集成电路分类及其特点

时间：2014春季学期班级：1208101 学号：1120810102 姓名：王云

集成电路分类及其特点

摘要：集成电路根据不同的功能用途分为模拟和数字两大类别，而具体功能更是数不胜数，其应用遍及人类生活的方方面面。集成电路根据内部的集成度分为大规模、中规模、小规模三类。其封装也有许多形式：“双列直插”和“单列直插”的最为常见。消费类电子产品中用软封装的IC，精密产品中用贴片封装的IC等。对于CMOS型IC，特别要注意防止静电击穿IC，最好也不要用未接地的电烙铁焊接。集成电路型号众多，随着技术的发展，又有更多的功能更强、集成度更高的集成电路涌现，为电子产品的生产制作带来了方便。

关键词：集成电路 分类 特点 发展趋势 关键技术

一、概述

集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。

集成电路发明者为杰克·基尔比--基于锗的集成电路 和罗伯特·诺伊思--基于硅的集成电路（当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路）。仅仅在其开发后半个世纪，集成电路变得无处不在，电脑，手机和其他数字电器成为现代社会结构不可缺少的一部分。这是因为，现代计算，交流，制造和交通系统，包括互联网，全都依赖于集成电路的存在。甚至很多学者认为有集成电路带来的数字革命是人类历史中最重要的事件。

二、分类及其特点

集成电路有很多种分类方法，常见的有以下几种：

1. 按使用功能分类

按使用功能主要分为模拟集成电路和数字集成电路两大类别。

（1）模拟集成电路。

模拟集成电路又称线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号（指幅度随时间变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等），其输入信号和输出信号成比例关系。主要有集成稳压器、运算放大器、功率放大器及专用集成电路等。其主要类型如下图1：

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图1 常规模拟 IC 的分类

（2）数字集成电路。

数字电路是开关器件，以规定的电平响应导通和截止，用来产生、放大和处理各种数字信号。数字集成电路具有体积小功耗低可靠性高成本低且使用方便等优点，在自动控制测量仪器通信和电子计算机等领域里得到了广泛的应用。按结构不同可分为单极型和双极型电路，单极型电路有JFET、NM0S、PM0S、CM0S四种，双极型电路有DTL、TTL、ECL、HTL等，其中最常用的主要有TTL和CM0S两大系列。

①TTL集成电路。

双极型三极管—三极管集成电路，简称TTL电路，是一种性能优良的集成门电路，其开关速度快、抗干扰能力强、负载能力强，因此应用也最广泛。

TTL集成电路为正逻辑系统，即高电平（“1”）是大约3.6V的正电压，低电平（“0”）是大约0.2～0.35V。TTL集成电路主要有54系列和74系列两种。其中，54系列为军用产品，74系列为民用产品。在54／74系列后不加字母表示标准TTL电路（如7410），如加有L、H、S或LS等字母，则分别表示低功耗、高速、肖特基和低功耗肖特基TTL电路（如74H00表示高速TTL电路、74LS00表示低功耗肖特基TTL电路）。54／74系列产品，只要尾数相同（如74LS10和7410），则逻辑功能和引脚排列完全相同。

使用TTL集成电路注意事项

TTL集成电路的电源电压不能高于＋5.5V使用，不能将电源与地颠倒错接，否则将会因为过大电流而造成器件损坏。

电路的各输入端不能直接与高于＋5.5V和低于-0.5V的低内阻电源连接，因为低内阻电源能提供较大的电流，导致器件过热而烧坏。

除三态和集电极开路的电路外，输出端不允许并联使用。如果将 图T306双列直插集电极开路的门电路输出端并联使用而使电路具有线与功能时，应在其输出端加一个预先计算好的上拉负载电阻到VCC 端。

输出端不允许与电源或地短路。否则可能造成器件损坏。但可以通过电阻与地相连，提高输出电平。

在电源接通时，不要移动或插入集成电路，因为电流的冲击可能会造成其永久性损坏。

多余的输入端最好不要悬空。虽然悬空相当于高电平，并不影响与非门的逻辑功能，但悬空容易受干扰，有时会造成电路的误动作，在时序电路中表现更为明显。因此，多余输入端一般不采用悬空办法，而是根据需要处理。例如：与门、与非门的多余输入端可直接接到VCC上；也可将不同的输入端通过一个公用电阻（几千欧）连到VCC上；或将多余的输入端和使用端并联。不用的或门和或非门等器件的所有输入端接地，也可将它们的输出端连到不使用的与门输入端上。对触发器来说，不使用的输入端不能

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悬空，应根据逻辑功能接人电平。输入端连线应尽量短，这样可以缩短时序电路中时钟信号沿传输线的延迟时间。一般不允许将触发器的输出直接驱动指示灯、电感负载、长线传输，需要时必须加缓冲门。

②CM0S集成电路。

CM0S集成电路以单极型晶体管为基本元件制成，是互补金属氧化物半导体集成电路的简称。由于CM0S电路功耗低、电源电压范围宽（3～18V）、抗干扰能力强、输入阻抗高、扇出能力强、温度稳定性好、成本低等，故应用范围极广，尤其是其制造工艺简单，为大量生产提供了方便。CM0S集成电路主要有4000系列、54／74HC×××系列、54／74HCT×××系列和54／74HCU×××四大类。

CMOS集成电路由于输入电阻很高，因此极易接受静电电荷。为了防止产生静电击穿，生产CMOS在输入端都要加上标准保护电路，但这并不能保证绝对安全，因此使用CMOS集成电路时，必须采取以下预防措施。

存放CMOS集成电路时要屏蔽，一般放在金属容器中，也可以用金属箔将引脚短路。

CMOS集成电路可以在很宽的电源电压范围内提供正常的逻辑功能，但电源的上限电压（即使是瞬态电压）不得超过电路允许极限值、…电源的下限电压（即使是瞬态电压）不得低于

系统工作所必需的电源电压最低值Vmin，更不得低于VSS。

焊接CMOS集成电路时，一般用20Ｗ内热式电烙铁，而且烙铁要有良好的接地线。也可以利用电烙铁断电后的余热快速焊接。禁止在电路通电的情况下焊接。

为了防止输入端保护二极管因正向偏置而引起损坏，输入电压必须处在VDD 和VSS之间，即VSS ＜ｕ1＜VDD。

调试CMOS电路时，如果信号电源和电路板用两组电源，则刚开机时应先接通电路板电源，后开信号源电源。关机时则应先关信号源电源，后断电路板电源。即在CMOS本身还没有接通电源的情况下，不允许有输入信号输入。

多余输入端绝对不能悬空。否则不但容易受外界噪声干扰，而且输入电位不定，破坏了正常的逻辑关系，也消耗不少的功率。因此，应根据电路的逻辑功能需要分别情况加以处理。例如：与门和与非门的多余输入端应接到VDD或高电平；或门和或非门的多余输入端应接到VSS或低电平；如果电路的工作速度不高，不需要特别考虑功耗时，也可以将多余的输入端和使用端并联。（以上所说的多余输入端，包括没有被使用但已接通电源的CMOS电路所有输入端。例如，一片集成电路上有4个与门，电路中只用其中一个，其它三个门的所有输入端必须按多余输入端处理。）

