集成電路英語(yǔ)：integrated circuit，縮寫(xiě)作IC；或稱微電路（microcircuit）、微芯片（microchip）、晶片/芯片（chip）在電子學(xué)中是一種將電路（主要包括半導(dǎo)體設(shè)備，也包括被動(dòng)組件等）小型化的方式，并時(shí)常制造在半導(dǎo)體晶圓表面上。

2023年4月，國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)首次將能發(fā)射糾纏光子的量子光源完全集成在一塊芯片上。

簡(jiǎn)介

電路制造在半導(dǎo)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）集成電路（hybrid integrated circuit）是由獨(dú)立半導(dǎo)體設(shè)備和被動(dòng)組件，集成到襯底或線路板所構(gòu)成的小型化電路。

從1949年到1957年，維爾納·雅各比（Werner Jacobi）、杰弗里·杜默（Jeffrey Dummer）、西德尼·達(dá)林頓（Sidney Darlington）、樽井康夫（Yasuo Tarui）都開(kāi)發(fā)了原型，但現(xiàn)代集成電路是由杰克·基爾比在1958年發(fā)明的。其因此榮獲2000年諾貝爾物理獎(jiǎng)，但同時(shí)間也發(fā)展出近代實(shí)用的集成電路的羅伯特·諾伊斯，卻早于1990年就過(guò)世。

介紹

晶體管發(fā)明并大量生產(chǎn)之后，各式固態(tài)半導(dǎo)體組件如二極管、晶體管等大量使用，取代了真空管在電路中的功能與角色。到了20世紀(jì)中后期半導(dǎo)體制造技術(shù)進(jìn)步，使得集成電路成為可能。相對(duì)于手工組裝電路使用個(gè)別的分立電子組件，集成電路可以把很大數(shù)量的微晶體管集成到一個(gè)小芯片，是一個(gè)巨大的進(jìn)步。集成電路的規(guī)模生產(chǎn)能力，可靠性，電路設(shè)計(jì)的模塊化方法確保了快速采用標(biāo)準(zhǔn)化集成電路代替了設(shè)計(jì)使用離散晶體管。

集成電路對(duì)于離散晶體管有兩個(gè)主要優(yōu)勢(shì)：成本和性能。成本低是由于芯片把所有的組件通過(guò)照相平版技術(shù)，作為一個(gè)單位印刷，而不是在一個(gè)時(shí)間只制作一個(gè)晶體管。性能高是由于組件快速開(kāi)關(guān)，消耗更低能量，因?yàn)榻M件很小且彼此靠近。2006年，芯片面積從幾平方毫米到350mm2，每mm2可以達(dá)到一百萬(wàn)個(gè)晶體管。

第一個(gè)集成電路雛形是由杰克·基爾比于1958年完成的，其中包括一個(gè)雙極性晶體管，三個(gè)電阻和一個(gè)電容器。

根據(jù)一個(gè)芯片上集成的微電子器件的數(shù)量，集成電路可以分為以下幾類：

小型集成電路（SSI英文全名為Small Scale Integration）邏輯門(mén)10個(gè)以下或晶體管100個(gè)以下。

中型集成電路（MSI英文全名為Medium Scale Integration）邏輯門(mén)11~100個(gè)或 晶體管101~1k個(gè)。

大規(guī)模集成電路（LSI英文全名為L(zhǎng)arge Scale Integration）邏輯門(mén)101~1k個(gè)或晶體管1,001~10k個(gè)。

超大規(guī)模集成電路（VLSI英文全名為Very large scale integration）邏輯門(mén)1,001~10k個(gè)或晶體管10,001~100k個(gè)。

極大規(guī)模集成電路（ULSI英文全名為Ultra Large Scale Integration）邏輯門(mén)10,001~1M個(gè)或晶體管100,001~10M個(gè)。

GLSI（英文全名為Giga Scale Integration）邏輯門(mén)1,000,001個(gè)以上或晶體管10,000,001個(gè)以上。

集成電路的發(fā)展

最先進(jìn)的集成電路是微處理器或多核處理器的核心，可以控制計(jì)算機(jī)到手機(jī)到數(shù)字微波爐的一切。雖然設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一個(gè)復(fù)雜集成電路的成本非常高，但是當(dāng)分散到通常以百萬(wàn)計(jì)的產(chǎn)品上，每個(gè)集成電路的成本最小化。集成電路的性能很高，因?yàn)樾〕叽鐜?lái)短路徑，使得低功率邏輯電路可以在快速開(kāi)關(guān)速度應(yīng)用。

這些年來(lái)，集成電路持續(xù)向更小的外型尺寸發(fā)展，使得每個(gè)芯片可以封裝更多的電路。這樣增加了每單位面積容量，可以降低成本和增加功能，見(jiàn)摩爾定律，集成電路中的晶體管數(shù)量，每1.5年增加一倍?？傊?，隨著外形尺寸縮小，幾乎所有的指標(biāo)改善了，單位成本和開(kāi)關(guān)功率消耗下降，速度提高。但是，集成納米級(jí)別設(shè)備的IC也存在問(wèn)題，主要是泄漏電流。因此，對(duì)于最終用戶的速度和功率消耗增加非常明顯，制造商面臨改進(jìn)芯片結(jié)構(gòu)的尖銳挑戰(zhàn)。這個(gè)過(guò)程和在未來(lái)幾年所期望的進(jìn)步，在半導(dǎo)體國(guó)際技術(shù)路線圖中有很好的描述。

