IC基礎(chǔ)知識(shí)詳細(xì)介紹

IC基礎(chǔ)知識(shí)詳細(xì)介紹

IC的定義

IC就是半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱。包括：1.集成電路板(integratedcircuit，縮寫：IC)； 2.二、三極管；3.特殊電子元件。
再?gòu)V義些講還涉及所有的電子元件，象電阻，電容，電路版/PCB版，等許多相關(guān)產(chǎn)品。


【IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展與變革】

自1958年美國(guó)德克薩斯儀器公司(TI)發(fā)明集成電路（IC）后，隨著硅平面技術(shù)的發(fā)展，二十世紀(jì)六十年代先后發(fā)明了雙極型和MOS型兩種重要的集成電路，它標(biāo)志著由電子管和晶體管制造電子整機(jī)的時(shí)代發(fā)生了量和質(zhì)的飛躍，創(chuàng)造了一個(gè)前所未有的具有極強(qiáng)滲透力和旺盛生命力的新興產(chǎn)業(yè)集成電路產(chǎn)業(yè)。
回顧集成電路的發(fā)展歷程，我們可以看到，自發(fā)明集成電路至今40多年以來，"從電路集成到系統(tǒng)集成"這句話是對(duì)IC產(chǎn)品從小規(guī)模集成電路（SSI）到今天特大規(guī)模集成電路（ULSI）發(fā)展過程的最好總結(jié)，即整個(gè)集成電路產(chǎn)品的發(fā)展經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的板上系統(tǒng)（System-on-board）到片上系統(tǒng)（System-on-a-chip）的過程。在這歷史過程中，世界IC產(chǎn)業(yè)為適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)的需求，其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了三次變革。
第一次變革：以加工制造為主導(dǎo)的IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初級(jí)階段。
70年代，集成電路的主流產(chǎn)品是微處理器、存儲(chǔ)器以及標(biāo)準(zhǔn)通用邏輯電路。這一時(shí)期IC制造商（IDM）在IC市場(chǎng)中充當(dāng)主要角色，IC設(shè)計(jì)只作為附屬部門而存在。這時(shí)的IC設(shè)計(jì)和半導(dǎo)體工藝密切相關(guān)。IC設(shè)計(jì)主要以人工為主，CAD系統(tǒng)僅作為數(shù)據(jù)處理和圖形編程之用。IC產(chǎn)業(yè)僅處在以生產(chǎn)為導(dǎo)向的初級(jí)階段。
第二次變革：Foundry公司與IC設(shè)計(jì)公司的崛起。
80年代，集成電路的主流產(chǎn)品為微處理器（MPU）、微控制器（MCU）及專用IC（ASIC）。這時(shí)，無生產(chǎn)線的IC設(shè)計(jì)公司（Fabless）與標(biāo)準(zhǔn)工藝加工線（Foundry）相結(jié)合的方式開始成為集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新模式。
隨著微處理器和PC機(jī)的廣泛應(yīng)用和普及（特別是在通信、工業(yè)控制、消費(fèi)電子等領(lǐng)域），IC產(chǎn)業(yè)已開始進(jìn)入以客戶為導(dǎo)向的階段。一方面標(biāo)準(zhǔn)化功能的IC已難以滿足整機(jī)客戶對(duì)系統(tǒng)成本、可靠性等要求，同時(shí)整機(jī)客戶則要求不斷增加IC的集成度，提高保密性，減小芯片面積使系統(tǒng)的體積縮小，降低成本，提高產(chǎn)品的性能價(jià)格比，從而增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，得到更多的市場(chǎng)份額和更豐厚的利潤(rùn)；另一方面，由于IC微細(xì)加工技術(shù)的進(jìn)步，軟件的硬件化已成為可能，為了改善系統(tǒng)的速度和簡(jiǎn)化程序，故各種硬件結(jié)構(gòu)的ASIC如門陣列、可編程邏輯器件（包括FPGA）、標(biāo)準(zhǔn)單元、全定制電路等應(yīng)運(yùn)而生，其比例在整個(gè)IC銷售額中1982年已占12％；其三是隨著EDA工具（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具）的發(fā)展，PCB設(shè)計(jì)方法引入IC設(shè)計(jì)之中，如庫(kù)的概念、工藝模擬參數(shù)及其仿真概念等，設(shè)計(jì)開始進(jìn)入抽象化階段，使設(shè)計(jì)過程可以獨(dú)立于生產(chǎn)工藝而存在。