Chất nền IC - Chip IC là gì và các loại chip là gì?

Chip IC, tên tiếng Anh là Integrated Circuit Chip (Integrated Circuit Chip), là một số lượng lớn các linh kiện vi điện tử (điện trở, tụ điện, bóng bán dẫn, v.v.) được hình thành bởi các mạch tích hợp trên đế nhựa, do đó tạo thành chip. Nó được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp điện tử, máy tính, trong nước được gọi là rất nhiều mạch tích hợp phổ biến, mạch tích hợp, chip, chip, mặc dù tên không giống nhau, nhưng đề cập đến cùng một thứ.

Có những loại chip IC nào?

Phân loại theo cấu trúc chức năng

IC có thể được chia thành hai loại dựa trên chức năng và cấu trúc của chúng: IC tương tự và IC kỹ thuật số.

IC analog được sử dụng để tạo, khuếch đại và xử lý các tín hiệu analog khác nhau (đề cập đến tín hiệu có biên độ thay đổi theo ranh giới thời gian. Ví dụ: tín hiệu âm thanh cho radio bán dẫn, tín hiệu băng từ cho VCR, v.v.), trong khi IC kỹ thuật số được sử dụng để tạo, khuếch đại và xử lý các tín hiệu kỹ thuật số khác nhau (đề cập đến tín hiệu rời rạc với các giá trị thời gian và biên độ. Chẳng hạn như tín hiệu âm thanh và tín hiệu video được tái tạo bởi VCD và DVD).

Các mạch tích hợp analog cơ bản bao gồm bộ khuếch đại hoạt động, bộ nhân, bộ điều chỉnh điện áp tích hợp, bộ hẹn giờ, bộ tạo tín hiệu, v.v. Có nhiều loại mạch tích hợp kỹ thuật số. Các mạch tích hợp nhỏ có nhiều cổng khác nhau như cổng NAND, cổng NAND và cổng OR. Các mạch tích hợp cỡ trung bình có bộ chọn dữ liệu, codec, kích hoạt, truy cập và đăng ký. Các mạch tích hợp quy mô lớn hoặc rất lớn bao gồm PLD (Thiết bị logic lập trình) và ASIC (Mạch tích hợp chuyên dụng).

Từ quan điểm của PLD và ASIC, sự khác biệt giữa các thành phần, thiết bị, mạch và hệ thống không còn nghiêm ngặt nữa. Không chỉ vậy, bản thân thiết bị PLD chỉ là một tàu sân bay phần cứng và các chức năng mạch khác nhau có thể được thực hiện bằng cách tải các chương trình khác nhau. Do đó, các thiết bị hiện đại không còn là phần cứng thuần túy nữa. Các thiết bị phần mềm và điện tử phần mềm tương ứng đã được sử dụng rộng rãi trong thiết kế điện tử hiện đại và vị trí của chúng ngày càng trở nên quan trọng. Có nhiều loại thành phần mạch. Với những tiến bộ liên tục trong công nghệ và công nghệ điện tử, một số lượng lớn các thiết bị mới liên tục xuất hiện. Cùng một thiết bị cũng có nhiều hình thức đóng gói. Ví dụ, các thành phần SMD được tìm thấy ở khắp mọi nơi trong các thiết bị điện tử hiện đại. Đối với các môi trường sử dụng khác nhau, cùng một thiết bị có các tiêu chuẩn công nghiệp khác nhau. Các thành phần sản xuất trong nước thường có ba tiêu chuẩn, cụ thể là: tiêu chuẩn dân sự, tiêu chuẩn công nghiệp và tiêu chuẩn quân sự. Các tiêu chuẩn khác nhau có giá khác nhau. Thiết bị tiêu chuẩn quân sự có thể có giá gấp mười lần hoặc nhiều hơn so với tiêu chuẩn dân sự. Các tiêu chuẩn công nghiệp là ở giữa.

Phân loại theo quy trình sản xuất

Theo quy trình sản xuất, mạch tích hợp có thể được chia thành mạch tích hợp bán dẫn và mạch tích hợp màng mỏng.

Mạch tích hợp màng mỏng được chia thành mạch tích hợp màng dày và mạch tích hợp màng mỏng.

Phân loại theo mức độ tích hợp

Các mạch tích hợp được chia thành các mạch tích hợp nhỏ (SSI), các mạch tích hợp trung bình (MSI), các mạch tích hợp lớn (LSI), các mạch tích hợp quy mô cực lớn (VLSI) và các mạch tích hợp cực lớn theo quy mô.

Các loại khác nhau theo độ dẫn

Mạch tích hợp có thể được chia thành mạch tích hợp lưỡng cực và mạch tích hợp đơn cực theo loại dẫn điện của chúng.

Các mạch tích hợp lưỡng cực có quy trình sản xuất phức tạp và tiêu thụ điện năng tương đối lớn, có nghĩa là các mạch tích hợp có sẵn trong các loại TTL, ECL, HTL, LST-TL, STTL, v.v. Quá trình sản xuất mạch tích hợp đơn cực rất đơn giản, tiêu thụ điện năng thấp và dễ dàng sản xuất mạch tích hợp quy mô lớn. Các mạch tích hợp đại diện bao gồm CMOS, NMOS, PMOS và các loại khác.

