IC基础知识

实用文档半导体集成电路的相关知识一、 关于集成电路的相关称呼1、 IC，集成电路（Intergrated Circuit, 缩写IC）2、 模块，集成模块（外形，从厚块状到片状）3、 芯片，集成芯片（外形，越来越微型化）4、 电路，集成电路的简称二、集成电路的发展及分类1. 集成电路的发展集成电路（Intergrated Circuit, 缩写IC）概念：相对于分立式半导体器件（Discreted Semiconductor）而言，它把若干个不同或相同功能的单元集中加工在一个晶片上而形成具有一定功能的器件。 起源与20世纪60年代初期，是在一块极小的硅单晶片上，利用半导体工艺技术将许多半导体二极管、三极管、电阻器、电容器等元件连接成能完成特定电子技术功能的电子电路，然后封装在一个便于安装的外壳中，便构成了集成电路。集成电路实现了元件、电路和系统的三结合，在经过了四十年的发展后已经迅速成为促进计算机、通信、控制以及整个电子工业发展的重要器件。2. 集成电路的特点1) 高密度2) 高频率3) 高可靠性4) 低功耗5) 低工作电压6) 多功能组合3. 集成电路的分类1) 按工艺分类：TTL: 晶体管晶体管逻辑电路MOS: 金属氧化物半导体CMOS: 互补金属氧化物半导体HMOS: 高性能金属氧化物半导体HCMOS: 高速CMOSBICMOS: 双极型CMOSECL: 发射极耦合逻辑电路TLM：三层金属化2) 按工作状态分类：线性电路、脉冲电路3) 按产品等级分类：商业级：C（适用于室内工作，工作温度为00C700C）工业级：I(适用于比较恶劣的工业生产现场及可靠性要求较高的场合，工作温度为-400C850C)军工级：M（适用于工作环境恶劣，即工作温度、湿度变化大，可能受到种子、离子辐射，承受超重或失重，且可靠性要求十分高的系统中，工作温度为-550C1250C）（注：军用级说明）军用级集成电路又分为三级：第一级军用标准为MILSTD883C,是最低一级，此类器件可用在非严格、非战术的应用场合。第二级用标准是标准军用图样（Standard Military Drawing,SMD）,由美国国防电子器材供应中心（Defense Electeonics Supply Center, DESC ）提供，SMD的指标由DESC控制而不是由制造商控制。第三级也是最高一级军用资料，是美国陆、海军统一规格（Joint Army-Navy Specification, JAN）.JAN级器件保证在各种环境下的可靠性，可用于战场设备等。4) 按用途分类：u 音频、视频集成电路（音频放大器、音频/射频信号处理器、视频电路、彩色电视电路、音频数字电路、特殊电路）u 数字集成电路（触发器、门电器、解码器、延时器、计数器、时钟/多谐振荡器、分频器、加法器、乘法器、幅值比较器、算术逻辑单元、先行进位发生器、奇偶位发生器/检查器、销存器、特殊器件即误差检测校验合特殊逻辑电路）u 线性集成电路（放大器、模拟信号处理器、电机控制电路、运算放大器、锁相环、电源管理器件、射频/中频放大器、传感器电路、通信器件、定时器、晶体管矩阵、电压比较器、电压基准器件、宽带放大器、特殊功能器件）u 微处理器（微处理器、控制器、数据传送、专用支持芯片、一般支持芯片）u 存储器（读写存储器RAM、只读存储器ROM、字符发生器、可编程逻辑集成电路、代码转换器、移位寄存器、特殊存储器件即按内容寻址存储器、先进现出存储器、动态存储器控制器）u 接口电路（缓冲器/驱动器、线路驱动器/发射器、存储器/时钟驱动器、外设/电源驱动器、显示驱动器、开关驱动器、A/D转换器、D/A转换器、电平转换器、线路接收器、读出放大器、取样/保持器、施密特触发器、特殊器件即奇偶解码器、数据采集系统）二、 关于集成电路的封装形式1、 关于产品封装封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接。衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比，这个比值越接近1越好。 封装大致经过了如下发展进程：结构方面：TODIPLCCQFPBGA CSP； 材料方面：金属、陶瓷陶瓷、塑料塑料； 引脚形状：长引线直插短引线或无引线贴装球状凸点；管脚装配方式：通孔插装表面组装直接安装。 2、 常见的封装形式i. DIP名词解释封装特点具体图解DIP是英文 Double In-line Package的缩写，即双列直插式封装。插装型封装之一，引脚从封装两侧引出，封装材料有塑料和陶瓷两种。