有遠(yuǎn)見的整機(jī)廠商和創(chuàng)業(yè)者包括風(fēng)險(xiǎn)投資基金（VC）看到ASIC的市場(chǎng)和發(fā)展前景，紛紛開始成立專業(yè)設(shè)計(jì)公司和IC設(shè)計(jì)部門，一種無生產(chǎn)線的集成電路設(shè)計(jì)公司（Fabless）或設(shè)計(jì)部門紛紛建立起來并得到迅速的發(fā)展。同時(shí)也帶動(dòng)了標(biāo)準(zhǔn)工藝加工線（Foundry）的崛起。全球第一個(gè)Foundry工廠是1987年成立的臺(tái)灣積體電路公司，它的創(chuàng)始人張忠謀也被譽(yù)為“晶芯片加工之父”。
第三次變革：“四業(yè)分離”的IC產(chǎn)業(yè)
90年代，隨著INTERNET的興起，IC產(chǎn)業(yè)跨入以競(jìng)爭(zhēng)為導(dǎo)向的高級(jí)階段，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)由原來的資源競(jìng)爭(zhēng)、價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向人才知識(shí)競(jìng)爭(zhēng)、密集資本競(jìng)爭(zhēng)。以DRAM為中心來擴(kuò)大設(shè)備投資的競(jìng)爭(zhēng)方式已成為過去。如1990年，美國(guó)以Intel為代表，為抗?fàn)幦毡拒S居世界半導(dǎo)體榜首之威脅，主動(dòng)放棄DRAM市場(chǎng)，大搞CPU，對(duì)半導(dǎo)體工業(yè)作了重大結(jié)構(gòu)調(diào)整，又重新奪回了世界半導(dǎo)體霸主地位。這使人們認(rèn)識(shí)到，越來越龐大的集成電路產(chǎn)業(yè)體系并不有利于整個(gè)IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展，"分"才能精，"整合"才成優(yōu)勢(shì)。于是，IC產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向高度專業(yè)化轉(zhuǎn)化成為一種趨勢(shì)，開始形成了設(shè)計(jì)業(yè)、制造業(yè)、封裝業(yè)、測(cè)試業(yè)獨(dú)立成行的局面，近年來，全球IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來越顯示出這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。如臺(tái)灣IC業(yè)正是由于以中小企業(yè)為主，比較好地形成了高度分工的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，故自1996年，受亞洲經(jīng)濟(jì)危機(jī)的波及，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)生產(chǎn)過剩、效益下滑，而IC設(shè)計(jì)業(yè)卻獲得持續(xù)的增長(zhǎng)。
特別是96、97、98年持續(xù)三年的DRAM的跌價(jià)、MPU的下滑，世界半導(dǎo)體工業(yè)的增長(zhǎng)速度已遠(yuǎn)達(dá)不到從前17％的增長(zhǎng)值，若再依靠高投入提升技術(shù)，追求大尺寸硅片、追求微細(xì)加工，從大生產(chǎn)中來降低成本，推動(dòng)其增長(zhǎng)，將難以為繼。而IC設(shè)計(jì)企業(yè)更接近市場(chǎng)和了解市場(chǎng)，通過創(chuàng)新開發(fā)出高附加值的產(chǎn)品，直接推動(dòng)著電子系統(tǒng)的更新?lián)Q代；同時(shí)，在創(chuàng)新中獲取利潤(rùn)，在快速、協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)上積累資本，帶動(dòng)半導(dǎo)體設(shè)備的更新和新的投入；IC設(shè)計(jì)業(yè)作為集成電路產(chǎn)業(yè)的"龍頭"，為整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)注入了新的動(dòng)力和活力。