输入端连接长线时，由于分布电容和分布电感的影响，容易构成LC振荡，可能使输入保护二极管损坏，因此必须在输入端串接一个10~20kΩ的保护电阻R。

CMOS电路装在印刷电路板上时，印刷电路板上总有输入端，当电路从机器中拔出时，输入端必然出现悬空，所以应在各输入端上接入限流保护电阻，如图T309所示。如果要在印刷电路板上安装CMOS 集成电路，则必须在与它有关的其它元件安装之后再装CMOS电路，避免CMOS器件输入端悬空。

插拔电路板电源插头时，应该注意先切断电源，防止在插拔过程中烧坏CMOS的输入端保护二极管。

2.按制作工艺分类

按制作工艺分类主要有膜集成电路和混合集成电路两大类别。其中，膜集成电路又分为厚膜集成电路（1～10tm）和薄膜集成电路（小于1 gm）。膜集成电路和混合集成电路一般用于专用集成电路，通常称为模块，简称集成电路（IC）。

3.按集成度分类

集成度是指一个硅片上含有元器件的数目，按集成度分类如下：

SSIC 小规模集成电路(Small Scale Integrated circuits)

MSIC 中规模集成电路(Medium Scale Integrated circuits)

时间：2014春季学期班级：1208101 学号：1120810102 姓名：王云LSIC 大规模集成电路(Large Scale Integrated circuits)

VLSIC 超大规模集成电路(Very Large Scale Integrated circuits)

ULSIC特大规模集成电路(Ultra Large Scale Integrated circuits)

GSIC 巨大规模集成电路也被称作极大规模集成电路或超特大规模集成电路(Giga Scale Integration)。

表1 集成类型及其集成度

4.按器件类型分类

按器件类型不同，主要分为双极型集成电路、单极型（MOS）集成电路或BiMOS型集成电路3大类。其中，MOS集成电路又分为P沟道、N沟道、互补对称型绝缘栅场效应管集成电路；BiMOS集成电路又分为双极与PM0S相结合、双极与NM0S相结合、双极与CM0S相结合的集成电路。

5.按封装的材料和引脚形式分类

分为塑料封装、金属封装和陶瓷封装三类;按集成电路管脚的引脚形式,分为直插式和扁平式两类。

(1) 塑料封装形式。塑料封装是目前最常见的一种封装形式。其特点是生产工艺简单、生产成本低廉,它的封装形式有扁平型和直插型两类。

(2) 金属封装形式。金属封装常用于制作高精度和大功率集成电路。其特点是散热性好,可靠性高, 但其生产成本较高，其封装形式有T型和F型两种。

(3) 陶瓷封装形式。陶瓷封装形式多用TTL、CMOS等。

集成电路的封装外形有扁平形和双列直插形等。

集成电路的不同封装形式如图2所示。

图2 集成电路的封装形式

集成电路的管脚识别

使用集成电路前,必须认真查对识别集成电路的引脚,确认电源、地、输入、输出、控制等端的引脚

时间：2014春季学期班级：1208101 学号：1120810102 姓名：王云号。集成电路的封装形式无论是圆形或扁平形,单列直插形或双列直插形,其管脚排列均有一定规律。

圆形集成电路的识别是：面向引脚正视,从定位销顺时针方向依次为1、2、3……如图3（a）。圆形多用于集成运放等电路。

图3 集成电路管脚识别

扁平和双列直插型集成电路识别时,将文字、符号标记正放(一般集成电路上有一圆点或有一缺口, 将圆点或缺口置于左方),由顶部俯视,从左下脚起,按逆时针方向起,依次为1、2、3……如图3(b)。扁平型多用于数字集成电路。双列直插型广泛用于模拟和数字集成电路。

三、集成电路的发展趋势

集成电路已进入超深亚微米时代,体硅CMOS的批量生产已采用 90nm工艺、300mm晶圆；65nm工艺也即将量产化;集成电路的发展仍以继续追求高频、高速、高集成度、多功能、低功耗为目标。

1．器件的特征尺寸继续缩小

从纵向看,在新技术的推动下,集成电路自发明以来四十年间,集成电路芯片的集成度每三年提高4倍,而加工特征尺寸缩小2倍。这就是由Intel公司创始人之一的Gordon E. Moore博士1965年总结的规律,被称为摩尔定律。基于市场竞争,不断提高产品的性能/价格比是IC技术发展的动力,缩小特征尺寸,从而提高集成度,是提高产品性能/价格比最有效的手段之一。

随着IC设计与工艺技术水平的不断提高,IC规模越来越大,复杂程度越来越高。目前,已经可以在一个芯片上集成108～109个晶体管,而且随着集成电路制造技术的发展,21世纪的集成电路技术将从目前的3G(G=109)时代逐步发展到3T(T=1012)时代,即存储容量由G位发展到T位、集成电路的速度由GHz 发展到THz,数据传输速率由Gbps发展到Tbps(bits per second )。

IC技术是近50年来发展最快的技术,设计规则从1959年以来缩小了140倍,而平均晶体管价格降低了 107倍。如果小汽车也按此速度降价,那么现在小汽车的价格只有1美分。

2.集成电路与其它学科结合诞生新的技术和产业增长点

从横向看,集成电路与其它学科和技术相结合,形成新的方向,新的学科或专业,不断改变着传统专业分工的格局。这种技术结合融合的趋势,对集成电路来说,就是越来越复杂的片上系统(SOC, System on Chip)。

SOC的概念在不断发展ITRS2002年修订版表明:2000年以前已经实现了逻辑电路、SRAM、FLASH、E -DRAM、CMOSRF的SOC;2001年,实现了FPGA与FeRAM(铁电存储器)的SOC;接着实现了MEMS、化学传感器和集成光电器件的SOC;预计到2006年,将实现集成生物电子器件的SOC。SOC 的发展在国内外引起高度重视,正在开展建立针对各种应用的SOC技术平台的研究,努力推进SOC的发展和应用。如面向通讯的综合信息处理SOC平台,第三代移动通讯SOC平台;高速的信息安全SOC平台,高清晰度电视SOC平台及家庭网络SOC平台等。这一广阔的发展方向有着十分重要的意义和应用前景。

时间：2014春季学期班级：1208101 学号：1120810102 姓名：王云MEMS的发展非常迅速。1988年,美国一批著名科学家提出“小机器、大机遇”,并呼吁美国应当在这一重大领域发展中走在世界的前列;1993年,美国ADI公司将加速度计与IC集成在一起,成功地将MEM S加速度计商品化,并大批量应用于汽车防撞气囊,标志着MEMS技术走向商品化。MEMS的发展将对人类生产和生活方式产生革命性的影响,已引起了广泛的关注。

3．新材料、新结构、新器件不断涌现集成电路以Si/CMOS为主流高速发展的同时,新材料、新结构、新器件不断涌现。如绝缘体上硅(SOI),Ge/Si异质结和应变Si器件及FeRAM等。由于SOI具有无闩锁、高速、低耗、抗辐射的优良性能,不但在军事上,而且在民用方面也很有前景,已成为研发高性能电路(如 CPU)的重要技术,并被认为会成为0.1μm CMOS的主要技术。Ge/Si异质结器件由于其高速特性,已成为在射频领域及在Si和GaAs之间性/价比最合适的应用。Fe RAM因其快速、低功耗、非挥发、长寿命、耐辐射等优势而发展迅速。宽禁带的SiC、GaN和AlN等,由于其宽禁带、高击穿电压、抗辐射性能好等特点,其异质结器件在高频、高温、大功率方面具有很好的应用前景,已引起广泛重视,成为研究热点,尽管形成产业尚待时日,但仍是值得注意的发展方向。

