集成电路(IC)是将大量电子元件(如晶体管、电容、电感等)集成到一块半导体芯片上,并用微影技术在其表面制造出必需的电路连接和元件结构等的一种电子器件。
IC可按照其功能,分为模拟或线性电路(如运算放大器、比较器等)、数字电路(如门电路、逻辑电路)以及混合电路(模拟和数字电路混合)三类。IC使用方便,可以节约电路板面积,降低成本,提高可靠性,广泛应用于电子市场各个领域。
IC的应用领域非常广泛,如计算机、通信、工业、消费电子、汽车电子、医疗仪器以及军事。以计算机领域为例,CPU(中央处理器)、内存、存储器、芯片组以及各种输入输出接口等都是采用IC为主要制造技术。
在通信领域,各种调制解调器、网络芯片、无线射频芯片等都采用IC技术。在工业领域,各种控制器、传感器、电机驱动芯片等都采用IC技术。在消费电子领域,各种音频电路、视频电路、电源电路及控制芯片等都采用IC技术。
IC相比于传统电路设计具有以下优势:
(1)小体积:IC利用了半导体材料制造超小尺寸的元器件和电路,在芯片上可以实现大规模集成和高密度布局,以最小的体积实现最大的功能。
(2)低功耗:由于IC器件采用半导体材料制造,具有很高的电阻和电容率,因此,IC的半导体器件功耗很低。
(3)高速度和频率:由于元器件尺寸小和布局紧密,IC内部电路就短,而其信号传递速度和运算速度十分迅速,同时能处理更高速率的信号。
IC的发展趋势是实现更高的集成度,更小的体积和更低的功耗,包括以下方面:
(1)3D集成技术:采用3D堆叠封装,使得IC的纵深方向可以被使用,集成度将会有显著提高。
(2)SoC技术:SoC即系统级芯片,是把整个系统功能(电源管理、处理器、存储器、外设控制器和各种接口等)都封装在一块芯片上的技术,可以实现最小化的系统板卡,实现了更高的系统集成度。
(3)低功耗技术:低功耗和省电已经成为IC设计的必备技术,其中包括低功耗设计、节能模式以及电源管理等技术。