集成電路

       它在電路中用字母“IC”表示。集成電路發(fā)明者為杰克·基爾比（基于鍺（Ge）的集成電路）和羅伯特·諾伊斯（基于硅（Si）的集成電路）。當(dāng)今半導(dǎo)體工業(yè)大多數(shù)應(yīng)用的是基于硅的集成電路。

概述

       集成電路，英文為Integrated Circuit，縮寫為IC；顧名思義，就是把一定數(shù)量的常用電子元件，如電阻、電容、晶體管等，以及這些元件之間的連線，通過半導(dǎo)體工藝集成在一起的具有特定功能的電路。是20世紀(jì)50年代后期到60年代發(fā)展起來的一種新型半導(dǎo)體器件。它是經(jīng)過氧化、光刻、擴(kuò)散、外延、蒸鋁等半導(dǎo)體制造工藝，把構(gòu)成具有一定功能的電路所需的半導(dǎo)體、電阻、電容等元件及它們之間的連接導(dǎo)線全部集成在一小塊硅片上，然后焊接封裝在一個(gè)管殼內(nèi)的電子器件。其封裝外殼有圓殼式、扁平式或雙列直插式等多種形式。集成電路技術(shù)包括芯片制造技術(shù)與設(shè)計(jì)技術(shù)，主要體現(xiàn)在加工設(shè)備，加工工藝，封裝測(cè)試，批量生產(chǎn)及設(shè)計(jì)創(chuàng)新的能力上。

       為什么會(huì)產(chǎn)生集成電路？我們知道任何發(fā)明創(chuàng)造背后都是有驅(qū)動(dòng)力的，而驅(qū)動(dòng)力往往來源于問題。那么集成電路產(chǎn)生之前的問題是什么呢？我們看一下1946年在美國誕生的世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，它是一個(gè)占地150平方米、重達(dá)30噸的龐然大物，里面的電路使用了17468只電子管、7200只電阻、10000只電容、50萬條線，耗電量150千瓦 [1]。顯然，占用面積大、無法移動(dòng)是它最直觀和突出的問題；如果能把這些電子元件和連線集成在一小塊載體上該有多好！我們相信，有很多人思考過這個(gè)問題，也提出過各種想法。典型的如英國雷達(dá)研究所的科學(xué)家達(dá)默，他在1952年的一次會(huì)議上提出：可以把電子線路中的分立元器件，集中制作在一塊半導(dǎo)體晶片上，一小塊晶片就是一個(gè)完整電路，這樣一來，電子線路的體積就可大大縮小，可靠性大幅提高。這就是初期集成電路的構(gòu)想，晶體管的發(fā)明使這種想法成為了可能，1947年在美國貝爾實(shí)驗(yàn)室制造出來了第一個(gè)晶體管，而在此之前要實(shí)現(xiàn)電流放大功能只能依靠體積大、耗電量大、結(jié)構(gòu)脆弱的電子管。晶體管具有電子管的主要功能，并且克服了電子管的上述缺點(diǎn)，因此在晶體管發(fā)明后，很快就出現(xiàn)了基于半導(dǎo)體的集成電路的構(gòu)想，也就很快發(fā)明出來了集成電路。杰克·基爾比（Jack Kilby）和羅伯特·諾伊斯（Robert Noyce）在1958~1959期間分別發(fā)明了鍺集成電路和硅集成電路。

       現(xiàn)在，集成電路已經(jīng)在各行各業(yè)中發(fā)揮著非常重要的作用，是現(xiàn)代信息社會(huì)的基石。集成電路的含義，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其剛誕生時(shí)的定義范圍，但其最核心的部分，仍然沒有改變，那就是“集成”，其所衍生出來的各種學(xué)科，大都是圍繞著“集成什么”、“如何集成”、“如何處理集成帶來的利弊”這三個(gè)問題來開展的。硅集成電路是主流，就是把實(shí)現(xiàn)某種功能的電路所需的各種元件都放在一塊硅片上，所形成的整體被稱作集成電路。對(duì)于“集成”，想象一下我們住過的房子可能比較容易理解：很多人小時(shí)候都住過農(nóng)村的房子，那時(shí)房屋的主體也許就是三兩間平房，發(fā)揮著臥室的功能，門口的小院子擺上一副桌椅，就充當(dāng)客廳，旁邊還有個(gè)炊煙裊裊的小矮屋，那是廚房，而具有獨(dú)特功能的廁所，需要有一定的隔離，有可能在房屋的背后，要走上十幾米……后來，到了城市里，或者鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)化，大家都住進(jìn)了樓房或者套房，一套房里面，有客廳、臥室、廚房、衛(wèi)生間、陽臺(tái)，也許只有幾十平方米，卻具有了原來占地幾百平方米的農(nóng)村房屋的各種功能，這就是集成。

