集成电路调查报告

1、集成电路产业调查报告集成电路(Integrated Circuit)是一种微型电子器件或部件。是典型的知识密 集型、技术密集型、资本密集和人才密集型的高科技产业。经过30多年的发展， 我国集成电路产业已初步形成了设计、芯片制造和封装三业并举、较为协调的发 展格局，产业链基本形成。以下是设计、制造、封装的一些流程。一、设计流程：集成电路设计的流程一般先要进行软硬件划分，将设计基本分为两部分：芯 片硬件设计和软件协同设计。芯片硬件设计包括：功能设计阶段。设计人员产品的应用场合，设定一些诸如功能、操作速度、接口规格、环境温度及消耗功率等规格，以做为将来电路设计时的依据。更可进一步规划 软件模块及硬件

2、模块该如何划分，哪些功能该整合于SOC内，哪些功能可以 设计在电路板上。设计描述和行为级验证能设计完成后，可以依据功能将SOC划分为若干功能模块，并决定实现这些功能将要使用的IP核。此阶段将接影响了 SOC内部的架构及各模块间 互动的讯号，及未来产品的可靠性。决定模块之后，可以用VHDL或Verilog等硬件描述语言实现各模块的设计。接着，利用VHDL或Verilog的电路仿真器，对设计进行功能验证 (functionsimulation，或行为验证 behavioral simulation)。注意，这种功能仿真没有考虑电路实际的延迟，但无法获得精确的结果。逻辑综合确定设计描述正确后，可以使

3、用逻辑综合工具(synthesizer)进行综合。综合过程中，需要选择适当的逻辑器件库(logic cell library)，作为合 成逻辑电路时的参考依据。硬件语言设计描述文件的编写风格是决定综合工具执行效率的一个重要因素。事实上，综合工具支持的HDL语法均是有限的，一些过于抽象的语 法只适于做为系统评估时的仿真模型，而不能被综合工具接受。逻辑综合得到门级网表。门级验证(Gate-Level Netlist Verification)门级功能验证是寄存器传输级验证。主要的工作是要确认经综合后的电路 是否符合功能需求，该工作一般利用门电路级验证工具完成。注意，此阶段仿真需要考虑门电路的延迟。

4、布局和布线布局指将设计好的功能模块合理地安排在芯片上，规划好它们的位置。布 线则指完成各模块之间互连的连线。注意，各模块之间的连线通常比较长，因此，产生的延迟会严重影响SOC 的性能，尤其在0.25微米制程以上，这种现象更为显著。目前，这一个行业仍然是中国的空缺，开设集成电路设计与集成系统专业的 大学还比较少，其中师资较好的学校有 上海交通大学，哈尔滨工业大学，西安 电子科技大学，电子科技大学，哈尔滨理工大学，复旦大学，华东师范大学等。模拟集成电路设计的一般过程：电路设计依据电路功能完成电路的设计。前仿真电路功能的仿真，包括功耗，电流，电压，温度，压摆幅，输入输出特性等 参数的仿真。版图设计（

5、Layout）依据所设计的电路画版图。一般使用Cadence软件。后仿真对所画的版图进行仿真，并与前仿真比较，若达不到要求需修改或重新设计 版图。后续处理将版图文件生成GDSII文件交予Foundry流片。二、制造流程：（一）、从大的方面来讲，晶圆生产包括品棒制造和晶片制造两大步骤， 它又可细分为以下几道主要工序（其中品棒制造只包括下面的第一道工序，其余 的全部属晶片制造，所以有时又统称它们为晶柱切片后处理工序）：品棒成长-品棒裁切与检测-外径研磨-切片-圆边-表层研磨 -蚀刻-去疵-抛光-清洗-检验-包装1、品棒成长工序：它又可细分为：1）、融化（Melt Down）:将块状的高纯度复晶硅置

6、于石英坩锅内，加热 到其熔点1420C以上，使其完全融化。2）、颈部成长（Neck Growth）：待硅融浆的温度稳定之后，将1.0.0 方向的品种慢慢插入其中，接着将品种慢慢往上提升，使其直径缩小到一定尺寸（一般约6mm左右），维持此直径并拉长100-200mm，以消除品种内的品粒 排列取向差异。3）、晶冠成长（Crown Growth）：颈部成长完成后，慢慢降低提升速度 和温度，使颈部直径逐渐加大到所需尺寸（如5、6、8、12 口寸等）。4）、品体成长（Body Growth）：不断调整提升速度和融炼温度，维持 固定的品棒直径，只到晶棒长度达到预定值。5）、尾部成长（Tail Growth

