集成电路的物理工作原理?

集成电路被定义为包括元件的电路，该元件以可密不开的元件和电信地互连，使得IC不能被分离出于商业和构造的原因。无数的技术可用于构建这样的电路。今天我们称之为IC，最初被称为单片集成电路。据信，Kilby于1958年创建了第一份工作CC，并在2000年赢得了诺贝尔物理奖，以获得他的辛勤工作。本发明的第一个买家是美国空军。本文讨论了集成电路的概述及其工作。

什么是集成电路?

集成电路(IC)，有时被称为芯片或微芯片，是一种半导体晶圆，上面制造了一千个或数百万个微小的电阻、电容和晶体管。集成电路可以用作放大器、振荡器、计时器、计数器、计算机存储器或微处理器。根据其未来的应用，精确集成电路可以分为线性(模拟)和数字两类。

集成电路扭曲了这一切。基本的想法是获得一个完整的电路，包含许多组件和它们之间的连接，然后在一片硅片的表面上以微小的形式重建整个电路。这是一个令人难以置信的聪明想法，它使各种各样的“微电子”设备成为可能，从电子表、袖珍计算器到登月火箭和内置卫星导航的武器。

谁发明了集成电路？

集成电路是由杰克·基尔比和罗伯特·诺伊斯发明的，而IC的发展可以由诺伊斯在仙童完成。同样的概念由杰克·基尔比在达拉斯的德州仪器公司实施。在195年，July Noyce为他的IC起源申请了版权。Ceruzzi没有涵盖IC组件分离的发现。

从11月8日从1923年到2005年6月20日，美国电气工程师即杰克圣克莱尔克比队的杰克·圣克莱斯队在罗伯特诺伊斯举行了罗伯特诺伊士，在担任初级IC，而在1958年的TI或德州仪器上工作。所以，他于2000年12月10日在2000年12月10日获得了物理学奖。

集成电路世代

从IC形成的开始，已经存在不同的集成电路代，包括许多晶体管以及每个芯片的逻辑门。下面列出了其容量的IC世代列表。

SSI:在SSI或小规模集成技术中，使用1-10的晶体管从1到12的晶体管。

MSI:在MSI或中等规模的集成技术中，使用了10到500和13到99逻辑门的晶体管。

LSI：在大规模集成技术中，使用了500到20000个晶体管和100到9999个逻辑门。

超大规模集成：在VLSI或非常大的集成技术中，使用从20,000到1,000,000 +逻辑门的晶体管使用，从10,000到99,999中使用。

Ulsi：在ULSI或超大规模集成技术中，使用了100万个晶体管和10万个逻辑门。

IC的结构

在集成电路中，模具是半导体材料的一部分，如硅或Si。通过掺杂的制造工艺，可以通过掺杂，金属化学沉积的蒸汽和光刻沉积来完成该功能的变换。实际上，该过程产生用晶片组成的多个电路，之后通过切割分隔。使用封装的端子中的电连接可以在封装和连接导线内封闭，该封装中称为销以及IC上的管芯的等效节点。

极性标记和引脚编号

所有集成电路都是极化的，其中该IC的每个引脚在两个功能和位置都是唯一的，这意味着包装必须包括一些通信的技术。大多数IC将利用点或凹口来指定哪个引脚是主引脚。当您识别主引脚的位置时，当芯片区域逆时针移动时，引脚数的其余部分将按顺序增加。

集成电路如何工作？

集成电路的工作类似于放大器，定时器，微处理器，振荡器和计算机存储器。IC由硅组成，它是一个小晶片，包括数千个等电阻器，晶体管，电容等。这些是可以通过模拟或数字技术存储不同的计算来存储数据。

数字集成电路利用逻辑门，简单地使用零和一个值。可以将低信号传输到提供零值的数字IC上的组件，而高信号产生1值。数字集成电路通常在消费电子产品，网络设备和计算机中找到。bob足球体育app

不同的集成电路，如模拟和线性函数具有永久值，这意味着一个线性IC上的电子元件可以利用任何一种值并输出另一种值。因此，线性IC被用作o/p值是输入的线性函数。线性集成电路通常用于音频和射频放大。

集成电路是如何制作的?

