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芯片

     從功能上來看,芯片可以分為諸如諸如處理器芯片(如CPU)、存儲(chǔ)器芯片、 通信 芯片、傳感器芯片、電源管理芯片、驅(qū)動(dòng)芯片等多種類型,它們?cè)陔娮釉O(shè)備中發(fā)揮著各自獨(dú)特的作用。例如,處理器芯片負(fù)責(zé)執(zhí)行程序指令,完成數(shù)據(jù)的處理;存儲(chǔ)器芯片則用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取;通信芯片實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸;傳感器芯片則將環(huán)境中的物理量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)進(jìn)行處理;電源管理芯片對(duì)電源進(jìn)行有效管理和控制;而驅(qū)動(dòng)芯片則用來驅(qū)動(dòng)和控制外部設(shè)備。

       芯片是現(xiàn)代電子設(shè)備不可或缺的組成部分,廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、手機(jī)、智能家居、醫(yī)療設(shè)備、航空航天等各個(gè)領(lǐng)域,對(duì)現(xiàn)代科技的發(fā)展起著重要的推動(dòng)作用。

簡(jiǎn)介

       電路制造在半導(dǎo)體芯片表面上的集成電路又稱薄膜(thin-film)集成電路。另有一種厚膜(thick-film)集成電路(hybrid integrated circuit)是由獨(dú)立半導(dǎo)體設(shè)備和被動(dòng)組件,集成到襯底或線路板所構(gòu)成的小型化電路。

       從1949年到1957年,維爾納·雅各比(Werner Jacobi)、杰弗里·杜默(Jeffrey Dummer)、西德尼·達(dá)林頓(Sidney Darlington)、樽井康夫(Yasuo Tarui)都開發(fā)了原型,但現(xiàn)代集成電路是由杰克·基爾比在1958年發(fā)明的。其因此榮獲2000年諾貝爾物理獎(jiǎng),但同時(shí)間也發(fā)展出近代實(shí)用的集成電路的羅伯特·諾伊斯,卻早于1990年就過世。

介紹

       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)化集成電路代替了設(shè)計(jì)使用離散晶體管。

       集成電路對(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350 mm2,每mm2可以達(dá)到一百萬(wàn)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:

       小型集成電路(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。

       中型集成電路(MSI英文全名為Medium Scale Integration)邏輯門11~100個(gè)或 晶體管101~1k個(gè)。

       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)。

       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)。

       極大規(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。

型號(hào)

       芯片命名方式一般都是:字母+數(shù)字+字母

       前面的字母是芯片廠商或是某個(gè)芯片系列的縮寫。像MC開始的多半是摩托羅拉的,MAX開始的多半是美信的。

       中間的數(shù)字是功能型號(hào)。像MC7805和LM7805,從7805上可以看出它們的功能都是輸出5V,只是廠家不一樣。

       后面的字母多半是封裝信息,要看廠商提供的資料才能知道具體字母代表什么封裝。

       74系列是標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯器件的通用名稱,例如74LS00、74LS02等等,單從74來看看不出是什么公司的產(chǎn)品。不同公司會(huì)在74前面加前綴,例如SN74LS00等。

相關(guān)拓展

       一個(gè)完整的IC型號(hào)一般都至少必須包含以下四個(gè)部分:

       前綴(首標(biāo))-----很多可以推測(cè)是哪家公司產(chǎn)品。

       器件名稱----一般可以推斷產(chǎn)品的功能(memory可以得知其容量)。

       溫度等級(jí)-----區(qū)分商業(yè)級(jí),工業(yè)級(jí),軍級(jí)等。一般情況下,C表示民用級(jí),Ⅰ表示工業(yè)級(jí),E表示擴(kuò)展工業(yè)級(jí),A表示航空級(jí),M表示軍品級(jí)。

       封裝----指出產(chǎn)品的封裝和管腳數(shù)有些IC型號(hào)還會(huì)有其它內(nèi)容:

       速率----如memory,MCU,DSPFPGA 等產(chǎn)品都有速率區(qū)別,如-5,-6之類數(shù)字表示。

       工藝結(jié)構(gòu)----如通用數(shù)字IC有COMS和TL兩種,常用字母C,T來表示。

       是否環(huán)保-----一般在型號(hào)的末尾會(huì)有一個(gè)字母來表示是否環(huán)保,如z,R,+等。

       包裝-----顯示該物料是以何種包裝運(yùn)輸?shù)?,如tube,T/R,rail,tray等。

       版本號(hào)----顯示該產(chǎn)品修改的次數(shù),一般以M為第一版本。

IC命名、封裝常識(shí)與命名規(guī)則

       溫度范圍:

