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集成電路發(fā)展歷程及發(fā)展情況
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2024-06-13

集成電路是一種微型電子器件，簡(jiǎn)稱(chēng)“芯片”，是指通過(guò)采用一定的工藝，將電路中所需的晶體管、二極管、電阻、電容、電感等元件通過(guò)布線(xiàn)互聯(lián)，制作在半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型電子器件。

初期集成電路的構(gòu)想即來(lái)源于如何將多個(gè)電子元件和連線(xiàn)集成在一小塊載體上，保障其性能的同時(shí)縮小整體電路的體積。

1947 年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室第一個(gè)晶體管的出現(xiàn)使這種想法成為了可能，放大電流從此不再依賴(lài)體積大、耗電量大、結(jié)構(gòu)脆弱的電子管。

1958 年 9 月12 日，美國(guó)德克薩斯州達(dá)拉斯市德州儀器公司的實(shí)驗(yàn)室里，工程師杰克?基爾比成功地實(shí)現(xiàn)了把電子器件集成在一塊半導(dǎo)體材料上的構(gòu)想，開(kāi)創(chuàng)了電子技術(shù)歷史的新紀(jì)元，標(biāo)志著世界從此進(jìn)入到了集成電路的時(shí)代。集成電路具有體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)成本低廉，便于大規(guī)模生產(chǎn)。

在近 50 年的時(shí)間里，集成電路在設(shè)計(jì)思路、生產(chǎn)工藝、市場(chǎng)應(yīng)用上不斷升級(jí)與創(chuàng)新，逐步滲透到消費(fèi)電子、高端制造、網(wǎng)絡(luò)通訊、家用電器、物聯(lián)網(wǎng)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的諸多領(lǐng)域。

集成電路的上游產(chǎn)業(yè)主要提供芯片設(shè)計(jì)所需要的自動(dòng)化軟件（EDA）、搭建系統(tǒng)級(jí)芯片所需的功能模塊（半導(dǎo)體 IP）和后續(xù)制造環(huán)節(jié)的原材料（如硅片、導(dǎo)電膠）和儀器設(shè)備等。

集成電路的形成主要?dú)v經(jīng) IC 設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝與測(cè)試過(guò)程。其中，IC 設(shè)計(jì)系根據(jù)終端市場(chǎng)的需求設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)各類(lèi)芯片產(chǎn)品，指按照特定的布線(xiàn)方法，將晶體管、電阻、電容等元器件在一塊較小的單晶硅片上集合成完整的電子電路的整個(gè)設(shè)計(jì)并形成版圖的過(guò)程；IC 設(shè)計(jì)水平的高低決定了芯片的功能、性能及成本，因此對(duì)企業(yè)的研發(fā)水平、技術(shù)積累和資金實(shí)力均提出了較高的要求。

晶圓制造主要是通過(guò) IC 設(shè)計(jì)形成的版圖文件生產(chǎn)掩模，并通過(guò)光刻、摻雜、濺射、刻蝕等過(guò)程，將掩模上的電路圖形復(fù)制到硅片上，從而在晶圓基片上形成電路。

芯片封裝環(huán)節(jié)是將通過(guò)測(cè)試的經(jīng)加工的晶圓進(jìn)行切割、焊線(xiàn)、封裝等，實(shí)現(xiàn)芯片電路與外部器件的電氣連接的同時(shí)，保護(hù)芯片免受物理、化學(xué)等環(huán)境因素造成的損傷，增強(qiáng)芯片的散熱性能。測(cè)試環(huán)節(jié)主要是對(duì)封裝完畢的芯片進(jìn)行功能和性能測(cè)試及篩選。最終生產(chǎn)的芯片將直接或經(jīng)由經(jīng)銷(xiāo)商到達(dá)下游終端廠(chǎng)商進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用。

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