全面解讀集成電路產業鏈及相關技術

　　本文從概念入手，從幾個維度全面解讀集成電路產業鏈和相關的一些技術介紹，務求讓大家看完此文，對集成電路的一些基礎的流程和技術有簡單的了解：

　　集成電路：從發明到應用

　　集成電路(IC)是指經過特種電路設計，利用半導體加工工藝，集成于一小塊半導體(如硅、鍺等) 晶片上的一組微型電子電路。IC 被廣泛應用之前，傳統的分立電路多以導線連接獨立的電路元件而構成。而集成電路相對于此，在體積上，單片集成電路可比同樣功能的分立電路小數倍;結構上，IC 非常緊湊，可使多達數十億的晶體管等元件存在于一個人類指甲大小的面積上。半導體優越的技術性能、半導體設備制造技術的飛速發展、集成電路高效率的大規模生產以及采用結構單元的電路設計方式，使標準化集成電路迅速取代了過去運用分立元件的傳統電路設計。

　　IC 巨大的技術優勢體現在兩方面：成本與性能。芯片通過光刻技術被整體印制成獨立單元，加上采用極少材料的封裝技術——使成本得以大幅降低;微小的體積以及元件的緊密排布使信息切換速度極快并且產生更少的能耗——其工作性能亦十分卓越。

　　分立電路和集成電路產品

　　圖1左側是典型的前臵放大器分立電路，電路板面積12880平方毫米，晶體管數量62顆，右側英特爾酷睿i7中央處理器，核心面積159.8平方毫米，晶體管數量約14.8億顆。

　　如今集成電路已被廣泛應用于所有電子設備，并推動了電子時代的到來，傳媒、教育、娛樂、醫療、軍工、通訊等各領域的發展均離不開性能卓越的集成電路設備。同時正因IC低成本、高性能的特質，才使得計算機、移動電話以及其他家用電子電器變為當今社會生活中不可或缺的組成部分。

　　(1)集成電路的發明與發展

　　1947年底第一塊晶體管問世，同為主動元件，相對于真空管，晶體管具有體積小、能耗低，性能優越的特點，并且克服了真空管易碎的缺點，使其很快就成為了新興產業。在實際運用中，由于晶體管需要逐一單個生產，由其構成的分立電路亦十分復雜且體積龐大，造成了大量使用上的不便，于是1952年英國人Dummer就提出集成電路的想法，取得突破的是德州儀器的Kilby在1958年基于鍺晶體研制出世界第一塊IC，但Kilby使用極細的金屬絲作為連接線，這種情況下難以大規模生產IC，1959年初，仙童公司的Noyce用光刻技術在硅基質上制作金屬鋁連線，使得整個IC都可以用平面工藝制作，在此基礎上工業大規模生產IC成為可能，兩人也因此被認為是集成電路的共同發明者。

　　根據集成電路技術所實現的具體功能，集成電路主要可以分為模擬集成電路、數字集成電路和數/?；旌霞呻娐啡箢?。

　　模擬集成電路又稱線性電路，用來產生、放大和處理各種模擬信號(幅度隨時間變化)，其輸入信號和輸出信號成比例關系，應用于各類模擬信號處理單元、放大器、濾波器、調制解調器等等。

　　數字集成電路則處理各種數字信號(在時間上和幅度上離散取值)，應用領域十分廣泛，如計算機CPU、內存、各類電器的微控制器等。

　　數/?；旌霞呻娐吩谕粋€電路系統中通過信號轉換，結合了模電以及數電單元，以實現復雜的技術控制功能，基于該技術的SoC(系統級芯片)現已成為IC領域最具潛力的發展方向之一。

　　模擬、數字、數?；旌想娐反懋a品

　　左圖是模擬電路代表產品——運用模擬信號傳輸技術的無線電通訊雷達站，中圖是數字電路代表產品——實現超高速數字運算功能的國產超級計算機， 右圖是SoC(系統級芯片)示意圖。

　　由于數字集成電路具有數字運算、邏輯處理的功用，該技術被廣泛應用于現代集成電路芯片制造領域。其中， CMOS數字集成電路現已成為構建特種運算、邏輯、控制電路的主流技術。

　　從時間角度劃分，在技術發展的早期，簡單的集成電路受技術規模的局限，單個芯片往往只能承載數個晶體管。過低的電路集成度同時意味著芯片設計過程十分簡單、制造產量極低。伴隨著科技的進步，數十億的晶體管得以被臵于一塊芯片之上。良好的電路設計要求周密的線路規劃，這使得新型的電路設計方法同樣實現了飛速的發展。

　　不同時間段芯片集成度