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半導體集成電路的優越性

半導體集成電路的優越性
瀏覽量:171 上傳更新:2019-04-08

半導體集成電路從誕生到現在只有十幾年的歷史,除了已經在導彈、衛星、大型電子計算機等尖端科學技術部門采用外,在通信設備、儀器儀表、工業企業自動化、甚至民用的收音機、電視機中都得到了應用。半導體集成電路的品種和產量都得到很大發展。為什么半導體集成電路具有這么大的“生命力”呢?這是因為它具有很多突出的優點,半導體集成電路主要優越性表現在:體積小,重量輕;技術指標先進,可靠性高;便于大批量生產,成本低等幾個方面。

體積小,重量輕由于半導體集成電路中的電路元器件是直接制作在硅單晶片上,它們的幾何尺寸成百倍地縮小,又省去了原來作為單個元器件時的封裝外殼,省去了采用分立元器件組裝成單元電路時的印刷電路板、插接件等。這就使得同樣功能電子電路的體積和重量縮小很多倍。集成電路制造技術的不斷改進提高,也使得在單位硅片面積上制造元器件的數目不斷增加,即集成度不斷提高。這樣就有可能將具有更多元件的電子電路,集成在一個很小的硅片之上。元件集成度的提高也就進一步縮小了電子設備的體積和重量。

技術指標先進,可靠性高半導體集成電路不但可以代替用分立元器件構成的電子電路,而且根據集成電路的工藝特點,還制作出了很多用分立元器件無法實現的電路。例如,雙極型數字集成電路的開關速度很容易做到10毫微秒以下。又如,集成電路運算放大器和晶體管組裝的運算放大器比較具有高增益、低溫度漂移調整簡單和低功耗的優點。

可靠性也是重要的技術指標之一,它用來表明電路設備能否可靠地工作。電路設備的焊接點是影響它可靠性的重要因素之一,由于電子線路的集成化,使得電子線路焊接點的數目大為減少,這就使集成電路具有很高的可靠性。隨著半導體集成電路的集成度不斷提高,可靠性水平將進一步提高??煽啃愿叩囊饬x不僅在于使用器件不發生故障的時間加長,也使大型電子設備(例如大容量電子計算機)的正常工作成為可能。例如利用國產集成電路制造的每秒100萬次大型電子計算機已投入正常運行。如果用分立元器件來做這樣復雜的機器,由于元器件及接點數目極多,有一個發生故障即會使機器停止工作。因而可靠性太差,實際上是不能夠正常運用的。

便于大量生產,成本低半導體集成電路采用硅平面工藝技術,這種工藝本身適合于大批量和自動化生產。由于電路設計上充分考慮到工藝差別對電路性能的影響,所以集成電路的合格率并不是電路中各個元器件合格率的乘積,而是比這個乘積更高。例如硅小片數字集成電路芯片合格率已和單個晶體管芯片的合格率相當了。這樣集成電路的價格就比用分立元件組裝電路更為便宜半導體集成電路的出現和發展,是在電子線路小型化及元件電路統一規格化方面的重大突破,這種突破深刻影響到電子設備、儀表等的設計應用和生產。首先,隨著集成電路的采用,逐步改變著由元件組裝、焊接到單元電路調試這樣的電子線路的傳統生產方式。采用了集成電路不僅使電路焊點數目大大減少,也使得大量單元電路的組裝、調試工作已在集成電路生產中得到了解決,這就減輕了繁瑣的人工勞動,促進了電子工業的自動化和大規模生產。其次,在維修時,已不必要也不可能檢查和更換集成電路中的單個元件,而是把集成電路看作一個整體,再加上集成電路可靠性高,這就大大減輕了維修工作。

最后,半導體集成電路的應用(特別是中、大規模集成電路的發展和應用)促進了電子設備整機逐步走向積木化生產,從事整機設計和生產的人們,將把主要精力用于解決整機體制方案和選用集成電路方面,而不必再進行單個電路的設計與調整工作,從而大大加速了整機的發展和生產。這些都向我們提出:要更多的了解集成電路,促進集成電路設計和生產相結合,搞元件的和搞整機的相結合,從而進一步推動整機和集成電路的發展。

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