四、集成电路发展的关键技术

按目前情况预测15年后半导体上一个实体的栅长将只有9nm，这就需要更微细且精确的技术突破。这首先会集中在生产材料的物理性质以及工艺设计等能力上。而能否顺利突破这些障碍，晶圆制造工艺能否达到更进一步的微细化与精细化则是其关键，同时也对半导体工艺技术与后续的研发方向有着深远的影响。概括起来，其关键技术如下：

1．纳米级光刻及微细加工技术

器件特征尺寸的缩小取决于曝光技术的进步。在0.07μm阶段，曝光技术还是一个问题，预计再有1—2年左右的时间就可获得突破。至于在65 nm以下，是采用Extra UV还是采用电子束的步进光刻机 目前还在研究之中。

2．铜互连技术

铜互连技术已在0.18μm和0.13μm技术代中使用，但是在0.10μm以后，铜互连与低介电常数绝缘材料共同使用时的可靠性问题还有待研究和开发。

3．亚100纳米可重构SoC创新开发平台与设计工具

当前，集成电路加工已进入亚100纳米阶段，但与其对应的设计工具尚无成熟产品推向市场。因此开发亚100纳米可重构SoC创新开发平台与设计工具已成为实现集成电路产业跨越式发展的重要机遇。

4．SoC设计平台与SIP重用技术

基于平台的SoC设计技术和硅知识产权(SIP)的重用技术是SoC产品开发的核心技术也是未来世界集成电路技术的制高点。

5．新兴及热门产品开发

该项目目前主要包括64位通用CPU以及相关产品群、3C多功能融合的移动终端芯片组的开发、网络通信产品的开发、数字信息产品开发、平面显示器配套集成电路的开发等。

6．高密度集成电路封装的工业化技术

主要包括系统集成封装技术、50μm以下超薄背面减薄技术、圆片级封装技术、无铅化产品技术等。

7．应变硅材料制造技术

应变硅的电子和空穴迁移率明显高于普通的无应变硅材料，其中以电子迁移率提高尤为明显。以Si0.8Ge0.2层上的应变硅为例，其电子迁移率可以提高50%以上，这可大大提高NMOS器件的性能，这对高速高频器件来说至关重要。对现有的许多集成电路生产线而言，如果采用应变硅材料，则可以在基本不增加投资的情况下使生产的IC性能明显改善，同时也可以大大延长花费巨额投资建成的IC生产线

时间：2014春季学期班级：1208101 学号：1120810102 姓名：王云的使用年限。

参考文献

1.田丽萍 常用数字集成芯片的识别与检测 山西煤炭管理干部学院学报 2005年第4期

2.冯亚林、张蜀平 集成电路的现状及其发展趋势 微电子学 第36卷第2期 2006年4月

3.王永刚 集成电路的发展趋势和关键技术 电子元器件应用 第11卷 第1期 2009年1月

集成电路材料、结构与理论

分类材料电导率 导体铝、金、钨、铜等105S ·cm -1 第二章IC 制造材料、结构与理论 2.1 集成电路材料 1 半导体硅、锗、砷化镓、 磷化铟等10-9~102S ·cm -1 绝缘体SiO 2、SiON 、Si 3N 4等10-22~10-14S ·cm -1IC 的衬底材料----构建复杂的材料系统、固态器件、集成电路 IC 的基本元件是依据半导体特性构成的

半导体特性： 掺入杂质可改变电导率---制造不同的半导体材料 热敏效应---热敏器件、热稳定性下降 光电效应---光敏电阻、光电晶体管、光电耦合器 注入电流----发光，可制造发光二极管和激光二极管。 2

2.1.1 硅(Si) ?基于硅的多种工艺技术： 双极型晶体管（BJT ） 结型场效应管（J-FET ）3P 型、N 型MOS 场效应管 双极CMOS （BiCMOS ） ?来源丰富、技术成熟、集成度高、晶圆尺寸大、芯片速度快、价格低廉?占领了90％的IC 市场

2.1.2 砷化镓(GaAs) ?具有更高的载流子迁移率， 和近乎半绝缘的电阻率 能工作在超高速超高频 4 ?GaAs 的优点: 电子迁移率高，f T 达150GHz ，毫米波、超高速电路 导带价带位置—电子空穴直接复合--可制作发光器件LED\LD\OEIC—光纤数字传输禁带宽度—载流子密度低--更高的温度/更好的抗辐射性能 兼顾速度与功耗，在微米毫米波范围内GaAs IC 处于主导地位 ?GaAs IC 的三种有源器件: MESFET, HEMT 和HBT

2.1.3磷化铟(InP) ?能工作在超高速超高频 ?三种有源器件: MESFET, HEMT和HBT ?电子空穴直接复合—发光器件、OEIC ?GaInAsP/InP系统发出激光波长0.92-1.65um 覆盖了玻璃光纤的最小色散（1.3um）和最小衰减 （1.55um）的两个窗口，广泛应用于光纤通信系统中。 ?技术不够成熟 5

数字集成电路的分类

数字集成电路的分类 数字集成电路有多种分类方法，以下是几种常用的分类方法。 1.按结构工艺分 按结构工艺分类，数字集成电路可以分为厚膜集成电路、薄膜集成电路、混合集成电路、半导体集成电路四大类。图如下所示。 世界上生产最多、使用最多的为半导体集成电路。半导体数字集成电路（以下简称数字集成电路）主要分为TTL、CMOS、ECL三大类。 ECL、TTL为双极型集成电路，构成的基本元器件为双极型半导体器件，其主要特点是速度快、负载能力强，但功耗较大、集成度较低。双极型集成电路主要有 TTL(Transistor-Transistor Logic)电路、ECL(Emitter Coupled Logic)电路和I２L(Integrated Injection Logic)电路等类型。其中TTL电路的性能价格比最佳，故应用最广泛。

ECL，即发射极耦合逻辑电路，也称电流开关型逻辑电路。它是利用运放原理通过晶体管射极耦合实现的门电路。在所有数字电路中，它工作速度最高，其平均延迟时间tpd可小至1ns。这种门电路输出阻抗低，负载能力强。它的主要缺点是抗干扰能力差，电路功耗大。 MOS电路为单极型集成电路，又称为MOS集成电路，它采用金属－氧化物半导体场效应管(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor,缩写为MOSFET)制造，其主要特点是结构简单、制造方便、集成度高、功耗低，但速度较慢。 MOS集成电路又分为PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor，P沟道金属氧化物半导体)、NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor，N沟道金属氧化物半导体)和CMOS(Complement Metal Oxide Semiconductor，复合互补金属氧化物半导体)等类型。 MOS电路中应用最广泛的为CMOS电路，CMOS数字电路中，应用最广泛的为4000、4500系列，它不但适用于通用逻辑电路的设计，而且综合性能也很好，它与TTL电路一起成为数字集成电路中两大主流产品。CMOS数字集成电路电路主要分为4000（4500系列）系列、54HC/74HC系列、54HCT/74HCT系列等，实际上这三大系列之间的引脚功能、排列顺序是相同的，只是某些参数不同而已。例如，74HC4017与CD4017为功能相同、引脚排列相同的电路，前者的工作速度高，工作电源电压低。4000系列中目前最常用的是B系列，它采用了硅栅工艺和双缓冲输出结构。 Bi-CMOS是双极型CMOS（Bipolar-CMOS）电路的简称，这种门电路的特点是逻辑部分采用CMOS结构，输出级采用双极型三极管，因此兼有CMOS电路的低功耗和双极型电路输出阻抗低的优点。 （1）TTL类型 这类集成电路是以双极型晶体管（即通常所说的晶体管）为开关元件，输入级采用多发射极晶体管形式，开关放大电路也都是由晶体管构成，所以称为晶体管-晶体管-逻辑，即Transistor-Transistor-Logic，缩写为TTL。TTL电路在速度和功耗方面，都处于现代数字集成电路的中等水平。它的品种丰富、互换性强，一般均以74（民用）或54（军用）为型号前缀。 ① 74LS系列（简称LS，LSTTL等）。这是现代TTL类型的主要应用产品系列，也是逻辑集成电路的重要产品之一。其主要特点是功耗低、品种多、价格便宜。 ② 74S系列（简称S，STTL等）。这是TTL的高速型，也是目前应用较多的产品之一。其特点是速度较高，但功耗比LSTTL大得多。

