阐述集成电路的应用及发展

引言

在电子行业，集成电路的应用非常广泛，每年都有许许多多通用或专用的集

成电路被研发与生产出来，本文将对集成电路的应用以及发展作一全面的阐述。

1、集成电路概述

集成电路，英文为IntegratedCircuit，缩写为IC；即采用一定的工艺，将一

个系统中所需的电阻、电容、晶体管等等元件布线互连在一起，形成一块能实现

特定功能的微系统。它是经过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等半导体制造工艺，

把这个微系统中所需的部件如半导体、电容、电阻以及它们之间的连接导线全部

集成在一小块硅片上，然后焊接封装在一个管壳内的电子器件。从外观上看，它

是一个完整器件，在大小、能耗、寿命、可靠性等方面远优于晶体管期间电路，

目前已广泛应用于工业或生活的电子设备中。

2、集成电路的发展历程

1947年晶体管的出现标志着集成电路的工业就此起步。1950年结型晶体管

的诞生是集成电路发展史上一个重大的里程碑。1951年场效应晶体管发明。1958

年美国德州仪器（TI）公司的科学家们研制出世界上第一块集成电路。1959年

美国仙童（Fairchilds）的诺伊斯研制出用于IC的Si平面工艺，这对集成电路的

工业化生产铺平了道路。60年代出现TTL门电路，并得到广泛应用。70年代

MOL门的出现逐渐取代了TTL门电路，64KDRAM是其典型的产品。80年代

VLSI（超大规模集成电路）的出现，使得IT行业进入崭新阶段，越来越多的产

品蜂拥而至。90年代至今，GSI（巨大规模集成电路）成为IC行业的主流。

3、集成电路的工艺指标

3.1集成度

集成度是以一个芯片所包含的门电路（或器件）的个数来衡量的，集成度的

不断增高，使得单位面积上的门电路越来越多，实现的功能越来越强大，速度和

可靠性越来越高、功耗进一步降低、成本也越来越小，因此说集成度的高低是IC

行业发展水平的体现。在集成度如此之高的今天。要想更进一步提高集成度，一

般采取增大芯片面积、缩小器件特征尺寸等等措施；集成度的提高是IC进入偏

上系统（SoC）时代。

3.2特征尺寸

特征尺寸是器件中最小线条的宽度，也为最小线条宽度和线条间距之和的一

半。如何减小特征尺寸对于集成度的提高有着重大意义，其技术支持主要取决于

光刻。现如今，IC的特征尺寸已经向深亚微米发展，已经在大批量生产的尺寸

是0.15μm、0.13μm、90nm工艺，Intel公司目前已研制出65nm技术。

3.3光刻

光刻技术指在集成电路的制造过程中使用的化学—物理刻蚀方法。将电路图

形制成的模板“复制”到电路板上。随着半导体激素的成熟，光刻技术传递图形的

尺寸缩小了3个量级。从常规光学技术，到现在的电子束、微离子束技术；使用

波长从过去4000埃，到如今的0.1埃。光刻技术已然成为一种极其精密的微细

加工技术。

3.4封装

封装就是将已经能实现功能的集成电路用一定方法，安放、固定、密封等技

术。以防止芯片滑动，避免空气中的杂质污染电路而对其产生影响，同时封装的

当的芯片易于包装运输，不易损坏。封装技术的高低影响芯片自身的性能以及和

它相连的PCB的设计制造，所以说封装也是集成电路生产中至关重要的一环。

4、集成电路未来发展趋势及新技术

4.1集成电路发展趋势

随着微电子工艺技术的持续发展和成熟，集成电路已进入超深亚微米时代，

高集成度、高速度、高性价比、低功耗仍然是IC业发展的目标

1）器件特征尺寸持续缩小

自1965年以来，纵向来看，集成度每年都有所提高，平均每过18个月，

集成度就翻一番，持续地按摩尔定律增长，这是基于栅长不断缩小的结果。IC

技术作为50年来发展最为迅猛的技术，设计规则从1959至今已近缩小了138

倍，晶体管的价格更是从原先的天价到现在的”白菜价”，如果房地产能按此速度

降价，那么如今人们能每天搬家了。

2）系统集成芯片（SoC）

从横向看，集成电路不仅在自身设计发展方向上寻求进展，更是与不同类型

的集合电路结合新的学科或专业知识，不断改变着传统分工的格局。如今已形成

各式各样的片上系统（SoC，SystemonChip）。SoC的出现实现了集成电路工业

的第四次飞跃，必将引领一次以系统芯片为主体的信息产业革命。

3）学科结合将带动关联发展

微电子工业技术的持续发展和应用领域的不断扩大，与其他一些交叉学科及

其有关技术结合，共同发展。例如微电机系统、光电系统、嵌入式系统，医学物

理——将物理学的原理和方法应用于人类疾病预防、诊断、治疗和保健的交叉学

科——它们都将取得明显进展。

4）未来应用

性价比的不断攀升是集成电路发展源源不断的动力，在今后的若干年内，摩

尔定律还将继续起作用。集成电路与系统之间的界限已经被打破，成为了各行各

业智能工作的基石。

4.2集成电路发展新技术

1）无焊内建层技术。

2）微组装技术。

3）纳米级光刻技术。

4）微细加工技术。

5）铜互连技术。

6）应变硅材料制造技术。