僅僅在其開(kāi)發(fā)后半個(gè)世紀(jì)，集成電路變得無(wú)處不在，計(jì)算機(jī)、手機(jī)和其他數(shù)字電器成為社會(huì)結(jié)構(gòu)不可缺少的一部分。這是因?yàn)?，現(xiàn)代計(jì)算、交流、制造和交通系統(tǒng)，包括互聯(lián)網(wǎng)，全都依賴于集成電路的存在。甚至很多學(xué)者認(rèn)為由集成電路帶來(lái)的數(shù)字革命是人類歷史中最重要的事件。IC的成熟將會(huì)帶來(lái)科技的大躍進(jìn)，不止是在設(shè)計(jì)的技術(shù)上，還有半導(dǎo)體的工藝突破，兩者都是必須的一環(huán)。

分類

集成電路的分類方法很多，依照電路屬模擬或數(shù)字，可以分為：模擬集成電路、數(shù)字集成電路和混合信號(hào)集成電路（模擬和數(shù)字在一個(gè)芯片上）。

數(shù)字集成電路可以包含任何東西，在幾平方毫米上有從幾千到百萬(wàn)的邏輯門(mén)、觸發(fā)器、多任務(wù)器和其他電路。這些電路的小尺寸使得與板級(jí)集成相比，有更高速度，更低功耗（參見(jiàn)低功耗設(shè)計(jì)）并降低了制造成本。這些數(shù)字IC，以微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器和微控制器為代表，工作中使用二進(jìn)制，處理1和0信號(hào)。

模擬集成電路有，例如傳感器、電源控制電路和運(yùn)放，處理模擬信號(hào)。完成放大、濾波、解調(diào)、混頻的功能等。通過(guò)使用專家所設(shè)計(jì)、具有良好特性的模擬集成電路，減輕了電路設(shè)計(jì)師的重?fù)?dān)，不需凡事再由基礎(chǔ)的一個(gè)個(gè)晶體管處設(shè)計(jì)起。

集成電路可以把模擬和數(shù)字電路集成在一個(gè)單芯片上，以做出如模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器等器件。這種電路提供更小的尺寸和更低的成本，但是對(duì)于信號(hào)沖突必須小心。

制造

參見(jiàn)：半導(dǎo)體器件制造和集成電路設(shè)計(jì)

從20世紀(jì)30年代開(kāi)始，元素周期表中的化學(xué)元素中的半導(dǎo)體被研究者如貝爾實(shí)驗(yàn)室的威廉·肖克利（William Shockley）認(rèn)為是固態(tài)真空管的最可能的原料。從氧化銅到鍺，再到硅，原料在20世紀(jì)40到50年代被系統(tǒng)的研究。盡管元素周期表的一些III-V價(jià)化合物如砷化鎵應(yīng)用于特殊用途如：發(fā)光二極管、激光、太陽(yáng)能電池和最高速集成電路，單晶硅成為集成電路主流的基層。創(chuàng)造無(wú)缺陷晶體的方法用去了數(shù)十年的時(shí)間。

半導(dǎo)體集成電路工藝，包括以下步驟，并重復(fù)使用：

光刻

刻蝕

薄膜（化學(xué)氣相沉積或物理氣相沉積）

摻雜（熱擴(kuò)散或離子注入）

化學(xué)機(jī)械平坦化CMP

使用單晶硅晶圓（或III-V族，如砷化鎵）用作基層，然后使用光刻、摻雜、CMP等技術(shù)制成MOSFET或BJT等組件，再利用薄膜和CMP技術(shù)制成導(dǎo)線，如此便完成芯片制作。因產(chǎn)品性能需求及成本考量，導(dǎo)線可分為鋁工藝（以濺鍍?yōu)橹鳎┖豌~工藝（以電鍍?yōu)橹鲄⒁?jiàn)Damascene）。主要的工藝技術(shù)可以分為以下幾大類：黃光微影、刻蝕、擴(kuò)散、薄膜、平坦化制成、金屬化制成。

IC由很多重疊的層組成，每層由視頻技術(shù)定義，通常用不同的顏色表示。一些層標(biāo)明在哪里不同的摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)基層（成為擴(kuò)散層），一些定義哪里額外的離子灌輸（灌輸層），一些定義導(dǎo)體（多晶硅或金屬層），一些定義傳導(dǎo)層之間的連接（過(guò)孔或接觸層）。所有的組件由這些層的特定組合構(gòu)成。

在一個(gè)自排列（CMOS）過(guò)程中，所有門(mén)層（多晶硅或金屬）穿過(guò)擴(kuò)散層的地方形成晶體管。

電阻結(jié)構(gòu)，電阻結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比，結(jié)合表面電阻系數(shù)，決定電阻。

電容結(jié)構(gòu)，由于尺寸限制，在IC上只能產(chǎn)生很小的電容。

更為少見(jiàn)的電感結(jié)構(gòu)，可以制作芯片載電感或由回旋器模擬。

因?yàn)镃MOS設(shè)備只引導(dǎo)電流在邏輯門(mén)之間轉(zhuǎn)換，CMOS設(shè)備比雙極型組件（如雙極性晶體管）消耗的電流少很多。透過(guò)電路的設(shè)計(jì)，將多顆的晶體管管畫(huà)在硅晶圓上，就可以畫(huà)出不同作用的集成電路。

隨機(jī)存取存儲(chǔ)器是最常見(jiàn)類型的集成電路，所以密度最高的設(shè)備是存儲(chǔ)器，但即使是微處理器上也有存儲(chǔ)器。盡管結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜－幾十年來(lái)芯片寬度一直減少－但集成電路的層依然比寬度薄很多。組件層的制作非常像照相過(guò)程。雖然可見(jiàn)光譜中的光波不能用來(lái)曝光組件層，因?yàn)樗麄兲罅?。高頻光子（通常是紫外線）被用來(lái)創(chuàng)造每層的圖案。因?yàn)槊總€(gè)特征都非常小，對(duì)于一個(gè)正在調(diào)試制造過(guò)程的過(guò)程工程師來(lái)說(shuō)，電子顯微鏡是必要工具。