       C=0℃至60℃(商業(yè)級(jí));I=-20℃至85℃(工業(yè)級(jí));E=-40℃至85℃(擴(kuò)展工業(yè)級(jí));A=-40℃至82℃(航空級(jí));M=-55℃至125℃(軍品級(jí))

       封裝類型:

       A—SSOP;B—CERQUAD;C-TO-200,TQFP﹔D—陶瓷銅頂;E—QSOP;F—陶瓷SOP;H—SBGAJ-陶瓷DIP;K—TO-3;L—LCC,M—MQFP;N——窄DIP﹔N—DIP;;Q—PLCC;R一窄陶瓷DIP (300mil);S—TO-52,T—TO5,TO-99,TO-100﹔U—TSSOP,uMAX,SOT;W—寬體小外型(300mil)﹔ X—SC-60(3P,5P,6P)﹔ Y―窄體銅頂;Z—TO-92,MQUAD;D—裸片;/PR-增強(qiáng)型塑封﹔/W-晶圓。

       管腳數(shù):

A—8;B—10﹔C—12,192;D—14;E—16;F——22,256;G—4;H—4;I—28 ;J—2;K—5,68;L—40;M—6,48;N—18;O—42;P—20﹔Q—2,100﹔R—3,843;S——4,80;T—6,160;U—60;V—8(圓形)﹔ W—10(圓形)﹔X—36;Y—8(圓形)﹔Z—10(圓形)。

       注:接口類產(chǎn)品四個(gè)字母后綴的第一個(gè)字母是E,則表示該器件具備抗靜電功能

概述

  芯片(chip)就是半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱。是集成電路(IC, integrated circut)的載體,由晶圓分割而成。

  硅片是一塊很小的硅,內(nèi)含集成電路,它是電腦或者其他電子設(shè)備的一部分。

  IC,泛指所有的電子元器件,是在硅板上集合多種電子元器件實(shí)現(xiàn)某種特定功能的電路模塊。它是電子設(shè)備中最重要的部分,承擔(dān)著運(yùn)算和存儲(chǔ)的功能。集成電路的應(yīng)用范圍覆蓋了軍工、民用的幾乎所有的電子設(shè)備。

電腦芯片

  主板芯片的功能及工作原理

  如果把中央處理器CPU比喻為整個(gè)電腦系統(tǒng)的心臟,那么主板上的芯片組就是整個(gè)身體的軀干。對(duì)于主板而言,芯片組幾乎決定了這塊主板的功能,進(jìn)而影響到整個(gè)電腦系統(tǒng)性能的發(fā)揮,芯片組是主板的靈魂。

芯片組

  芯片組(Chipset)是主板的核心組成部分,按照在主板上的排列位置的不同,通常分為北橋芯片和南橋芯片。北橋芯片提供對(duì)CPU的類型和主頻、內(nèi)存的類型和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC糾錯(cuò)等支持。南橋芯片則提供對(duì)KBC(鍵盤控制器)、RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制器)、USB(通用串行總線)、Ultra DMA/33(66)EIDE數(shù)據(jù)傳輸方式和ACPI(高級(jí)能源管理)等的支持。其中北橋芯片起著主導(dǎo)性的作用,也稱為主橋(Host Bridge)。

  芯片組的識(shí)別也非常容易,以Intel440BX芯片組為例,它的北橋芯片是Intel 82443BX芯片,通常在主板上靠近CPU插槽的位置,由于芯片的發(fā)熱量較高,在這塊芯片上裝有散熱片。南橋芯片在靠近ISA和PCI槽的位置,芯片的名稱為Intel 82371EB。其他芯片組的排列位置基本相同。對(duì)于不同的芯片組,在性能上的表現(xiàn)也存在差距。  

