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　　集成电路是一种微型电子器件或部件，英文为Integrated Circuit，缩写为IC，是把一定数量的常用电子元件，如电阻、电容、晶体管等，以及这些元件之间的连线，通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路。具有体积小，重量轻，寿命长，可靠性高等特点。

　　集成电路简介

　　集成电路(integrated circuit)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。集成电路发明者为杰克·基尔比(基于锗(Ge)的集成电路)和罗伯特·诺伊思(基于硅(Si)的集成电路)。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。

　　集成电路是20世纪50年代后期一60年代发展起来的一种新型半导体器件。它是经过氧化、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的电子器件。其封装外壳有圆壳式、扁平式或双列直插式等多种形式。集成电路技术包括芯片制造技术与设计技术，主要体现在加工设备，加工工艺，封装测试，批量生产及设计创新的能力上。

　　集成电路特点

　　集成电路或称微电路(microcircuit)、 微芯片(microchip)、芯片(chip)在电子学中是一种把电路(主要包括半导体装置，也包括被动元件等)小型化的方式，并通常制造在半导体晶圆表面上。

　　前述将电路制造在半导体芯片表面上的集成电路又称薄膜(thin-film)集成电路。另有一种厚膜(thick-film)混成集成电路(hybrid integrated circuit)是由独立半导体设备和被动元件，集成到衬底或线路板所构成的小型化电路。

　　集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。

　　集成电路分类

　　1、功能结构

　　集成电路，又称为IC，按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大类。

　　模拟集成电路又称线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号(指幅度随时间变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等)，其输入信号和输出信号成比例关系。而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号(指在时间上和幅度上离散取值的信号。例如3G手机、数码相机、电脑CPU、数字电视的逻辑控制和重放的音频信号和视频信号)。

　　2、制作工艺

　　集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和膜集成电路。

　　膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。

　　3、集成度高低

　　集成电路按集成度高低的不同可分为：

　　SSIC 小规模集成电路(Small Scale Integrated circuits)

　　MSIC 中规模集成电路(Medium Scale Integrated circuits)

　　LSIC 大规模集成电路(Large Scale Integrated circuits)

　　VLSIC 超大规模集成电路(Very Large Scale Integrated circuits)

　　ULSIC特大规模集成电路(Ultra Large Scale Integrated circuits)

　　GSIC 巨大规模集成电路也被称作极大规模集成电路或超特大规模集成电路(Giga Scale Integration)。

　　4、导电类型不同

　　集成电路按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路，他们都是数字集成电路。

　　双极型集成电路的制作工艺复杂，功耗较大，代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。单极型集成电路的制作工艺简单，功耗也较低，易于制成大规模集成电路，代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等类型。

　　5、按用途

　　集成电路按用途可分为电视机用集成电路、音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像机用集成电路、电脑(微机)用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。

　　(1)电视机用集成电路包括行、场扫描集成电路、中放集成电路、伴音集成电路、彩色解码集成电路、AV/TV转换集成电路、开关电源集成电路、遥控集成电路、丽音解码集成电路、画中画处理集成电路、微处理器(CPU)集成电路、存储器集成电路等。

　　(2)音响用集成电路包括AM/FM高中频电路、立体声解码电路、音频前置放大电路、音频运算放大集成电路、音频功率放大集成电路、环绕声处理集成电路、电平驱动集成电路，电子音量控制集成电路、延时混响集成电路、电子开关集成电路等。

　　(3)影碟机用集成电路有系统控制集成电路、视频编码集成电路、MPEG解码集成电路、音频信号处理集成电路、音响效果集成电路、RF信号处理集成电路、数字信号处理集成电路、伺服集成电路、电动机驱动集成电路等。

　　(4)录像机用集成电路有系统控制集成电路、伺服集成电路、驱动集成电路、音频处理集成电路、视频处理集成电路。

　　(5)计算机集成电路，包括中央控制单元(CPU)、内存储器、外存储器、I/O控制电路等。

　　(6)通信集成电路

　　(7)专业控制集成电路

　　6、按应用领域分

　　集成电路按应用领域可分为标准通用集成电路和专用集成电路。

　　7、按外形分

　　集成电路按外形可分为圆形(金属外壳晶体管封装型，一般适合用于大功率)、扁平型(稳定性好，体积小)和双列直插型。

　　集成电路优点

　　1、电路简单

　　由于采用了集成电路，简化了整机电路的设计、调试和安装，特别是采用一些专用集成电路后，整机电路显得更为简单。

　　2、性价比高

　　相对于分立元器件电路而言，采用集成电路构成的整机电路性能指标更高，与分立电子元器件电路相比，集成电路的成本、价格更低。例如，集成运放电路的增益之高、零点漂移之小是分立电子元器件电路无法比拟的。

　　3、可靠性强

　　集成电路具有可靠性高的优点，从而提高了整机电路工作的可靠性，提高了电路的工作性能和一致性。另外，采用集成电路后，电路中的焊点大幅度减少，出现虚焊的可能性下降，使整机电路工作更为可靠。