7、）：当晶棒长度达到预定值后再逐渐加快提 升速度并提高融炼温度，使品棒直径逐渐变小，以避免因热应力造成排差和滑移 等现象产生，最终使品棒与液面完全分离。到此即得到一根完整的品棒。2、品棒裁切与检测（Cutting & Inspection ）:将长成的品棒去掉直径偏 小的头、尾部分，并对尺寸进行检测，以决定下步加工的工艺参数。3、外径研磨（Surface Grinding & Shaping）：由于在品棒成长过程中， 其外径尺寸和圆度均有一定偏差，其外园柱面也凹凸不平，所以必须对外径进行 修整、研磨，使其尺寸、形状误差均小于允许偏差。4、切片(Wire Saw Slicing )：由于硅的硬度非

8、常大，所以在本工序里， 采用环状、其内径边缘镶嵌有钻石颗粒的薄片锯片将品棒切割成一片片薄片。5、圆边(Edge Profiling):由于刚切下来的晶片外边缘很锋利，硅单品又 是脆性材料，为避免边角崩裂影响晶片强度、破坏晶片表面光洁和对后工序带来 污染颗粒，必须用专用的电脑控制设备自动修整晶片边缘形状和外径尺寸。6、研磨(Lapping)：研磨的目的在于去掉切割时在晶片表面产生的锯痕和 破损，使晶片表面达到所要求的光洁度。7、蚀刻(Etching)：以化学蚀刻的方法，去掉经上几道工序加工后在晶片 表面因加工应力而产生的一层损伤层。8、去疵(Gettering)：用喷砂法将晶片上的瑕疵与缺陷感到

9、下半层，以利 于后序加工。 9、抛光(Polishing)：对晶片的边缘和表面进行抛光处理， 一来进一步去掉附着在晶片上的微粒，二来获得极佳的表面平整度，以利于后面 所要讲到的晶圆处理工序加工。10、清洗(Cleaning)：将加工完成的晶片进行最后的彻底清洗、风干。11、检验(Inspection)：进行最终全面的检验以保证产品最终达到规定的 尺寸、形状、表面光洁度、平整度等技术指标。12、包装(Packing)：将成品用柔性材料，分隔、包裹、装箱，准备发往 以下的芯片制造车间或出厂发往订货客户。(二)、芯片的制造过程可概分为晶圆处理工序(Wafer Fabrication)、 品圆针测工序

10、(Wafer Probe)、构装工序(Packaging)、测试工序(Initial Test and Final Test)等几个步骤。其中晶圆处理工序和晶圆针测工序为前段 (Front End)工序，而构装工序、测试工序为后段(Back End)工序。三、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

11、构方面：TO-DIP-LCC-QFP-BGA -CSP；材料方面：金属、陶瓷一 陶瓷、塑料一 塑料；引脚形状：长引线直插一 短引线或无引线贴装一 球状凸点；装配方式：通孔插装一 表面组装一 直接安装。DIP-Double In-line Package-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。PLCC-Plastic Leaded Chip Carrier-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

12、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。PQFP-Plastic Quad Flat Package-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。SOP-Small Outline Package-19681969年菲为浦公司就开发出小外形封 装（SOP）。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，。？）及SOT （小外形品体管）、SOIC （小外形集成电路）等。2007年，面

13、对全球半导体市场增长乏力，国内IT产业发展趋缓的整体环境， 中国集成电路产业继续保持了稳定增长的势头，产业销售收入在2006年首次突 破1000亿元的基础上继续较快增长，规模达到1251.3亿元，同比增长24.3%。 2007年中国集成电路市场销售额为5623.7亿元，同比增长18.6%。2008年受金融危机迅速蔓延的影响，中国集成电路产业多年来首次出现负 增长的状况，全年产业销售收入为1246.82亿元，同比增幅由2007年的24.3% 下滑到-0.4%。2008年中国集成电路市场销售额为5973.3亿元，增速仅为6.2%， 虽然仍然保持了正增长，但中国集成电路市场销售额增速已连续5年保持下降。2009年中国市场集成电路销售总额为5676亿元，比2008年同期下降5%； 但是与全球集成电路市场9%的降幅相比，中国市场的表现也可以让人感到些许 宽慰。从过去5年的情况来看，中国集成电路市场的表现也明显优于全球整体水 平。从2005年到2009年，中国集成电路市场年复合增长率为10.5%，而全球市 场是在原地踏步。未来几年，中国集成电路市场将在反弹和调整中持续稳步发展，物联网、低 碳、智能电网、光伏产业、无线技术及其应用市场将在未来进