大規模積體電路

大規模積體電路：LSI (Large Scale Integration )，通常指含邏輯門數為100門～9999門（或含元件數1000個～99999個），在一個晶片上集合有1000個以上電子元件的積體電路。積體電路（integrated circuit，港台稱之為積體電路）是一種微型電子器件或部件。採用一定的工藝，把一個電路中所需的電晶體、二極體、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，製作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上，然後封裝在一個管殼內，成為具有所需電路功能的微型結構；其中所有元件在結構上已組成一個整體。可用字母“IC”（也有用文字元號“N”等）表示。

基本介紹

• 中文名：大規模積體電路
• 外文名：Large Scale Integration
• 簡稱：LSI
• 邏輯門數：邏輯門數為100門～9999門

電路分類

按功能結構

積體電路按其功能、結構的不同，可以分為模擬積體電路、數字積體電路和數/模混合積體電路三大類。

模擬積體電路又稱線性電路,用來產生、放大和處理各種模擬信號（指幅度隨時間邊疆變化的信號。例如半導體收音機的音頻信號、錄放機的磁帶信號等），其輸入信號和輸出信號成比例關係。而數字積體電路用來產生、放大和處理各種數位訊號（指在時間上和幅度上離散取值的信號。例如VCD、DVD重放的音頻信號和視頻信號）。

按製作工藝

積體電路按製作工藝可分為半導體積體電路和膜積體電路。

膜積體電路又分類厚膜積體電路和薄膜積體電路。

按集成度高低

積體電路按集成度高低的不同可分為小規模積體電路、中規模積體電路、大規模積體電路、超大規模積體電路、特大規模積體電路和巨大規模積體電路。

大規模積體電路結構圖

按導電類型

積體電路按導電類型可分為雙極型積體電路和單極型積體電路,他們都是數字積體電路.

雙極型積體電路的製作工藝複雜，功耗較大，代表積體電路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等類型。單極型積體電路的製作工藝簡單，功耗也較低，易於製成大規模積體電路，代表積體電路有CMOS、NMOS、PMOS等類型。

按用途

積體電路按用途可以分為電視機用積體電路、音響用積體電路、影碟機用積體電路、錄像機用積體電路、電腦（微機）用積體電路、電子琴用積體電路、通信用積體電路、照相機用積體電路、遙控積體電路、語言積體電路、報警器用積體電路及各種專用積體電路。

1.電視機用積體電路包括行、場掃描積體電路、中放積體電路、伴音積體電路、彩色解碼積體電路、AV/TV轉換積體電路、開關電源積體電路、遙控積體電路、麗音解碼積體電路、畫中畫處理積體電路、微處理器（CPU）積體電路、存儲器積體電路等。

2.音響用積體電路包括AM/FM高中頻電路、立體聲解碼電路、音頻前置放大電路、音頻運算放大積體電路、音頻功率放大積體電路、環繞聲處理積體電路、電平驅動積體電路，電子音量控制積體電路、延時混響積體電路、電子開關積體電路等。

3.影碟機用積體電路有系統控制積體電路、視頻編碼積體電路、MPEG解碼積體電路、音頻信號處理積體電路、音響效果積體電路、RF信號處理積體電路、數位訊號處理積體電路、伺服積體電路、電動機驅動積體電路等。

大規模積體電路圖

4.錄像機用積體電路有系統控制積體電路、伺服積體電路、驅動積體電路、音頻處理積體電路、視頻處理積體電路。

按套用領域

積體電路按套用領域可分為標準通用積體電路和專用積體電路。

按外形分

積體電路按外形可分為圓形(金屬外殼電晶體封裝型,一般適合用於大功率)、扁平型(穩定性好,體積小)和雙列直插型.

電路特點

超大規模積體電路是指集成度（每塊晶片所包含的元器件數）大於10的積體電路。積體電路一般是在一塊厚0.2～0.5mm、面積約為0.5mm的P型矽片上通過平面工藝製做成的。這種矽片（稱為積體電路的基片）上可以做出包含為十個（或更多）二極體、電阻、電容和連線導線的電路。

與分立元器件相比，積體電路元器件有以下特點：

1. 單個元器件的精度不高，受溫度影響也較大，但在同一矽片上用相同工藝製造出來的元器件性能比較一致，對稱性好，相鄰元器件的溫度差別小，因而同一類元器件溫度特性也基本一致；

