IC基礎知識詳細介紹

IC的定義

? IC就是半導體元件產品的統稱。包括：1.集成電路板(integratedcircuit，縮寫：IC)； 2.二、三極管；3.特殊電子元件。
? 再廣義些講還涉及所有的電子元件，象電阻，電容，電路版/PCB版，等許多相關產品。
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【IC產業發展與變革】

? 自1958年美國德克薩斯儀器公司(TI)發明集成電路（IC）后，隨著硅平面技術的發展，二十世紀六十年代先后發明了雙極型和MOS型兩種重要的集成電路，它標志著由電子管和晶體管制造電子整機的時代發生了量和質的飛躍，創造了一個前所未有的具有極強滲透力和旺盛生命力的新興產業集成電路產業。
? 回顧集成電路的發展歷程，我們可以看到，自發明集成電路至今40多年以來，"從電路集成到系統集成"這句話是對IC產品從小規模集成電路（SSI）到今天特大規模集成電路（ULSI）發展過程的最好總結，即整個集成電路產品的發展經歷了從傳統的板上系統（System-on-board）到片上系統（System-on-a-chip）的過程。在這歷史過程中，世界IC產業為適應技術的發展和市場的需求，其產業結構經歷了三次變革。
? 第一次變革：以加工制造為主導的IC產業發展的初級階段。
? 70年代，集成電路的主流產品是微處理器、存儲器以及標準通用邏輯電路。這一時期IC制造商（IDM）在IC市場中充當主要角色，IC設計只作為附屬部門而存在。這時的IC設計和半導體工藝密切相關。IC設計主要以人工為主，CAD系統僅作為數據處理和圖形編程之用。IC產業僅處在以生產為導向的初級階段。
? 第二次變革：Foundry公司與IC設計公司的崛起。
? 80年代，集成電路的主流產品為微處理器（MPU）、微控制器（MCU）及專用IC（ASIC）。這時，無生產線的IC設計公司（Fabless）與標準工藝加工線（Foundry）相結合的方式開始成為集成電路產業發展的新模式。
? 隨著微處理器和PC機的廣泛應用和普及（特別是在通信、工業控制、消費電子等領域），IC產業已開始進入以客戶為導向的階段。一方面標準化功能的IC已難以滿足整機客戶對系統成本、可靠性等要求，同時整機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的體積縮小，降低成本，提高產品的性能價格比，從而增強產品的競爭力，得到更多的市場份額和更豐厚的利潤；另一方面，由于IC微細加工技術的進步，軟件的硬件化已成為可能，為了改善系統的速度和簡化程序，故各種硬件結構的ASIC如門陣列、可編程邏輯器件（包括FPGA）、標準單元、全定制電路等應運而生，其比例在整個IC銷售額中1982年已占12％；其三是隨著EDA工具（電子設計自動化工具）的發展，PCB設計方法引入IC設計之中，如庫的概念、工藝模擬參數及其仿真概念等，設計開始進入抽象化階段，使設計過程可以獨立于生產工藝而存在。有遠見的整機廠商和創業者包括風險投資基金（VC）看到ASIC的市場和發展前景，紛紛開始成立專業設計公司和IC設計部門，一種無生產線的集成電路設計公司（Fabless）或設計部門紛紛建立起來并得到迅速的發展。同時也帶動了標準工藝加工線（Foundry）的崛起。全球第一個Foundry工廠是1987年成立的***積體電路公司，它的創始人張忠謀也被譽為“晶芯片加工之父”。
? 第三次變革：“四業分離”的IC產業
? 90年代，隨著INTERNET的興起，IC產業跨入以競爭為導向的高級階段，國際競爭由原來的資源競爭、價格競爭轉向人才知識競爭、密集資本競爭。以DRAM為中心來擴大設備投資的競爭方式已成為過去。如1990年，美國以Intel為代表，為抗爭日本躍居世界半導體榜首之威脅，主動放棄DRAM市場，大搞CPU，對半導體工業作了重大結構調整，又重新奪回了世界半導體霸主地位。這使人們認識到，越來越龐大的集成電路產業體系并不有利于整個IC產業發展，"分"才能精，"整合"才成優勢。于是，IC產業結構向高度專業化轉化成為一種趨勢，開始形成了設計業、制造業、封裝業、測試業獨立成行的局面，近年來，全球IC產業的發展越來越顯示出這種結構的優勢。如***IC業正是由于以中小企業為主，比較好地形成了高度分工的產業結構，故自1996年，受亞洲經濟危機的波及，全球半導體產業出現生產過剩、效益下滑，而IC設計業卻獲得持續的增長。
? 特別是96、97、98年持續三年的DRAM的跌價、MPU的下滑，世界半導體工業的增長速度已遠達不到從前17％的增長值，若再依靠高投入提升技術，追求大尺寸硅片、追求微細加工，從大生產中來降低成本，推動其增長，將難以為繼。而IC設計企業更接近市場和了解市場，通過創新開發出高附加值的產品，直接推動著電子系統的更新換代；同時，在創新中獲取利潤，在快速、協調發展的基礎上積累資本，帶動半導體設備的更新和新的投入；IC設計業作為集成電路產業的"龍頭"，為整個集成電路產業的增長注入了新的動力和活力。
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IC設計、生產、銷售模式

