半导体器件物理-概论.ppt

测试 测试不同于设计过程中的验证；测试指工艺过程中或封装后进行的电学参数测量。 硅片测试是为了检验规格的一致性而在硅片级集成电路上进行的电学参数测量。 硅片测试的目的是检验可接受的电学性能。 装配和封装 装配和封装过程是取出性能良好的器件，将他们放入管壳，用引线将器件上的压 点与管壳上的电极互相连接起来。封装为 芯片提供一种保护并将它粘贴到更高级 装配板上的措施。 封装形式 集成电路的分类－按器件结构类型分类 双极集成电路：主要由双极晶体管构成 NPN型双极集成电路 PNP型双极集成电路 优点是速度高、驱动能力强，缺点是功耗较大、集成度较低。 金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路：主要由MOS晶体管构成 NMOS PMOS CMOS(互补MOS) 功耗低、集成度高，随着特征尺寸的缩小，速度也可以很高。 双极-MOS(BiMOS)集成电路：同时包括双极和MOS晶体管的集成电路为BiMOS集成电路，综合了双极和MOS器件两者的优点，但制作工艺复杂。 按集成电路规模分类 集成度：每块集成电路芯片中包含的元器件数目。 小规模集成电路(Small Scale IC，SSI) 中规模集成电路(Medium Scale IC，MSI) 大规模集成电路(Large Scale IC，LSI) 超大规模集成电路(Very Large Scale IC，VLSI) 特大规模集成电路(Ultra Large Scale IC，ULSI) 巨大规模集成电路(Gigantic Scale IC，GSI） 按电路功能分类 数字集成电路(Digital IC)：它是指处理数字信号的集成电路，即采用二进制方式进行数字计算和逻辑函数运算的一类集成电路。 模拟集成电路(Analog IC)：它是指处理模拟信号(连续变化的信号)的集成电路。线性集成电路：又叫做放大集成电路，如运算放大器、电压比较器、跟随器等。非线性集成电路：如振荡器、定时器等电路。 数模混合集成电路(Digital-Analog IC) ：例如数模(D/A)转换器和模数(A/D)转换器等。 技术趋势 自从进入微电子时代之后，集成电路的最小线宽或最小特征尺寸(CD)以每年13%的速度缩小。 在这一速度下，2010年时最小特征尺寸会缩小到50nm。 器件微小化结果，可以降低每种电路功能的单位成本(unit cost)。 例如，对持续推进的新一代的动态随机存储器而言，每个存储器位的成本每年就减少了一半，当器件的尺寸缩小时，本征开关时间(intrinsic switching time )也随之减少。 器件速度从1959年以来，加快了四个次方，变快的速度也扩展了集成电路的功能性产生速度(functional throughput rate)。未来数字集成电路可以以每秒一兆位的速率进行信息处理和数值分析。器件变的越小，其所消耗的功率也越少，所以器件微小化也可以降低每次开关操作所需要的能量。 从1959年至今，每个数字栅极的能量耗损已经减少了超过100万倍。 DRAM的存储密度 从1978年动态随机存储器初次 批量生产到1999年止，实际动态随机存储器的密度呈指数上升，每18个月密度就增加两倍，照这个速度下去，可以预期在2005年时，动态随机存储器的密度会达到80亿，2012年时则达640亿位。 微处理器运算能力 微处理器运算能力随时间 按指数增加，同样也是每 18个月增加两倍的速率。 目前一个奔腾(Pentium)系 列的个人电脑和60年代晚期 的超级电脑克菜一型 (CRAYl)有相同的运算能力， 但它的体积却为原先的千分 之一；如果按这个趋势继续 下去，我们预期100GIPS的 微处理器将在2010年问世。 不同技术的市场成长曲线 在现代电子时代初期(1950-1970年)双极型晶体管是技术的驱动力；1970-1990年，因为个人电脑和先进电子系统的快速成长，动态随机存储器和以MOSFET为主的微处理器扮演了技术驱动力的角色；1990年以后，因便携式电子系统的快速成长，非挥发性半导体存储器成为技术的驱动力。 Thanks for listening 代工企业： 在芯片制造业中，有一类特殊的企业，专门为其他芯片设计企业制造芯片，这类 企业称为晶圆代工厂（foundry）。代工的出现是由于现代技术的飞速发展，越来 越多的技术需要更加细致的分工，这样可以部分降低企业的成本或风险。 比如显卡和主板，它的核心是图形处理器和芯片组，是由象nVIDIA、ATI， INTEL、 AMD、 VIA、SIS、ALI等一些顶级的芯片研发公司设计出来，然后委托给某些工 厂加工成芯片和芯片组。 * * 用蛋糕图来说明半导体工业——集成电路的重要性 * 解释集成电路的构成：设计、工艺（