  除了最通用的南北橋結(jié)構(gòu)外,芯片組正向更高級(jí)的加速集線架構(gòu)發(fā)展,Intel的8xx系列芯片組就是這類芯片組的代表,它將一些子系統(tǒng)如IDE接口、音效、MODEM和USB直接接入主芯片,能夠提供比PCI總線寬一倍的帶寬,達(dá)到了266MB/s;此外,矽統(tǒng)科技的SiS635/SiS735也是這類芯片組的新軍。除支持最新的DDR266,DDR200和PC133 SDRAM等規(guī)格外,還支持四倍速AGP顯示卡接口及Fast Write功能、IDE ATA33/66/100,并內(nèi)建了3D立體音效、高速數(shù)據(jù)傳輸功能包含56K數(shù)據(jù)通訊(Modem)、高速以太網(wǎng)絡(luò)傳輸(Fast Ethernet)、1M/10M家庭網(wǎng)絡(luò)(Home PNA)等。

制造過程

  芯片制作完整過程包括芯片設(shè)計(jì)、晶片制作、封裝制作、成本測(cè)試等幾個(gè)環(huán)節(jié),其中晶片制作過程尤為的復(fù)雜。

  精密的芯片其制造過程非常的復(fù)雜

  首先是芯片設(shè)計(jì),根據(jù)設(shè)計(jì)的需求,生成的“圖樣”

  1, 芯片的原料晶圓

  晶圓的成分是硅,硅是由石英沙所精練出來的,晶圓便是硅元素加以純化(99.999%),接著是將些純硅制成硅晶棒,成為制造集成電路的石英半導(dǎo)體的材料,將其切片就是芯片制作具體需要的晶圓。晶圓越薄,生產(chǎn)的成本越低,但對(duì)工藝就要求的越高。

  2,晶圓涂膜

  晶圓涂膜能抵抗氧化以及耐溫能力,其材料為光阻的一種。

  3,晶圓光刻顯影、蝕刻

  該過程使用了對(duì)紫外光敏感的化學(xué)物質(zhì),即遇紫外光則變軟。通過控制遮光物的位置可以得到芯片的外形。在硅晶片涂上光致抗蝕劑,使得其遇紫外光就會(huì)溶解。這時(shí)可以用上第一份遮光物,使得紫外光直射的部分被溶解,這溶解部分接著可用溶劑將其沖走。這樣剩下的部分就與遮光物的形狀一樣了,而這效果正是我們所要的。這樣就得到我們所需要的二氧化硅層。

  4、攙加雜質(zhì)

  將晶圓中植入離子,生成相應(yīng)的P、N類半導(dǎo)體。

  具體工藝是是從硅片上暴露的區(qū)域開始,放入化學(xué)離子混合液中。這一工藝將改變攙雜區(qū)的導(dǎo)電方式,使每個(gè)晶體管可以通、斷、或攜帶數(shù)據(jù)。簡(jiǎn)單的芯片可以只用一層,但復(fù)雜的芯片通常有很多層,這時(shí)候?qū)⑦@一流程不斷的重復(fù),不同層可通過開啟窗口聯(lián)接起來。這一點(diǎn)類似多層PCB板的制作原理。 更為復(fù)雜的芯片可能需要多個(gè)二氧化硅層,這時(shí)候通過重復(fù)光刻以及上面流程來實(shí)現(xiàn),形成一個(gè)立體的結(jié)構(gòu)。

  5、晶圓測(cè)試

  經(jīng)過上面的幾道工藝之后,晶圓上就形成了一個(gè)個(gè)格狀的晶粒。通過針測(cè)的方式對(duì)每個(gè)晶粒進(jìn)行電氣特性檢測(cè)。一般每個(gè)芯片的擁有的晶粒數(shù)量是龐大的,組織一次針測(cè)試模式是非常復(fù)雜的過程,這要求了在生產(chǎn)的時(shí)候盡量是同等芯片規(guī)格構(gòu)造的型號(hào)的大批量的生產(chǎn)。數(shù)量越大相對(duì)成本就會(huì)越低,這也是為什么主流芯片器件造價(jià)低的一個(gè)因素。

  6、封裝

  將制造完成晶圓固定,綁定引腳,按照需求去制作成各種不同的封裝形式,這就是同種芯片內(nèi)核可以有不同的封裝形式的原因。比如:DIP、QFP、PLCC、QFN等等。這里主要是由用戶的應(yīng)用習(xí)慣、應(yīng)用環(huán)境、市場(chǎng)形式等外圍因素來決定的。

