集成电路(integrated gircuit, ic)是指通过一系列特定的加工工艺,将晶体管、二极管等有源器件和电阻器、电容器等无源元件,按照一定的电路互连,~集成,在半导体(如硅或砷化镓等化合物)晶片上,封装在一个外壳内,执行特定功能的电路或系统。
集成电路由美国德州仪器公司(texas instruments, ti)的基尔比(jack s.kilby)和仙童公司(fairchild co.)的诺伊斯(robert n. noyce)分别于 1958年和1959年发明。至2018 年,集成电路技术和产业的发展已经度过了 60个春秋。
集成电路自发明以来,经过20世纪 60年代和70 年代的发展,逐步形成了集成电路产业。1965年,仙童公司的戈登 •摩尔(cordon e. moore)在《电子学》杂志上发表了对集成电路技术发展的预测,他认为,在“最低元件成本下集成电路的复杂度大约每年增长一倍”,这就是最初的“摩尔定律”。1975年摩尔将上述“每年增长一倍”的推断进行了修正,改为每两年增长一倍。迄今cpu 上晶体管数目的变化与摩尔的预测相符,而存储器上晶体管的数目大约每18 个月增加一倍。
集成电路最初的生产商基本是“自产自销”的系统厂商。其后,一种独立生产集成电路、面向所有系统厂商的企业形式出现。这种自行设计,用自己的生产线加工、封装、测试,成品芯片自行销售的集成电路制造商称为 1dm(integrated device manufacture,整合器件制造商或集成器件制造商)。随着集成电路技术的演进,集成电路封装、设计、制造等环节也出现了独立的企业,形成了由专业封装、“无工艺生产线”(fabless)、“专业代工制造”(foundry ),以及只销售知识产权核(intellectual property core,ip核)并不生产集成电路(chipless)的多种企业组成的集成电路产业结构。此外,集成电路全产业结构还包括了电子设计自动化 ( electronie design automation, eda)工具提供商、集成电路生产材料厂商和集成电路制造设备厂 商,以及人才培养、人才培训、产业投资 中介服务等多个层面。
集成电路最初的加工线宽为 10μm 量级,随着铜互连、浸没式光刻、3d封装等新技术的不断酒现,2018 年风险量产集成电路的加工技术已经达到 7mm。作为集成电路的衬底,硅國片的直径已由最初的iin(约25.4mm)增长到现在的300mmn(约12in)。硅國片的直径早期以 in 为单位,如 4in、5in,后期在硅圆片直径达到 150mm时全部以 mmn 为单位。通常国内业果將直径为 150mm 的硅國片俗称为 6in 的硅圆片:将直径为200mm 的硅圆片俗称为 8in的硅國片;将直径为 300mm 的硅圆片俗称为 12in 的硅圆片。
1958 年诞生的集成电路拉开了人类社会迈向信息社会的帷幕。集成电路应用从最初的军事领城,逐步扩大到工业、农业、交通、政务、金融、安全、办公 通信、教育、传媒、娱乐等各个领域。集成电路科学技术与产业不仅成为加速经济持续增长、改变人类生产和生活方式的推动力,而且成为关系现代战争胜负的重要因素。集成电路产业的规模、科学技术水平和创新能力正在成为衡量一个强国综合国力的重要标志。
集成电路技术为人类创造了全新的信息世界,在人类社会发展的进程中创立了不可磨灭的历史功绩。在信息社会中,集成电路已经成为强国之鼎,富国之宝,兴邦之器,安邦之本。
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