Phân loại theo mục đích

Mạch tích hợp có thể được chia thành mạch tích hợp TV, mạch tích hợp âm thanh, mạch tích hợp đầu đĩa video, mạch tích hợp đầu ghi video, mạch tích hợp máy tính (vi máy tính), mạch tích hợp cơ quan điện tử, mạch tích hợp truyền thông, mạch tích hợp máy ảnh, mạch tích hợp điều khiển từ xa, mạch tích hợp ngôn ngữ, mạch tích hợp báo động, cũng như các loại mạch tích hợp ứng dụng cụ thể khác nhau.

Mạch tích hợp TV bao gồm mạch tích hợp quét đường và trường, mạch tích hợp bộ khuếch đại trung gian, mạch tích hợp âm thanh, mạch tích hợp giải mã màu, mạch tích hợp chuyển đổi âm thanh/TV, mạch tích hợp xử lý hình ảnh Trung Quốc chuyển đổi nguồn điện, mạch tích hợp vi xử lý (CPU), mạch tích hợp bộ nhớ, v.v.

Mạch tích hợp âm thanh bao gồm mạch AM/FM tần số trung bình cao, mạch giải mã âm thanh nổi, mạch preamp âm thanh, mạch tích hợp bộ khuếch đại hoạt động âm thanh, mạch tích hợp bộ khuếch đại công suất âm thanh, mạch tích hợp xử lý âm thanh vòm, mạch tích hợp điều khiển mức và mạch tích hợp điều khiển âm lượng điện tử, mạch tích hợp Reverb trễ, mạch tích hợp công tắc điện tử, v.v.

Mạch tích hợp cho đầu DVD bao gồm mạch tích hợp điều khiển hệ thống, mạch tích hợp mã hóa video, mạch tích hợp giải mã MPEG, mạch tích hợp xử lý tín hiệu âm thanh, mạch tích hợp hiệu ứng âm thanh, mạch tích hợp xử lý tín hiệu RF, mạch tích hợp xử lý tín hiệu kỹ thuật số, mạch tích hợp servo và mạch tích hợp điều khiển động cơ, v.v.

Quy trình sản xuất chip IC

Toàn bộ quá trình sản xuất chip bao gồm: thiết kế chip, sản xuất wafer, sản xuất bao bì, kiểm tra chi phí và một số phần khác, trong đó quy trình sản xuất chip wafer đặc biệt phức tạp. Biểu đồ dưới đây cho phép chúng ta cùng tìm hiểu về quá trình sản xuất chip, đặc biệt là phần sản xuất wafer. Đầu tiên, thiết kế của chip, theo nhu cầu của thiết kế, tạo ra một "mẫu".

1. nguyên liệu của tấm silicon, tấm silicon được tạo thành từ silicon, silicon được tinh chế từ cát thạch anh, tấm silicon là silicon tinh khiết (99,999%), tiếp theo là một số silicon tinh khiết được làm từ thanh silicon, chất bán dẫn thạch anh trở thành vật liệu để sản xuất mạch tích hợp, sẽ được cắt lát là nhu cầu cụ thể của sản xuất chip. Chip càng mỏng, chi phí sản xuất càng thấp, nhưng yêu cầu về quy trình càng cao.

2. Lớp phủ wafer Lớp phủ wafer có đặc tính chống oxy hóa, chịu nhiệt độ cao, và vật liệu là một chất chống ăn mòn quang học.

3. Các hóa chất nhạy cảm với tia cực tím được sử dụng trong quá trình phát triển, khắc của máy khắc wafer, có nghĩa là nó sẽ được làm mềm trong trường hợp tiếp xúc với tia cực tím. Hình dạng của chip có thể thu được bằng cách kiểm soát vị trí của chất chống ăn mòn quang. Chất photoreactive được áp dụng cho miếng silicon để nó hòa tan khi tiếp xúc với tia cực tím. Điều này được thực hiện bằng cách áp dụng phần đầu tiên của mặt nạ sao cho phần hòa tan dưới ánh sáng UV trực tiếp, sau đó phần hòa tan đó có thể được rửa sạch bằng dung môi. Phần hòa tan sau đó có thể được rửa sạch bằng dung môi để phần còn lại có hình dạng giống như mặt nạ, đó chính xác là hiệu ứng mà chúng tôi muốn. Điều này cung cấp cho chúng ta lớp silica mà chúng ta cần.