IC設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售模式

目前，集成電路產(chǎn)品有以下幾種設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售模式。
1．IC制造商（IDM）自行設(shè)計(jì)，由自己的生產(chǎn)線加工、封裝，測(cè)試后的成品芯片自行銷售。
2．IC設(shè)計(jì)公司（Fabless）與標(biāo)準(zhǔn)工藝加工線（Foundry）相結(jié)合的方式。設(shè)計(jì)公司將所設(shè)計(jì)芯片最終的物理版圖交給Foundry加工制造，同樣，封裝測(cè)試也委托專業(yè)廠家完成，最后的成品芯片作為IC設(shè)計(jì)公司的產(chǎn)品而自行銷售。打個(gè)比方，F(xiàn)abless相當(dāng)于作者和出版商，而Foundry相當(dāng)于印刷廠，起到產(chǎn)業(yè)"龍頭"作用的應(yīng)該是前者。

IC產(chǎn)品等級(jí)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

產(chǎn)品等級(jí)的界定主要依據(jù)產(chǎn)品的外包裝，將等級(jí)按字母順序由A到E排列：
A1級(jí)：原廠生產(chǎn)，原包裝,防靜電包裝完整 （說明：來源于正規(guī)渠道或獨(dú)立分銷商，在規(guī)定質(zhì)保期內(nèi)，產(chǎn)品可靠性最高。即“全新原裝貨品”）
A2級(jí)：原廠生產(chǎn)，原包裝,防靜電包裝不完整，已經(jīng)被打開 （說明：來源于正規(guī)渠道或獨(dú)立分銷商，在規(guī)定質(zhì)保期內(nèi)。即“全新貨品”）
A3級(jí)：原廠生產(chǎn) （說明：工廠積壓或剩余貨料，批號(hào)統(tǒng)一。有可能生產(chǎn)日期較早。即“工廠剩貨”）
注：A1、A2、A3級(jí)在市場(chǎng)統(tǒng)稱為“新貨”
B1級(jí)：非原廠包裝或無包裝，未使用，可能被銷售商重新包裝 （說明：由原廠生產(chǎn)，但因某些原因并沒有包裝，產(chǎn)品批號(hào)統(tǒng)一，為原廠統(tǒng)一打標(biāo)。通過特殊渠道流入市場(chǎng)的，產(chǎn)品質(zhì)量可靠性不確定）
B2級(jí)：非原廠包裝或無包裝，未使用，可能被銷售商重新包裝 （說明：由原廠生產(chǎn)，但因某些原因未在產(chǎn)品表面打印字樣，產(chǎn)品質(zhì)量可靠性不確定。一般這種類型產(chǎn)品會(huì)被經(jīng)銷商統(tǒng)一重新打標(biāo)）
B3級(jí)：非原廠包裝或無包裝，未使用，可能被銷售商重新包裝 （說明：由原廠生產(chǎn)，但因某些原因并沒有包裝，產(chǎn)品批號(hào)不統(tǒng)一，為原廠統(tǒng)一打標(biāo)。通過特殊渠道流入市場(chǎng)的，產(chǎn)品質(zhì)量可靠性不確定。一般這種類型產(chǎn)品會(huì)被經(jīng)銷商統(tǒng)一重新打標(biāo)）
B4級(jí)：未使用，有包裝 （說明：由原廠生產(chǎn)，但是產(chǎn)品存放環(huán)境不適宜，或者產(chǎn)品存放時(shí)間過久。產(chǎn)品管腳氧化。產(chǎn)品質(zhì)量不確定）
注：B1、B2、B3、B4級(jí)在市場(chǎng)統(tǒng)稱為“散新貨”
C1級(jí)：由非原廠生產(chǎn)，全新未使用，完整包裝 （說明：一些由大陸、臺(tái)灣或其他海外國(guó)家或地區(qū)生產(chǎn)的產(chǎn)品，完全按照原品牌工廠的規(guī)格要求進(jìn)行包裝和封裝，功能完全相同，并印有原品牌廠商字樣。產(chǎn)品質(zhì)量不確定。不如原廠正品質(zhì)量可靠性高。即“仿制品”）
C2級(jí)：全新未使用 （說明：由功能相同或者相近的產(chǎn)品，去掉原有的標(biāo)識(shí)改換為另外一種產(chǎn)品標(biāo)識(shí)的。即“替代品改字”，市場(chǎng)統(tǒng)稱“替代品”）
D1級(jí)：無包裝，使用過，產(chǎn)品管腳沒有損傷，屬于舊貨?？赡鼙讳N售商重新包裝 （說明：從舊電路板上直接拔下，如一些DIP,PLCC，BGA封裝的可以直接拔下的。即“舊貨”）
D2級(jí)：無包裝，屬于舊貨。可能被銷售商重新包裝 （說明：從舊電路板上直接拆卸，管腳被剪短的。此類產(chǎn)品有可能會(huì)被后期處理過，將已經(jīng)被剪短的管腳拉長(zhǎng)或者接長(zhǎng)。即“舊片剪切片”）
D3級(jí)：無包裝，屬于舊貨?？赡鼙讳N售商重新包裝 （說明：從舊電路板上拆卸，管腳沾有焊錫。并重新處理管腳。即“舊片”）
D4級(jí)：無包裝，屬于舊貨?？赡鼙讳N售商重新包裝 （說明：從舊電路板上拆卸，管腳沾有焊錫。重新處理管腳。并且重新打標(biāo)的。即“舊貨翻新片”）
D5級(jí)：無包裝，屬于舊貨?？赡鼙讳N售商重新包裝 （說明：舊貨，但是屬于可編程器件，內(nèi)置程序不可擦寫）
注：D1、D2、D3、D5級(jí)在市場(chǎng)統(tǒng)稱為“舊貨”
E1級(jí)：無包裝貨?？赡鼙讳N售商重新包裝 （說明：由原廠生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量未通過質(zhì)檢。本應(yīng)該被銷毀的，但是通過特殊渠道流通到市場(chǎng)的。質(zhì)量不可靠。即“等外品”，市場(chǎng)統(tǒng)稱為“次品”）
E2級(jí)：無包裝貨。可能被銷售商重新包裝 （說明：將部分產(chǎn)品工業(yè)級(jí)別的改為軍品級(jí)別的。質(zhì)量很不穩(wěn)定，安全隱患極大。即“改級(jí)別”，市場(chǎng)統(tǒng)稱“假貨”）
E3級(jí)：無包裝貨?？赡鼙讳N售商重新包裝 （說明：用完全不相關(guān)的產(chǎn)品打字為客戶需求的產(chǎn)品。有的是外觀相同，有的外觀都不相同。即“假冒偽劣”，市場(chǎng)統(tǒng)稱“假貨”）
T1級(jí)：完整包裝 （說明：由原廠為特定用戶訂制的某產(chǎn)品。有可能只有該用戶產(chǎn)品才能使用）
T2級(jí)：完整包裝 （說明：由第三方采用原廠芯片晶圓進(jìn)行封裝的。產(chǎn)品質(zhì)量一般可靠。一般為停產(chǎn)芯片）
注：T1級(jí)、T2級(jí)在市場(chǎng)統(tǒng)稱為“特殊產(chǎn)品”

