IC芯片即集成电路,是将大量的微电子元器件(晶体管、电阻、电容等)形成的集成电路放在一块塑基上,做成一块芯片。集成电路设计就是设计出来集成电路的整个规范,电子元件摆放等工作。几乎所有我们能看到的芯片,都可以叫做IC芯片。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路,其发明者为杰克·基尔比和罗伯特·诺伊思
IC芯片即集成电路芯片,是将大量的微电子元器件(晶体管、电阻、电容等)形成的集成电路放在一块塑基上,做成一块芯片。几乎所有我们能看到的芯片,都可以叫做IC芯片。
集成电路(integratedcircuit)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、二极管、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(基于硅的集成电路)和罗伯特·诺伊思(基于锗的集成电路)。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。
如今中国已是全球半导体最大的销售市场。在半导体行业的第三次景气周期中,手机等消费电子产品取代PC成为行业增长的主要驱动因素,半导体的销售市场主要集中在亚太、北美和欧洲地区,其中中国2016年半导体销售额达到1075亿美元,占全球市场份额的31.7%,其中集成电路产业销售额4335.5亿元,占全球份额的23.6%,已成全球最大的销售市场。在产业向中国转移的背景下,中国半导体市场在国际市场中的分量和占比将进一步提升。中国市场供需错配严重,2016年我国集成电路产品需求达到1.20万亿元,而国内供给量仅为4335.5万亿元,自给率仅为36%,大量集成电路产品依靠进口。当年集成电路产品进口金额达到2296亿美元,已经替代原油成为我国第一大进口商品。
国家颁布了一系列的政策来支持和引导半导体产业的发展,支持力度不断加大,引导路径逐渐清晰。截止到2017年上半年,全国成立了二十余支集成电路地方产业基金,主要用于支持地方集成电路企业的发展,培育一批符合产业发展方向的标杆企业。2017-2020年间,全球将有62座新建晶圆厂投入营运。以地理区来看,中国大陆在这段期间将有26座新的晶圆厂投入营运,占新增晶圆厂的比重高达42%。美国则有10座,台湾为9座。培育了一批具有先进生产技术和自主知识产权的半导体设备企业,包括北方华创、中电科、沈阳拓荆、上海微电子、中微半导体等。
集成电路芯片加测方法有在路检测、不在路检测、总电流测量法、直流工作电压测量、交流工作电压测量法等。其中不在路检测是在IC未焊入电路时进行的,一般情况下可用万用表测量各引脚对应于接地引脚之间的正、反向电阻值,并和完好的IC进行必较。
目前IC解密方法主要有软件攻击、过错产生技术、电子探测攻击、探针技术等。软件攻击技术通常是使用处理器通信接口并利用协议、加密算法或这些算法中的安全漏洞来进行攻击。
集成电路设计就是设计出来集成电路的整个规范,电子元件摆放等工作。
主要内容包括集成电路的材料、制造工艺和器件模型、集成电路模拟软件SPICE的基本用法、集成电路版图设计、模拟集成电路基本单元、数字集成电路基本单元、集成电路数字系统设计和集成电路的测试与封装等。
珠江三角洲有4家集成电路设计企业:
1)海思半导体总部在深圳,去年销售额260亿,是唯一一家销售额超过200亿元的大陆设计公司。
2)中兴微电子是中兴通讯控股子公司,其前身是中兴通讯IC设计部,如今已是中国最大的IC设计公司之一。
3)汇顶科技是中国最大的触控芯片供应商,总部在深圳,汇顶2017全年集成电路营收会超过38亿元。
4)敦泰科技(深圳),全球出货量最大的电容屏触控芯片供应之一,2017年营收26亿,排在XX榜第十名。
长江三角洲(3家):
1)华大半导体是中国电子信息产业集团(CEC)旗下IC设计公司,主要产品种类包括:工控MCU、功率及驱动芯片、智能卡及安全芯片、电源管理芯片、新型显示芯片。
3)格科微电子是家专注CMOSImagesensor(CIS)图像传感器、LCDDriver、高端嵌入式多媒体SOC芯片及应用系统的设计研发和销售的公司
京津环渤海:
1)紫光展锐由展讯和锐迪科合并而来,是紫光集团旗下移动芯片公司,目前主要为三星、印度Micromax及联想集团等客户供货。
2)北京智芯微是国网信息产业集团旗下全资子公司,业务涉及芯片传感、通信控制及用电节能。
3)北京豪威前身为美国纳斯达克的上市公司,2015年北京清芯华创投主导19亿美元价格收购豪威科技,成为现在的北京豪威。
数字芯片,是一种将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统。数字集成电路是基于数字逻辑(布尔代数)设计和运行的,用于处理数字信号。
