理论教育 集成电路的生产能力与成本优势

集成电路的生产能力与成本优势

时间:2023-06-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:集成电路的规模生产能力、可靠性、电路设计的模块化方法使得它迅速代替了离散晶体管。集成电路相对于离散晶体管有两个主要优势:成本和性能。1)小型集成电路:逻辑门10个以下或晶体管100个以下。5)极大规模集成电路:逻辑门10001~1M个或晶体管100001~10M个。虽然设计开发一个复杂集成电路的成本非常高,但是当将其分散到通常以百万计的产品上时,每个集成电路的单位成本很低。

集成电路的生产能力与成本优势

集成电路是20世纪50年代后期发展起来的一种新型半导体器件。它经过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等半导体制造工艺,把构成具有一定功能的电路所需的半导体、电阻、电容等元器件及它们之间的连接导线全部集成在一小块硅片上,然后焊接封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构,组成一个整体。集成电路的规模生产能力、可靠性电路设计模块化方法使得它迅速代替了离散晶体管。

集成电路相对于离散晶体管有两个主要优势:成本和性能。成本低是由于芯片把所有的组件通过照相平版技术,作为一个单位印制,而不是只制作单个晶体管;性能高是由于组件快速开关,因为组件很小且彼此靠近,能量消耗低。2015年,Intel公司发布的Knights Landing Phi芯片就集成了80亿个晶体管。

第一个集成电路雏形是由杰克·基尔比(Jack Kilby)于1958年完成的,其中包括一个双极性晶体管、三个电阻和一个电容器。他因为集成电路的发明被授予2000年诺贝尔物理学奖。

根据一个芯片上集成的微电子器件的数量,集成电路可以分为以下几类。

1)小型集成电路:逻辑门10个以下或晶体管100个以下。

2)中型集成电路:逻辑门11~100个或晶体管101~1000个。

3)大规模集成电路:逻辑门101~1000个或晶体管1001~10000个。(www.daowen.com)

4)超大规模集成电路:逻辑门1001~10k个或晶体管10001~100k个。

5)极大规模集成电路:逻辑门10001~1M个或晶体管100001~10M个。

6)巨大规模集成电路:逻辑门1000001个以上或晶体管10000001个以上。

而根据处理信号的不同,集成电路可以分为模拟集成电路、数字集成电路和模拟与数字混合信号集成电路。

集成电路是微处理器、存储器、控制器的核心。集成电路技术的发展带动了计算机的发展。虽然设计开发一个复杂集成电路的成本非常高,但是当将其分散到通常以百万计的产品上时,每个集成电路的单位成本很低。

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