基本定義
集成電路采用半導體制造工藝,在一塊較小的單晶矽片上制造出多個晶體管和電阻、電容等元件,并按多層布線或遂道布線的方式,将元件組合成一個完整的電子電路。電路中的電路圖用字母"集成電路"表示(也有文字符号"N"等)。 集成電路的各種參數對分析電路的工作原理沒有多大的影響,但是對于電路的故障分析和維修卻起着不容忽視的作用。檢修實踐中,絕大多數沒有廠家提供集成電路參數,但是掌握集成電路的相關知識仍然有助于檢修工作。 集成電路具有連接導線少、可靠性高、體積小、材料少、專用用途廣等優點,由于這些原因,使得集成電路的技術升級将十分方便、運算速度快。
2014年,全球經濟複蘇态勢将持續,但複蘇過程将緩慢而反複波動,發達經濟體如美國經濟增長2013年底較快,2014年開始又出現放緩;歐洲和日本經濟觸底回升,但增長動力不足;新興經濟體和發展中國家增速将進一步放慢。——(2014年中國集成電路市場投資發展方向)中指出
2014年,全球半導體市場步入複蘇周期,但增長步伐仍受需求不足等因素困擾,據預測全球半導體市場增長将達4%-5%,比2013年提高2-3個百分點。目前,支撐集成電路産業發展的最大市場——電腦下滑明顯,但消費類和通訊類産品正逐步成為帶動集成電路市場增長的主要動力,如智能手機、機頂盒、互動式網絡電視及平闆電腦等,2014年這些智能終端的市場将繼續保持增長态勢;據觀察,2013年底北美、日本半導體設備市場BB值保持1%以上,半導體企業對未來行業預期樂觀,投資意願在加強。
特點介紹
集成電路或稱微電路(microcircuit)、微芯片(microchip)、芯片(chip)在電子學中是一種把電路(主要包括半導體裝置,也包括被動元件等)小型化的方式,并通常制造在半導體晶圓表面上。
前述将電路制造在半導體芯片表面上的集成電路又稱薄膜(thin-film)集成電路。另有一種厚膜(thick-film)混成集成電路(hybridintegratedcircuit)是由獨立半導體設備和被動元件,集成到襯底或線路闆所構成的小型化電路。關于單片(monolithic)集成電路,即薄膜集成電路。
集成電路具有體積小,重量輕,引出線和焊接點少,壽命長,可靠性高,性能好等優點,同時成本低,便于大規模生産。它不僅在工、民用電子設備如收錄機、電視機、計算機等方面得到廣泛的應用,同時在軍事、通訊、遙控等方面也得到廣泛的應用。用集成電路來裝配電子設備,其裝配密度比晶體管可提高幾十倍至幾千倍,設備的穩定工作時間也可大大提高。
基本分類
按功能結構分類
集成電路,又稱為IC,按其功能、結構的不同,可以分為模拟集成電路、數字集成電路和數/模混合集成電路三大類。
模拟集成電路又稱線性電路,用來産生、放大和處理各種模拟信号(指幅度随時間變化的信号。例如半導體收音機的音頻信号、錄放機的磁帶信号等),其輸入信号和輸出信号成比例關系。而數字集成電路用來産生、放大和處理各種數字信号(指在時間上和幅度上離散取值的信号。例如3G手機、數碼相機、電腦CPU、數字電視的邏輯控制和重放的音頻信号和視頻信号)。
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。
集成電路
按集成度高低分類
集成電路按集成度高低的不同可分為:
SSI小規模集成電路(SmallScaleIntegratedcircuits)
MSI中規模集成電路(MediumScaleIntegratedcircuits)
LSI大規模集成電路(LargeScaleIntegratedcircuits)
VLSI超大規模集成電路(VeryLargeScaleIntegratedcircuits)
ULSI特大規模集成電路(UltraLargeScaleIntegratedcircuits)
GSI巨大規模集成電路也被稱作極大規模集成電路或超特大規模集成電路(GigaScaleIntegration)。
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,他們都是數字集成電路。
雙極型集成電路的制作工藝複雜,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。
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。
1.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。
2.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。
3.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、音頻信号處理集成電路、音響效果集成電路、RF信号處理集成電路、數字信号處理集成電路、伺服集成電路、電動機驅動集成電路等。
4.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。
按應用領域分類
集成電路按應用領域可分為标準通用集成電路和專用集成電路。
按外形分類