常用電子元器件分類

常用電子元器件 分類根據(jù)眾多，下面就常用類做下歸納：
首先電子元器件是具有其獨(dú)立電路功能、構(gòu)成電路的基本單元。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，元器件的品種也越來越多、功能也越來越強(qiáng)，涉及的范圍也在不斷擴(kuò)大，跨越了元件、電路、系統(tǒng)傳統(tǒng)的分類，跨越了硬件、軟件的基本范疇。
從根本上來看,基本電路元器件大體上可以分為有源元器件和無源元器件。對(duì)于用半導(dǎo)體制成的元器件，還可以分立器件和集成器件。按用途還可以分為：基本電路元件、開關(guān)類元件、連接器、指示或顯示器件、傳感器等。
而無源器件是一種只消耗元器件輸入信號(hào)電能的元器件，本身不需要電源就可以進(jìn)行信號(hào)處理和傳輸。
無源器件包括電阻、電位器、電容、電感、二極管等。
有源器件正常工作的基本條件是必須向器件提供相應(yīng)的電源，如果沒有電源，器件將無法工作。有源器件包括三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、集成電路等，是以半導(dǎo)體為基本材料構(gòu)成的元器件。
隨著集成電路的發(fā)展，已經(jīng)能把單元電路、功能電路，甚至整個(gè)電子系統(tǒng)集成在一起。

