集成电路的其他信息

发布网友发布时间：2022-04-20 00:03

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热心网友时间：2023-07-01 15:22

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*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，而不是在一个时间只制作一个晶体管。性能高是由于组件快速开关，消耗更低能量，因为组件很小且彼此靠近。2006年，芯片面积从几平方毫米到350 mm2，每mm2可以达到一百万个晶体管。
第一个集成电路雏形是由杰克·基尔比于1958年完成的，其中包括一个双极性晶体管，三个电阻和一个电容器。
根据一个芯片上集成的微电子器件的数量，集成电路可以分为以下几类：
1.小规模集成电路
SSI 英文全名为 Small Scale Integration, 逻辑门10个以下或晶体管 100个以下。
2.中规模集成电路
MSI 英文全名为 Medium Scale Integration, 逻辑门11~100个或晶体管 101~1k个。
3.大规模集成电路
LSI 英文全名为 Large Scale Integration, 逻辑门101~1k个或晶体管 1,001~10k个。
4.超大规模集成电路
VLSI 英文全名为 Very large scale integration, 逻辑门1,001~10k个或晶体管 10,001~100k个。
5.甚大规模集成电路
ULSI 英文全名为 Ultra Large Scale Integration, 逻辑门10,001~1M个或晶体管 100,001~10M个。
GLSI 英文全名为 Giga Scale Integration, 逻辑门1,000,001个以上或晶体管10,000,001个以上。
而根据处理信号的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路、和兼具模拟与数字的混合信号集成电路。最先进的集成电路是微处理器或多核处理器的核心(cores),可以控制电脑到手机到数字微波炉的一切。存储器和ASIC是其他集成电路家族的例子，对于现代信息社会非常重要。虽然设计开发一个复杂集成电路的成本非常高，但是当分散到通常以百万计的产品上，每个IC的成本最小化。IC的性能很高，因为小尺寸带来短路径，使得低功率逻辑电路可以在快速开关速度应用。
这些年来，IC 持续向更小的外型尺寸发展，使得每个芯片可以封装更多的电路。这样增加了每单位面积容量，可以降低成本和增加功能－见摩尔定律，集成电路中的晶体管数量，每两年增加一倍。总之，随着外形尺寸缩小，几乎所有的指标改善了－单位成本和开关功率消耗下降，速度提高。但是，集成纳米级别设备的IC不是没有问题，主要是泄漏电流（leakage current）。因此，对于最终用户的速度和功率消耗增加非常明显，制造商面临使用更好几何学的尖锐挑战。这个过程和在未来几年所期望的进步，在半导体国际技术路线图（ITRS）中有很好的描述。
越来越多的电路以集成芯片的方式出现在设计师手里，使电子电路的开发趋向于小型化、高速化。越来越多的应用已经由复杂的模拟电路转化为简单的数字逻辑集成电路。集成电路的分类方法很多，依照电路属模拟或数字，可以分为：模拟集成电路、数字集成电路和混合信号集成电路（模拟和数字在一个芯片上）。
数字集成电路可以包含任何东西，在几平方毫米上有从几千到百万的逻辑门，触发器，多任务器和其他电路。这些电路的小尺寸使得与板级集成相比，有更高速度，更低功耗并降低了制造成本。这些数字IC, 以微处理器，数字信号处理器（DSP）和单片机为代表，工作中使用二进制，处理1和0信号。
模拟集成电路有,例如传感器，电源控制电路和运放，处理模拟信号。完成放大，滤波，解调，混频的功能等。通过使用专家所设计、具有良好特性的模拟集成电路，减轻了电路设计师的重担，不需凡事再由基础的一个个晶体管处设计起。
IC可以把模拟和数字电路集成在一个单芯片上，以做出如模拟数字转换器（A/D converter）和数字模拟转换器（D/A converter）等器件。这种电路提供更小的尺寸和更低的成本，但是对于信号冲突必须小心。