在使用自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）包裝前，每個(gè)設(shè)備都要進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試過(guò)程稱為晶圓測(cè)試或晶圓探通。晶圓被切割成矩形塊，每個(gè)被稱為晶片（“die”）。每個(gè)好的die被焊在“pads”上的鋁線或金線，連接到封裝內(nèi)，pads通常在die的邊上。封裝之后，設(shè)備在晶圓探通中使用的相同或相似的ATE上進(jìn)行終檢。測(cè)試成本可以達(dá)到低成本產(chǎn)品的制造成本的25%，但是對(duì)于低產(chǎn)出，大型和/或高成本的設(shè)備，可以忽略不計(jì)。

在2005年，一個(gè)制造廠（通常稱為半導(dǎo)體工廠，常簡(jiǎn)稱fab，指fabrication facility）建設(shè)費(fèi)用要超過(guò)10億美元，因?yàn)榇蟛糠植僮魇亲詣?dòng)化的。

制造過(guò)程

芯片制作完整過(guò)程包括芯片設(shè)計(jì)、晶片制作、封裝制作、測(cè)試等幾個(gè)環(huán)節(jié)，其中晶片制作過(guò)程尤為的復(fù)雜。

首先是芯片設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)的需求，生成的“圖樣”

芯片的原料晶圓

晶圓的成分是硅，硅是由石英沙所精練出來(lái)的，晶圓便是硅元素加以純化（99.999%），接著是將這些純硅制成硅晶棒，成為制造集成電路的石英半導(dǎo)體的材料，將其切片就是芯片制作具體所需要的晶圓。晶圓越薄，生產(chǎn)的成本越低，但對(duì)工藝就要求的越高。

晶圓涂膜

晶圓涂膜能抵抗氧化以及耐溫能力，其材料為光阻的一種。

晶圓光刻顯影、蝕刻

光刻工藝的基本流程如圖1所示。首先是在晶圓（或襯底）表面涂上一層光刻膠并烘干。烘干后的晶圓被傳送到光刻機(jī)里面。光線透過(guò)一個(gè)掩模把掩模上的圖形投影在晶圓表面的光刻膠上，實(shí)現(xiàn)曝光，激發(fā)光化學(xué)反應(yīng)。對(duì)曝光后的晶圓進(jìn)行第二次烘烤，即所謂的曝光后烘烤，后烘烤使得光化學(xué)反應(yīng)更充分。最后，把顯影液噴灑到晶圓表面的光刻膠上，對(duì)曝光圖形顯影。顯影后，掩模上的圖形就被存留在了光刻膠上。涂膠、烘烤和顯影都是在勻膠顯影機(jī)中完成的，曝光是在光刻機(jī)中完成的。勻膠顯影機(jī)和光刻機(jī)一般都是聯(lián)機(jī)作業(yè)的，晶圓通過(guò)機(jī)械手在各單元和機(jī)器之間傳送。整個(gè)曝光顯影系統(tǒng)是封閉的，晶圓不直接暴露在周?chē)h(huán)境中，以減少環(huán)境中有害成分對(duì)光刻膠和光化學(xué)反應(yīng)的影響。

該過(guò)程使用了對(duì)紫外光敏感的化學(xué)物質(zhì)，即遇紫外光則變軟。通過(guò)控制遮光物的位置可以得到芯片的外形。在硅晶片涂上光致抗蝕劑，使得其遇紫外光就會(huì)溶解。這時(shí)可以用上第一份遮光物，使得紫外光直射的部分被溶解，這溶解部分接著可用溶劑將其沖走。這樣剩下的部分就與遮光物的形狀一樣了，而這效果正是我們所要的。這樣就得到我們所需要的二氧化硅層。

摻加雜質(zhì)

將晶圓中植入離子，生成相應(yīng)的P、N類半導(dǎo)體。

具體工藝是從硅片上暴露的區(qū)域開(kāi)始，放入化學(xué)離子混合液中。這一工藝將改變攙雜區(qū)的導(dǎo)電方式，使每個(gè)晶體管可以通、斷、或攜帶數(shù)據(jù)。簡(jiǎn)單的芯片可以只用一層，但復(fù)雜的芯片通常有很多層，這時(shí)候?qū)⒃摿鞒滩粩嗟闹貜?fù)，不同層可通過(guò)開(kāi)啟窗口聯(lián)接起來(lái)。這一點(diǎn)類似多層PCB板的制作原理。更為復(fù)雜的芯片可能需要多個(gè)二氧化硅層，這時(shí)候通過(guò)重復(fù)光刻以及上面流程來(lái)實(shí)現(xiàn)，形成一個(gè)立體的結(jié)構(gòu)。

晶圓測(cè)試

經(jīng)過(guò)上面的幾道工藝之后，晶圓上就形成了一個(gè)個(gè)格狀的晶粒。通過(guò)針測(cè)的方式對(duì)每個(gè)晶粒進(jìn)行電氣特性檢測(cè)。一般每個(gè)芯片的擁有的晶粒數(shù)量是龐大的，組織一次針測(cè)試模式是非常復(fù)雜的過(guò)程，這要求了在生產(chǎn)的時(shí)候盡量是同等芯片規(guī)格構(gòu)造的型號(hào)的大批量的生產(chǎn)。數(shù)量越大相對(duì)成本就會(huì)越低，這也是為什么主流芯片器件造價(jià)低的一個(gè)因素。

封裝

將制造完成晶圓固定，綁定引腳，按照需求去制作成各種不同的封裝形式，這就是同種芯片內(nèi)核可以有不同的封裝形式的原因。比如：DIP、QFP、PLCC、QFN等等。這里主要是由用戶的應(yīng)用習(xí)慣、應(yīng)用環(huán)境、市場(chǎng)形式等外圍因素來(lái)決定的。