集成电路的分类

逻辑电路的分类 按功能结构分类 集成电路，又称为IC，按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大类。 模拟集成电路又称线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号（指幅度随时间变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等），其输入信号和输出信号成比例关系。而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号（指在时间上和幅度上离散取值的信号。例如3G手机、数码相机、电脑CPU、数字电视的逻辑控制和重放的音频信号和视频信号）。 按制作工艺分类 集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和膜集成电路。 膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。 按集成度高低分类 集成电路按集成度高低的不同可分为： SSIC 小规模集成电路(Small Scale Integrated circuits) MSIC 中规模集成电路(Medium Scale Integrated circuits) LSIC 大规模集成电路(Large Scale Integrated circuits) VLSIC 超大规模集成电路(Very Large Scale Integrated circuits) ULSIC特大规模集成电路(Ultra Large Scale Integrated circuits)

GSIC 巨大规模集成电路也被称作极大规模集成电路或超特大规模集成电路(Giga Scale Integration)。 按导电类型不同分类 集成电路按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路，他们都是数字集成电路。 双极型集成电路的制作工艺复杂，功耗较大，代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。单极型集成电路的制作工艺简单，功耗也较低，易于制成大规模集成电路，代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等类型。 按用途分类 集成电路按用途可分为电视机用集成电路、音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像机用集成电路、电脑（微机）用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。 1.电视机用集成电路包括行、场扫描集成电路、中放集成电路、伴音集成电路、彩色解码集成电路、AV/TV转换集成电路、开关电源集成电路、遥控集成电路、丽音解码集成电路、画中画处理集成电路、微处理器（CPU）集成电路、存储器集成电路等。 2.音响用集成电路包括AM/FM高中频电路、立体声解码电路、音频前置放大电路、音频运算放大集成电路、音频功率放大集成电

集成电路测试

第一章 集成电路的测试 1.集成电路测试的定义 集成电路测试是对集成电路或模块进行检测，通过测量对于集成电路的输出回应和预期输出比较，以确定或评估集成电路元器件功能和性能的过程，是验证设计、监控生产、保证质量、分析失效以及指导应用的重要手段。 .2.集成电路测试的基本原理 输入Y 被测电路DUT（Device Under Test）可作为一个已知功能的实体，测试依据原始输入x 和网络功能集F（x），确定原始输出回应y，并分析y是否表达了电路网络的实际输出。因此，测试的基本任务是生成测试输入，而测试系统的基本任务则是将测试输人应用于被测器件，并分析其输出的正确性。测试过程中，测试系统首先生成输入定时波形信号施加到被测器件的原始输入管脚，第二步是从被测器件的原始输出管脚采样输出回应，最后经过分析处理得到测试结果。 3.集成电路故障与测试 集成电路的不正常状态有缺陷（defect）、故障（fault）和失效（failure）等。由于设计考虑不周全或制造过程中的一些物理、化学因素，使集成电路不符合技术条件而不能正常工作，称为集成电路存在缺陷。集成电路的缺陷导致它的功能发生变化，称为故障。故障可能使集成电路失效，也可能不失效，集成电路丧失了实施其特定规范要求的功能，称为集成电路失效。故障和缺陷等效，但两者有一定区别，缺陷会引发故障，故障是表象，相对稳定，并且易于测试；缺陷相对隐蔽和微观，缺陷的查找与定位较难。 4.集成电路测试的过程 1.测试设备 测试仪：通常被叫做自动测试设备，是用来向被测试器件施加输入，并观察输出。测试是要考虑DUT的技术指标和规范，包括：器件最高时钟频率、定时精度要求、输入\输出引脚的数目等。要考虑的因素：费用、可靠性、服务能力、软件编程难易程度等。 1.测试界面 测试界面主要根据DUT的封装形式、最高时钟频率、ATE的资源配置和界面板卡形等合理地选择测试插座和设计制作测试负载板。