       當(dāng)然現(xiàn)如今的集成電路，其集成度遠(yuǎn)非一套房能比擬的，或許用一幢摩登大樓可以更好地類比：地面上有商鋪、辦公、食堂、酒店式公寓，地下有幾層是停車場(chǎng)，停車場(chǎng)下面還有地基——這是集成電路的布局，模擬電路和數(shù)字電路分開，處理小信號(hào)的敏感電路與翻轉(zhuǎn)頻繁的控制邏輯分開，電源單獨(dú)放在一角。每層樓的房間布局不一樣，走廊也不一樣，有回字形的、工字形的、幾字形的——這是集成電路器件設(shè)計(jì)，低噪聲電路中可以用折疊形狀或“叉指”結(jié)構(gòu)的晶體管來減小結(jié)面積和柵電阻。各樓層直接有高速電梯可達(dá)，為了效率和功能隔離，還可能有多部電梯，每部電梯能到的樓層不同——這是集成電路的布線，電源線、地線單獨(dú)走線，負(fù)載大的線也寬；時(shí)鐘與信號(hào)分開；每層之間布線垂直避免干擾；CPU與存儲(chǔ)之間的高速總線，相當(dāng)于電梯，各層之間的通孔相當(dāng)于電梯間……

特點(diǎn)

       集成電路具有體積小，重量輕，引出線和焊接點(diǎn)少，壽命長(zhǎng)，可靠性高，性能好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)成本低，便于大規(guī)模 生產(chǎn)。它不僅在工、民用電子設(shè)備如收錄機(jī)、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等方面得到廣泛的應(yīng)用，同時(shí)在軍事、通訊、遙控等 方面也得到廣泛的應(yīng)用。用集成電路來裝配電子設(shè)備，其裝配密度比晶體管可提高幾十倍至幾千倍，設(shè)備的穩(wěn)定工作時(shí)間也可大大提高。

分類

       （一）按功能結(jié)構(gòu)分類 　　

       集成電路按其功能、結(jié)構(gòu)的不同，可以分為模擬集成電路、數(shù)字集成電路和數(shù)/?；旌霞呻娐啡箢?。 模擬集成電路又稱線性電路,用來產(chǎn)生、放大和處理各種模擬信號(hào)（指幅度隨時(shí)間邊疆變化的信號(hào)。例如半導(dǎo)體收音機(jī)的音頻信號(hào)、錄放機(jī)的磁帶信號(hào)等），其輸入信號(hào)和輸出信號(hào)成比例關(guān)系。而數(shù)字集成電路用來產(chǎn)生、放大和處理各種數(shù)字信號(hào)（指在時(shí)間上和幅度上離散取值的信號(hào)。例如VCD、DVD重放的音頻信號(hào)和視頻信號(hào)）。 　　 

       （二）按制作工藝分類

        集成電路按制作工藝可分為半導(dǎo)體集成電路和薄膜集成電路。膜集成電路又分類厚膜集成電路和薄膜集成電路。

       （三）按集成度高低分類

       集成電路按集成度高低的不同可分為小規(guī)模集成電路、中規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路、特大規(guī)模集成電路和巨大規(guī)模集成電路。 　 

       （四）按導(dǎo)電類型不同分類

       集成電路按導(dǎo)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(shù)字集成電路?！‰p極型集成電路的制作工藝復(fù)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(jiǎn)單，功耗也較低，易于制成大規(guī)模集成電路，代表集成電路有CMOS、NMOS、PMOS等類型。 　　

