集成电路发展概说

1、.,1,集成电路发展概说,姚若河,.,2,微电子技术发展的简要回顾 集成电路产业 应用举例,.,3,微电子技术发展的简要回顾 ICIntegrated circuit 集成电路是指通过一系列特定的加工工艺，将多个晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路连接集成在一块半导体单晶片或陶瓷等基片上，作为一个不可分割的整体执行某已特定功能的组件。,.,4,1947年12月世界上第一个晶体管诞生，发明人：肖克莱、巴丁、布扎顿。 1956年获诺贝尔物理学奖。,.,5,.,6,.,7,.,8,1833年 美国的法拉第发现氯化银的电阻率随温度升高而增大。最早的半导体性质。 1873年 施

2、密特: 晶体硒在光照射下电阻变小。光电导效应。,.,9,1877年 亚当斯: 晶体硒和金属接触在光照射下产生电动势半导体光生伏特效应。 1906年 皮尔逊: 金属与硅进体接触产生整流作用整流效应。 1931年 威尔逊提出能带理论，能很好地解释半导体的许多性质。 1939年 达维多夫：认识到半导体中少数载流子的重要性（少数载流子概念的提出）。,.,10,1947年12月世界上第一个晶体管。 1952年5月 美国的达默提出了集成电路的设想。 1958年 基尔比小组研制出第一块集成电路。,.,11,历史上第一个集成电路,.,12,微电子技术为支撑的电子产业平均发展速度大约在15以上。1994年为25

3、，销售额达1097亿美元。2000年，销售额超过2000亿美元。 摩尔定律：Intel公司创始人之一E.Moore在1965年预言的：集成电路的集成度每3年增长4倍，特征尺寸每3年缩小 倍。 年：97 99 2001 2003 2009 特征尺寸/um：0.25 0.18 0.15 0.13 0.07,.,13,戈登-摩尔,.,14,.,15,.,16,集成电路产业,.,17,集成电路产业,IC 设计 IC 制造 IC 封装及测试,.,18,1 IC 设计： 最初的物理版图设计入手 集成电路单元库 IP核,行为设计电路的功能 结构设计逻辑和电路 物理设计光刻掩膜版,.,19,16位音频DAC系

4、统总体框图,.,20,.,21,.,22,.,23,.,24,.,25,.,26,.,27,.,28,2 IC制造 光刻：可见光 甚远紫外光 电子束光刻 刻蚀：湿法腐蚀、干法腐蚀,溅射与离子束锐蚀 等离子刻蚀 反应离子刻蚀,扩散与离子注入 接触与互连,.,29,.,30,材料 结构多层互连 铜互连和低K互连 绝缘介质 电迁移 应力迁移 高K栅绝缘介质 新技术和新材料.,.,31,.,32,3 IC封装 IC产业经历了三次分工 60年代，IC厂掌握全部技术 70年代，第一次分工，工艺设备制造、提供商、生产厂商。 80年代，第二次分工，Foundry的出现，设计与生产制造分开。 90年代，第三次分

5、工：设计的分工。系统芯片集成公司和IP提供与设 计公司。 封装产业是第二次分工时独立出来的。,.,33,.,34,.,35,.,36,.,37,.,38,.,39,.,40,.,41,工艺流程 划片分类管芯键合引线键合密封管壳焊封塑模测试 材料 形式,塑封 陶瓷封装 金属封装,常规封装 表面封装,.,42,PIP 双列直插式封装 QFP 塑料方型扁平式封装 PFP 塑料扁平组件式封装 PGA 插针网格阵列封装 BGA 球栅阵列封装 SIP（System in Package）系统级封装,.,43,系统级封装示意图,.,44,系统级封装与SoC、MCM以及3D封装的结构比较,.,45,粤晶公司YJ6221,.,46,.,47,.,48,.,49,.,50,互连问题，多层互连： 电磁兼容、热阻问题。 无铅焊料 - 铅的危害 2003年2月13日，欧洲议会与欧洲部长会议组织强制要求自2006年7月1日起，在欧洲市场商销售的电子产品必须为无铅产品。 熔点，浸润性，电阻率，力学性能，抗疲劳性。 可靠性问题：锡须问题,.,51,应用举例,.,52,1623年第一台机械计算机,.,53,1674年第一台能连续运算计算机,.,