我们如何为计算机构建存储器或处理器芯片？这一切都以原料化合物元素（如硅）开始，化学处理或掺杂以产生它，并且它具有不同的电性能。

掺杂半导体

传统上，人们认为设备可以分为两类:一类是很容易让电流通过的(导体)，另一类是不容易通过的(绝缘体)。金属构成了大部分的导体，而非金属如塑料、木材和玻璃则是绝缘体。

事实上，影响远比这复杂，特别是当涉及到定义元素周期表中心的元素(14组和15组)时，特别是硅和锗。通常，绝缘体是一种准备表现得更像导体的元素，如果我们在其中加入少量的杂质，这一过程称为掺杂。

如果您将锑添加到硅，则提供略微额外的电子，而不是通常包括电力的电力。硅“掺杂”这种方式称为n型硅。当你加入硼而不是锑时，你拿走一些硅的电子，留下了“孔”，它用作“负电子”;接下来，以相反的方式运输正电流。

这种类型的硅称为p型。将N型和P型硅并排的区域置于产生结时，其中电子以非常有吸引力的方式行动是我们以电子产生的方式产生的方式，半导体器件像二极管，晶体管和记忆一样。

芯片工厂

制造集成电路的过程是从一个巨大的单晶硅开始的，它的形状像一根长而实的管子，被“切成”薄片(大约光盘大小)称为晶圆。

这些晶圆被标记在许多相同的正方形或矩形区域中，每个区域组成一个单独的硅芯片(有时被称为微芯片)。通过在每个芯片表面掺杂不同的区域，将它们变成n型或p型硅，从而在每个芯片上制造出成千上万、数百万甚至数十亿的设备。

掺杂是通过多种不同的过程来完成的。在一种称为溅射的方法中，掺杂材料的离子被发射到硅片上，就像从枪里射出子弹一样。另一种称为气相沉积的方法是将掺杂材料作为气体引入，让其集中，使杂质原子在硅晶圆的表面形成薄膜。分子束外延是一种更精确的表述形式。

当然，在一个指甲盖大小的硅片上构建集成电路要比听起来困难得多。想象一下，当你在微观(有时甚至是纳米)尺度下工作时，一粒尘埃会引起怎样的混乱。这就是为什么半导体是在被称为洁净室的一尘不染的实验室环境中制备的，那里的空气经过严格过滤，员工必须通过气闸进出，排出各种防护服。

建造

制造集成电路时所涉及的步骤是两种类似的制造和包装。

• 制造
• 包装

制造

制造就是制造ICS或集成电路的过程。这是一系列的化学步骤和摄影步骤，不同的电路被设计在一个被称为晶圆的半导体材料上。在制作过程中所涉及的不同步骤包括如下。

光刻

在光刻技术中，在晶圆/半导体的外部涂上一层抗光液体层。在那之后，它被支持和硬化。

蚀刻

在该过程中，可以从晶片中拆下不必要的材料。之后，光致抗蚀剂模型朝向晶片转移。

沉积

在沉积中，在晶片上施加不同的材料膜，并且可以通过化学蒸汽或物理蒸汽的两种沉积方法来完成该方法。

氧化

在该方法中，首脑会议上的Si层通过氧气改变为SiO 2，否则水分子。

扩散

可以对退火晶格断层进行扩散。

包装

封装的另一个名称是汇编或封装。

它是制造IC的最后一阶段。在开始，IC的包装可以在陶瓷平包内完成。因此，此方法主要用于介绍双线包装或浸渍后几年。几天后，引入了其他方法，如引脚栅格阵列和表面贴装。AMD和英特尔已转移到陆地网格阵列套餐。包装过程包括一些步骤，必须遵循以下一些步骤。

• 附加的死
• 结合的集成电路
• 倒装芯片
• 被子包装
• 附加的电影
• 封装IC.

