芯片相关介绍—— 一文打尽基本概念
文章目錄
- IC 概念
- 芯片終端產品的研發生產流程
- 芯片本身的研發生產過程
- 芯片設計過程與步驟
- 芯片供應商
- 制程與封裝
- 一些其他概念
IC 概念
IC - Integrated Citcuit 積體電路. 也翻譯成集成電路。
百科的解釋是:
是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝,把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起,制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上,然后封裝在一個管殼內,成為具有所需電路功能的微型結構
芯片終端產品的研發生產流程
比如手機,一般的流程如下:
- 芯片公司設計芯片
- 芯片代工廠生產芯片
- 封測廠進行封裝測試
- 整機商采購芯片用于整機生產
芯片本身的研發生產過程
縮小一下范圍,芯片本身的研發生產的主要過程包括:
設計應用系統, 主要考慮如下部分:
芯片功能和性能指標的要求
功能集成還是外部實現
芯片工藝以及工藝平臺
管腳數量
封裝形式
系統開發和原型驗證
數字系統
模擬芯片
芯片版圖設計實現
數字后端與模擬版圖拼接
生成GDS文件,交給代工廠。- tapeout
像流水線一樣通過一系列工藝步驟制造芯片,這就是流片
在集成電路設計領域,“流片”指的是“試生產”,就是說設計完電路以后,先生產幾片幾十片,供測試用。如果測試通過,就照著這個樣子開始大規模生產了
制版
晶片加工
晶圓測試
封裝
減薄、貼膜、劃片、粘片、打線、注塑、切金、烘干、鍍錫等
成測
以上的9個過程切分程1-4, 5-9兩個階段, 對應到的是兩類不同的芯片生產商,這個后面會再介紹。 隨便提一下,只進行芯片設計的企業,這樣的企業叫做Fabless, 其主要的工作流程也就是1-4。 以下再展開來說。
芯片設計過程與步驟
芯片設計的主要過程如下圖:
使用硬體描述語言(HDL),像Verilog,VHDL等
將HDL Code放入電子設計自動化工具(EDA tool), 轉換成邏輯電路,產生電路圖
使用另一套EDA tool.
不同的顏色代表著一張光罩。
下圖中, 左邊是經過電路布局與繞線后形成的電路圖,不同顏色代表一張光罩。右邊是每張光罩攤開的樣子。
芯片供應商
IDM : 集芯片設計、制造、封裝和測試等多個產業鏈環節與一身的企業。
如: Intel, 三星,IBM
Fabless: 沒有芯片加工廠的芯片供應商。相關的業務外包給專業生產制造廠商:
如高通、博通、聯發科
與Fabless對應的是 Foundry(晶圓代工廠)和封測廠。承接Fabless的生產和封裝測試任務。
典型的Foundry: 臺積電(TSMC)、格羅方德、中芯國際、臺聯電
封測廠: 日月光, 江蘇長電等
制程與封裝
最常聽見的就是納米制程的概念了。
在數學上,納米是 0.000000001 公尺
納米制程是什么,以 14 納米為例,其制程是指在芯片中,線最小可以做到 14 納米的尺寸,
縮小制程的用意,縮小電晶體的最主要目的,就是可以在更小的芯片中塞入更多的電晶體,讓芯片不會因技術提升而變得更大;其次,可以增加處理器的運算效率;再者,減少體積也可以降低耗電量;最后,芯片體積縮小后,更容易塞入行動裝置中,滿足未來輕薄化的需求。
封裝方式:
Dual Inline Package;DIP 雙排直立式封裝
最早采用的IC封裝技術, 成本低廉, 適合小型且不需接太多線的芯片。
散熱效果差,無法滿足先行高速芯片的要求。
常見于電動玩具
Ball Grid Array, BGA 球格陣列封裝
可容納更多的金屬接腳。 成本高連接方法較復雜。
常見于電腦CPU
一些其他概念
Wafer - 晶圓, 可以想象成一些尺寸大小不同的圓形玻璃片。
對Wafer切割,就成了Die, die 經過封裝成Chip.
SoC - System On Chip
SiP - System In Package
Soc : 將原本不同功能的IC,整合在一顆芯片中??梢钥s小體積, 縮小不同IC間的距離。 提升芯片的計算速度。
SiP: 購買各家的IC, 一次性封裝這些IC. Apple Watch.
總結
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