測(cè)試、包裝

經(jīng)過(guò)上述工藝流程以后，芯片制作就已經(jīng)全部完成了，這一步驟是將芯片進(jìn)行測(cè)試、剔除不良品，以及包裝。

型號(hào)

芯片命名方式一般都是：字母+數(shù)字+字母

前面的字母是芯片廠商或是某個(gè)芯片系列的縮寫(xiě)。像MC開(kāi)始的多半是摩托羅拉的，MAX開(kāi)始的多半是美信的。

中間的數(shù)字是功能型號(hào)。像MC7805和LM7805，從7805上可以看出它們的功能都是輸出5V，只是廠家不一樣。

后面的字母多半是封裝信息，要看廠商提供的資料才能知道具體字母代表什么封裝。

74系列是標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯器件的通用名稱，例如74LS00、74LS02等等，單從74來(lái)看看不出是什么公司的產(chǎn)品。不同公司會(huì)在74前面加前綴，例如SN74LS00等。

相關(guān)拓展

一個(gè)完整的IC型號(hào)一般都至少必須包含以下四個(gè)部分:

前綴（首標(biāo)）-----很多可以推測(cè)是哪家公司產(chǎn)品。

器件名稱----一般可以推斷產(chǎn)品的功能（memory可以得知其容量）。

溫度等級(jí)-----區(qū)分商業(yè)級(jí)，工業(yè)級(jí)，軍級(jí)等。一般情況下，C表示民用級(jí)，Ⅰ表示工業(yè)級(jí)，E表示擴(kuò)展工業(yè)級(jí)，A表示航空級(jí)，M表示軍品級(jí)。

封裝----指出產(chǎn)品的封裝和管腳數(shù)有些IC型號(hào)還會(huì)有其它內(nèi)容:

速率----如memory，MCU，DSP，F(xiàn)PGA等產(chǎn)品都有速率區(qū)別，如-5，-6之類數(shù)字表示。

工藝結(jié)構(gòu)----如通用數(shù)字IC有COMS和TL兩種，常用字母C，T來(lái)表示。

是否環(huán)保-----一般在型號(hào)的末尾會(huì)有一個(gè)字母來(lái)表示是否環(huán)保，如z，R，+等。

包裝-----顯示該物料是以何種包裝運(yùn)輸?shù)?，如tube，T/R，rail，tray等。

版本號(hào)----顯示該產(chǎn)品修改的次數(shù)，一般以M為第一版本。

IC命名、封裝常識(shí)與命名規(guī)則

溫度范圍：

C=0℃至60℃（商業(yè)級(jí)）；I=-20℃至85℃（工業(yè)級(jí)）；E=-40℃至85℃（擴(kuò)展工業(yè)級(jí)）；A=-40℃至82℃（航空級(jí)）；M=-55℃至125℃（軍品級(jí)）

封裝類型：

A—SSOP；B—CERQUAD；C-TO-200，TQFP﹔D—陶瓷銅頂；E—QSOP；F—陶瓷SOP；H—SBGAJ-陶瓷DIP；K—TO-3；L—LCC，M—MQFP；N——窄DIP﹔N—DIP;；Q—PLCC；R一窄陶瓷DIP（300mil）；S—TO-52，T—TO5，TO-99，TO-100﹔U—TSSOP，uMAX，SOT；W—寬體小外型(300mil)﹔X—SC-60(3P，5P，6P)﹔Y―窄體銅頂；Z—TO-92，MQUAD；D—裸片；/PR-增強(qiáng)型塑封﹔/W-晶圓。

管腳數(shù):

A—8；B—10﹔C—12，192；D—14；E—16；F——22，256；G—4；H—4；I—28；J—2；K—5，68；L—40；M—6，48；N—18；O—42；P—20﹔Q—2，100﹔R—3，843；S——4，80；T—6，160；U—60；V—8(圓形)﹔W—10(圓形)﹔X—36；Y—8(圓形)﹔Z—10(圓形)。

注:接口類產(chǎn)品四個(gè)字母后綴的第一個(gè)字母是E，則表示該器件具備抗靜電功能

封裝技術(shù)的發(fā)展

最早的集成電路使用陶瓷扁平封裝，這種封裝很多年來(lái)因?yàn)榭煽啃院托〕叽缋^續(xù)被軍方使用。商用電路封裝很快轉(zhuǎn)變到雙列直插封裝，開(kāi)始是陶瓷，之后是塑料。20世紀(jì)80年代，VLSI電路的針腳超過(guò)了DIP封裝的應(yīng)用限制，最后導(dǎo)致插針網(wǎng)格數(shù)組和芯片載體的出現(xiàn)。

表面貼著封裝在20世紀(jì)80年代初期出現(xiàn)，該年代后期開(kāi)始流行。它使用更細(xì)的腳間距，引腳形狀為海鷗翼型或J型。以Small-Outline Integrated Circuit（SOIC）為例，比相等的DIP面積少30-50%，厚度少70%。這種封裝在兩個(gè)長(zhǎng)邊有海鷗翼型引腳突出，引腳間距為0.05英寸。

Small-Outline Integrated Circuit（SOIC）和PLCC封裝。20世紀(jì)90年代，盡管PGA封裝依然經(jīng)常用于高端微處理器。PQFP和thin small-outline package（TSOP）成為高引腳數(shù)設(shè)備的通常封裝。Intel和AMD的高端微處理從PGA（Pine Grid Array）封裝轉(zhuǎn)到了平面網(wǎng)格陣列封裝（Land Grid Array，LGA）封裝。