  7、測(cè)試、包裝

  經(jīng)過上述工藝流程以后,芯片制作就已經(jīng)全部完成了,這一步驟是將芯片進(jìn)行測(cè)試、剔除不良品,以及包裝。

  半導(dǎo)體公司

  德州儀器/TI

  意法半導(dǎo)體/ST

  飛利浦半導(dǎo)體/PHILIPS

  恩智浦半導(dǎo)體/NXP

  安森美半導(dǎo)體/ON

  國(guó)際整流器公司/IR

  美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司/NS

  美國(guó)模擬器件公司/ADI

  飛思卡爾/FREESCALE

  美國(guó)愛特梅爾/ATMEL

  賽普拉斯/CYPRESS

  達(dá)拉斯/DALLAS

  美信半導(dǎo)體/MAXIM

  封裝類型

  芯片的封裝類型主要有以下幾種:

  1.BGA球柵陣列封裝

  2.CSP 芯片縮放式封裝

  3.COB 板上芯片貼裝

  4.COC 瓷質(zhì)基板上芯片貼裝

  5.MCM 多芯片模型貼裝

  6.LCC 無(wú)引線片式載體

  7.CFP 陶瓷扁平封裝

  8.PQFP 塑料四邊引線封裝

  9.SOJ 塑料J形線封裝

  10.SOP 小外形外殼封裝

  11.TQFP 扁平簿片方形封裝

  12.TSOP 微型簿片式封裝

  13.CBGA 陶瓷焊球陣列封裝

  14.CPGA 陶瓷針柵陣列封裝

  15.CQFP 陶瓷四邊引線扁平

  16.CERDIP 陶瓷熔封雙列

  17.PBGA 塑料焊球陣列封裝

  18.SSOP 窄間距小外型塑封

  19.WLCSP 晶圓片級(jí)芯片規(guī)模封裝

  20.FCOB 板上倒裝片

中國(guó)芯片

相關(guān)政策

  2020年8月,國(guó)務(wù)院印發(fā)《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》,讓本已十分火熱的國(guó)產(chǎn)芯片行業(yè)再添重磅利好。 

  據(jù)美國(guó)消費(fèi)者新聞與商業(yè)頻道網(wǎng)站8月10日?qǐng)?bào)道,中國(guó)公布一系列政策來幫助提振國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)。大部分激勵(lì)措施的焦點(diǎn)是減稅。例如,經(jīng)營(yíng)期在15年以上、生產(chǎn)的集成電路線寬小于28納米(含)的制造商將被免征長(zhǎng)達(dá)10年的企業(yè)所得稅。對(duì)于芯片制造商來說,優(yōu)惠期自獲利年度起計(jì)算。新政策還關(guān)注融資問題,鼓勵(lì)公司在科創(chuàng)板等以科技股為主的證券交易板塊上市。 

發(fā)展歷史

  1965-1978年 創(chuàng)業(yè)期

  1965年,第一批國(guó)內(nèi)研制的晶體管和數(shù)字電路在河北半導(dǎo)體研究所鑒定成功。

  1968年,上海無(wú)線電十四廠首家制成PMOS(P型金屬-氧化物-半導(dǎo)體)集成電路。

  1970年,背景878廠、上無(wú)十九廠建成投產(chǎn)。

  1972年,中國(guó)第一塊PMOS型LSI電路在四川永川一四二四研究所制。

  1976年,中科院計(jì)算所采用中科院109廠(現(xiàn)中科院微電子研究所)研制的ECL(發(fā)射極耦合邏輯電路),研制成功1000萬(wàn)次大型電子計(jì)算機(jī)。 

  1978-1989年 探索前進(jìn)期

  1980年,中國(guó)第一條3英寸線在878廠投入運(yùn)行。

  1982年,江蘇無(wú)錫724廠從東芝引進(jìn)電視機(jī)集成電路生產(chǎn)線,這是中國(guó)第一次從國(guó)外引進(jìn)集成電路技術(shù);

  國(guó)務(wù)院成立電子計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路領(lǐng)導(dǎo)小組,制定了中國(guó)IC發(fā)展規(guī)劃,提出“六五”期間要對(duì)半導(dǎo)體工業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造。

  1985年,第一塊64K DRAM 在無(wú)錫國(guó)營(yíng)724廠試制成功。

  1988年,上無(wú)十四廠建成了我國(guó)第一條4英寸線。

  1989年,機(jī)電部在無(wú)錫召開“八五”集成電路發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì),提出振興集成電路的發(fā)展戰(zhàn)略;