2. 集成電阻及電容的數值範圍窄，數值較大的電阻、電容占用矽片面積大。集成電阻一般在幾十Ω～幾十 kΩ範圍內，電容一般為幾十pF。電感目前不能集成；

3. 元器件性能參數的絕對誤差比較大，而同類元器件性能參數之比值比較精確；

4. 縱向NPN管β值較大，占用矽片面積小，容易製造。而橫向PNP管的β值很小，但其PN結的耐壓高。

設計特點

由於製造工藝及元器件的特點，模擬積體電路在電路設計思想上與分立元器件電路相比有很大的不同。

1. 在所用元器件方面，儘可能地多用電晶體，少用電阻、電容；

2. 在電路形式上大量選用差動放大電路與各種恆流源電路，級間耦合採用直接耦合方式；

3. 儘可能地利用參數補償原理把對單個元器件的高精度要求轉化為對兩個器件有相同參數誤差的要求；儘量選擇特性只受電阻或其它參數比值影響的電路

中國發展

“超大規模積體電路設計專項的實施和順利進展，為我國在2010年由世界第二大積體電路消費國走向積體電路設計大國奠定堅實的基礎。”這是在最近的一次會議上國家“十五”863超大規模積體電路設計專項負責人說過的一句話。

對積體電路的作用，行內有四句話形容的非常好，說是：電子信息產品和國防電子裝備的核心，是信息產業核心競爭力最重要的體現，是信息技術與產業掌握髮展主動權和實現跨越發展的基石，是自主發展信息產業和現代服務業並提高其附加值所必備的技術保證。

“掌握積體電路和軟體的關鍵技術並實現產業化，對我國實現以信息化帶動工業化，確保國家信息安全，具有至關重要的作用。”該負責人說。

“積體電路和軟體重大專項”是我國“十五”計畫期間的十二項重大科技專項之一。科技部在863計畫積體電路方面，共設立了超大規模積體電路設計、100nm積體電路製造裝備和積體電路配套材料三個專項，而在超大規模積體電路設計方面成果尤為顯著。

目標

全面達到預期目標

據該負責人介紹，超大規模積體電路設計專項自實施以來，在三個方面取得了重大進展，分別是在人才建設、微處理器、網路通信等方面。

“我們在7+1個國家積體電路設計產業化基地和9個國家積體電路人才培養基地建設方面取得了顯著成效；而在微處理器CPU和DSP設計方面，‘眾志’、‘C—Core’、‘龍芯’和‘漢芯’等都實現了由技術突破向重點推廣的縱深發展。最後一個是在網路通信、信息安全、信息家電等領域的SoC系統晶片開發和套用方面,“COMIP”、“華夏網芯”和“星光多媒體”等晶片取得開發和套用的重點突破。另外，在MPW、IP核聯盟、EDA工具、國際合作四項服務體系的建設也逐步完善。在實施效果中不但體現了立項的指導思想，而且除IP核套用推廣聯盟工作尚需進一步探索外，專項全面達到了立項的戰略目標和預期成果。”該負責人說。

作為知識高度密集產業，人才是發展我國積體電路設計產業的關鍵，專項大規模培養的人才對解決我國積體電路人才匱乏的瓶頸問題起到了重要作用。而一批具有自主智慧財產權的核心晶片產品和一批具有核心技術競爭力的積體電路設計企業先後出現，為積體電路的最終產業化打下了堅實的基礎。

體現國家意志，集聚一流人才，發揮後發優勢，搶抓國際IT產業結構重組的難得機遇，高起點地推進具有戰略前瞻意義的超大規模積體電路設計技術及產業的自主創新與跨越。這是專項實施時的初衷，而現在，專項組的科研人員們幾近圓滿地完成了這一任務。

提供幫助

為信息產業發展提供有力支撐

“‘十五’期間，我國電子信息產業保持高速持續發展，而積體電路設計是具有戰略性的關鍵核心技術。本專項的實施對積體電路技術和產業具有顯著的推動作用，積體電路設計產業產值從1999年的5億元增長到2005年的近150億元，為支撐我國信息技術和產業的發展發揮著越來越大的作用。”該負責人介紹道。

在專項實施過程中，建設了一大批的產業化基地，這些基地的建設有效地調動了中央和地方的資源對積體電路設計業的推動；營造了積體電路設計業在市場、政策、資金和人才等方面健康發展的氛圍；形成了人才、技術和企業的集聚，為我國信息產業的發展提供強有力的支撐。