球柵數(shù)組封裝封裝從20世紀(jì)70年代開(kāi)始出現(xiàn)，90年代開(kāi)發(fā)了比其他封裝有更多管腳數(shù)的覆晶球柵數(shù)組封裝封裝。在FCBGA封裝中，晶片（die）被上下翻轉(zhuǎn)（flipped）安裝，通過(guò)與PCB相似的基層而不是線與封裝上的焊球連接。FCBGA封裝使得輸入輸出信號(hào)陣列（稱為I/O區(qū)域）分布在整個(gè)芯片的表面，而不是限制于芯片的外圍。如今的市場(chǎng)，封裝也已經(jīng)是獨(dú)立出來(lái)的一環(huán)，封裝的技術(shù)也會(huì)影響到產(chǎn)品的質(zhì)量及良率。

集成電路芯片封裝概述

封裝概念

狹義:利用膜技術(shù)及微細(xì)加工技術(shù)，將芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘貼固定及連接，引出接線端子并通過(guò)可塑性絕緣介質(zhì)灌封固定，構(gòu)成整體立體結(jié)構(gòu)的工藝。

廣義:將封裝體與基板連接固定，裝配成完整的系統(tǒng)或電子設(shè)備，并確保整個(gè)系統(tǒng)綜合性能的工程。

芯片封裝實(shí)現(xiàn)的功能

1、傳遞功能；2、傳遞電路信號(hào)；3、提供散熱途徑；4、結(jié)構(gòu)保護(hù)與支持。

封裝工程的技術(shù)層次

封裝工程始于集成電路芯片制成之后，包括集成電路芯片的粘貼固定、互連、封裝、密封保護(hù)、與電路板的連接、系統(tǒng)組合，直到最終產(chǎn)品完成之前的所有過(guò)程。

第一層次:又稱為芯片層次的封裝，是指把集成電路芯片與封裝基板或引腳架之間的粘貼固定、電路連線與封裝保護(hù)的工藝，使之成為易于取放輸送，并可與下一層次組裝進(jìn)行連接的模塊(組件)元件。

第二層次:將數(shù)個(gè)第-層次完成的封裝與其他電子元器件組成--個(gè)電路卡的工藝。第三層次:將數(shù)個(gè)第二層次完成的封裝組裝的電路卡組合成在一個(gè)主電路板上使之成為一個(gè)部件或子系統(tǒng)的工藝。

第四層次:將數(shù)個(gè)子系統(tǒng)組裝成為一個(gè)完整電子產(chǎn)品的工藝過(guò)程。

在芯片.上的集成電路元器件間的連線工藝也稱為零級(jí)層次的封裝，因此封裝工程也可以用五個(gè)層次區(qū)分。

封裝的分類

1、按封裝集成電路芯片的數(shù)目:單芯片封裝(scP)和多芯片封裝(MCP)；

2、按密封材料區(qū)分:高分子材料(塑料)和陶瓷；

3、按器件與電路板互連方式:引腳插入型(PTH)和表面貼裝型(SMT)4、按引腳分布形態(tài):單邊引腳、雙邊引腳、四邊引腳和底部引腳；

SMT器件有L型、J型、I型的金屬引腳。

SIP:單列式封裝SQP:小型化封裝MCP:金屬罐式封裝DIP:雙列式封裝CSP:芯片尺寸封裝QFP:四邊扁平封裝PGA:點(diǎn)陣式封裝BGA:球柵陣列式封裝LCCC:無(wú)引線陶瓷芯片載體

原理

芯片是一種集成電路，由大量的晶體管構(gòu)成。不同的芯片有不同的集成規(guī)模，大到幾億；小到幾十、幾百個(gè)晶體管。晶體管有兩種狀態(tài)，開(kāi)和關(guān)，用1、0來(lái)表示。多個(gè)晶體管產(chǎn)生的多個(gè)1與0的信號(hào)，這些信號(hào)被設(shè)定成特定的功能（即指令和數(shù)據(jù)），來(lái)表示或處理字母、數(shù)字、顏色和圖形等。芯片加電以后，首先產(chǎn)生一個(gè)啟動(dòng)指令，來(lái)啟動(dòng)芯片，以后就不斷接受新指令和數(shù)據(jù)，來(lái)完成功能。

中國(guó)芯片

相關(guān)政策

2020年8月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》，讓本已十分火熱的國(guó)產(chǎn)芯片行業(yè)再添重磅利好。

據(jù)美國(guó)消費(fèi)者新聞與商業(yè)頻道網(wǎng)站8月10日?qǐng)?bào)道，中國(guó)公布一系列政策來(lái)幫助提振國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)。大部分激勵(lì)措施的焦點(diǎn)是減稅。例如，經(jīng)營(yíng)期在15年以上、生產(chǎn)的集成電路線寬小于28納米（含）的制造商將被免征長(zhǎng)達(dá)10年的企業(yè)所得稅。對(duì)于芯片制造商來(lái)說(shuō)，優(yōu)惠期自獲利年度起計(jì)算。新政策還關(guān)注融資問(wèn)題，鼓勵(lì)公司在科創(chuàng)板等以科技股為主的證券交易板塊上市。

發(fā)展歷史

1965-1978年創(chuàng)業(yè)期

1965年，第一批國(guó)內(nèi)研制的晶體管和數(shù)字電路在河北半導(dǎo)體研究所鑒定成功。

1968年，上海無(wú)線電十四廠首家制成PMOS（P型金屬-氧化物-半導(dǎo)體）集成電路。

1970年，北京878廠、上海無(wú)線電十九廠建成投產(chǎn)。

1972年，中國(guó)第一塊PMOS型LSI電路在四川永川一四二四研究所制。

1976年，中科院計(jì)算所采用中科院109廠（現(xiàn)中科院微電子研究所）研制的ECL（發(fā)射極耦合邏輯電路），研制成功1000萬(wàn)次大型電子計(jì)算機(jī)。

