集成电路项目

《集成电路项目》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、1.1发展基础：　　半导体产业的发展基础是20世纪上半叶的真空管电子学、无线电通信、机械制表机和固体物理。　　放大电子信号的三极真空管是由LeeDeForest于1906年发明的，三极管由三个部件构成，在一个抽空气体的玻璃容器中分别封入两个电极和一个栅极。为了使部件不被烧毁，同时还要保证电子能够在电极间传输，必须用真空。Forest申请了专利并将他的真空管发明命名为音频管。因为他认为这项发明对于声音的放大和再生有一些潜力。后期真空管已经变成现代收音机、电视机以及整个电子学领域的主要电子器件，一直延续到20世纪50年代。　　人类对于数据计算一直有

2、着坚持不懈的追求，　　第一台真正的计算机是著名科学家帕斯卡（B.Pascal）发明的机械计算机。　帕斯卡1623年出生在法国一位数学家家庭，他三岁丧母，由担任着税务官的父亲拉扯他长大成人。从小，他就显示出对科学研究浓厚的兴趣。19岁那年，他发明了人类有史以来第一台机械计算机。　　帕斯卡的计算机是一种系列齿轮组成的装置，外形像一个长方盒子，用儿童玩具那种钥匙旋紧发条后才能转动，只能够做加法和减法。然而，即使只做加法，也有个“逢十进一”的进位问题。聪明的帕斯卡采用了一种小爪子式的棘轮装置。当定位齿轮朝9转动时，棘爪便逐渐升高；一旦齿轮转到0，棘爪就

3、“咔嚓”一声跌落下来，推动十位数的齿轮前进一档。　　1890年:美国人口普查部门希望能得到一台机器帮助提高普查效率。赫尔曼.霍尔瑞斯借鉴前人的发明，用穿孔卡片存储数据，并设计了机器。结果仅用6周就得出了准确的人口统计数据（如果用人工方法，大概要花10年时间）。1896年:HermanHollerith创办了IBM公司的前身。　　在第二次大战期间由宾夕法尼亚大学将真空管用于第一台电子计算机ENIAC（电子数字积分与计算器）。ENIAC重达50吨，占地300平方米，需要19000只真空管，并使用相当于160个灯塔的电量。　　那个时代的真空管不但昂贵

4、而且不稳定。运行的要求是严格控制电流和电压在一个小范围内，以降低真空管的损坏率，并连接小灯泡在面板上，以便快速找出不良的管子。　　ENIAC除了体积大之外，它的主要缺点就是可靠性差以及耗电量大，由于真空管会烧毁，因此寿命有限，为了迎合迅速发展的电子市场的需求，需要体积更小，耗电更省以及可靠性更高的电子器件。　　二战后，贝尔电话实验室的科学家一致努力研究固态硅和锗半导体晶体的特性。　　当代的半导体产业是伴随着1947年12月在贝尔电话实验室的固态晶体管的发明而诞生的，晶体管提供了真空管同样的电功能，同时具有尺寸小、无真空、可靠、重量轻、发热小和功

5、耗低等优点。发明这种器件的三名科学家被授予1956年的物理学诺贝尔奖。这一发明开启了以固体材料和技术为基础的现代半导体产业。　　　　1.2集成电路诞生：　　半导体这一名称的来源由于半导体材料有时是电的导体有时是非导体。半导体产业迈进的重要一步是将多个电子元件集成在一个硅衬底上。被称为集成电路或简称IC。　　它是由1958年仙童半导体公司的罗伯特.诺伊斯和德州仪器公司的杰克.基尔比分别独立发明的。在一块集成电路上可以制造许多不同的半导体器件，如晶体管、二极管、电阻和电容，它们被连成一个有确定功能的电路。　　在一片硅片上芯片数的不同取决与产品的类型

6、和每个芯片的尺寸，芯片尺寸改变取决于在一个芯片集成的水平。　　芯片的直径多年来一直在增大，从最初不到1英寸到现在常用的12英寸，正向18英寸进行转变。如果一片硅片上有更多的芯片，制造集成电路的成本就会大幅度降低。　　从IC产品技术档次来看，硅圆片尺寸越大、芯片加工线宽越小，它的技术水平就越高。因为加工线宽越小、存储电路容量越大。但是对于更多类的电路而言，不同加工线宽的设计、工艺水平对应不同的产品门类。　　6英寸线主要对应于加工1.2~0.35微米的产品，8英寸线对应于加工0.5~0.13微米的产品。12英寸线对应加工0.13微米~10纳米的产品

7、。目前18英寸设备及工艺已在研发之中，预计在2018年左右会投入少量生产。　　　　1.3摩尔定理：　　1964年，半导体产业的先驱者和英特尔公司的创始人戈登摩尔预言一块芯片上的晶体管数量大约每隔一年会翻一翻，后来在1975年被修正为每18个月翻一番，这就是业界著名的摩尔定律。对摩尔定律的关键贡献是加工硅片的能力通过减少器件的特征尺寸以及每一代新产品增加芯片上晶体管数量来实现的。　　多年来摩尔定理一直精确的验证的集成电路产业的发展，并为产业的发展指明方向。很少有其他的产业能在这么多年一直延续着这个标准。也带来集成电路产业惊人的发展。　　伴随着集成

8、电路产业的发展，提高芯片性能、提高芯片可靠性和降低芯片成本一直是产业追求的目标。　　不过近期业内都在谈论后摩尔时代，2010年，国际半导体技术发展路线