  724廠和永川半導(dǎo)體研究所無(wú)錫分所合并成立了中國(guó)華晶電子集團(tuán)公司。

  1990-2000年 重點(diǎn)建設(shè)期

  1990年,國(guó)務(wù)院決定實(shí)施“908”工程。

  1991年,首都鋼鐵公司和日本NEC公司成立中外合資公司——首鋼NEC電子有限公司。

  1992年,上海飛利浦公司建成了我國(guó)第一條5英寸線。

  1993年,第一塊256K DRAM在中國(guó)華晶電子集團(tuán)公司試制成功。

  1994年,首鋼日電公司建成了我國(guó)第一條6英寸線。

  1995年,國(guó)務(wù)院決定繼續(xù)實(shí)施集成電路專項(xiàng)工程(“909”工程),集中建設(shè)我國(guó)第一條8英寸生產(chǎn)線。

  1996年,英特爾公司投資在上海建設(shè)封測(cè)廠。

  1997年,由上海華虹集團(tuán)與日本NEC公司合資組建上海華虹NEC電子有限公司,主要承擔(dān)“909”主體工程超大規(guī)模集成電路芯片生產(chǎn)線項(xiàng)目建設(shè)。

  1998年,華晶與上華合作生產(chǎn)MOS 圓片合約簽定,開始了中國(guó)大陸的Foundry時(shí)代;由北京有色金屬研究總院半導(dǎo)體材料國(guó)家工程研究中心承擔(dān)的我國(guó)第一條8英寸硅單晶拋光生產(chǎn)線建成投產(chǎn)。

  1999年,上海華虹NEC的第一條8英寸生產(chǎn)線正式建成投產(chǎn)。

  2000-2011年 發(fā)展加速期

  2000年,中芯國(guó)際在上海成立,國(guó)務(wù)院18號(hào)文件加大對(duì)集成電路的扶持力度。

  2002年,中國(guó)第一款批量投產(chǎn)的通用CPU芯片“龍芯一號(hào)”研制成功。

  2003年,臺(tái)積電(上海)有限公司落戶上海。

  2004年,中國(guó)大陸第一條12英寸線在北京投入生產(chǎn)。

  2006年,設(shè)立“國(guó)家重大科技專項(xiàng)”;無(wú)錫海力士意法半導(dǎo)體正式投產(chǎn)。

  2008年,中星微電子手機(jī)多媒體芯片全球銷量突破1億枚。

  2009年,國(guó)家“核高基”重大專項(xiàng)進(jìn)入申報(bào)與實(shí)施階段。

  2011年,《關(guān)于印發(fā)進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和繼承電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》。 

  2012年-2019年高質(zhì)量發(fā)展期

  2012年,《集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》發(fā)布;韓國(guó)三星70億美元一期投資閃存芯片項(xiàng)目落戶西安。

  2013年,紫光收購(gòu)展訊通信、銳迪科;大陸IC設(shè)計(jì)公司進(jìn)入10億美元俱樂部。

  2014年,《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》正式發(fā)布實(shí)施;“國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資基金”(大基金)成立。

  2015年,長(zhǎng)電科技以7.8億美元收購(gòu)星科金朋公司;中芯國(guó)際28納米產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

  2016年,大基金、紫光投資長(zhǎng)江儲(chǔ)存;第一臺(tái)全部采用國(guó)產(chǎn)處理器構(gòu)建的超級(jí)計(jì)算機(jī)“神威太湖之光”獲世界超算冠軍。

  2017年,長(zhǎng)江存儲(chǔ)一期項(xiàng)目封頂;存儲(chǔ)器產(chǎn)線建設(shè)全面開啟;全球首家AI芯片獨(dú)角獸初創(chuàng)公司成立;華為發(fā)布全球第一款人工智能芯片麒麟970。

  2018年,紫光量產(chǎn)32層3D NAND(零突破)。

  2019年,華為旗下海思發(fā)布全球首款5G SoC芯片海思麒麟990,采用了全球先進(jìn)的7納米工藝;64層3D NAND閃存芯片實(shí)現(xiàn)量產(chǎn);中芯國(guó)際14納米工藝量產(chǎn)。

  2021年7月,首款采用自主指令系統(tǒng)LoongArch設(shè)計(jì)的處理器芯片,龍芯3A5000正式發(fā)布

挑戰(zhàn)