       （五）按用途分類

       集成電路按用途可分為電視機(jī)用集成電路、音響用集成電路、影碟機(jī)用集成電路、錄像機(jī)用集成電路、電腦（微機(jī)）用集成電路、電子琴用集成電路、 通信 用集成電路、照相機(jī)用集成電路、遙控集成電路 、語言集成電路、報(bào)警器用集成電路及各種專用集成電路。

       1.電視機(jī)用集成電路包括行、場(chǎng)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(zhuǎn)換集成電路、開關(guān)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(chǔ)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(yùn)算放大集成電路、音頻功率放大集成電路、環(huán)繞 聲處理集成電路、電平驅(qū)動(dòng)集成電路，電子音量控制集成電路、延時(shí)混響集成電路、電子開關(guān)集成電路等。 　　

       3.影碟機(jī)用集成電路有系統(tǒng)控制集成電路、視頻編碼集成電路、MPEG解碼集成電路、音頻信號(hào)處理集成電路、音響效果集成電路、RF信號(hào)處理集成電路、數(shù)字信號(hào)處理集成電路、伺服集成電路、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路等。

       4. 錄像機(jī)用集成電路有系統(tǒng)控制集成電路、伺服集成電路、驅(qū)動(dòng)集成電路、音頻處理集成電路、視頻處理集成電路。 　 

       （六）按應(yīng)用領(lǐng)域分 　　

       集成電路按應(yīng)用領(lǐng)域可分為標(biāo)準(zhǔn)通用集成電路和專用集成電路。 　　

       (七)按外形分

       集成電路按外形可分為圓形(金屬外殼晶體管封裝型,一般適合用于大功率)、扁平型(穩(wěn)定性好
,體積小)和雙列直插型.

發(fā)展簡(jiǎn)史

1、世界集成電路的發(fā)展歷史 　　　

       1947年：貝爾實(shí)驗(yàn)室肖克萊等人發(fā)明了晶體管，這是微電子技術(shù)發(fā)展中第一個(gè)里程碑； 　　

       1950年：結(jié)型晶體管誕生； 　　

       1950年： R Ohl和肖特萊發(fā)明了離子注入工藝； 　　

       1951年 ：場(chǎng)效應(yīng)晶體管發(fā)明； 　　

       1956年：C S Fuller發(fā)明了擴(kuò)散工藝； 　　

       1958年：仙童公司Robert Noyce與德儀公 司基爾比間隔數(shù)月分別發(fā)明了集成電路，開創(chuàng)了世界微電子學(xué)的歷史； 　　

       1960年：H H Loor和E Castellani發(fā)明了光刻工藝； 　　1962年：美國RCA公司研制出MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管； 　　

       1963年：F.M.Wanlass和C.T.Sah首次提出CMOS技術(shù)，今天，95%以上的集成電路芯片都是基于CMOS工藝； 　　

       1964年：Intel摩爾提出摩爾定律，預(yù)測(cè)晶 體管集成度將會(huì)每18個(gè)月增加1倍； 　　

       1966年：美國RCA公司研制出CMOS集成電路，并研制出第一塊門陣列（50 門）； 　　

       1967年：應(yīng)用材料公司（Applied Materials）成立，現(xiàn)已成為全球最大的半導(dǎo)體設(shè)備制造公司； 

       1971年：Intel推出1kb動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM），標(biāo)志著大規(guī)模集成電路出現(xiàn)； 　　

       1971年：全球第一個(gè)微處理器4004由Intel公司推出，采用的是MOS工藝，這是一個(gè)里程碑式的發(fā)明； 　　

       1974年：RCA公司推出第一個(gè)CMOS 微處理器1802； 　　

       1976年：16kb DRAM和4kb SRAM問世； 　　

       1978年：64kb動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器誕生，不足0.5平方厘米的硅片上集成了14萬個(gè)晶體管，標(biāo)志著超大規(guī)模集成電路（VLSI）時(shí)代的來臨； 　　

