集成电路发展概说课件.ppt

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1、集成电路发展集成电路发展概说概说姚若河1-微电子技术发展的简要回顾微电子技术发展的简要回顾集成电路产业集成电路产业应用举例应用举例2-微电子技术发展的简要回顾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。3-19471947年年1212月世界上第一个晶体管诞生，发明人：月世界上第一个晶体管诞生，发明人：肖克莱、巴丁、布扎顿。肖克莱、巴丁、布扎顿。19561956年获诺贝尔物理学奖。年

2、获诺贝尔物理学奖。4-5-6-7-18331833年年 美国的法拉第发现氯化银的电阻率随温度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。升高而增大。最早的半导体性质。18731873年年 施密特施密特:晶体硒在光照射下电阻变小。晶体硒在光照射下电阻变小。光电导效应。光电导效应。8-1877年年 亚当斯亚当斯:晶体硒和金属接触在光照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。射下产生电动势半导体光生伏特效应。1906年年 皮尔逊皮尔逊:金属与硅进体接触产生整金属与硅进体接触产生整流作用整流效应。流作用整流效应。1931年年 威尔逊提出能带理论，能很好地解威尔逊提

3、出能带理论，能很好地解释半导体的许多性质。释半导体的许多性质。1939年年 达维多夫：认识到半导体中少数载达维多夫：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）。流子的重要性（少数载流子概念的提出）。9-19471947年年1212月世界上第一个晶体管。月世界上第一个晶体管。19521952年年5 5月月 美国的达默提出了集成电路的设想。美国的达默提出了集成电路的设想。19581958年年 基尔比小组研制出第一块集成电路。基尔比小组研制出第一块集成电路。10-历史上第一个集成电路历史上第一个集成电路11-微电子技术为支撑的电子产业平均发展速度大约在微电子技术为支撑的电子产业平均发展

4、速度大约在15以上。以上。1994年为年为25，销售额达，销售额达1097亿美元。亿美元。2000年，销售额超过年，销售额超过2000亿美元。亿美元。摩尔定律：摩尔定律：Intel公司创始人之一公司创始人之一E.Moore在在1965年年预言的：集成电路的集成度每预言的：集成电路的集成度每3年增长年增长4倍，特征尺寸每倍，特征尺寸每3年缩小年缩小 倍。倍。年：年：97 99 2001 2003 2009特征尺寸特征尺寸/um：0.25 0.18 0.15 0.13 0.07 12-戈登戈登-摩尔摩尔 13-14-15-集成电路产业集成电路产业16-集成电路产业集成电路产业IC 设计设计IC 制

5、造制造IC 封装及测试封装及测试17-1 IC 设计：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18-16位音频DAC系统总体框图 19-20-21-22-23-24-25-26-27-2 IC制造制造光刻：可见光光刻：可见光 甚远紫外光甚远紫外光 电子束光刻电子束光刻刻蚀：湿法腐蚀、干法腐蚀刻蚀：湿法腐蚀、干法腐蚀溅射与离子束锐蚀溅射与离子束锐蚀等离子刻蚀等离子刻蚀反应离子刻蚀反应离子刻蚀扩散与离子注入扩散与离子注入接触与互连接触与互连28-29-材料材料 结构结构多层互连多层互连 铜互连和低铜互连和低K互连互连 绝缘介质绝缘介

6、质 电迁移电迁移 应力迁移应力迁移高高K栅绝缘介质栅绝缘介质新技术和新材料新技术和新材料.30-31-3 IC封装封装 IC产业经历了三次分工产业经历了三次分工 60年代，年代，IC厂掌握全部技术厂掌握全部技术 70年代，第一次分工，工艺设备制造、提供商、生产厂商。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，年代，第二次分工，Foundry的出现，设计与生产制造分开。的出现，设计与生产制造分开。90年代，第三次分工：设计的分工。系统芯片集成公司和年代，第三次分工：设计的分工。系统芯片集成公司和IP提供与设提供与设 计公司。计公司。封装产业是第二次分工时独立出来的。封

7、装产业是第二次分工时独立出来的。32-33-34-35-36-37-38-39-40-工艺流程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41-PIP 双列直插式封装双列直插式封装QFP 塑料方型扁平式封装塑料方型扁平式封装PFP 塑料扁平组件式封装塑料扁平组件式封装PGA 插针网格阵列封装插针网格阵列封装BGA 球栅阵列封装球栅阵列封装SIP（System in Package）系统级封装）系统级封装42-系统级封装示意图 43-系统级封装与SoC、MCM以及3D封装的结构比较 44-粤晶公司YJ6221 45-46-47-48-49-

8、互连问题，多层互连：互连问题，多层互连：电磁兼容、热阻问题。电磁兼容、热阻问题。无铅焊料无铅焊料 -铅的危害铅的危害20032003年年2 2月月1313日，欧洲议会与欧洲部长会议组织强制日，欧洲议会与欧洲部长会议组织强制要求自要求自20062006年年7 7月月1 1日起，在欧洲市场商销售的电子产日起，在欧洲市场商销售的电子产品必须为无铅产品。品必须为无铅产品。熔点，浸润性，电阻率，力学性能，抗疲劳性。熔点，浸润性，电阻率，力学性能，抗疲劳性。可靠性问题：锡须问题可靠性问题：锡须问题50-应用举例应用举例 51-1623年第一台机械计算机52-1674年第一台能连续运算计算机53-1942年第一台现代计算机雏形计算机 电子管54-1946年ENIAC计算机55-第一台晶体管计算机TRADIC 800只晶体管56-57-谢谢大家谢谢大家!58-