DIP是最普及的插装型封装，应用范围包括标准逻辑IC，存贮器LSI，微机电路等。ii. SOP名词解释封装特点具体图解SOP是英文Small Outline Package 的缩写，即小外形封装SOP封装技术由19681969年菲利浦公司开发成功，以后逐渐派生出SOJ（J型引脚小外形封装）、TSOP（薄小外形封装）、VSOP（甚小外形封装）、SSOP（缩小型SOP）、TSSOP（薄的缩小型SOP）及SOT（小外形晶体管）、SOIC（小外形集成电路）等。DIP/SMD SMT贴装设备机器iii. PLCC名词解释封装特点具体图解PLCC是英文Plastic Leaded Chip Carrier的缩写，即塑封J引线芯片封装PLCC封装方式，外形呈正方形，32脚封装，四周都有管脚，外形尺寸比DIP封装小得多。PLCC封装适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线，具有外形尺寸小、可靠性高的优点。iv. BGA名词解释封装特点具体图解BGA是英文Ball Grid Array Package的缩写，即球栅阵列封装（球状矩阵排列封装）相对于传统的TSOP封装，不会因为引脚增加而缩小之间的间距，功耗增加，电热传导更好，体积更小，成品率更高v. TSOP名词解释封装特点具体图解TSOP是英文Thin Small Outline Package的缩写，即薄型小尺寸封装TSOP内存封装技术的一个典型特征就是在封装芯片的周围做出引脚， TSOP适合用SMT技术（表面安装技术）在PCB（印制电路板）上安装布线。TSOP封装外形尺寸时，寄生参数(电流大幅度变化时，引起输出电压扰动) 减小，适合高频应用，操作比较方便，可靠性也比较高。vi. TQFP名词解释封装特点具体图解TQFP是英文thin quad flat package的缩写，即薄塑封四角扁平封装四边扁平封装（TQFP）工艺能有效利用空间，从而降低对印刷电路板空间大小的要求。由于缩小了高度和体积，这种封装工艺非常适合对空间要求较高的应用，如 PCMCIA 卡和网络器件。几乎所有ALTERA的CPLD/FPGA都有 TQFP 封装。vii. PQFP名词解释封装特点具体图解Plastic Quad Flat Package，即塑封四角扁平封装PQFP封装的芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式，其引脚数一般都在100以上。三、 关于芯片的命名规则（芯片型号规则） 一般情况下，芯片产品的命名主要是由一个主型号（基础型号）构成的，包括前缀+主型号+后缀。由于产品级别（民用级、工业级、军工级）、封装材料（塑料、陶瓷、金属等）、封装形式（双列直插、带引线芯片载体、格栅式、扁平封装、小型封装等）、电路制造工艺（TTL、COMS、BICMOS等）、（管）引脚数量、电路运行速度、功耗、生产厂家等不同，而派生出不少新的品种。目前国际上没有统一的标准，各半导体制造商都有自己的一套命名方法，同一厂商对不同系列产品有不同的命名方法。 举例 ：1） ALTERA产品命名规则EPM3032A TC44-100 即：ALTERA CPLD MAX 3000A 系列 TQFP-44PINEPM 3032 A（E） T C 44 （ C5）1234567附注：1. EPM：这是不同产品的ID。EPM代表CPLD 产品系列EPF 10K代表 FPGA FLEX系列EP 20K代表FPGA APEX系列 EP1C 代表FPGA Cyclone系列EP1S 代表FPGA Stratix系列 EP1SGX代表FPGA Stratix GX系列EPC（S） 代表所配置的PROM系列EP 1K 代表 FPGA ACEX系列2. 3032：中间是具体的型号部分。3032A 代表CPLD 3000A 系列，以7或者9打头的分别代表 MAX 7000系列和MAX 9000 系列。EPM240/570 则代表 CPLD MAX 系列。EP1K10/30/50/100表示 FPGA ACEX1K系列的具体型号，数字越多表示宏单元越大，一个单位宏是576字节。EPF6010/16/24（A）则代表FPGA FLEX6000系列主流产品。EPF10K10/20/30/50/100/130/200等则代表FPGA FLEX 10K系列主流产品。EP1C3/4/6/12/20等则表示FPGA Cyclone系列产品。EPC（S）1/2/4等则表示不同字节的PROM产品。