       1979年：Intel推出5MHz 8088微處理器，之后，IBM基于8088推出全球第一臺(tái)PC； 　　

       1981年：256kb DRAM和64kb CMOS SRAM問世；　　  

       1984年：日本宣布推出1Mb DRAM和256kb SRAM； 　　

       1985年：80386微處理器問世，20MHz； 　　

       1988年：16MDRAM問世，1平方厘米大小的硅片上集成有3500萬個(gè)晶體管，標(biāo)志著進(jìn)入超大規(guī)模集成電路（VLSI）階段； 　 

       1989年：1Mb DRAM進(jìn)入市場(chǎng)； 　　

       1989年：486微處理器推出，25MHz，1μm工藝，后來50MHz芯片采用 0.8μm工藝； 　　

       1992年：64M位隨機(jī)存儲(chǔ)器問世； 　　

       1993年：66MHz奔騰處理器推出,采用0.6μｍ工藝； 　　

       1995 年:Pentium Pro, 133MHz，采用0.6-0.35μｍ工藝； 　　

       1997年：300MHz奔騰Ⅱ問世,采用0.25μｍ工藝； 

       1999年：奔騰Ⅲ問世，450MHz，采用0.25μｍ工藝，后采用0.18μm工藝； 　　

       2000年: 1Gb RAM投放市場(chǎng)； 　 

       2000年：奔騰4問世，1.5GHz，采用0.18μｍ工藝； 　　

       2001年：Intel宣布2001年下半年采用0.13μｍ工藝。 　 　

       2003年：奔騰4 E系列推出，采用90nm工藝。 　　

       2005年：intel 酷睿2系列上市，采用65nm工藝。 　　

       2007年 ：基于全新45納米High-K工藝的intel酷睿2 E7/E8/E9上市。 　　

       2009年：intel酷睿i系列全新推出，創(chuàng)紀(jì)錄采用了領(lǐng)先的32納米工藝，并且下一代22納米工藝正在研發(fā)。 　　

2、我國集成電路的發(fā)展歷史 　　

       我國集成電路產(chǎn)業(yè)誕生于六十年代，共經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段： 　　

       1965年-1978年：以計(jì)算機(jī)和軍工配套為目標(biāo)，以開發(fā)邏輯電路為主要產(chǎn)品，初步建立集成電路工業(yè)基礎(chǔ)及相關(guān)設(shè)備、儀器、材料的配套條件； 　　

       1978年-1990年：主要引進(jìn)美國二手設(shè)備，改善集成電路裝備水平，在“治散治亂”的同時(shí)，以消費(fèi)類整機(jī)作為配套重點(diǎn)，較好地解決了彩電集成電路的國產(chǎn)化； 　　

       1990年-2000年：以908工程、909工程為重點(diǎn)，以CAD為突破口，抓好科技攻關(guān)和北方科研
開發(fā)基地的建設(shè)，為信息產(chǎn)業(yè)服務(wù)，集成電路行業(yè)取得了新的發(fā)展。

       集成電路產(chǎn)業(yè)是對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)市場(chǎng)銷售額的總體描述，它不僅僅包含集成電路市場(chǎng)，也包括IP核市場(chǎng)、EDA市場(chǎng)、芯片代工市場(chǎng)、封測(cè)市場(chǎng)，甚至延伸至設(shè)備、材料市場(chǎng)。

       集成電路產(chǎn)業(yè)不再依賴CPU、存儲(chǔ)器等單一器件發(fā)展，移動(dòng)互聯(lián)、三網(wǎng)融合、多屏互動(dòng)、智能終端帶來了多重市場(chǎng)空間，商業(yè)模式不斷創(chuàng)新為市場(chǎng)注入新活力。目前中國集成電路產(chǎn)業(yè)已具備一定基礎(chǔ)，多年來中國集成電路產(chǎn)業(yè)所聚集的技術(shù)創(chuàng)新活力、市場(chǎng)拓展能力、資源整合動(dòng)力以及廣闊的市場(chǎng)潛力，為產(chǎn)業(yè)在未來5年～10年實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展、邁上新的臺(tái)階奠定了基礎(chǔ)。

       2022年6月30日，三星電子有限公司宣布，該公司已經(jīng)開始在其位于韓國的華城工廠大規(guī)模生產(chǎn)3納米半導(dǎo)體芯片，是全球首家量產(chǎn)3納米芯片的公司。

發(fā)展趨勢(shì)