IC的分類

（一）按功能結(jié)構(gòu)分類
集成電路按其功能、結(jié)構(gòu)的不同，可以分為模擬集成電路和數(shù)字集成電路兩大類。
模擬集成電路用來產(chǎn)生、放大和處理各種模擬信號(hào)（指幅度隨時(shí)間邊疆變化的信號(hào)。例如半導(dǎo)體收音機(jī)的音頻信號(hào)、錄放機(jī)的磁帶信號(hào)等），而數(shù)字集成電路用來產(chǎn)生、放大和處理各種數(shù)字信號(hào)（指在時(shí)間上和幅度上離散取值的信號(hào)。例如VCD、DVD重放的音頻信號(hào)和視頻信號(hào)）。
基本的模擬集成電路有運(yùn)算放大器、乘法器、集成穩(wěn)壓器、定時(shí)器、信號(hào)發(fā)生器等。數(shù)字集成電路品種很多，小規(guī)模集成電路有多種門電路，即與非門、非門、或門等；中規(guī)模集成電路有數(shù)據(jù)選擇器、編碼譯碼器、觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、寄存器等。大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路有PLD（可編程邏輯器件）和ASIC（專用集成電路）。
從PLD和ASIC這個(gè)角度來講，元件、器件、電路、系統(tǒng)之間的區(qū)別不再是很嚴(yán)格。不僅如此，PLD器件本身只是一個(gè)硬件載體，載入不同程序就可以實(shí)現(xiàn)不同電路功能。因此，現(xiàn)代的器件已經(jīng)不是純硬件了，軟件器件和以及相應(yīng)的軟件電子學(xué)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中得到了較多的應(yīng)用，其地位也越來越重要。
電路元器件種類繁多，隨著電子技術(shù)和工藝水平的不斷提高，大量新的器件不斷出現(xiàn)，同一種器件也有多種封裝形式，例如：貼片元件在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中已隨處可見。對(duì)于不同的使用環(huán)境，同一器件也有不同的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)元器件通常有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即：民用標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、軍用標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)不同，價(jià)格也不同。軍用標(biāo)準(zhǔn)器件的價(jià)格可能是民用標(biāo)準(zhǔn)的十倍、甚至更多。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)介于二者之間。
（二）按制作工藝分類
集成電路按制作工藝可分為半導(dǎo)體集成電路和薄膜集成電路。
膜集成電路又分類厚膜集成電路和薄膜集成電路。
（三）按集成度高低分類
集成電路按規(guī)模大小分為：小規(guī)模集成電路（SSI）、中規(guī)模集成電路（MSI）、大規(guī)模集成電路（LSI）、超大規(guī)模集成電路（VLSI）、特大規(guī)模集成電路（ULSI）。
（四）按導(dǎo)電類型不同分類
集成電路按導(dǎo)電類型可分為雙極型集成電路和單極型集成電路。
雙極型集成電路的制作工藝復(fù)雜，功耗較大，代表集成電路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等類型。單極型集成電路的制作工藝簡(jiǎn)單，功耗也較低，易于制成大規(guī)模集成電路，代表集成電路有CMOS、NMOS、PMOS等類型。
（五）按用途分類
集成電路按用途可分為電視機(jī)用集成電路。音響用集成電路、影碟機(jī)用集成電路、錄像機(jī)用集成電路、電腦（微機(jī)）用集成電路、電子琴用集成電路、通信用集成電路、照相機(jī)用集成電路、遙控集成電路、語言集成電路、報(bào)警器用集成電路及各種專用集成電路。
電視機(jī)用集成電路包括行、場(chǎng)掃描集成電路、中放集成電路、伴音集成電路、彩色解碼集成電路、AV/TV轉(zhuǎn)換集成電路、開關(guān)電源集成電路、遙控集成電路、麗音解碼集成電路、畫中畫處理集成電路、微處理器（CPU）集成電路、存儲(chǔ)器集成電路等。
音響用集成電路包括AM/FM高中頻電路、立體聲解碼電路、音頻前置放大電路、音頻運(yùn)算放大集成電路、音頻功率放大集成電路、環(huán)繞聲處理集成電路、電平驅(qū)動(dòng)集成電路、電子音量控制集成電路、延時(shí)混響集成電路、電子開關(guān)集成電路等。
影碟機(jī)用集成電路有系統(tǒng)控制集成電路、視頻編碼集成電路、MPEG解碼集成電路、音頻信號(hào)處理集成電路、音響效果集成電路、RF信號(hào)處理集成電路、數(shù)字信號(hào)處理集成電路、伺服集成電路、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路等。
錄像機(jī)用集成電路有系統(tǒng)控制集成電路、伺服集成電路、驅(qū)動(dòng)集成電路、音頻處理集成電路、視頻處理集成電路。