大规模集成电 路（LSI）
······
超大规模集成
按集成度(芯片中包含的元器件 电路（VLSI）
数目)分：
极大规模集成 电路（ULSI）
元器件数目 ＜100
100~3000 3000~10万 10万~几十亿
＞100万
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第1章 信息技术概述
(2)集成电路的制造(选学)
• 集成电路的制造工序繁多，从原料熔炼开始到最 终产品包装大约需要400多道工序，工艺复杂且技 术难度非常高，有一系列的关键技术。许多工序必 须在恒温、恒湿、超洁净的无尘厂房内完成。 • 兴建一个有两条生产线能加工8英寸晶圆的集成 电路工厂需投资人民币10亿元以上。
80486
8086
80286
80386
晶体管数
CORE i7
CORE 2 Quad CORE 2 Duo
Pentium 4 Pentium III
1000x106 100x106
Pentium II Pentium
10x106 106
100 000
8008 8080 4004
1970 1975
1980
1985
1990
1995
2000
10 000 1 000 2010
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第1章 信息技术概述
集成电路技术的发展趋势
• 减小蚀刻尺寸，缩小晶体管、电阻、电容和连线的尺寸 • 增大硅晶圆的面积：使每块晶圆能生产更多的芯片
1999
工艺(nm)
180
晶体管(M)
23.8
时钟频率(GHz) 1.2
面积(mm2)
进行成品测试， 按其性能参数 分为不同等级， 贴上规格型号 及出厂日期等 标签，成品即 可出厂
第1章 信息技术概述
集成电路生产线
集成电路产业发展迅速，创新能力不断增强。图为我国中芯国 际集成电路有限公司12英寸超大规模集成电路生产线
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第1章 信息技术概述
集成电路的封装
•集成电路封装目的：
电功能、散热功能、机械与化学保护集成电路产业现状
对外依存度过高，特别是CPU、存储器等高端集成电路
2017年集成电路进口量高达3700多亿块，进口额约为2601 亿美元，接近原油进口额的两倍。
Core i7/i5/i3 CPU的LGA封装 ）
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主板上的CPU插座
第1章 信息技术概述
(3)集成电路的发展趋势
• 集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺寸。 晶体管的尺寸越小，其极限工作频率越高，门电路 的开关速度就越快，相同面积的晶片可容纳的晶体 管数目就越多。 • 所以从集成电路问世以来，人们就一直在缩小晶 体管、电阻、电容、连接线的尺寸上下功夫。
什么是电子电路？
电子电路由电阻，电容，电感和二 极管、晶体管等元器件组成，它们 通过导线连接起来，使电流在其中 流动，完成信号的生成、放大、变 换或传输等功能
过去，电路由单个 元器件（分立元件） 和电线连接而成， 现在则大多制作成 集成电路形式
电路板
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第1章 信息技术概述
电子电路中元器件的发展演变
2019/9/18
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第1章 信息技术概述
IC集成度提高的规律
Moore定律：单块集成电路的集成度平均每18个月 翻一番 (Gordon E.Moore,1965年)
例：Intel微处理器集成度的发展
酷睿2双核 （2006） 291～410M晶体管 酷睿2四核 （2007） 820M 晶体管 Core i7 六核（2010） >10亿 晶体管
340
连线层数
6
晶圆直径(英寸) 12
2001
130 47.6 1.6
340 7 12
2004
90 135 2.0
390 8 14
2008
45 539 2.655
468 9 16
2010
32 1000 3.8
600 9 16
2017
14~10 8000
5
901 10 16
注：XX纳米（nm），指芯片中电路连线的线宽尺寸，尺寸越小，集成度就越高
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硅平面工艺包括氧化、光刻、 掺杂和互连等工序，最终在 硅片上制成包含多层电路及 电子元件的集成电路。通常 每一硅抛光片上可制作成百 上千个独立的集成电路，这 种整整齐齐排满了集成电路 的硅片称作“晶圆”
对晶圆上的每个 电路进行检测， 然后将晶圆切开 成小片，把合格 的电路分类，再 封装成一个个独 立的集成电路
IC是所有电子产品的核心
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第1章 信息技术概述
集成电路的分类
按用途分：
通用集成电路
集成电路规模
专用集成电路（ASIC）
按电路的功能分：
小规模集成电 路（SSI）
数字集成电路
中规模集成电
模拟集成电路
路（MSI）
按晶体管结构、电路和工艺分：
双极型（Bipolar）电路 金属氧化物半导体(MOS)电路
集成电路的制造过程 —制造业—
硅锭
硅抛光片
切片
氧化、光刻、掺杂 等处理
晶片 封装
测试后的晶片
晶片 测试
切开的晶片
晶片 切割
晶圆
封装后的晶片
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成品 测试
集成电路成品
第1章 信息技术概述
集成电路的制造过程
硅抛光片 硅平面工艺 晶圆 检测、分类 晶片 封装 集成电路 成品测试 成品
单晶 硅锭
单晶硅锭经切 割、研磨和抛 光后制成镜面 一样光滑的圆 形薄片，称为 “硅抛光片”
电子管 (1904)
晶体管 (1948)
中/小规模 大规模/超大规模 集成电路 集成电路(1970’s) (1950’s)
• 微电子技术是以集成电路为核心的电子技术， 它是在电子元器件小型化、微型化的过程中 发展起来的。
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第1章 信息技术概述
什么是集成电路？
集成电路 (Integrated Circuit，简称IC)：
第1章 信息技术概述
1.3 微电子技术简介
1.3 微电子技术简介
（1）微电子技术与集成电路 （2）集成电路的制造 （3）集成电路的发展趋势 （4）IC卡
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第1章 信息技术概述
(1)微电子技术与集成电路
• 微电子技术是信息技术领域中的关 键技术，是发展电子信息产业和各项 高技术的基础 • 微电子技术的核心是集成电路技术
以半导体单晶片作为基片,采用平面工艺， 将晶体管、电阻、电容等元器件及其连线 所构成的电路制作在基片上所构成的一个 小规模集成电路 微型化的电路或系统
集成电路的优点：
体积小、重量轻 功耗小、成本低 速度快、可靠性高
超大规模集成电路
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第1章 信息技术概述
各种各样的集成电路
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第1章 信息技术概述