       2001年到2010年這10年間，我國集成電路產(chǎn)量的年均增長(zhǎng)率超過25%，集成電路銷售額的年均增長(zhǎng)率則達(dá)到23%。2010年國內(nèi)集成電路產(chǎn)量達(dá)到640億塊，銷售額超過1430億元，分別是2001年的10倍和8倍。中國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)由2001年不足世界集成電路產(chǎn)業(yè)總規(guī)模的2%提高到2010年的近9%。中國成為過去10年世界集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的地區(qū)之一。

       國內(nèi)集成電路市場(chǎng)規(guī)模也由2001年的1140億元擴(kuò)大到2010年的7350億元，擴(kuò)大了6.5倍。國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模與市場(chǎng)規(guī)模之比始終未超過20%。如扣除集成電路產(chǎn)業(yè)中接受境外委托代工的銷售額，則中國集成電路市場(chǎng)的實(shí)際國內(nèi)自給率還不足10%，國內(nèi)市場(chǎng)所需的集成電路產(chǎn)品主要依靠進(jìn)口。近幾年國內(nèi)集成電路進(jìn)口規(guī)模迅速擴(kuò)大，2010年已經(jīng)達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的1570億美元，集成電路已連續(xù)兩年超過原油成為國內(nèi)最大宗的進(jìn)口商品。與巨大且快速增長(zhǎng)的國內(nèi)市場(chǎng)相比，中國集成電路產(chǎn)業(yè)雖發(fā)展迅速但仍難以滿足內(nèi)需要求。

       當(dāng)前以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、三網(wǎng)融合、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、智能電網(wǎng)、新能源汽車為代表的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，將成為繼計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、消費(fèi)電子之后，推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新動(dòng)力。工信部預(yù)計(jì)，國內(nèi)集成電路市場(chǎng)規(guī)模到2015年將達(dá)到12000億元。

       我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境亟待優(yōu)化，設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試以及專用設(shè)備、儀器、材料等產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同性不足，芯片、軟件、整機(jī)、系統(tǒng)、應(yīng)用等各環(huán)節(jié)互動(dòng)不緊密?！笆濉逼陂g，中國將積極探索集成電路產(chǎn)業(yè)鏈上下游虛擬一體化模式，充分發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)制作用，強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)鏈上下游的合作與協(xié)同，共建價(jià)值鏈。培育和完善生態(tài)環(huán)境，加強(qiáng)集成電路產(chǎn)品設(shè)計(jì)與軟件、整機(jī)、系統(tǒng)及服務(wù)的有機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)企業(yè)的群體躍升，增強(qiáng)電子信息大產(chǎn)業(yè)鏈的整體競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

       2023年，問天實(shí)驗(yàn)艙元器件與組件艙外通用試驗(yàn)裝置將開展大規(guī)模集成電路、新型半導(dǎo)體器件的空間環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)。

其他信息

       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IC代替了設(shè)計(jì)使用離散晶體管。

       IC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：

       1.小規(guī)模集成電路

       SSI英文全名為Small Scale Integration，邏輯門10個(gè)以下或晶體管100個(gè)以下。

       2.中規(guī)模集成電路

       MSI英文全名為Medium Scale Integration，邏輯門11~100個(gè)或晶體管101~1k個(gè)。

       3.大規(guī)模集成電路

       LSI英文全名為L(zhǎng)arge Scale Integration，邏輯門101~1k個(gè)或晶體管1,001~10k個(gè)。

       4.超大規(guī)模集成電路

       VLSI英文全名為Very large scale integration，邏輯門1,001~10k個(gè)或晶體管10,001~100k個(gè)。

       5.甚大規(guī)模集成電路

       ULSI英文全名為Ultra Large Scale Integration，邏輯門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1,000,001個(gè)以上或晶體管10,000,001個(gè)以上。

