集成电路是怎么回事

oponi

集成电路(integrated circuit)(缩写IC)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。集成电路发明者为杰克·基尔比(基于锗(Ge)的集成电路)和罗伯特·诺伊思(基于硅(Si)的集成电路)。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。
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集成电路技术包括芯片制造技术与设计技术，主要体现在加工设备，加工工艺，封装测试，批量生产及设计创新的能力上。
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/ O7 p1 W7 `3 H人人都听说过摩尔定律，当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。有一段时间，人们说摩尔定律失效了，英特尔自己都做不到了，也有人说实际上IC行业发展比摩尔定律更快了。不论如何，全球半导体企业一直投入巨资研究新的制程工艺，其标志就是集成的半导体元件的线宽。每一次制程工艺的进步，都带来更小的线宽，更小的功耗，更高的工作频率，能够集成更多的元件，有更强的性能。

, _* z/ M; ?: @1 n1 x( l- L线宽：注意，1毫米=1000微米=1000000纳米，一千倍的关系。从我对半导体行业有印象的时候开始，半导体行业最先进的制程工艺从几十微米到几微米，再到几百纳米, 130纳米，65纳米，45纳米，28纳米，20纳米，16纳米，14纳米，10纳米，直到今年三星就要量产的7纳米， (中间可能还有个别其它的线宽)。每隔两三年就更新一代， 但是基于这些线宽，各个厂家仍然有不同的工艺技术。 有时候线宽也只是一个商业宣传噱头，因为IC电路上的每一个晶体管都是由多种半导体材料搭建而成，每种材料的形状和线宽都可能不同，厂家选择最窄那个宣传，仿佛水平最高，实际上也许不那么高。比如网上有很多讨论,英特尔的20纳米制程工艺在实际效果上要强于台积电的16纳米制程工艺。所以我们在评价一个IC厂的制程工艺是否先进的时候，线宽是一个重要的参考，但不是唯一的。

晶圆(Wafer)：晶圆是圆柱形的单晶硅切割成的圆形硅薄片，所有的IC都是在晶圆上加工而成的，然后经过切割和封装、测试，就是芯片成品。显然，晶圆越大，能在晶圆上制造的IC就越多，成本就越低。所以在半导体行业发展的近几十年里，晶圆的尺寸不断加大，从4英寸、6英寸、8英寸发展到现在的主流12英寸，未来会有更大的晶圆。原理上讲，用多少纳米线宽的制程工艺和晶圆的尺寸没有必然的联系，7纳米也可以用4英寸晶圆，但实际上IC工厂通常会采用那个时代最大的晶圆来降低成本。
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' k5 [* J/ j! U) v( u6 ]投资和行业：摩尔定律只告诉你了IC工艺如何进步，但没告诉你建造IC工厂的投资如何增长。实际上每一代制程工艺的进步，新建工厂所需投资都大幅度增长。从70年代的几千万美元，到几亿美元，十几亿美元，几十亿美元，上百亿美元，而最近三星，英特尔和台积电投资的7纳米生产厂，投资额都已经超过二百亿美元。这种天价的建设成本带来两种后果：第一，是小国或者新进入IC行业的国家，已经没有经济实力追求最先进的制程工艺了。台湾和韩国都是举政府之力全力支持，并且从几十年前IC工厂所需投资还没那么大的时候就进入行业，经过以厂养厂的良性循环，利用旧工厂的高利润才能撑得起对新厂房的投入。而投入稍微不足，便一步落后步步落后，如今欧洲和日本的IC企业都已经无力再追寻最先进的制程工艺了。全世界最先进的IC制程工艺只掌握在三家公司手中：三星，台积电，英特尔。而目前唯一有可能赶上来的，就是中国。第二个后果，就是如此高价的厂房，靠自家的产品一般都无法填满产能，带来的后果就是自家产品的成本飙升。为了填满产能，摊平成本，所有掌握最先进工艺的厂家都必须为其它公司代工。这就导致了IC行业分化为没有工厂只有设计和市场部门的FABLESS企业，和为其它企业代工生产的FAB公司。台积电是只有代工，没有自己品牌IC产品的。三星和英特尔都有自己品牌的IC产品，但也为其它企业代工。世界上也有一些IC企业，在特定的行业里市场占有率高，而IC工厂的制程工艺并不高，成本也不高，这些企业是不用给别家代工的，自己生产自己设计的IC就够。
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没有IC工厂的设计企业有很多，比如华为海思，AMD，NVIDIA，高通，MTK，博通，等等等等。网上有人说华为海思的芯片是台积电代工的，所以华为海思不牛，这个观点是错的。通讯行业霸主高通就没自己的IC厂，所有产品都是台积电或者三星代工生产的，你敢说高通不牛?华为不止是手机CPU是自己设计，它的网络产品中用的交换机芯片，路由器芯片，和电源管理等等很多芯片都是自己设计找FAB厂代工的。华为是核心电子元器件自主率最高的中国企业，当然，它也有大量的电子元器件需要进口。
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Cyberbot6

集成电路技术包括芯片制造技术与设计技术，主要体现在加工设备，加工工艺，封装测试，批量生产及设计创新的能力上

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华为是核心电子元器件自主率最高的中国企业，当然，它也有大量的电子元器件需要进口

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世界上也有一些IC企业，在特定的行业里市场占有率高，而IC工厂的制程工艺并不高，成本也不高，这些企业是不用给别家代工的，自己生产自己设计的IC就够