4. Doping của tạp chất sẽ được tiêm vào ion wafer để tạo ra chất bán dẫn P, N tương ứng. Quá trình cụ thể bắt đầu với một khu vực tiếp xúc trên wafer và đi vào hỗn hợp ion hóa học. Quá trình này sẽ thay đổi cách các vùng doping dẫn điện, cho phép mỗi transistor đi qua, ngắt kết nối hoặc mang dữ liệu. Các chip đơn giản có thể được thực hiện chỉ với một lớp, nhưng các chip phức tạp thường có nhiều lớp, một quá trình lặp đi lặp lại trong đó các lớp khác nhau có thể được kết nối với nhau bằng cách mở cửa sổ. Điều này tương tự như nguyên tắc sản xuất nhiều lớp của bảng PCB được sản xuất. Các chip phức tạp hơn có thể cần nhiều hơn một lớp silica, lần này cho phép hình thành cấu trúc ba chiều bằng cách lặp lại in thạch bản cũng như các quy trình được mô tả ở trên.

5. Kiểm tra wafer Sau quá trình trên, các hạt lưới được hình thành trên wafer. Đặc tính điện của mỗi khuôn được kiểm tra bằng cách kiểm tra kim. Thông thường mỗi chip có một số lượng lớn các hạt, và mô hình thử nghiệm châm cứu mô là một quá trình rất phức tạp, đòi hỏi các chip có cùng thông số kỹ thuật phải được sản xuất càng nhiều càng tốt khi xây dựng các mô hình sản xuất hàng loạt. Số lượng càng lớn, chi phí tương đối sẽ càng thấp, đó là lý do tại sao chi phí của các thiết bị chip chính là một yếu tố.

6, đóng gói sẽ hoàn thành việc sản xuất wafer cố định, pin ràng buộc, theo nhu cầu có thể được thực hiện thành các hình thức đóng gói khác nhau, đây cũng là lý do tại sao cùng một lõi chip có thể có các hình thức đóng gói khác nhau. Ví dụ: DIP, QFP, PLCC, QFN, v.v... Ở đây chủ yếu được xác định bởi thói quen ứng dụng của người dùng, môi trường ứng dụng, hình thái thị trường và các yếu tố ngoại vi khác.

7. Quy trình cuối cùng của sản xuất chip được thử nghiệm, có thể được chia thành thử nghiệm chung và thử nghiệm đặc biệt, trước đây là chip được đóng gói trong các môi trường khác nhau để kiểm tra các đặc tính điện của nó, chẳng hạn như tiêu thụ điện năng, tốc độ làm việc, chịu được điện áp và như vậy. Các chip được thử nghiệm được chia thành các cấp độ khác nhau theo đặc tính điện của chúng. Kiểm tra đặc biệt là theo nhu cầu đặc biệt của khách hàng đối với các thông số kỹ thuật, bắt đầu từ một số thông số kỹ thuật của chip, các thông số tương tự của giống, để kiểm tra đặc biệt mục tiêu, xem liệu nó có thể đáp ứng nhu cầu đặc biệt của khách hàng để quyết định xem một chip đặc biệt được thiết kế cho khách hàng hay không. Sau khi kiểm tra chung là đủ điều kiện, các sản phẩm được dán nhãn và đóng gói xác định như thông số kỹ thuật, mô hình và ngày xuất xưởng có thể được vận chuyển. Các chip không vượt qua bài kiểm tra sẽ bị hạ cấp hoặc bị từ chối dựa trên các thông số mà chúng đáp ứng.

Chip IC có một loạt các ứng dụng và vai trò chính của nó như sau:

Kiểm soát và xử lý dữ liệu: Chip có thể được sử dụng để điều khiển và xử lý nhiều loại dữ liệu, bao gồm cả dữ liệu trong các thiết bị điện tử như máy tính, điện thoại di động và TV.

Lưu trữ dữ liệu: Chip có thể được sử dụng để lưu trữ dữ liệu, chẳng hạn như chip lưu trữ có thể lưu các chương trình và dữ liệu trong máy tính.

Giao tiếp: Chip có thể được sử dụng để thực hiện chức năng giao tiếp, chẳng hạn như chip giao tiếp trong điện thoại di động có thể thực hiện giao tiếp không dây.

Kiểm soát thiết bị bên ngoài: Chip có thể được sử dụng để điều khiển và điều khiển các thiết bị bên ngoài khác nhau, chẳng hạn như chip trong xe có thể điều khiển động cơ, hệ thống phanh, v.v.

Thực hiện các chức năng cụ thể: Chip có thể thực hiện các chức năng cụ thể khác nhau theo nhu cầu ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như chip cảm biến có thể cảm nhận nhiệt độ và độ ẩm trong môi trường. Nói một cách đơn giản, chip là thành phần cốt lõi không thể thiếu trong các thiết bị điện tử hiện đại và vai trò của nó bao gồm nhiều khía cạnh như điều khiển, xử lý, lưu trữ, truyền thông và thực hiện các chức năng cụ thể.

Với sự tiến bộ và đổi mới liên tục của công nghệ, hiệu suất của chip IC sẽ được cải thiện hơn nữa và các lĩnh vực ứng dụng sẽ rộng hơn. Trong tương lai, chúng tôi mong muốn thấy nhiều thiết kế sáng tạo hơn, đóng góp nhiều hơn nữa vào việc giải quyết các vấn đề toàn cầu, thúc đẩy khoa học và công nghệ và thúc đẩy phúc lợi của con người.