       而根據(jù)處理信號(hào)的不同，可以分為模擬集成電路、數(shù)字集成電路、和兼具模擬與數(shù)字的混合信號(hào)集成電路。

集成電路發(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(cores)",可以控制電腦到手機(jī)到數(shù)字微波爐的一切。存儲(chǔ)器和ASIC是其他集成電路家族的例子，對(duì)于現(xiàn)代信息社會(huì)非常重要。雖然設(shè)計(jì)開發(fā)一個(gè)復(fù)雜集成電路的成本非常高，但是當(dāng)分散到通常以百萬計(jì)的產(chǎn)品上，每個(gè)IC的成本最小化。IC的性能很高，因?yàn)樾〕叽鐜?span id="6xctdkb" class="hrefStyle">短路徑，使得低功率邏輯電路可以在快速開關(guān)速度應(yīng)用。

       這些年來，IC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－見摩爾定律，集成電路中的晶體管數(shù)量，每?jī)赡暝黾右槐??？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不是沒有問題，主要是泄漏電流（leakage current）。因此，對(duì)于最終用戶的速度和功率消耗增加非常明顯，制造商面臨使用更好幾何學(xué)的尖銳挑戰(zhàn)。這個(gè)過程和在未來幾年所期望的進(jìn)步，在半導(dǎo)體國際技術(shù)路線圖（ITRS）中有很好的描述。

       越來越多的電路以集成芯片的方式出現(xiàn)在設(shè)計(jì)師手里，使電子電路的開發(fā)趨向于小型化、高速化。越來越多的應(yīng)用已經(jīng)由復(fù)雜的模擬電路轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的數(shù)字邏輯集成電路。

       2022年，關(guān)于促進(jìn)我國集成電路全產(chǎn)業(yè)鏈可持續(xù)發(fā)展的提案:集成電路產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，其全產(chǎn)業(yè)鏈中的短板缺項(xiàng)成為制約我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展、影響綜合國力提升的關(guān)鍵因素之一?，F(xiàn)階段我國集成電路產(chǎn)業(yè)高端受封鎖壓制、中低端產(chǎn)能緊缺情況愈演愈烈，仍存在一些亟需解決的問題。一是國內(nèi)芯片企業(yè)能力不強(qiáng)與市場(chǎng)不足并存。二是美西方對(duì)我國集成電路產(chǎn)業(yè)先進(jìn)工藝的高端裝備全面封堵，形成新的產(chǎn)業(yè)壁壘。三是目前我國集成電路產(chǎn)業(yè)人才處于缺乏狀態(tài)，同時(shí)工藝研發(fā)人員的培養(yǎng)缺乏“產(chǎn)線”的支撐。為此，建議：一是發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢(shì)，持續(xù)支持集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展。延續(xù)和拓展國家科技重大專項(xiàng)，集中力量重點(diǎn)攻克核心難點(diǎn)。支持首臺(tái)套應(yīng)用，逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代。拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域。加大產(chǎn)業(yè)基金規(guī)模和延長(zhǎng)投入周期。二是堅(jiān)持產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)布局，深化人才培養(yǎng)改革。既要“補(bǔ)短板”也要“加長(zhǎng)板”。持續(xù)加大科研人員培養(yǎng)力度和對(duì)從事基礎(chǔ)研究人員的投入保障力度，夯實(shí)人才基礎(chǔ)。三是堅(jiān)持高水平對(duì)外開放，拓展和營造新興市場(chǎng)。積極探索未來和集成電路有關(guān)的新興市場(chǎng)，支持我國集成電路企業(yè)走出去。

IC的普及

       僅僅在其開發(fā)后半個(gè)世紀(jì)，集成電路變得無處不在，電腦，手機(jī)和其他數(shù)字電器成為現(xiàn)代社會(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)為有集成電路帶來的數(shù)字革命是人類歷史中最重要的事件。

IC的分類

       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的邏輯門，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（DSP）和單片機(jī)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。

       IC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（A/D converter）和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（D/A converter）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。

集成電路工程師

       集成電路工程師是一個(gè)在集成電路設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試和應(yīng)用等領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用的職業(yè)。以下是對(duì)集成電路工程師的詳細(xì)解讀：

一、崗位職責(zé)

       集成電路工程師的崗位職責(zé)廣泛且多樣，具體取決于其專業(yè)領(lǐng)域和工作階段。以下是一些常見的職責(zé)：

       1、設(shè)計(jì)領(lǐng)域：

       負(fù)責(zé)研發(fā)項(xiàng)目的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作，包括數(shù)字集成電路和模擬集成電路的設(shè)計(jì)。