主要是，IC在陶瓷绝缘/不透明塑料中包装。在包装中，有金属销，用于连接外部世界。

集成电路设计

有用于设计集成电路的特定电路设计有不同的逻辑方法。在IC设计中，有两种类别包括以下内容。

• 数字设计
• 模拟设计

在数字设计方法中，设计了ROM，RAM，FPGA，微处理器等存储器。这种类型的设计确保电路准确，其密度最高。电路的完整效率极高。

另外，模拟设计用于设计滤波器，振荡器，运放，锁相环和线路稳压器。这种设计在功耗、电阻和增益要求完美的地方起着关键作用。这些电路是通过使用自动化设计工具设计的，因为对设计的需求正在惊人地增长&设计需要极快地完成。在设计过程中，有一些步骤需要遵循如下。

• 估算大小和可能性报告
• 电路设计
• 模拟电路
• 楼层规划
• 设计回顾
• 版图设计
• 时间分析
• 自动测试模型的生成
• 制造设计
• 掩模数据的准备
• 晶圆制造
• 模具试验
• 包装
• 描述的设备
• 数据表生成
• 最后生产
• 可靠性分析
• 失效分析

数字设计包括ESL设计，用户可以使用c++、Matlab、Verilog等编程语言在其中创建规格说明。在此之后，ESL设计中的用户规范更改为RTL(注册传输级别)描述。在RTL设计中，它定义了输入和输出的互连。最终的设计是物理设计，最终的芯片设计可以通过逻辑门和RTL创建。

模拟设计中的电路仿真工具主要用于通过高效率设计集成电路以进行困难计算。如果设计循环时有任何错误，则使用电路仿真工具在制造方法之前定位和修复它们。可以连续监测掺杂和温度的浓度等其他因素，以确定是否准备了IC设计。

集成电路类型

包含以下内容的不同类型的集成电路

数字集成电路

这种IC有两个定义的级别：1和0，这意味着它们在二元数学上工作，其中1代表开启，0代表关闭。这种IC可以勤奋地完成，因为它们含有超过数百万的触发器，逻辑门和何时，全部包含到单个芯片中。数字IC的例子包括微控制器和微处理器。

• 逻辑IC.
• 内存芯片,
• 接口IC（电平移位器，序列化器/ de-Serializer等）
• 电源管理IC.
• 可编程设备

模拟集成电路

这模拟集成电路通过处理连续信号进行工作，能够完成滤波、放大、解调和调制等任务。传感器,OP-AMP基本上是模拟IC。

• 线性集成电路的
• 射频集成电路的

混合信号

当数字和模拟ic使用在单个芯片上时;合成IC被称为混合信号集成电路。

• 数据采集​​IC（包括A / D转换器，D / A转换器，数字电位计）
• 时钟/计时集成电路

集成电路的用途

集成电路使用半导体材料(读芯片)作为工作台，经常选择硅作为任务。之后,电器元件例如二极管、晶体管和电阻等被以最小的形式添加到这个芯片上。电子元件以这样一种方式连接在一起，它们能够执行多项任务和计算。在这种组装中，硅被称为晶圆。

为什么集成电路重要？

集成电路包括成千上万的电子元件，如电阻，晶体管和电容器，它们被制作在一个芯片上。目前，几乎所有的设备，如手机、电视、电脑、电子表等都采用了集成电路，因为它们体积小，效率高，可靠性好。因此，如果不使用集成电路，电子产品将变得又慢又笨重。这就是在不同的应用中使用集成电路的原因。

优势

集成电路的优点包括以下几点。

• 小尺寸
• 功耗较少
• 可靠性
• 减少成本
• 减少重量
• 更换可以很容易完成
• 更一致
• 提高运行速度和性能
• 它在高温下工作
• 适合小信号操作

缺点

集成电路的缺点包括以下内容。

• 集成电路仅处理有限量的功率。
• 功率耗散仅限于10瓦
• 在这种情况下，高功率PNP组装是无法实现的。
• 并不是简单地获得高电压运行和低噪声。
• 不能达到低温系数
• 无法制定指示器/线圈。
• 精美的

集成电路的应用

集成电路的应用包括以下内容

• 雷达
• 腕表
• 电视
• 果汁生产商
• 个人电脑
• 视频处理器
• 音频放大器
• 内存设备
• 逻辑设备
• 无线电频率编码器和解码器

在本文中，我们已经讨论过集成电路概述简要包括什么是集成电路，集成电路是如何制作的，等等。有两种方法在掺杂半导体的帮助下在芯片工厂内构建集成电路。我们已经处理了不同类型的集成电路，如数字集成电路，模拟集成电路，最后混合信号的例子。此外，还讨论了集成电路的用途和应用。

此外，对于关于这个概念或的任何疑问实施电气和电子项目bob体育棋牌bob足球体育app，请在下面的评论区提出宝贵意见。我有个问题要问你IC的主要功能是什么？