3. A（E）：是供应电压的标志。A（E）是3.3V，B是2.5V，S是5.0V；4. T：这是具体封装的标志。T代表TQFP，F代表FBGA，L代表PLCC，Q代表PQFP，R代表RQFP（高效四角扁平封装）；5. C：这是产品温度级别的标志。C代表商业级别，I代表工业级别；6. 44：是芯片的管脚数。一般有44PIN、100PIN等；7. （C5）：这是芯片运算速率的标志。一般情况有-3/4/5/7/10等，数值越大，速率越低。 2）Maxim产品命名规则这里列出的命名规则仅适合Maxim产品，有关Dallas的产品型号，请参考：Dallas Semiconductor定购信息。绝大多数Maxim产品采用公司专有的命名系统，包括基础型号和后续的3个或4个字母尾缀，有时还带有其它标识符号。例如: MAX696CWE(A)是基础型号 (B)是3字母或4字母尾缀 器件具有4个尾缀字母时，第一个尾标代表产品的等级(精度、电压规格、速率等)。例如：MAX631ACPA中，第一个尾标A表示5%的输出精度。产品数据资料中给出了型号对应的等级。 其余三个字符是3字母尾缀，分别表示温度范围、封装类型和引脚数。具体含义如下表所示： 例如：MAX696CWE C = 工作温度范围为C级(0C至+70C) W = 封装类型：W (SOIC 0.300) E = 引脚数，标号为E (这种封装类型为16引脚) (C)其它尾缀字符 在3字母或4字母尾缀的后面可能还会出现其它字符，这些字符可能单独出现，也可能与型号组合在一起。 T或T&R表示该型号以卷带包装供货。+表示无铅(RoHS)封装。请参考我们的无铅信息网页。-表示该型号没有经过无铅(RoHS)认证。(也可能提供无铅型号，请参考我们的无铅信息网页。)#表示符合RoHS标准，器件拥有无铅豁免权。请参考我们的无铅信息网页。-D或-TD表示器件的潮湿灵敏度等级(MSL)大于1，供货时需要防潮包装。请参考我们的潮湿灵敏度网页。附录：国际部分品牌产品的封装命名规则资料1、 MAXIM 更多资料请参考 MAXIM前缀是“MAX”。DALLAS则是以“DS”开头。MAX或MAX说明：1、后缀CSA、CWA 其中C表示普通级，S表示表贴，W表示宽体表贴。2、后缀CWI表示宽体表贴，EEWI宽体工业级表贴，后缀MJA或883为军级。3、CPA、BCPI、BCPP、CPP、CCPP、CPE、CPD、ACPA后缀均为普通双列直插。举例MAX202CPE，CPE普通ECPE普通带抗静电保护MAX202EEPE 工业级抗静电保护（-45-85），说明E指抗静电保护MAXIM数字排列分类1字头 模拟器 2字头 滤波器 3字头 多路开关4字头 放大器 5字头 数模转换器 6字头 电压基准7字头 电压转换 8字头 复位器 9字头 比较器DALLAS命名规则例如DS1210N.S. DS1225Y-100INDN=工业级 ，S=表贴宽体 ， MCG=DIP封 ，Z=表贴宽体 ，MNG=DIP工业级IND=工业级， QCG=PLCC封， Q=QFP2、 ADI 更多资料查看AD产品以“AD”、“ADV”居多，也有“OP”或者“REF”、“AMP”、“SMP”、“SSM”、“TMP”、“TMS”等开头的。后缀的说明：1、后缀中J表示民品（0-70），N表示普通塑封，后缀中带R表示表示表贴。2、后缀中带D或Q的表示陶封，工业级（45-85）。后缀中H表示圆帽。3、后缀中SD或883属军品。例如：JN DIP封装 JR表贴 JD DIP陶封3、 TI 更多资料查看TI产品命名规则：前缀ADS模拟器件 后缀U表贴 P是DIP封装 带B表示工业级 前缀INA、XTR、PGA等表示高精度运放 后缀U表贴 P代表DIP PA表示高精度4、 INTEL 更多资料查看INTEL产品命名规则：N80C196系列都是单片机前缀：N=PLCC封装 T=工业级 S=TQFP封装 P=DIP封装KC20主频 KB主频 MC代表84引角举例：TE28F640J3A-120 闪存 TE=TSOP DA=SSOP E=TSOP5、 ISSI 更多资料查看以“IS”开头比如：IS61C IS61LV 4表示DRAM 6表示SRAM 9表示EEPROM封装： PL=PLCC PQ=PQFP T=TSOP TQ=TQFP6、 LINEAR 更多资料查看以产品名称为前缀LTC1051CS， CS表示表贴LTC1051CN8 ，CN表示封装8脚7、 IDT 更多资料查看IDT的产品一般都是IDT开头的后缀的说明：1、后缀中TP属窄体