       參與產(chǎn)品的硬件和軟件設(shè)計(jì)驗(yàn)證工作，確保設(shè)計(jì)滿足規(guī)格要求。

       使用EDA工具進(jìn)行仿真和優(yōu)化，對(duì)電路結(jié)構(gòu)和算法進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整。

       負(fù)責(zé)所設(shè)計(jì)模塊的基本功能驗(yàn)證，確保模塊性能達(dá)到預(yù)期。

       2、制造領(lǐng)域：

       參與生產(chǎn)工藝控制，確保生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性和良率。

       負(fù)責(zé)設(shè)備維護(hù)和生產(chǎn)管理，保證生產(chǎn)線的正常運(yùn)行。

       對(duì)生產(chǎn)工藝提出改進(jìn)建議，優(yōu)化工藝流程。

       3、封裝測(cè)試領(lǐng)域：

       負(fù)責(zé)芯片封裝的設(shè)計(jì)和實(shí)施，確保封裝質(zhì)量和可靠性。

       執(zhí)行芯片測(cè)試工作，包括功能測(cè)試、性能測(cè)試和可靠性測(cè)試。

       對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，提供改進(jìn)建議。

       4、應(yīng)用領(lǐng)域：

       負(fù)責(zé)芯片的應(yīng)用驗(yàn)證和系統(tǒng)驗(yàn)證，確保芯片在實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定性和可靠性。

       協(xié)助FAE（現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師）解決客戶產(chǎn)品應(yīng)用問題。

       參與產(chǎn)品的市場(chǎng)推廣和定義工作。

二、任職要求

       集成電路工程師的任職要求通常包括教育背景、專業(yè)技能和工作經(jīng)驗(yàn)等方面：

       1、教育背景：

       一般要求本科及以上學(xué)歷，電子工程、通信、微電子、計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)。

       優(yōu)秀的學(xué)習(xí)成績(jī)和扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)是基本要求。

       2、專業(yè)技能：

       熟練掌握硬件描述語言（如Verilog、VHDL等），能夠進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真。

       熟悉集成電路設(shè)計(jì)流程和相關(guān)軟件工具（如CADENCE、SILICON SYSTEMS、ANSYS等）。

       具備一定的算法設(shè)計(jì)和優(yōu)化能力，能夠解決復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)問題。

       具備良好的英語閱讀和寫作能力，以便查閱國際前沿文獻(xiàn)和技術(shù)資料。

       3、工作經(jīng)驗(yàn)：

       一般要求具有相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，具體年限根據(jù)職位級(jí)別和公司要求而定。

       初級(jí)職位可能要求1-3年工作經(jīng)驗(yàn)，而高級(jí)職位則可能要求更豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。

三、發(fā)展前景

       集成電路工程師的就業(yè)前景廣闊，隨著5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，集成電路產(chǎn)業(yè)作為支撐各行各業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心基礎(chǔ)，其重要性日益凸顯。以下是對(duì)集成電路工程師發(fā)展前景的簡(jiǎn)要分析：

       1、市場(chǎng)需求旺盛：隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的不斷拓展，集成電路產(chǎn)業(yè)對(duì)人才的需求將持續(xù)增長(zhǎng)。

       2、人才缺口大：我國集成電路產(chǎn)業(yè)人才缺口超過百萬，且逐年擴(kuò)大，使得集成電路工程師在就業(yè)市場(chǎng)上具有很高競(jìng)爭(zhēng)力。

       3、薪資待遇優(yōu)厚：集成電路行業(yè)平均薪資遠(yuǎn)高于其他行業(yè)，高端人才薪資更是可觀。

       4、發(fā)展空間廣闊：隨著技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)鏈完善，行業(yè)對(duì)人才需求將不斷增加，為從業(yè)人員提供廣闊發(fā)展空間和晉升機(jī)會(huì)。

       總之，集成電路工程師是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的職業(yè)，對(duì)于有志于從事集成電路設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試和應(yīng)用等領(lǐng)域工作的年輕人來說，這無疑是一個(gè)值得考慮的選擇。