? 目前，集成電路產品有以下幾種設計、生產、銷售模式。
? 1．IC制造商（IDM）自行設計，由自己的生產線加工、封裝，測試后的成品芯片自行銷售。
? 2．IC設計公司（Fabless）與標準工藝加工線（Foundry）相結合的方式。設計公司將所設計芯片最終的物理版圖交給Foundry加工制造，同樣，封裝測試也委托專業廠家完成，最后的成品芯片作為IC設計公司的產品而自行銷售。打個比方，Fabless相當于作者和出版商，而Foundry相當于印刷廠，起到產業"龍頭"作用的應該是前者。
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IC產品等級行業標準

? 產品等級的界定主要依據產品的外包裝，將等級按字母順序由A到E排列：
? A1級：原廠生產，原包裝,防靜電包裝完整 （說明：來源于正規渠道或獨立分銷商，在規定質保期內，產品可靠性最高。即“全新原裝貨品”）
? A2級：原廠生產，原包裝,防靜電包裝不完整，已經被打開 （說明：來源于正規渠道或獨立分銷商，在規定質保期內。即“全新貨品”）
? A3級：原廠生產 （說明：工廠積壓或剩余貨料，批號統一。有可能生產日期較早。即“工廠剩貨”）
? 注：A1、A2、A3級在市場統稱為“新貨”
? B1級：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，但因某些原因并沒有包裝，產品批號統一，為原廠統一打標。通過特殊渠道流入市場的，產品質量可靠性不確定）
? B2級：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，但因某些原因未在產品表面打印字樣，產品質量可靠性不確定。一般這種類型產品會被經銷商統一重新打標）
? B3級：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，但因某些原因并沒有包裝，產品批號不統一，為原廠統一打標。通過特殊渠道流入市場的，產品質量可靠性不確定。一般這種類型產品會被經銷商統一重新打標）
? B4級：未使用，有包裝 （說明：由原廠生產，但是產品存放環境不適宜，或者產品存放時間過久。產品管腳氧化。產品質量不確定）
? 注：B1、B2、B3、B4級在市場統稱為“散新貨”
? C1級：由非原廠生產，全新未使用，完整包裝 （說明：一些由大陸、***或其他海外國家或地區生產的產品，完全按照原品牌工廠的規格要求進行包裝和封裝，功能完全相同，并印有原品牌廠商字樣。產品質量不確定。不如原廠正品質量可靠性高。即“仿制品”）
? C2級：全新未使用 （說明：由功能相同或者相近的產品，去掉原有的標識改換為另外一種產品標識的。即“替代品改字”，市場統稱“替代品”）
? D1級：無包裝，使用過，產品管腳沒有損傷，屬于舊貨。可能被銷售商重新包裝 （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：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。此類產品有可能會被后期處理過，將已經被剪短的管腳拉長或者接長。即“舊片剪切片”）
? D3級：無包裝，屬于舊貨。可能被銷售商重新包裝 （說明：從舊電路板上拆卸，管腳沾有焊錫。并重新處理管腳。即“舊片”）
? D4級：無包裝，屬于舊貨。可能被銷售商重新包裝 （說明：從舊電路板上拆卸，管腳沾有焊錫。重新處理管腳。并且重新打標的。即“舊貨翻新片”）
? D5級：無包裝，屬于舊貨。可能被銷售商重新包裝 （說明：舊貨，但是屬于可編程器件，內置程序不可擦寫）
? 注：D1、D2、D3、D5級在市場統稱為“舊貨”
? E1級：無包裝貨。可能被銷售商重新包裝 （說明：由原廠生產，產品質量未通過質檢。本應該被銷毀的，但是通過特殊渠道流通到市場的。質量不可靠。即“等外品”，市場統稱為“次品”）
? E2級：無包裝貨。可能被銷售商重新包裝 （說明：將部分產品工業級別的改為軍品級別的。質量很不穩定，安全隱患極大。即“改級別”，市場統稱“假貨”）
? E3級：無包裝貨。可能被銷售商重新包裝 （說明：用完全不相關的產品打字為客戶需求的產品。有的是外觀相同，有的外觀都不相同。即“假冒偽劣”，市場統稱“假貨”）
? T1級：完整包裝 （說明：由原廠為特定用戶訂制的某產品。有可能只有該用戶產品才能使用）
? T2級：完整包裝 （說明：由第三方采用原廠芯片晶圓進行封裝的。產品質量一般可靠。一般為停產芯片）
? 注：T1級、T2級在市場統稱為“特殊產品”
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常用電子元器件分類

