五個技術指標
1. 集成度(Integration Level)是以一個IC芯片所包含的元件(晶體管或門/數(shù))來衡量,(包括有源和無源元件) 。隨著集成度的提高,使IC及使用IC的電子設備的功能增強、速度和可靠性提高、功耗降低、體積和重量減小、產(chǎn)品成本下降,從而提高了性能/價格比,不斷擴大其應用領域,因此集成度是IC技術進步的標志。為了提高集成度采取了增大芯片面積、縮小器件特征尺寸、改進電路及結構設計等措施。為節(jié)省芯片面積普遍采用了多層布線結構,現(xiàn)已達到7層布線。晶片集成(Wafer Scale Integration-WSI)和三維集成技術也正在研究開發(fā)。自IC問世以來,集成度不斷提高,現(xiàn)正邁向巨大規(guī)模集成(Giga Scale Integration-GSl)。從電子系統(tǒng)的角度來看,集成度的提高使IC進入系統(tǒng)集成或片上系統(tǒng)(SoC)的時代。
2. 特征尺寸 (Feature Size) / (Critical Dimension) 特征尺寸定義為器件中最小線條寬度(對MOS器件而言,通常指器件柵電極所決定的溝道幾何長度),也可定義為最小線條寬度與線條間距之和的一半。減小特征尺寸是提高集成度、改進器件性能的關鍵。特征尺寸的減小主要取決于光刻技術的改進。集成電路的特征尺寸向深亞微米發(fā)展,目前的規(guī)?;a(chǎn)是0.18μm、0.15 μm 、0.13μm工藝, Intel目前將大部分芯片生產(chǎn)制成轉換到0.09 μm 。下圖自左到方給出的是寬度從4μm~70nm按比例畫出的線條。由此,我們對特征尺寸的按比例縮小有一個直觀的印象。
3.晶片直徑(Wafer Diameter)為了提高集成度,可適當增大芯片面積。然而,芯片面積的增大導致每個圓片內(nèi)包含的芯片數(shù)減少,從而使生產(chǎn)效率降低,成本高。采用更大直徑的晶片可解決這一問題。晶圓的尺寸增加,當前的主流晶圓的尺寸為8吋,正在向12吋晶圓邁進。下圖自左到右給出的是從2吋~12吋按比例畫出的圓。由此,我們對晶圓尺寸的增加有一個直觀的印象。
4. 芯片面積(Chip Area)隨著集成度的提高,每芯片所包含的晶體管數(shù)不斷增多,平均芯片面積也隨之增大。芯片面積的增大也帶來一系列新的問題。如大芯片封裝技術、成品率以及由于每個大圓片所含芯片數(shù)減少而引起的生產(chǎn)效率降低等。但后一問題可通過增大晶片直徑來解決。
5. 封裝(Package)IC的封裝最初采用插孔封裝THP (through-hole package)形式。為適應電子設備高密度組裝的要求,表面安裝封裝(SMP)技術迅速發(fā)展起來。在電子設備中使用SMP的優(yōu)點是能節(jié)省空間、改進性能和降低成本,因SMP不僅體積小而且可安裝在印制電路板的兩面,使電路板的費用降低60%,并使性能得到改進。
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