1978-1989年 探索前進(jìn)期

1980年，中國(guó)第一條3英寸線在878廠投入運(yùn)行。

1982年，江蘇無(wú)錫724廠從東芝引進(jìn)電視機(jī)集成電路生產(chǎn)線，這是中國(guó)第一次從國(guó)外引進(jìn)集成電路技術(shù)；

國(guó)務(wù)院成立電子計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路領(lǐng)導(dǎo)小組，制定了中國(guó)IC發(fā)展規(guī)劃，提出“六五”期間要對(duì)半導(dǎo)體工業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造。

1985年，第一塊64K DRAM在無(wú)錫國(guó)營(yíng)724廠試制成功。

1988年，上無(wú)十四廠建成了我國(guó)第一條4英寸線。

1989年，機(jī)電部在無(wú)錫召開(kāi)“八五”集成電路發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)，提出振興集成電路的發(fā)展戰(zhàn)略；

724廠和永川半導(dǎo)體研究所無(wú)錫分所合并成立了中國(guó)華晶電子集團(tuán)公司。

1990-2000年 重點(diǎn)建設(shè)期

1990年，國(guó)務(wù)院決定實(shí)施“908”工程。

1991年，首都鋼鐵公司和日本NEC公司成立中外合資公司——首鋼NEC電子有限公司。

1992年，上海飛利浦公司建成了我國(guó)第一條5英寸線。

1993年，第一塊256K DRAM在中國(guó)華晶電子集團(tuán)公司試制成功。

1994年，首鋼日電公司建成了我國(guó)第一條6英寸線。

1995年，國(guó)務(wù)院決定繼續(xù)實(shí)施集成電路專項(xiàng)工程（“909”工程），集中建設(shè)我國(guó)第一條8英寸生產(chǎn)線。

1996年，英特爾公司投資在上海建設(shè)封測(cè)廠。

1997年，由上海華虹集團(tuán)與日本NEC公司合資組建上海華虹NEC電子有限公司，主要承擔(dān)“909”主體工程超大規(guī)模集成電路芯片生產(chǎn)線項(xiàng)目建設(shè)。

1998年，華晶與上華合作生產(chǎn)MOS圓片合約簽定，開(kāi)始了中國(guó)大陸的Foundry時(shí)代；由北京有色金屬研究總院半導(dǎo)體材料國(guó)家工程研究中心承擔(dān)的我國(guó)第一條8英寸硅單晶拋光生產(chǎn)線建成投產(chǎn)。

1999年，上海華虹NEC的第一條8英寸生產(chǎn)線正式建成投產(chǎn)。

2000-2011年 發(fā)展加速期

2000年，中芯國(guó)際在上海成立，國(guó)務(wù)院18號(hào)文件加大對(duì)集成電路的扶持力度。

2002年，中國(guó)第一款批量投產(chǎn)的通用CPU芯片“龍芯一號(hào)”研制成功。

2003年，臺(tái)積電（上海）有限公司落戶上海。

2004年，中國(guó)大陸第一條12英寸線在北京投入生產(chǎn)。

2006年，設(shè)立“國(guó)家重大科技專項(xiàng)”；無(wú)錫海力士意法半導(dǎo)體正式投產(chǎn)。

2008年，中星微電子手機(jī)多媒體芯片全球銷量突破1億枚。

2009年，國(guó)家“核高基”重大專項(xiàng)進(jìn)入申報(bào)與實(shí)施階段。

2011年，《關(guān)于印發(fā)進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和繼承電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》。

2012年-2019年高質(zhì)量發(fā)展期

2012年，《集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》發(fā)布；韓國(guó)三星70億美元一期投資閃存芯片項(xiàng)目落戶西安。

2013年，紫光收購(gòu)展訊通信、銳迪科；大陸IC設(shè)計(jì)公司進(jìn)入10億美元俱樂(lè)部。

2014年，《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》正式發(fā)布實(shí)施；“國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資基金”（大基金）成立。

2015年，長(zhǎng)電科技以7.8億美元收購(gòu)星科金朋公司；中芯國(guó)際28納米產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

2016年，大基金、紫光投資長(zhǎng)江儲(chǔ)存；第一臺(tái)全部采用國(guó)產(chǎn)處理器構(gòu)建的超級(jí)計(jì)算機(jī)“神威太湖之光”獲世界超算冠軍。

2017年，長(zhǎng)江存儲(chǔ)一期項(xiàng)目封頂；存儲(chǔ)器產(chǎn)線建設(shè)全面開(kāi)啟；全球首家AI芯片獨(dú)角獸初創(chuàng)公司成立；華為發(fā)布全球第一款人工智能芯片麒麟970。

2018年，紫光量產(chǎn)32層3D NAND（零突破）。

2019年，華為旗下海思發(fā)布全球首款5G SoC芯片海思麒麟990，采用了全球先進(jìn)的7納米工藝；64層3D NAND閃存芯片實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；中芯國(guó)際14納米工藝量產(chǎn)。

2021年7月，首款采用自主指令系統(tǒng)LoongArch設(shè)計(jì)的處理器芯片，龍芯3A5000正式發(fā)布。

2025年8月21日晚間，杭州深度求索公司（DeepSeek）上線“DeepSeekV3.1”版本。同時(shí)，該公司宣稱其模型版本使用適配國(guó)產(chǎn)芯片結(jié)構(gòu)的參數(shù)精度，暗示國(guó)產(chǎn)芯片未來(lái)有望得到大規(guī)模使用。

挑戰(zhàn)