　　4、能耗较小

　　集成电路还具有耗电小、体积小、经济等优点。同一功能的电路，采用集成电路要比采用分立电子元器件的电路功耗小许多。

　　5、故障率低

　　由于集成电路的故障发生率相对分立元器件电路而言比较低，所以降低了整机电路的故障发生率。

　　集成电路缺点

　　1、电路拆卸困难

　　集成电路的引脚很多，给修理、拆卸集成电路带来了很大的困难，特别是引脚很多的四列集成电路，拆卸比辕困难。

　　2、修理成本增加

　　当集成电路内电路中的部分电路出现故障时，通常必须整块更换，增加了修理成本。

　　3、故障判断不便

　　相对分立电子元器件电路而言，在检修某些特殊故障时，准确地判断集成电路故障不太方便。

　　集成电路设计流程

　　集成电路设计的流程一般先要进行软硬件划分，将设计基本分为两部分：芯片硬件设计和软件协同设计。芯片硬件设计包括：

　　1、功能设计阶段

　　设计人员产品的应用场合，设定一些诸如功能、操作速度、接口规格、环境温度及消耗功率等规格，以做为将来电路设计时的依据。更可进一步规划软件模块及硬件模块该如何划分，哪些功能该整合于SOC 内，哪些功能可以设计在电路板上。

　　2、设计描述和行为级验证

　　功能设计完成后，可以依据功能将SOC 划分为若干功能模块，并决定实现这些功能将要使用的IP 核。此阶段间接影响了SOC 内部的架构及各模块间互动的讯号，及未来产品的可靠性。决定模块之后，可以用VHDL 或Verilog 等硬件描述语言实现各模块的设计。接着，利用VHDL 或Verilog 的电路仿真器，对设计进行功能验证(functionsimulation，或行为验证 behavioral simulation)。注意，这种功能仿真没有考虑电路实际的延迟，也无法获得精确的结果。

　　3、逻辑综合

　　确定设计描述正确后，可以使用逻辑综合工具(synthesizer)进行综合。综合过程中，需要选择适当的逻辑器件库(logic cell library)，作为合成逻辑电路时的参考依据。硬件语言设计描述文件的编写风格是决定综合工具执行效率的一个重要因素。事实上，综合工具支持的HDL 语法均是有限的，一些过于抽象的语法只适于作为系统评估时的仿真模型，而不能被综合工具接受。逻辑综合得到门级网表。

　　4、门级验证(Gate-Level Netlist Verification)

　　门级功能验证是寄存器传输级验证。主要的工作是要确认经综合后的电路是否符合功能需求，该工作一般利用门电路级验证工具完成。注意，此阶段仿真需要考虑门电路的延迟。

　　5、布局和布线

　　布局指将设计好的功能模块合理地安排在芯片上，规划好它们的位置。布线则指完成各模块之间互连的连线。注意，各模块之间的连线通常比较长，因此，产生的延迟会严重影响SOC的性能，尤其在0.25 微米制程以上，这种现象更为显著。 目前，这一个行业仍然是中国的空缺，开设集成电路设计与集成系统专业的大学还比较少，其中师资较好的学校有 上海交通大学，哈尔滨工业大学，哈尔滨理工大学，东南大学，西安电子科技大学，电子科技大学，复旦大学，华东师范大学等。这个领域已经逐渐饱和，越来越有趋势走上当年软件行业的道路。

　　集成电路检测常识

　　1、检测前要了解集成电路及其相关电路的工作原理

　　检查和修理集成电路前首先要熟悉所用集成电路的功能、内部电路、主要电气参数、各引脚的作用以及引脚的正常电压、波形与外围元件组成电路的工作原理。

　　2、测试避免造成引脚间短路

　　电压测量或用示波器探头测试波形时，避免造成引脚间短路，最好在与引脚直接连通的外围印刷电路上进行测量。任何瞬间的短路都容易损坏集成电路，尤其在测试扁平型封装的CMOS集成电路时更要加倍小心。

　　3、严禁在无隔离变压器的情况下，用已接地的测试设备去接触底板带电的电视、音响、录像等设备

　　严禁用外壳已接地的仪器设备直接测试无电源隔离变压器的电视、音响、录像等设备。虽然一般的收录机都具有电源变压器，当接触到较特殊的尤其是输出功率较大或对采用的电源性质不太了解的电视或音响设备时，首先要弄清该机底盘是否带电，否则极易与底板带电的电视、音响等设备造成电源短路，波及集成电路，造成故障的进一步扩大。

　　4、要注意电烙铁的绝缘性能

　　不允许带电使用烙铁焊接，要确认烙铁不带电，最好把烙铁的外壳接地，对MOS电路更应小心，能采用6~8V的低压电烙铁就更安全。

　　5、要保证焊接质量

　　焊接时确实焊牢，焊锡的堆积、气孔容易造成虚焊。焊接时间一般不超过3秒钟，烙铁的功率应用内热式25W左右。已焊接好的集成电路要仔细查看，最好用欧姆表测量各引脚间有否短路，确认无焊锡粘连现象再接通电源。

　　6、不要轻易断定集成电路的损坏

　　不要轻易地判断集成电路已损坏。因为集成电路绝大多数为直接耦合，一旦某一电路不正常，可能会导致多处电压变化，而这些变化不一定是集成电路损坏引起的，另外在有些情况下测得各引脚电压与正常值相符或接近时，也不一定都能说明集成电路就是好的。因为有些软故障不会引起直流电压的变化。

　　7、测试仪表内阻要大

　　测量集成电路引脚直流电压时，应选用表头内阻大于20KΩ/V的万用表，否则对某些引脚电压会有较大的测量误差。

　　8、要注意功率集成电路的散热

　　功率集成电路应散热良好，不允许不带散热器而处于大功率的状态下工作。

　　9、引线要合理

　　如需要加接外围元件代替集成电路内部已损坏部分，应选用小型元器件，且接线要合理以免造成不必要的寄生耦合，尤其是要处理好音频功放集成电路和前置放大电路之间的接地端。