯(lián)電已成為僅次于臺積電的臺灣第二大半導(dǎo)體企業(yè)，同時也是世界上第二大專業(yè)芯片代工廠。著名代工企業(yè)第58頁/共81頁中芯國際（SMIC）：中芯國際成立于2000年，公司總部位于中國上海，擁有三座芯片代工廠，包括一座后段銅制程代工廠。技術(shù)能力包括邏輯電路、混合信號/射頻電路、高壓電路、系統(tǒng)級芯片、嵌入式及其他存儲器,硅基液晶和影像感測器等。著名代工企業(yè)第59頁/共81頁上海宏力(GSMC)：宏力于2000年11月18日奠基，一期項(xiàng)目總投資為16.3億美元，目前已建成兩座12吋規(guī)格的廠房，其中一廠A線(8吋線)已投入生產(chǎn)，預(yù)計2004年下半年月生產(chǎn)能力可達(dá)27,000片八吋硅片，技術(shù)水平將達(dá)0.13微米。著名代工企業(yè)第60頁/共81頁和艦科技（HJTC）:和艦于2001年11月斥資15億美元建立，坐落于風(fēng)景優(yōu)美、馳名中外的“人間天堂”---蘇州工業(yè)園區(qū)，占地1.3平方公里，是一家具有雄厚外資，制造尖端集成電路的一流晶圓專工企業(yè)。著名代工企業(yè)第61頁/共81頁測試測試不同于設(shè)計過程中的驗(yàn)證；測試指工藝過程中或封裝后進(jìn)行的電學(xué)參數(shù)測量。硅片測試是為了檢驗(yàn)規(guī)格的一致性而在硅片級集成電路上進(jìn)行的電學(xué)參數(shù)測量。硅片測試的目的是檢驗(yàn)可接受的電學(xué)性能。第62頁/共81頁裝配和封裝裝配和封裝過程是取出性能良好的器件，將他們放入管殼，用引線將器件上的壓點(diǎn)與管殼上的電極互相連接起來。封裝為芯片提供一種保護(hù)并將它粘貼到更高級裝配板上的措施。第63頁/共81頁封裝形式第64頁/共81頁IC分類－按器件結(jié)構(gòu)類型分類雙極集成電路：主要由雙極晶體管構(gòu)成

NPN型雙極集成電路

PNP型雙極集成電路優(yōu)點(diǎn)是速度高、驅(qū)動能力強(qiáng)，缺點(diǎn)是功耗較大、集成度較低。金屬-氧化物-半導(dǎo)體(MOS)集成電路：主要由MOS晶體管構(gòu)成

NMOSPMOSCMOS(互補(bǔ)MOS)

功耗低、集成度高，隨著特征尺寸的縮小，速度也可以很高。雙極-MOS(BiMOS)集成電路：同時包括雙極和MOS晶體管的集成電路為BiMOS集成電路，綜合了雙極和MOS器件兩者的優(yōu)點(diǎn)，但制作工藝復(fù)雜。第65頁/共81頁按集成電路規(guī)模分類

集成度：每塊集成電路芯片中包含的元器件數(shù)目。小規(guī)模集成電路(SmallScaleIC，SSI)中規(guī)模集成電路(MediumScaleIC，MSI)大規(guī)模集成電路(LargeScaleIC，LSI)超大規(guī)模集成電路(VeryLargeScaleIC，VLSI)特大規(guī)模集成電路(UltraLargeScaleIC，ULSI)巨大規(guī)模集成電路(GiganticScaleIC，GSI）第66頁/共81頁發(fā)展階段縮寫單位芯片內(nèi)的器件數(shù)小規(guī)模集成電路（50年代）SSI2－50中規(guī)模集成電路（60年代）MSI50－5000大規(guī)模集成電路（70年代）LSI5000－10萬特大規(guī)模集成電路（80年代）VLSI10萬－100萬超大規(guī)模集成電路（90年代）ULSI＞100萬按集成電路規(guī)模分類第67頁/共81頁按電路功能分類數(shù)字集成電路(DigitalIC)：它是指處理數(shù)字信號的集成電路，即采用二進(jìn)制方式進(jìn)行數(shù)字計算和邏輯函數(shù)運(yùn)算的一類集成電路。模擬集成電路(AnalogIC)：它是指處理模擬信號(連續(xù)變化的信號)的集成電路。線性集成電路：又叫做放大集成電路，如運(yùn)算放大器、電壓比較器、跟隨器等。非線性集成電路：如振蕩器、定時器等電路。數(shù)?；旌霞呻娐?Digital-AnalogIC)：例如數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器和模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器等。第68頁/共81頁技術(shù)趨勢

自從進(jìn)入微電子時代之后，集成電路的最小線寬或最小特征尺寸(CD)以每年13%的速度縮小。在這一速度下，2010年時最小特征尺寸會縮小到50nm。器件微小化結(jié)果，可以降低每種電路功能的單位成本(unitcost)。例如，對持續(xù)推進(jìn)的新一代的動態(tài)隨機(jī)存儲器而言，每個存儲器位的成本每年就減少了一半，當(dāng)器件的尺寸縮小時，本征開關(guān)時間(intrinsicswitchingtime)也隨之減少。器件速度從1959年以來，加快了四個次方，變快的速度也擴(kuò)展了集成電路的功能性產(chǎn)生速度(functionalthroughputrate)。未來數(shù)字集成電路可以以每秒一兆位的速率進(jìn)行信息處理和