2020年8月7日，華為常務(wù)董事、華為消費(fèi)者業(yè)務(wù)CEO余承東在中國(guó)信息化百人會(huì)2020年峰會(huì)上的演講中說(shuō)，受管制影響，下半年發(fā)售的Mate 40所搭載的麒麟9000芯片，或?qū)⑹侨A為自研的麒麟芯片的最后一代。

以制造為主的芯片下游，是我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)最薄弱的環(huán)節(jié)。由于工藝復(fù)雜，芯片制造涉及到從學(xué)界到產(chǎn)業(yè)界在材料、工程、物理、化學(xué)、光學(xué)等方面的長(zhǎng)期積累，這些短板短期內(nèi)難以補(bǔ)足。

任正非早就表示：華為很像一架被打得千瘡百孔的飛機(jī)，正在加緊補(bǔ)洞，現(xiàn)在大多數(shù)洞已經(jīng)補(bǔ)好，還有一些比較重要的洞，需要兩三年才能完全克服。

隨著禁令愈加嚴(yán)苛，要補(bǔ)的洞越來(lái)越多，余承東是承認(rèn)，當(dāng)初只做設(shè)計(jì)不做生產(chǎn)是個(gè)錯(cuò)誤，除了補(bǔ)洞更要拓展新的領(lǐng)地。

華為和合作伙伴正在朝這個(gè)方向走去——華為的計(jì)劃是做IDM，業(yè)內(nèi)人士對(duì)投中網(wǎng)表示。IDM，是芯片領(lǐng)域的一種設(shè)計(jì)生產(chǎn)模式，從芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝到測(cè)試，覆蓋整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。一方面，華為正在從芯片設(shè)計(jì)向上游延伸。余承東曾表示，華為將全方位扎根，突破物理學(xué)材料學(xué)的基礎(chǔ)研究和精密制造。華為消費(fèi)者業(yè)務(wù)成立專門(mén)部門(mén)做屏幕驅(qū)動(dòng)芯片，進(jìn)軍屏幕行業(yè)。早前，網(wǎng)絡(luò)爆出華為在內(nèi)部開(kāi)啟塔山計(jì)劃：預(yù)備建設(shè)一條完全沒(méi)有美國(guó)技術(shù)的45nm的芯片生產(chǎn)線，同時(shí)還在探索合作建立28nm的自主技術(shù)芯片生產(chǎn)線。

據(jù)流傳的資料顯示，這項(xiàng)計(jì)劃包括EDA設(shè)計(jì)、材料、材料的生產(chǎn)制造、工藝、設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體制造、芯片封測(cè)等在內(nèi)的各個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體技術(shù)的全面自主可控。

外媒聲音

1、日本《日經(jīng)亞洲評(píng)論》8月12日文章稱，中國(guó)招聘了100多名前臺(tái)積電工程師以力爭(zhēng)獲得芯片（產(chǎn)業(yè)）領(lǐng)軍地位。作為全世界最大的芯片代工企業(yè)，臺(tái)積電成為中國(guó)（大陸）求賢若渴的芯片項(xiàng)目的首要目標(biāo)。

高德納咨詢半導(dǎo)體分析師羅杰·盛（音）說(shuō)：“中國(guó)芯片人才依然奇缺，因?yàn)樵搰?guó)正在同時(shí)開(kāi)展許多大型項(xiàng)目。人才不足是制約半導(dǎo)體發(fā)展的瓶頸。

2、華為消費(fèi)者業(yè)務(wù)CEO余承東近日承認(rèn)，由于美國(guó)對(duì)華為的第二輪制裁，到9月16日華為麒麟高端芯片就將用光庫(kù)存。在芯片危機(jī)上華為如何破局，美國(guó)CNBC網(wǎng)站11日分析稱，華為有5個(gè)選擇，但同時(shí)“所有5個(gè)選擇都面臨重大挑戰(zhàn)”。

3、德國(guó)《經(jīng)濟(jì)周刊》表示，以半導(dǎo)體行業(yè)為例，盡管中國(guó)芯片需求達(dá)到全球60％，但中國(guó)自產(chǎn)的只有13％。路透社稱，美國(guó)對(duì)華為打壓加劇，中國(guó)則力推經(jīng)濟(jì)內(nèi)循環(huán)，力爭(zhēng)在高科技領(lǐng)域不受制于人。

4、美國(guó)消費(fèi)者新聞與商業(yè)頻道網(wǎng)站8月10日?qǐng)?bào)道指出，中國(guó)計(jì)劃到2020年將半導(dǎo)體自給率提高到40%，到2025年提高到70%。

瑞士米拉博證券公司技術(shù)、媒體和電信研究主管尼爾·坎普林在電子郵件中告訴消費(fèi)者新聞與商業(yè)頻道記者：“我認(rèn)為，這場(chǎng)新的技術(shù)冷戰(zhàn)正是中國(guó)攀爬技術(shù)曲線、積極開(kāi)發(fā)本土技術(shù)的原因?！?/p>

歐亞集團(tuán)地緣-技術(shù)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人保羅·特廖洛說(shuō)：“新政策中列出的優(yōu)惠待遇將在某些領(lǐng)域起到幫助作用，但從短期看，對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)向價(jià)值鏈上游攀升和提高全球競(jìng)爭(zhēng)力幫助有限?！?/p>

相關(guān)新聞

2020年8月13日消息，國(guó)務(wù)院近日印發(fā)《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》，讓本已十分火熱的國(guó)產(chǎn)芯片行業(yè)再添重磅利好。重磅政策激活萬(wàn)億市場(chǎng)，“新經(jīng)濟(jì)”“新基建”催生新機(jī)遇。“新需求”爆發(fā)，國(guó)產(chǎn)芯片迎黃金發(fā)展期。