  2020年8月7日,華為常務(wù)董事、華為消費(fèi)者業(yè)務(wù)CEO余承東在中國(guó)信息化百人會(huì)2020年峰會(huì)上的演講中說,受管制影響,下半年發(fā)售的Mate 40所搭載的麒麟9000芯片,或?qū)⑹侨A為自研的麒麟芯片的最后一代。

  以制造為主的芯片下游,是我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)最薄弱的環(huán)節(jié)。由于工藝復(fù)雜,芯片制造涉及到從學(xué)界到產(chǎn)業(yè)界在材料、工程、物理、化學(xué)、光學(xué)等方面的長(zhǎng)期積累,這些短板短期內(nèi)難以補(bǔ)足。 

  任正非早就表示:華為很像一架被打得千瘡百孔的飛機(jī),正在加緊補(bǔ)洞,現(xiàn)在大多數(shù)洞已經(jīng)補(bǔ)好,還有一些比較重要的洞,需要兩三年才能完全克服。

  隨著禁令愈加嚴(yán)苛,要補(bǔ)的洞越來越多, 余承東是承認(rèn),當(dāng)初只做設(shè)計(jì)不做生產(chǎn)是個(gè)錯(cuò)誤,除了補(bǔ)洞更要拓展新的領(lǐng)地。

  華為和合作伙伴正在朝這個(gè)方向走去——華為的計(jì)劃是做IDM,業(yè)內(nèi)人士對(duì)投中網(wǎng)表示。IDM,是芯片領(lǐng)域的一種設(shè)計(jì)生產(chǎn)模式,從芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝到測(cè)試,覆蓋整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。 一方面,華為正在從芯片設(shè)計(jì)向上游延伸。余承東曾表示,華為將全方位扎根,突破物理學(xué)材料學(xué)的基礎(chǔ)研究和精密制造。華為消費(fèi)者業(yè)務(wù)成立專門部門做屏幕驅(qū)動(dòng)芯片,進(jìn)軍屏幕行業(yè)。早前,網(wǎng)絡(luò)爆出華為在內(nèi)部開啟塔山計(jì)劃:預(yù)備建設(shè)一條完全沒有美國(guó)技術(shù)的45nm的芯片生產(chǎn)線,同時(shí)還在探索合作建立28nm的自主技術(shù)芯片生產(chǎn)線。

  據(jù)流傳的資料顯示,這項(xiàng)計(jì)劃包括EDA設(shè)計(jì)、材料、材料的生產(chǎn)制造、工藝、設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體制造、芯片封測(cè)等在內(nèi)的各個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體技術(shù)的全面自主可控。

外媒聲音

  1、日本《日經(jīng)亞洲評(píng)論》8月12日文章稱,中國(guó)招聘了100多名前臺(tái)積電工程師以力爭(zhēng)獲得芯片(產(chǎn)業(yè))領(lǐng)軍地位 。作為全世界最大的芯片代工企業(yè),臺(tái)積電成為中國(guó)(大陸)求賢若渴的芯片項(xiàng)目的首要目標(biāo)。

  高德納咨詢半導(dǎo)體分析師羅杰·盛(音)說:“中國(guó)芯片人才依然奇缺,因?yàn)樵搰?guó)正在同時(shí)開展許多大型項(xiàng)目。人才不足是制約半導(dǎo)體發(fā)展的瓶頸。 

  2、華為消費(fèi)者業(yè)務(wù)CEO余承東近日承認(rèn),由于美國(guó)對(duì)華為的第二輪制裁,到9月16日華為麒麟高端芯片就將用光庫(kù)存。在芯片危機(jī)上華為如何破局,美國(guó)CNBC網(wǎng)站11日分析稱,華為有5個(gè)選擇,但同時(shí)“所有5個(gè)選擇都面臨重大挑戰(zhàn)”。

  3、德國(guó)《經(jīng)濟(jì)周刊》表示,以半導(dǎo)體行業(yè)為例,盡管中國(guó)芯片需求達(dá)到全球60%,但中國(guó)自產(chǎn)的只有13%。路透社稱,美國(guó)對(duì)華為打壓加劇,中國(guó)則力推經(jīng)濟(jì)內(nèi)循環(huán),力爭(zhēng)在高科技領(lǐng)域不受制于人。

  4、美國(guó)消費(fèi)者新聞與商業(yè)頻道網(wǎng)站8月10日?qǐng)?bào)道指出,中國(guó)計(jì)劃到2020年將半導(dǎo)體自給率提高到40%,到2025年提高到70%。

