集成电路的基本概念与发展趋势

集成电路（Integrated Circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。集成电路具有体积小、重量轻、引出线和焊接点少、寿命长、可靠性高、性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通信、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。

集成电路

1958年，美国得州仪器公司展示了全球第一块集成电路板（图12-7），这标志着世界从此进入集成电路时代。集成电路具有体积小、重量轻、寿命长和可靠性高等优点，同时成本也相对低廉，便于进行大规模生产。

图12-7　第一块集成电路板(www.xing528.com)

集成电路芯片封装技术的应用，解决了集成电路免受外力或环境因素导致破坏的问题。集成电路芯片封装是指利用膜技术及微细加工技术，将芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘贴固定及连接，引出接线端子并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺。这样按电子设备整机要求机型连接和装配，实现电子的、物理的功能，使之转变为适用于整机或系统的形式，就大大加速了集成电路工艺的发展。

在此之后，超大规模集成电路应运而生。1967年出现了大规模集成电路，集成度迅速提高；1977年超大规模集成电路面世，一个硅晶片中已经可以集成15万个以上的晶体管；1988年，16MDRAM问世，1平方厘米大小的硅片上集成有 3 500 万个晶体管，标志着进入超大规模集成电路阶段；1997年，采用0.25微米工艺的300 MHz奔腾Ⅱ问世，奔腾系列芯片的推出让计算机的发展如虎添翼，发展速度让人惊叹，至此，超大规模集成电路的发展又到了一个新的高度。2009年，intel酷睿i系列全新推出，创纪录地采用了领先的32纳米工艺，并且下一代22纳米工艺正在研发。集成电路小型化如图12-8所示。

图12-8　集成电路小型化

在近 50 年的时间里，集成电路已经广泛应用于工业、军事、通信和遥控等各个领域。用集成电路来装配电子设备，其装配密度相比晶体管可以提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可以大大提高。集成电路的集成度从小规模到大规模，再到超大规模的迅速发展，关键就在于集成电路的布图设计水平的迅速提高，集成电路的布图设计由此而日益复杂而精密。这些技术的发展，使得集成电路进入了一个新的发展阶段。