? 常用電子元器件 分類根據眾多，下面就常用類做下歸納：
? 首先電子元器件是具有其獨立電路功能、構成電路的基本單元。隨著電子技術的發展，元器件的品種也越來越多、功能也越來越強，涉及的范圍也在不斷擴大，跨越了元件、電路、系統傳統的分類，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。對于用半導體制成的元器件，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電能的元器件，本身不需要電源就可以進行信號處理和傳輸。
? 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、場效應管、集成電路等，是以半導體為基本材料構成的元器件。
? 隨著集成電路的發展，已經能把單元電路、功能電路，甚至整個電子系統集成在一起。
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IC的分類

? （一）按功能結構分類
? 集成電路按其功能、結構的不同，可以分為模擬集成電路和數字集成電路兩大類。
? 模擬集成電路用來產生、放大和處理各種模擬信號（指幅度隨時間邊疆變化的信號。例如半導體收音機的音頻信號、錄放機的磁帶信號等），而數字集成電路用來產生、放大和處理各種數字信號（指在時間上和幅度上離散取值的信號。例如VCD、DVD重放的音頻信號和視頻信號）。
? 基本的模擬集成電路有運算放大器、乘法器、集成穩壓器、定時器、信號發生器等。數字集成電路品種很多，小規模集成電路有多種門電路，即與非門、非門、或門等；中規模集成電路有數據選擇器、編碼譯碼器、觸發器、計數器、寄存器等。大規模或超大規模集成電路有PLD（可編程邏輯器件）和ASIC（專用集成電路）。
? 從PLD和ASIC這個角度來講，元件、器件、電路、系統之間的區別不再是很嚴格。不僅如此，PLD器件本身只是一個硬件載體，載入不同程序就可以實現不同電路功能。因此，現代的器件已經不是純硬件了，軟件器件和以及相應的軟件電子學在現代電子設計中得到了較多的應用，其地位也越來越重要。
? 電路元器件種類繁多，隨著電子技術和工藝水平的不斷提高，大量新的器件不斷出現，同一種器件也有多種封裝形式，例如：貼片元件在現代電子產品中已隨處可見。對于不同的使用環境，同一器件也有不同的工業標準，國內元器件通常有三個標準，即：民用標準、工業標準、軍用標準，標準不同，價格也不同。軍用標準器件的價格可能是民用標準的十倍、甚至更多。工業標準介于二者之間。
? （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
? 集成電路按規模大小分為：小規模集成電路（SSI）、中規模集成電路（MSI）、大規模集成電路（LSI）、超大規模集成電路（VLSI）、特大規模集成電路（ULSI）。
? （四）按導電類型不同分類
? 集成電路按導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單，功耗也較低，易于制成大規模集成電路，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用集成電路。音響用集成電路、影碟機用集成電路、錄像機用集成電路、電腦（微機）用集成電路、電子琴用集成電路、通信用集成電路、照相機用集成電路、遙控集成電路、語言集成電路、報警器用集成電路及各種專用集成電路。
? 電視機用集成電路包括行、場掃描集成電路、中放集成電路、伴音集成電路、彩色解碼集成電路、AV/TV轉換集成電路、開關電源集成電路、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、音頻運算放大集成電路、音頻功率放大集成電路、環繞聲處理集成電路、電平驅動集成電路、電子音量控制集成電路、延時混響集成電路、電子開關集成電路等。
? 影碟機用集成電路有系統控制集成電路、視頻編碼集成電路、MPEG解碼集成電路、音頻信號處理集成電路、音響效果集成電路、RF信號處理集成電路、數字信號處理集成電路、伺服集成電路、電動機驅動集成電路等。
? 錄像機用集成電路有系統控制集成電路、伺服集成電路、驅動集成電路、音頻處理集成電路、視頻處理集成電路。