数字集成电路--电路、系统与设计(第二版)复习资料

第一章 数字集成电路介绍 第一个晶体管，Bell 实验室，1947 第一个集成电路，Jack Kilby ，德州仪器，1958 摩尔定律：1965年，Gordon Moore 预言单个芯片上晶体管的数目每18到24个月翻一番。(随时间呈指数增长) 抽象层次：器件、电路、门、功能模块和系统 抽象即在每一个设计层次上，一个复杂模块的内部细节可以被抽象化并用一个黑匣子或模型来代替。这一模型含有用来在下一层次上处理这一模块所需要的所有信息。 固定成本（非重复性费用）与销售量无关；设计所花费的时间和人工；受设计复杂性、设计技术难度以及设计人员产出率的影响；对于小批量产品，起主导作用。 可变成本 （重复性费用）与产品的产量成正比；直接用于制造产品的费用；包括产品所用部件的成本、组装费用以及测试费用。每个集成电路的成本=每个集成电路的可变成本+固定成本/产量。可变成本=（芯片成本+芯片测试成本+封装成本）/最终测试的成品率。 一个门对噪声的灵敏度是由噪声容限NM L （低电平噪声容限）和NM H （高电平噪声容限）来度量的。为使一个数字电路能工作，噪声容限应当大于零，并且越大越好。NM H = V OH - V IH NM L = V IL - V OL 再生性保证一个受干扰的信号在通过若干逻辑级后逐渐收敛回到额定电平中的一个。 一个门的VTC 应当具有一个增益绝对值大于1的过渡区(即不确定区)，该过渡区以两个有效的区域为界，合法区域的增益应当小于1。 理想数字门 特性：在过渡区有无限大的增益；门的阈值位于逻辑摆幅的中点；高电平和低电平噪声容限均等于这一摆幅的一半；输入和输出阻抗分别为无穷大和零。 传播延时、上升和下降时间的定义 传播延时tp 定义了它对输入端信号变化的响应有多快。它表示一个信号通过一个门时所经历的延时，定义为输入和输出波形的50%翻转点之间的时间。 上升和下降时间定义为在波形的10%和90%之间。 对于给定的工艺和门的拓扑结构，功耗和延时的乘积一般为一常数。功耗-延时积(PDP)----门的每次开关事件所消耗的能量。 一个理想的门应当快速且几乎不消耗能量，所以最后的质量评价为。能量-延时积(EDP) = 功耗-延时积2 。 第三章、第四章CMOS 器件 手工分析模型 ()0 12' 2 min min ≥???? ??=GT DS GT D V V V V V L W K I 若＋－λ ()DSAT DS GT V V V V ,,m in min ＝ 寄生简化：当导线很短，导线的截面很大时或当 所采用的互连材料电阻率很低时，电感的影响可 以忽略：如果导线的电阻很大(例如截面很小的长 铝导线的情形)；外加信号的上升和下降时间很慢。 当导线很短，导线的截面很大时或当所采用的互 连材料电阻率很低时，采用只含电容的模型。 当相邻导线间的间距很大时或当导线只在一段很短的距离上靠近在一起时：导线相互间的电容可 以被忽略，并且所有的寄生电容都可以模拟成接 地电容。 平行板电容：导线的宽度明显大于绝缘材料的厚 度。 边缘场电容：这一模型把导线电容分成两部分： 一个平板电容以及一个边缘电容，后者模拟成一 条圆柱形导线，其直径等于该导线的厚度。 多层互连结构：每条导线并不只是与接地的衬底 耦合（接地电容），而且也与处在同一层及处在相邻层上的邻近导线耦合（连线间电容）。总之，再多层互连结构中导线间的电容已成为主要因素。这一效应对于在较高互连层中的导线尤为显著，因为这些导线离衬底更远。 例4.5与4.8表格 电压范围 集总RC 网络 分布RC 网络 0 → 50%(t p ) 0.69 RC 0.38 RC 0 → 63%(τ) RC 0.5 RC 10% → 90%(t r ) 2.2 RC 0.9 RC 0 → 90% 2.3 RC 1.0 RC 例4.1 金属导线电容 考虑一条布置在第一层铝上的10cm 长，1μm 宽的铝线，计算总的电容值。 平面(平行板)电容： ( 0.1×106 μm2 )×30aF/μm2 = 3pF 边缘电容： 2×( 0.1×106 μm )×40aF/μm = 8pF 总电容： 11pF 现假设第二条导线布置在第一条旁边，它们之间只相隔最小允许的距离，计算其耦合电 容。 耦合电容： C inter = ( 0.1×106 μm )×95 aF/μm2 = 9.5pF 材料选择：对于长互连线，铝是优先考虑的材料；多晶应当只用于局部互连；避免采用扩散导线；先进的工艺也提供硅化的多晶和扩散层 接触电阻：布线层之间的转接将给导线带来额外的电阻。 布线策略：尽可能地使信号线保持在同一层上并避免过多的接触或通孔；使接触孔较大可以降低接触电阻(电流集聚在实际中将限制接触孔的最大尺寸)。 采电流集聚限制R C , (最小尺寸)：金属或多晶至n+、p+以及金属至多晶为 5 ~ 20 Ω ；通孔(金属至金属接触)为1 ~ 5 Ω 。 例4.2 金属线的电阻 考虑一条布置在第一层铝上的10cm 长，1μm 宽的铝线。假设铝层的薄层电阻为0.075Ω/□，计算导线的总电阻： R wire ＝0.075Ω/□?(0.1?106 μm)/(1μm)＝7.5k Ω 例4.5 导线的集总电容模型 假设电源内阻为10k Ω的一个驱动器，用来驱动一条10cm 长，1μm 宽的Al1导线。 电压范围 集总RC 网络 分布RC 网络 0 → 50%(t p ) 0.69 RC 0.38 RC 0 → 63%(τ) RC 0.5 RC 10% → 90%(t r ) 2.2 RC 0.9 RC 0 → 90% 2.3 RC 1.0 RC 使用集总电容模型，源电阻R Driver ＝10 k Ω，总的集总电容C lumped ＝11 pF t 50% = 0.69 ? 10 k Ω ? 11pF = 76 ns t 90% = 2.2 ? 10 k Ω ? 11pF = 242 ns 例4.6 树结构网络的RC 延时 节点i 的Elmore 延时： τDi = R 1C 1 + R 1C 2 + (R 1+R 3) C 3 + (R 1+R 3) C 4 + (R 1+R 3+R i ) C i 例4.7 电阻-电容导线的时间常数 总长为L 的导线被分隔成完全相同的N 段，每段的长度为L/N 。因此每段的电阻和电容分别为rL/N 和cL/N R (= rL) 和C (= cL) 是这条导线总的集总电阻和电容()()()N N RC N N N rcL Nrc rc rc N L DN 2121 (22) 22 +=+=+++?? ? ??=τ 结论：当N 值很大时，该模型趋于分布式rc 线;一条导线的延时是它长度L 的二次函数;分布rc 线的延时是按集总RC 模型预测的延时的一半. 2 rcL 22＝RC DN = τ 例4.8 铝线的RC 延时.考虑长10cm 宽、1μm 的Al1导线,使用分布RC 模型，c = 110 aF/μm 和r = 0.075 Ω/μm t p = 0.38?RC = 0.38 ? (0.075 Ω/μm) ? (110 aF/μm) ? (105 μm)2 = 31.4 ns Poly ：t p = 0.38 ? (150 Ω/μm) ? (88+2?54 aF/μm) ? (105 μm)2 = 112 μs Al5： t p = 0.38 ? (0.0375 Ω/μm) ? (5.2+2?12 aF/μm) ? (105 μm)2 = 4.2 ns 例4.9 RC 与集总C 假设驱动门被模拟成一个电压源，它具有一定大小的电源内阻R s 。 应用Elmore 公式，总传播延时： τD = R s C w + (R w C w )/2 = R s C w + 0.5r w c w L 2 及 t p = 0.69 R s C w + 0.38 R w C w 其中，R w = r w L ，C w = c w L 假设一个电源内阻为1k Ω的驱动器驱动一条1μm 宽的Al1导线，此时L crit 为2.67cm 第五章CMOS 反相器 静态CMOS 的重要特性：电压摆幅等于电源电压 → 高噪声容限。逻辑电平与器件的相对尺寸无关 → 晶体管可以采用最小尺寸 → 无比逻辑。稳态时在输出和V dd 或GND 之间总存在一条具有有限电阻的通路 → 低输出阻抗 (k Ω) 。输入阻抗较高 (MOS 管的栅实际上是一个完全的绝缘体) → 稳态输入电流几乎为0。在稳态工作情况下电源线和地线之间没有直接的通路(即此时输入和输出保持不变) → 没有静态功率。传播延时是晶体管负载电容和电阻的函数。 门的响应时间是由通过电阻R p 充电电容C L (电阻R n 放电电容C L )所需要的时间决定的 。 开关阈值V M 定义为V in = V out 的点(在此区域由于V DS = V GS ，PMOS 和NMOS 总是饱和的) r 是什么：开关阈值取决于比值r ，它是PMOS 和NMOS 管相对驱动强度的比 DSATn n DSATp p DD M V k V k V V ＝ ，r r 1r +≈ 一般希望V M = V DD /2 (可以使高低噪声容限具有相近的值)，为此要求 r ≈ 1 例5.1 CMOS 反相器的开关阈值 通用0.25μm CMOS 工艺实现的一个CMOS 反相器的开关阈值处于电源电压的中点处。 所用工艺参数见表3.2。假设V DD = 2.5V ，最小尺寸器件的宽长比(W/L)n 为1.5 ()()()()()()()() V V L W V V V V k V V V V k L W L W M p DSATp Tp M DSATp p DSATn Tn M DSATn n n p 25.125.55.15.35.320.14.025.1263.043.025.10.163.01030101152266==?==----?-???----=－－－＝ 分析： V M 对于器件比值的变化相对来说是不敏感 的。将比值设为3、2.5和2，产生的V M 分别为 1.22V 、1.18V 和 1.13V ，因此使PMOS 管的宽度小于完全对称所要求的值是可以接受的。 增加PMOS 或NMOS 宽度使V M 移向V DD 或GND 。不对称的传输特性实际上在某些设计中是所希望的。 噪声容限：根据定义，V IH 和V IL 是dV out /dV in = -1(= 增益)时反相器的工作点 逐段线性近似V IH = V M - V M /g V IL = V M + (V DD - V M )/g 过渡区可以近似为一段直线，其增益等于 在开关阈值V M 处的增益g 。它与V OH 及V OL 线的交点 用来定义V IH 和V IL 。点。

