集成電路芯片規(guī)模組成詳細(xì)介紹

ID:988595 · 發(fā)表于 2022-4-6 10:50

單獨(dú)制造的元件，如電阻器、電容器、二極管和晶體管，由電線或印刷電路板（PCB）連接，形成電路。這些電路稱為分立電路，它們具有以下缺點(diǎn)：

在大型電子電路中，可能存在非常多的元件，因此分立組件將占用非常大的空間。
它們通過(guò)焊接形成，導(dǎo)致可靠性問(wèn)題。

為了克服這些空間節(jié)約和可靠性問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了ic。
IC由許多電路元件組成，如電阻器、晶體管等。它們以單個(gè)小封裝相互連接，以執(zhí)行所需的電子功能。這些組件在半導(dǎo)體材料的小芯片內(nèi)形成并連接。在IC中觀察到以下特征。

在IC中，各種元件是小型半導(dǎo)體芯片的組成部分，并且無(wú)法像在分立電路中那樣移除單個(gè)元件以進(jìn)行維修和更換。
它將二極管和晶體管等有源元件與電阻器和電容器等無(wú)源元件組合在一個(gè)單片結(jié)構(gòu)中，因此是單片電路中的完整單元。它們的尺寸非常小。要查看其各種組件之間的聯(lián)系，需要顯微鏡。
所有組件都在芯片內(nèi)形成，并且看不到組件投射到芯片表面之上。

集成規(guī)模安裝在標(biāo)準(zhǔn)尺寸IC中的元件數(shù)量代表其集成度，換句話說(shuō)，它是元件的密度。它分為以下幾類：
SSI – 小規(guī)模集成
它只有不到100個(gè)組件（大約10個(gè)門）。
微星 – 中型集成
它包含少于500個(gè)組件或具有超過(guò)10個(gè)但少于100個(gè)門。
LSI – 大規(guī)模集成
這里的組件數(shù)量在500到300000之間，或者有超過(guò)100個(gè)門。
VLSI – 超大規(guī)模集成
每個(gè)芯片包含超過(guò)300000個(gè)組件
VVLSI - 非常非常大規(guī)模的集成
它每個(gè)芯片包含超過(guò)1500000個(gè)組件。
IC和分立電路的比較
IC

I.C可以在低電壓下工作。
它們可以處理有限的功率。
它們的尺寸非常小
它們很便宜
芯片上的復(fù)雜電路可用于獲得改進(jìn)的性能特征。

分立電路

分立電路需要相對(duì)更多的電壓。
分立電路可以處理比IC更多的功率。
具有分立元件的電路可獲得較大的空間。
分立電路比IC昂貴。
性能不好。

組件制造通常，二極管、電阻器和電容器等電子元件都是在單片芯片上制造的。為了制造這些IC元件，雜質(zhì)在半導(dǎo)體晶圓（即基板）的特定位置添加或擴(kuò)散，因此可以制成PN結(jié)圖（a）顯示了基本單片元件的橫截面積。

所有四個(gè)組件都是在P型基板或晶圓內(nèi)部制造的。N型和P型部分由P型基板內(nèi)的N型和P型材料制成。然而，這是通過(guò)擴(kuò)散過(guò)程完成的。在此過(guò)程中，P型和N型材料（以氣體形式）在高溫下被添加到半導(dǎo)體晶圓中。將晶圓置于高溫、爐內(nèi)（約100°C）
首先，在容易擴(kuò)散的N型層的特定區(qū)域形成一層薄薄的硅二極管SiO2層。N型材料擴(kuò)散到基板上�，F(xiàn)在第一個(gè)大的N型藥水在基材內(nèi)擴(kuò)散。
再次在另一個(gè)新地方生長(zhǎng)一層薄薄的SiO2，以在N型材料內(nèi)部擴(kuò)散P型材料。重復(fù)相同的過(guò)程以擴(kuò)散N型材料的最后一種藥水。

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