集成電路按外形可分為圓形(金屬外殼晶體管封裝型,一般适合用于大功率)、扁平型(穩定性好,體積小)和雙列直插型。
檢測常識
1、檢測前要了解集成電路及其相關電路的工作原理
檢查和修理集成電路前首先要熟悉所用集成電路的功能、内部電路、主要電氣參數、各引腳的作用以及引腳的正常電壓、波形與外圍元件組成電路的工作原理。如果具備以上條件,那麼分析和檢查會容易許多。
2、測試不要造成引腳間短路
電壓測量或用示波器探頭測試波形時,表筆或探頭不要由于滑動而造成集成電路引腳間短路,最好在與引腳直接連通的外圍印刷電路上進行測量。任何瞬間的短路都容易損壞集成電路,在測試扁平型封裝的CMOS集成電路時更要加倍小心。
3、嚴禁在無隔離變壓器的情況下,用已接地的測試設備去接觸底闆帶電的電視、音響、錄像等設備
嚴禁用外殼已接地的儀器設備直接測試無電源隔離變壓器的電視、音響、錄像等設備。雖然一般的收錄機都具有電源變壓器,當接觸到較特殊的尤其是輸出功率較大或對采用的電源性質不太了解的電視或音響設備時,首先要弄清該機底盤是否帶電,否則極易與底闆帶電的電視、音響等設備造成電源短路,波及集成電路,造成故障的進一步擴大。
4、要注意電烙鐵的絕緣性
不允許帶電使用烙鐵焊接,要确認烙鐵不帶電,最好把烙鐵的外殼接地,對MOS電路更應小心,能采用6~8V的低壓電烙鐵就更安全。
5、要保證焊接質量
焊接時确實焊牢,焊錫的堆積、氣孔容易造成虛焊。焊接時間一般不超過3秒鐘,烙鐵的功率應用内熱式25W左右。已焊接好的集成電路要仔細查看,最好用歐姆表測量各引腳間有否短路,确認無焊錫粘連現象再接通電源。
6、不要輕易斷定集成電路的損壞
不要輕易地判斷集成電路已損壞。因為集成電路絕大多數為直接耦合,一旦某一電路不正常,可能會導緻多處電壓變化,而這些變化不一定是集成電路損壞引起的,另外在有些情況下測得各引腳電壓與
正常值相符或接近時,也不一定都能說明集成電路就是好的。因為有些軟故障不會引起直流電壓的變化。
7、測試儀表内阻要大
測量集成電路引腳直流電壓時,應選用表頭内阻大于20KΩ/V的萬用表,否則對某些引腳電壓會有較大的測量誤差。
8、要注意功率集成電路的散熱
功率集成電路應散熱良好,不允許不帶散熱器而處于大功率的狀态下工作。
9、引線要合理
如需要加接外圍元件代替集成電路内部已損壞部分,應選用小型元器件,且接線要合理以免造成不必要的寄生耦合,尤其是要處理好音頻功放集成電路和前置放大電路之間的接地端。
發展趨勢
集成電路(integratedcircuit)是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝,把一個電路中所需的晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起,制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上,然後封裝在一個管殼内,成為具有所需電路功能的微型結構;其中所有元件在結構上已組成一個整體,使電子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面邁進了一大步。它在電路中用字母“IC”表示。集成電路發明者為傑克·基爾比(基于矽的集成電路)和羅伯特·諾伊思(基于鍺的集成電路)。當今半導體工業大多數應用的是基于矽的集成電路。
2001年到2010年這10年間,我國集成電路産量的年均增長率超過25%,集成電路銷售額的年均增長率則達到23%。2010年國内集成電路産量達到640億塊,銷售額超過1430億元,分别是2001年的10倍和8倍。中國集成電路産業規模已經由2001年不足世界集成電路産業總規模的2%提高到2010年的近9%。中國成為過去10年世界集成電路産業發展最快的地區之一。
國内集成電路市場規模也由2001年的1140億元擴大到2010年的7350億元,擴大了6.5倍。國内集成電路産業規模與市場規模之比始終未超過20%。如扣除集成電路産業中接受境外委托代工的銷售額,則中國集成電路市場的實際國内自給率還不足10%,國内市場所需的集成電路産品主要依靠進口。近幾年國内集成電路進口規模迅速擴大,2010年已經達到創紀錄的1570億美元,集成電路已連續兩年超過原油成為國内最大宗的進口商品。與巨大且快速增長的國内市場相比,中國集成電路産業雖發展迅速但仍難以滿足内需要求。
當前以移動互聯網、三網融合、物聯網、雲計算、智能電網、新能源汽車為代表的戰略性新興産業快速發展,将成為繼計算機、網絡通信、消費電子之後,推動集成電路産業發展的新動力。工信部預計,國内集成電路市場規模到2015年将達到12000億元。
我國集成電路産業發展的生态環境亟待優化,設計、制造、封裝測試以及專用設備、儀器、材料等産業鍊上下遊協同性不足,芯片、軟件、整機、系統、應用等各環節互動不緊密。“十二五”期間,中國将積極探索集成電路産業鍊上下遊虛拟一體化模式,充分發揮市場機制作用,強化産業鍊上下遊的合作與協同,共建價值鍊。培育和完善生态環境,加強集成電路産品設計與軟件、整機、系統及服務的有機連接,實現各環節企業的群體躍升,增強電子信息大産業鍊的整體競争優勢。