2020年8月10日，據(jù)美國(guó)消費(fèi)者新聞與商業(yè)頻道網(wǎng)站日?qǐng)?bào)道，中國(guó)公布了一系列政策來(lái)幫助提振國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)。大部分激勵(lì)措施的焦點(diǎn)是減稅。

2022年2月8日，歐盟公布《芯片法案》。

2022年11月，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)工程學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)明了一種芯片，其安全性和穩(wěn)健性超過(guò)了現(xiàn)有的量子通信硬件。

2024年12月3日，中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)、中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)通信企業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)表聲明，呼吁國(guó)內(nèi)企業(yè)審慎選擇采購(gòu)美國(guó)芯片。

芯片短缺加劇

---中國(guó)國(guó)產(chǎn)化加速

在美國(guó)多次擾亂全球芯片供應(yīng)鏈之后，芯片供不應(yīng)求的局面正在不斷蔓延。在大眾、通用等多家汽車(chē)制造商因芯片短缺而被迫宣布減產(chǎn)之后，近期美國(guó)科技巨頭蘋(píng)果似乎也因?yàn)樾酒?yīng)不足，而將停止生產(chǎn)iPhone 12 mini。

雪上加霜的是，在全球芯片供應(yīng)短缺不斷加劇之際，三星、英飛凌和恩智浦等多個(gè)芯片制造商卻關(guān)閉了其在美國(guó)的部分產(chǎn)能，這是怎么回事呢？

周四（2月18日）MarketWatch最新報(bào)道顯示，受到暴風(fēng)雪極端天氣的侵襲，部分在美芯片公司因設(shè)施受到影響而被迫停產(chǎn)，這可能會(huì)加劇芯片短缺的問(wèn)題，從而間接影響到該國(guó)汽車(chē)制造商的產(chǎn)量。

報(bào)道顯示，全球最大的芯片制造商之一——韓國(guó)三星電子的發(fā)言人表示，該公司在美國(guó)德州奧斯汀有2家工廠，而本周二當(dāng)?shù)卣呀?jīng)要求該公司關(guān)閉這2家工廠。據(jù)悉，奧斯汀工廠約占三星芯片總產(chǎn)能的28%。其發(fā)言人稱，三星將盡快恢復(fù)生產(chǎn)，不過(guò)必須等待電力供應(yīng)恢復(fù)。

據(jù)悉，此前德州約有380萬(wàn)名居民被斷電。為了盡快解決這一問(wèn)題，德州政府周四發(fā)布了天然氣對(duì)外銷售禁令，要求天然氣生產(chǎn)商將天然氣賣(mài)給本州電廠。德州電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商Ercot的高管Dan Woodfin在接受采訪時(shí)稱，天然氣供應(yīng)不足是其難以恢復(fù)供電的原因之一。

而在德州大量人口出現(xiàn)斷電問(wèn)題之際，工廠的用電需求自然無(wú)法優(yōu)先得到滿足。報(bào)道顯示，三星并非被要求關(guān)閉芯片工廠的企業(yè)，恩智浦和英飛凌等芯片巨頭也因電力供應(yīng)中斷而關(guān)閉了在當(dāng)?shù)氐墓S。

與此同時(shí)，中國(guó)芯片國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程則在不斷加速。周四最新消息顯示，百度在其最新公布的財(cái)報(bào)中首次披露了其芯片進(jìn)展。該財(cái)報(bào)顯示，百度自主研發(fā)的昆侖2芯片即將量產(chǎn)，以提升百度智能云的算力優(yōu)勢(shì)。

糾纏量子光源

2023年4月，德國(guó)和荷蘭科學(xué)家組成的國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)首次將能發(fā)射糾纏光子的量子光源完全集成在一塊芯片上。

原子級(jí)薄晶體管

2023年，美國(guó)麻省理工學(xué)院一個(gè)跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種低溫生長(zhǎng)工藝，可直接在硅芯片上有效且高效地“生長(zhǎng)”二維（2D）過(guò)渡金屬二硫化物（TMD）材料層，以實(shí)現(xiàn)更密集的集成。

4納米芯片

當(dāng)?shù)貢r(shí)間2025年1月10日，美國(guó)商務(wù)部長(zhǎng)吉娜·雷蒙多表示，臺(tái)積電已開(kāi)始在亞利桑那州為美國(guó)客戶生產(chǎn)4納米芯片。

印度發(fā)布國(guó)產(chǎn)芯片

2025年7月，印度電子和信息技術(shù)部長(zhǎng)宣布，印度首款國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體芯片將于2025年底發(fā)布，六家半導(dǎo)體工廠正在建設(shè)中。印度政府正推動(dòng)該國(guó)成為全球半導(dǎo)體行業(yè)的重要參與者。

對(duì)美相關(guān)產(chǎn)品及措施發(fā)起調(diào)查

2025年9月13日，中華人民共和國(guó)商務(wù)部發(fā)布公告，決定對(duì)原產(chǎn)于美國(guó)的進(jìn)口相關(guān)模擬芯片發(fā)起反傾銷調(diào)查，并就美國(guó)對(duì)華集成電路領(lǐng)域相關(guān)措施發(fā)起反歧視調(diào)查。中國(guó)通信企業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)此表示堅(jiān)決支持，并堅(jiān)決擁護(hù)中國(guó)政府依法采取必要措施，維護(hù)中國(guó)信息通信行業(yè)及企業(yè)的合法權(quán)益。

產(chǎn)業(yè)技術(shù)問(wèn)題

2022年6月27日，在第二十四屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)閉幕式上，中國(guó)科協(xié)隆重發(fā)布10個(gè)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有引領(lǐng)作用的產(chǎn)業(yè)技術(shù)問(wèn)題，其中包括“如何實(shí)現(xiàn)存算一體芯片工程化和產(chǎn)業(yè)化？”。