  瑞士米拉博證券公司技術(shù)、媒體和電信研究主管尼爾·坎普林在電子郵件中告訴消費(fèi)者新聞與商業(yè)頻道記者:“我認(rèn)為,這場(chǎng)新的技術(shù)冷戰(zhàn)正是中國(guó)攀爬技術(shù)曲線、積極開發(fā)本土技術(shù)的原因?!?/p>

  歐亞集團(tuán)地緣-技術(shù)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人保羅·特廖洛說:“新政策中列出的優(yōu)惠待遇將在某些領(lǐng)域起到幫助作用,但從短期看,對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)向價(jià)值鏈上游攀升和提高全球競(jìng)爭(zhēng)力幫助有限。

芯片定制

  芯片定制是指根據(jù)客戶的特定需求和要求,對(duì)芯片進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)和制造的過程。這個(gè)過程通常包括需求分析、芯片設(shè)計(jì)、芯片制造、封裝測(cè)試以及量產(chǎn)和應(yīng)用等關(guān)鍵步驟。以下是對(duì)芯片定制的詳細(xì)解析:

一、需求分析

  根據(jù)客戶的需求和應(yīng)用場(chǎng)景,確定芯片的功能、性能和規(guī)格要求。這是芯片定制的第一步,也是最為關(guān)鍵的一步,因?yàn)樗苯記Q定了后續(xù)設(shè)計(jì)的方向和重點(diǎn)。

二、芯片設(shè)計(jì)

  邏輯設(shè)計(jì):根據(jù)需求分析的結(jié)果,進(jìn)行芯片的邏輯設(shè)計(jì),確定芯片內(nèi)部各模塊之間的連接關(guān)系和數(shù)據(jù)處理流程。

  電路設(shè)計(jì):在邏輯設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行具體的電路設(shè)計(jì),包括晶體管、電阻、電容等元器件的選型和布局。

  物理布局設(shè)計(jì):將電路設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的物理布局,確定元器件在芯片上的具體位置和方向。這些設(shè)計(jì)過程通常使用專業(yè)的EDA(Electronic Design Automation)工具進(jìn)行。

三、芯片制造

  將芯片設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的硅片。這個(gè)過程包括掩膜制作、晶圓加工、光刻、薄膜沉積、離子注入、金屬化等步驟。每個(gè)步驟都需要高精度的設(shè)備和嚴(yán)格的工藝控制,以確保芯片的性能和質(zhì)量。

四、封裝測(cè)試

  將制造好的芯片封裝到封裝材料中,并進(jìn)行功能測(cè)試和可靠性測(cè)試。封裝過程包括焊接芯片引腳、封裝材料填充、封裝密封等步驟。測(cè)試過程則用于驗(yàn)證芯片的功能是否滿足設(shè)計(jì)要求,并評(píng)估其可靠性。

五、量產(chǎn)和應(yīng)用

  經(jīng)過測(cè)試合格的芯片可以進(jìn)行量產(chǎn),并應(yīng)用到具體的產(chǎn)品中。芯片定制可以滿足特定應(yīng)用場(chǎng)景的需求,提高產(chǎn)品的性能和功能。例如,某些特殊應(yīng)用場(chǎng)景需要低功耗、高集成度的芯片,而某些應(yīng)用場(chǎng)景則需要高性能、高速度的芯片。

六、芯片定制的優(yōu)勢(shì)

  特定需求:芯片定制可以根據(jù)客戶的具體需求進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造,從而滿足特定應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

  提高性能:通過定制設(shè)計(jì),可以優(yōu)化芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電路布局,提高芯片的性能和功能。

  降低成本:對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)的應(yīng)用場(chǎng)景,芯片定制可以通過減少冗余功能和優(yōu)化制造流程來降低成本。

  競(jìng)爭(zhēng)力:擁有自主定制的芯片可以增強(qiáng)企業(yè)的技術(shù)實(shí)力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

七、芯片定制的挑戰(zhàn)

  高昂的設(shè)計(jì)成本:芯片設(shè)計(jì)需要投入大量的人力、物力和財(cái)力,特別是對(duì)于先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)的芯片設(shè)計(jì)而言更是如此。