74系列集成电路的分类及区别

74系列集成电路的分类及区别 2008-12-26 13:42:44| 分类：默认分类| 标签：|字号大中小订阅 74系列集成电路大致可分为6大类： 74××（标准型）； 74LS××（低功耗肖特基）； 74S××（肖特基）； 74ALS××（先进低功耗肖特基）； 74AS××（先进肖特基）； 74F××（高速）。 HC为COMS工作电平； HCT为TTL工作电平，可与74LS系列互换使用； HCU适用于无缓冲级的CMOS电路。 这9种74系列产品，只要后边的标号相同，其逻辑功能和管脚排列就相同。根据不同的条件和要求可选择不同类型的74系列产品，比如电路的供电电压为3V就应选择74HC系列的产品。 补充: ．74 –系列 这是早期的产品，现仍在使用，但正逐渐被淘汰。 2．74H –系列 这是74 –系列的改进型，属于高速TTL产品。其“与非门”的平均传输时间达10ns左右， 但电路的静态功耗较大，目前该系列产品使用越来越少，逐渐被淘汰。 3．74S –系列 这是TTL的高速型肖特基系列。在该系列中，采用了抗饱和肖特基二极管，速度较高，但品 种较少。 4．74LS –系列 这是当前TTL类型中的主要产品系列。品种和生产厂家都非常多。性能价格比比较高，目前 在中小规模电路中应用非常普遍。 5．74ALS –系列 这是“先进的低功耗肖特基”系列。属于74LS –系列的后继产品，速度（典型值为 4ns）、功耗（典型值为1mW）等方面都有较大的改进，但价格比较高。 6．74AS –系列 这是74S –系列的后继产品，尤其速度（典型值为1.5ns）有显著的提高，又称“先进超高 速肖特基”系列。 7．74HC –系列 54/74HC –系列是高速CMOS标准逻辑电路系列，具有与74LS –系列同等的工作度和CMOS 集成电路固有的低功耗及电源电压范围宽等特点。74HCxxx是74LSxxx同序号的翻版，型号最 后几位数字相同，表示电路的逻辑功能、管脚排列完全兼容，为用74HC替代74LS提供了方 便。 74AC –系列 该系列又称“先进的CMOS集成电路”，54/74AC 系列具有与74AS系列等同的工作速度和与 CMOS集成电路固有的低功耗及电源电压范围宽等特点。 ACT 高性能CMOS逻辑门系列(输入TTL兼容具缓冲功能) AC 高性能CMOS逻辑门系列(具缓冲功能)

集成电路的发展与应用

粉体（1）班学号：1003011020 集成电路技术的发展与应用 摘要: 集成电路（Integrated Circuit,简称IC）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，这样，整个电路的体积大大缩小，且引出线和焊接点的数目也大为减少，从而使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”（也有用文字符号“N”等）表示。 关键词：集成电路模拟集成电路电子元件晶体管发展应用集成电路对一般人来说也许会有陌生感，但其实我们和它打交道的机会很多。计算机、电视机、手机、网站、取款机等等，数不胜数。除此之外在航空航天、星际飞行、医疗卫生、交通运输、武器装备等许多领域，几乎都离不开集成电路的应用，当今世界，说它无孔不入并不过分。 在当今这信息化的社会中,集成电路已成为各行各业实现信息化、智能化的基础。无论是在军事还是民用上,它已起着不可替代的作用。 一、集成电路的定义、特点及分类介绍 1、什么是集成电路：所谓集成电路（IC），就是在一块极小的硅单晶片上，利用半导体 工艺制作上许多晶体二极管、三极管及电阻、电容等元件，并连接成完成特定电子技术功能的电子电路。从外观上看，它已成为一个不可分割的完整器件，集成电路在体积、重量、耗电、寿命、可靠性及电性能方面远远优于晶体管元件组成的电路，目前为止已广泛应用于电子设备、仪器仪表及电视机、录像机等电子设备中。[1] 2、集成电路的特点：集成电路或称微电路（microcircuit）、微芯片（microchip）、 芯片（chip）在电子学中是一种把电路（主要包括半导体装置，也包括被动元件等）小型化的方式，并通常制造在半导体晶圆表面上。前述将电路制造在半导体芯片表面上的集成电路又称薄膜（thin-film）集成电路。另有一种厚膜（thick-film）混成集成电路（hybrid integrated circuit）是由独立半导体设备和被动元件，集成到衬底或线路板所构成的小型化电路。集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。 3、集成电路的分类： （1）按功能结构分类：集成电路，又称为IC，按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大系。

试按表121所列的数字集成电路的分类依据

1.1.1 试按表1. 2.1所列的数字集成电路的分类依据，指出下列器件属于何种集成度器件：(1) 微处理器；(2) IC 计算器；(3) IC 加法器；(4) 逻辑门；(5) 4兆位存储器IC 。 解：(1) 微处理器属于超大规模；(2) IC 计算器属于大规模；(3) IC 加法器属于中规模；(4) 逻辑门属于小规模；(5) 4兆位存储器IC 属于甚大规模。 1.1.2 一数字信号的波形如图1.1.1所示，试问该波形所代表的二进制数是什么？ 解：0101 1010 1.2.2 将下列十进制数转换为二进制数、八进制数、十六进制数和8421BCD 码（要求转换误差不大于2-4）： (1) 43 (2) 127 (3) 254.25 (4) 2.718 解：(1) 43D=101011B=53O=2BH ； 43的BCD 编码为0100 0011BCD 。 (2) 127D=1111111B=177O=7FH ； 127的BCD 编码为0001 0010 0111BCD 。 (3) 254.25D=11111110.01B=376.2O=FE.4H ； 0010 0101 0100.0010 0101BCD 。 (4) 2.718D=10.1011 0111B=2.56O=2.B7H ； 0010.0111 0001 1000BCD 。 1.2.3 将下列每一二进制数转换为十六进制码： (1) 101001B (2) 11.01101B 解：(1) 101001B=29H (2) 11.01101B=3.68H 1.2.4 将下列十进制转换为十六进制数： (1) 500D (2) 59D (3) 0.34D (4) 1002.45D 解：(1) 500D=1F4H (2) 59D=3BH (3) 0.34D=0.570AH (4) 1002.45D=3EA.7333H 1.2.5 将下列十六进制数转换为二进制数： (1) 23F.45H (2) A040.51H 解：(1) 23F.45H=10 0011 1111.0100 0101B (2) A040.51H=1010 0000 0100 0000.0101 0001B 1.2.6 将下列十六进制数转换为十进制数： (1) 103.2H (2) A45D.0BCH 解：(1) 103.2H=259.125D (2) A45D.0BCH=41024.046D 2.1.3 用逻辑代数证明下列不等式 (1) B A B A A +=+ 由交换律 ))((C A B A BC A ++=+，得 B A B A A A B A A +=++=+))(( (2) AC AB C AB C B A ABC +=++ AC AB B C A C B C A C B C B BC A C AB C B A ABC +=+=+=++=++)() ()( (3) ()E CD A E D C CD A C B A A ++=++++ ()E CD A E CD CD A E D C CD A A E D C CD A C B A A ++=++=+++=++++_____ )( 2.1.4 用代数法化简下列等式 (1) )(A BC AB + AB AB ABC A BC AB =+=+)( (2) ))((B A B A + B A B A B A =+))(( (3) )(_______ C B BC A + C AB C C B C A C B AB C B C B A C B BC A +=++++=+++=+) )(()(_______ (4) B C CB BC A ABC A ++++_____ C A B C CB BC A ABC A +=++++_____ (5) ________ ____________________B A B A B A AB +++ 0_________ ____________________________=+=+++A A B A B A B A AB (6) _________________________________________________ ___________________________)()()()(B A B A B A B A ?++++

集成电路的种类与用途全解

集成电路的种类与用途 作者：陈建新 在电子行业，集成电路的应用非常广泛，每年都有许许多多通用或专用的集成电路被研发与生产出来，本文将对集成电路的知识作一全面的阐述。 一、集成电路的种类 集成电路的种类很多，按其功能不同可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。前者用来产生、放大和处理各种模拟电信号；后者则用来产生、放大和处理各种数字电信号。所谓模拟信号，是指幅度随时间连续变化的信号。例如，人对着话筒讲话，话筒输出的音频电信号就是模拟信号，收音机、收录机、音响设备及电视机中接收、放大的音频信号、电视信号，也是模拟信号。所谓数字信号，是指在时间上和幅度上离散取值的信号，例如，电报电码信号，按一下电键，产生一个电信号，而产生的电信号是不连续的。这种不连续的电信号，一般叫做电脉冲或脉冲信号，计算机中运行的信号是脉冲信号，但这些脉冲信号均代表着确切的数字，因而又叫做数字信号。在电子技术中，通常又把模拟信号以外的非连续变化的信号，统称为数字信号。目前，在家电维修中或一般性电子制作中，所遇到的主要是模拟信号；那么，接触最多的将是模拟集成电路。 集成电路按其制作工艺不同，可分为半导体集成电路、膜集成电路和混合集成电路三类。半导体集成电路是采用半导体工艺技术，在硅基片上制作包括电阻、电容、三极管、二极管等元器件并具有某种电路功能的集成电路；膜集成电路是在玻璃或陶瓷片等绝缘物体上，以“膜”的形式制作电阻、电容等无源器件。无源元件的数值范围可以作得很宽，精度可以作得很高。但目前的技术水平尚无法用“膜”的形式制作晶体二极管、三极管等有源器件，因而使膜集成电路的应用范围受到很大的限制。在实际应用中，多半是在无源膜电路上外加半导体集成电路或分立元件的二极管、三极管等有源器件，使之构成一个整体，这便是混合集成电路。根据膜的厚薄不同，膜集成电路又分为厚膜集成电路（膜厚为1μm～10μm）和薄膜集成电路（膜厚为1μm以下）两种。在家电维修和一般性电子制作过程中遇到的主要是半导体集成电路、厚膜电路及少量的混合集成电路。 按集成度高低不同，可分为小规模、中规模、大规模及超大规模集成电路四类。对模拟集成电路，由于工艺要求较高、电路又较复杂，所以一般认为集成50个以下元器件为小规模集成电路，集成50－100个元器件为中规模集成电路，

集成电路的种类和用途

集成电路的种类和用途 在电子行业，集成电路的应用非常广泛，每年都有许许多多通用或专用的集成电路被研发与生产出来，本文将对集成电路的知识作一全面的阐述。 集成电路的种类 集成电路的种类很多，按其功能不同可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。前者用来产生、放大和处理各种模拟电信号；后者则用来产生、放大和处理各种数字电信号。所谓模拟信号，是指幅度随时间连续变化的信号。例如，人对着话筒讲话，话筒输出的音频电信号就是模拟信号，收音机、收录机、音响设备及电视机中接收、放大的音频信号、电视信号，也是模拟信号。所谓数字信号，是指在时间上和幅度上离散取值的信号，例如，电报电码信号，按一下电键，产生一个电信号，而产生的电信号是不连续的。这种不连续的电信号，一般叫做电脉冲或脉冲信号，计算机中运行的信号是脉冲信号，但这些脉冲信号均代表着确切的数字，因而又叫做数字信号。在电子技术中，通常又把模拟信号以外的非连续变化的信号，统称为数字信号。目前，在家电维修中或一般性电子制作中，所遇到的主要是模拟信号；那么，接触最多的将是模拟集成电路。 集成电路按其制作工艺不同，可分为半导体集成电路、膜集成电路和混合集成电路三类。半导体集成电路是采用半导体工艺技术，在硅基片上制作包括电阻、电容、三极管、二极管等元器件并具有某种电路功能的集成电路；膜集成电路是在玻璃或陶瓷片等绝缘物体上，以“膜”的形式制作电阻、电容等无源器件。无源元件的数值范围可以作得很宽，精度可以作得很高。但目前的技术水平尚无法用“膜”的形式制作晶体二极管、三极管等有源器件，因而使膜集成电路的应用范围受到很大的限制。在实际应用中，多半是在无源膜电路上外加半导体集成电路或分立元件的二极管、三极管等有源器件，使之构成一个整体，这便是混合集成电路。根据膜的厚薄不同，膜集成电路又分为厚膜集成电路（膜厚为1μm～10μm）和薄膜集成电路（膜厚为1μm以下）两种。在家电维修和一般性电子制作过程中遇到的主要是半导体集成电路、厚膜电路及少量的混合集成电路。 按集成度高低不同，可分为小规模、中规模、大规模及超大规模集成电路四类。对模拟集成电路，由于工艺要求较高、电路又较复杂，所以一般认为集成50个以下元器件为小规模集成电路，集成50－100个元器件为中规模集成电路，集成100个以上的元器件为大规模集成电路；对数字集成电路，一般认为集成1～10等效门／片或10～100个元件／片为小规模集成电路，集成10～100个等效门／片或100～1000元件／片为中规模集成电路，集成100～10,000个等效门／片或1000～100,000个元件／片为大规模集成电路，集成10,000以上个等效门／片或100,000以上个元件／片为超大规模集成电路。 按导电类型不同，分为双极型集成电路和单极型集成电路两类。前者频率特性好，但功耗较大，而且制作工艺复杂，绝大多数模拟集成电路以及数字集成电路中的TTL、ECL、HTL、LSTTL、STTL型属于这一类。后者工作速度低，但输人阻抗高、功耗小、制作工艺简单、易于大规模集成，其主要产品为MOS型集成电路。MOS电路又分为NMOS、PMOS、CMOS型。 NMOS集成电路是在半导体硅片上，以N型沟道MOS器件构成的集成电路；参加导电的是电子。PMOS型是在半导体硅片上，以P型沟道MOS器件构成的集成电路；参加导电的是空穴。CMOS型是由NMOS晶体管和PMOS晶体管互补构成的集成电路称为互补型MOS集成电路，简写成CMOS集成电路。 除上面介绍的各类集成电路之外，现在又有许多专门用途的集成电路，称为专用集成电路。