  復(fù)雜的制造工藝:芯片制造是一項(xiàng)資本和研發(fā)密集型的工藝過程,需要高精度的設(shè)備和嚴(yán)格的工藝控制。

  漫長(zhǎng)的研發(fā)周期:從需求分析到量產(chǎn)應(yīng)用需要經(jīng)歷多個(gè)階段和環(huán)節(jié),整個(gè)研發(fā)周期可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)年之久。

  綜上所述,芯片定制是一項(xiàng)復(fù)雜而精細(xì)的工作過程,需要綜合考慮多個(gè)方面的因素和挑戰(zhàn)。然而通過芯片定制可以滿足客戶的特定需求并提高產(chǎn)品的性能和功能,從而為企業(yè)帶來更大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和商業(yè)價(jià)值。

測(cè)試夾具

  芯片測(cè)試夾具是一種專門用于芯片測(cè)試的裝置,它在芯片測(cè)試過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。以下是對(duì)芯片測(cè)試夾具的詳細(xì)介紹:

一、定義與功能

  芯片測(cè)試夾具,也稱為“測(cè)試夾具”或“測(cè)試基座”,主要用于連接測(cè)試設(shè)備和待測(cè)芯片,確保芯片在測(cè)試過程中能夠與測(cè)試儀器可靠連接,從而準(zhǔn)確、有效地進(jìn)行電氣性能測(cè)量。

二、主要組成部分

  1、測(cè)試針:用于與芯片的引腳進(jìn)行接觸,將電流引入芯片。

  2、固定裝置:用于將芯片牢固地固定在夾具上,以防止測(cè)試過程中芯片移動(dòng)或脫落。

  3、連接線:用于連接測(cè)試針和測(cè)試儀器,以傳輸電流和數(shù)據(jù)信號(hào)。

  4、測(cè)試儀器:用于提供測(cè)試所需的電流、電壓等信號(hào),同時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄測(cè)試數(shù)據(jù)。

三、工作原理

  當(dāng)待測(cè)芯片安裝到測(cè)試夾具上時(shí),固定裝置會(huì)穩(wěn)固地固定芯片,確保其在測(cè)試過程中不會(huì)發(fā)生位移。測(cè)試針與芯片的引腳接觸,將電流引入芯片。連接線將測(cè)試針和測(cè)試儀器連接起來,傳輸電流和數(shù)據(jù)信號(hào)。測(cè)試儀器提供測(cè)試所需的電流、電壓等信號(hào),并監(jiān)測(cè)和記錄測(cè)試數(shù)據(jù)。

四、特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

  1、高可靠性:芯片測(cè)試夾具測(cè)試信號(hào)精確,能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)芯片的各種電氣指標(biāo),確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

  2、高自動(dòng)化程度:芯片測(cè)試夾具能夠自動(dòng)完成測(cè)試操作,提高測(cè)試效率和可重復(fù)性。

  3、多功能性:芯片測(cè)試夾具可以用于測(cè)試芯片的電氣性能、功能和可靠性等多個(gè)方面。

  4、可定制化:芯片測(cè)試夾具可以根據(jù)不同芯片的測(cè)試要求進(jìn)行定制,提供量身定制的測(cè)試方案和夾具。

五、應(yīng)用領(lǐng)域

  芯片測(cè)試夾具廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、電子、通信、醫(yī)療和能源等領(lǐng)域。例如,半導(dǎo)體公司用芯片測(cè)試夾具對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試,以確保芯片的質(zhì)量和性能滿足設(shè)計(jì)要求;電子公司使用芯片測(cè)試夾具對(duì)電子產(chǎn)品中的芯片進(jìn)行測(cè)試,以確保電子產(chǎn)品的質(zhì)量和性能滿足設(shè)計(jì)要求。

六、選擇考慮因素

  在選擇芯片測(cè)試夾具時(shí),需要考慮多個(gè)因素,包括芯片的封裝類型、測(cè)試精度、測(cè)試速度、兼容性及成本等。與專業(yè)制造商充分溝通,以了解其產(chǎn)品在技術(shù)、工藝及性能等方面的優(yōu)勢(shì)和適用性,將是成功選擇的關(guān)鍵。同時(shí),考慮后期支持服務(wù)和測(cè)試設(shè)備的兼容性也是很重要的。

  綜上所述,芯片測(cè)試夾具是芯片測(cè)試過程中不可或缺的重要工具,它具有高可靠性、高自動(dòng)化程度、多功能性和可定制化等優(yōu)點(diǎn),在半導(dǎo)體、電子、通信、醫(yī)療和能源等領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。


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