集成电路分类及其特点

时间：2014春季学期班级：1208101 学号：1120810102 姓名：王云 集成电路分类及其特点 摘要：集成电路根据不同的功能用途分为模拟和数字两大类别，而具体功能更是数不胜数，其应用遍及人类生活的方方面面。集成电路根据内部的集成度分为大规模、中规模、小规模三类。其封装也有许多形式：“双列直插”和“单列直插”的最为常见。消费类电子产品中用软封装的IC，精密产品中用贴片封装的IC等。对于CMOS型IC，特别要注意防止静电击穿IC，最好也不要用未接地的电烙铁焊接。集成电路型号众多，随着技术的发展，又有更多的功能更强、集成度更高的集成电路涌现，为电子产品的生产制作带来了方便。 关键词：集成电路 分类 特点 发展趋势 关键技术 一、概述 集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。 集成电路发明者为杰克·基尔比--基于锗的集成电路 和罗伯特·诺伊思--基于硅的集成电路（当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路）。仅仅在其开发后半个世纪，集成电路变得无处不在，电脑，手机和其他数字电器成为现代社会结构不可缺少的一部分。这是因为，现代计算，交流，制造和交通系统，包括互联网，全都依赖于集成电路的存在。甚至很多学者认为有集成电路带来的数字革命是人类历史中最重要的事件。 二、分类及其特点 集成电路有很多种分类方法，常见的有以下几种： 1. 按使用功能分类 按使用功能主要分为模拟集成电路和数字集成电路两大类别。 （1）模拟集成电路。 模拟集成电路又称线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号（指幅度随时间变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等），其输入信号和输出信号成比例关系。主要有集成稳压器、运算放大器、功率放大器及专用集成电路等。其主要类型如下图1：

数字集成电路

数字集成电路专题研究 摘要：现在的电路可以分为两个方向，一个是数字，还有一个是模拟，在此更加偏重对数字方面的研究！全文一共可以分为两部分，一部分是基本的数字电路，还有一部分为较大型的集成电路。前一部分（基本数字电路）从认识数字电路开始，其间涉及到数字电路的分析方法---函数分析方法；在数字电路中分TTL 和COMS两种电路，在此报告中提到了这两种电路的电平比较关系。因COMS电路功耗低、工作电压范围宽、扇出能力强和售价低等优点，所以着重介绍一下CMOS 电路的常用特性，以及由它构成的一些常见的数字电路！而在后半部方介绍的是集成电路，从集成电路的分类到如何做好集成电路的设计;集成电路的设计分为前端和后端设计前端是指逻辑部分，后端是指物理层的设计．前端是设计内部的逻辑．后端是指假设逻辑设计已经完成，如何做出最后的芯片，涉及到芯片内部如何分区，如何布线，模拟部分，寄生效应等等．而由于专业方向这里又着重去讨论前端设计：系统集成芯片（SoC）的IC设计。同时收集了一些集成电路的设计工具。 关键字：数字电路函数表示 COMS集成电路常

见的数字电路集成电路分类 IC前端设计工具系统集成芯片SOC IC设计软件 VHDL/ Veriolg HDL 正文： 一．数字电路简介： 在电子设备中，通常把电路分为模拟电路和数字电路两类，前者涉及模拟信号，即连续变化的物理量，例如在24小时内某室内温度的变化量；后者涉及数字信号，即断续变化的物理量，开关K 快速通、断时，在电阻R 上就产生一连串的脉冲（电压），这就是数字信号。人们把用来传输、控制或变换数字信号的电子电路称为数字电路。数字电路工作时通常只有两种状态：高电位（又称高电平）或低电位（又称低电平）。通常把高电位用代码“1 ”表示，称为逻辑“1 ”；低电位用代码“0 ”表示，称为逻辑“0 ”（按正逻辑定义的）。注意：有关产品手册中常用“H ”代表“1 ”、“L ”代表“0 ”。实际的数字电路中，到底要求多高或多低的电位才能表示“1 ”或“0 ”，这要由具体的数字电路来定。例如一些TTL 数字电路的输出电压等于或小于0.2V，均可认为是逻辑“0 ”，等于或者大于3V，均可认为是逻辑“1 ”（即电路技术指标）。CMOS数字电路的逻辑“0 ”或“1 ”的电位值是与工作电压有关的。讨论数字电路

IC的分类

电视机用集成电路包括行、场扫描集成电路、中放集成电路、伴音集成电路、彩色解码集成电路、AV/TV转换集成电路、开关电源集成电路、遥控集成电路、丽音解码集成电路、画中画处理集成电路、微处理器（CPU）集成电路、存储器集成电路等。 音响用集成电路包括AM/FM高中频电路、立体声解码电路、音频前置放大电路、音频运算放大集成电路、音频功率放大集成电路、环绕声处理集成电路、电平驱动集成电路、电子音量控制集成电路、延时混响集成电路、电子开关集成电路等。 影碟机用集成电路有系统控制集成电路、视频编码集成电路、MPEG解码集成电路、音频信号处理集成电路、音响效果集成电路、RF信号处理集成电路、数字信号处理集成电路、伺服集成电路、电动机驱动集成电路等。 录像机用集成电路有系统控制集成电路、伺服集成电路、驱动集成电路、音频处理集成电路、视频处理集成电路。 1、BGA(ball grid array) 球形触点陈列，表面贴装型封装之一。在印刷基板的背面按陈列方式制作出球形凸点用以代替引脚，在印刷基板的正面装配LSI 芯片，然后用模压树脂或灌封方法进行密封。也称为凸点陈列载体(PAC)。引脚可超过200，是多引脚LSI 用的一种封装。封装本体也可做得比QFP(四侧引脚扁平封装)小。例如，引脚中心距为1.5mm 的360 引脚 BGA 仅为31mm 见方；而引脚中心距为0.5mm 的304 引脚QFP 为40mm 见方。而且BGA 不用担心QFP 那样的引脚变形问题。该封装是美国Motorola 公司开发的，首先在便携式电话等设备中被采用，今后在美国有可能在个人计算机中普及。最初，BGA 的引脚(凸点)中心距为1.5mm，引脚数为225。现在也有一些LSI 厂家正在开发500 引脚的BGA。 BGA 的问题是回流焊后的外观检查。现在尚不清楚是否有效的外观检查方法。有的认为,由于焊接的中心距较大，连接可以看作是稳定的，只能通过功能检查来处理。美国Motorola 公司把用模压树脂密封的封装称为OMPAC，而把灌封方法密封的封装称为GPAC(见OMPAC 和GPAC)。 2、BQFP(quad flat package with bumper) 带缓冲垫的四侧引脚扁平封装。QFP 封装之一，在封装本体的四个角设置突起(缓冲垫) 以防止在运送过程中引脚发生弯曲变形。美国半导体厂家主要在微处理器和ASIC 等电路中采用此封装。引脚中心距0.635mm，引脚数从84 到196 左右(见QFP)。 3、碰焊PGA(butt joint pin grid array) 表面贴装型PGA 的别称(见表面贴装型PGA)。 4、C－(ceramic) 表示陶瓷封装的记号。例如，CDIP 表示的是陶瓷DIP。是在实际中经常使用的记号。 5、Cerdip 用玻璃密封的陶瓷双列直插式封装，用于ECL RAM，DSP(数字信号处理器)等电路。带有玻璃窗口的Cerdip 用于紫外线擦除型EPROM 以及内部带