1、根据逻辑电路的不同特点,数字电路可以分为:时序逻辑和组合逻辑。
时序逻辑
时序逻辑是VerilogHDL设计中另一类重要应用,其特点为任意时刻的输出不仅取决于该时刻的输入,而且还和电路原来的状态有关。电路里面有存储元件(各类触发器,在FPGA芯片结构中只有D触发器)用于记忆信息,从电路行为上讲,不管输入如何变化,仅当时钟的沿(上升沿或下降沿)到达时,才有可能使输出发生变化。
与组合逻辑不同的是:
(1)时序逻辑中推荐使用非阻塞赋值“<=”。
(2)在描述时序电路的always块中的reg型信号都会被综合成寄存器,这是和组合逻辑电路所不同的。
(3)时序逻辑的敏感信号列表只需要加入所用的时钟触发沿即可,其余所有的输入和条件判断信号都不用加入,这是因为时序逻辑是通过时钟信号的跳变沿来控制的。
组合逻辑
组合逻辑的特点是任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入,与电路原本的状态无关,逻辑中不牵涉跳变沿信号的处理,组合逻辑的verilog描述方式有两种:
(1):assign描述的赋值语句。
信号只能被定义为wire型。
(2):always@(电平敏感信号列表)
always模块的敏感列表为所有判断条件信号和输入信号,但一定要注意敏感列表的完整性。在always模块中可以使用if、case和for等各种RTL关键字结构。由于赋值语句有阻塞赋值和非阻塞赋值两类,建议读者使用阻塞赋值语句“=”。always模块中的信号必须定义为reg型,不过最终的实现结果中并没有寄存器。这是由于在组合逻辑电路描述中,将信号定义为reg型,只是为了满足语法要求。
2、根据数字集成电路中包含的门电路或元器件数量,可将数字芯片分为小规模集成(SSI)电路、中规模集成MSI电路、大规模集成(LSI)电路、超大规模集成VLSI电路和特大规模集成(ULSI)电路。
小规模集成电路包含的门电路在10个以内,或元器件数不超过10个;中规模集成电路包含的门电路在10~100个之间,或元器件数在100~1000个之间;大规模集成电路包含的门电路在100个以上,或元器件数在1,000~10,000个之间;超大规模集成电路包含的门电路在1万个以上,或元器件数在100,000~1,000,000之间;特大规模集成电路的门电路在10万个以上,或元器件数在1,000,000~10,000,000之间。随着微电子工艺的进步,集成电路的规模越来越大,简单地以集成元件数目来划分类型已经没有多大的意义了,目前暂时以“巨大规模集成电路”来统称集成规模超过1亿个元器件的集成电路。
3、数字集成电路产品的种类很多,若按电路结构来分,可分成TTL和MOS两大系列。
CMOS数字集成电路与TTL数字集成电路相比,有许多优点,如工作电源电压范围宽,静态功耗低,抗干扰能力强,输入阻抗高,成本低,等等。因而,CMOS数字集成电路得到了广泛的应用。
TTL数字集成电路是利用电子和空穴两种载流子导电的,所以又叫做双极性电路。MOS数字集成电路是只用一种载流子导电的电路,其中用电子导电的称为NMOS电路;用空穴导电的称为PMOS电路:如果是用NMOS及PMOS复合起来组成的电路,则称为CMOS电路。
数字集成电路品种繁多,包括各种门电路、触发器、计数器、编译码器、存储器等数百种器件。数字集成电路产品的系列见下表。
国家标准型号的规定,是完全参照世界上通行的型号制定的。国家标准型号中的第一个字母"C"代表中国;第二个字母"T"代表TTL,"C"代表CMOS。CT就是中国的TTL数字集成电路,CC就是中国的CMOS数字集成电路。其后的部分与国际通用型号完全一致。
数字电路由组合逻辑+寄存器(触发器)组成。
组合逻辑就是由基本门组成的函数,其输出只会跟当前的输入有关,组合逻辑只完成逻辑运算;而时序电路除了包含基本门之外,还包含存储元件用例保存过去的信息,时序电路的稳态输出不仅取决于当前的输入,还与过去的输入所形成状态有关。第二个图就是时序电路,在完成逻辑运算的同时,还可以把处理结果暂存起来,用以下一次的运算。
数字芯片基本都是由N多个相同的单元电路由一个控制电路或多个控制电路等单元构成。基本上一样的单元的重复。而模拟芯片电路是各个不同的单元构成。(二者相比而言)重复的单元电路很少。
二者在基础单元上也有些区别的,基本上数字芯片是CMOS结构,模拟芯片是N个(一个或多个)PN结构组成。二种结构的静态电流相差很远,CMOS结构静态电流比PN结构的要少很多。但PN结构比CMOS结构的动态范围要大很多的。
内部电路的构成决定了功能。数字芯片只能处理数字信号。同样模拟芯片也只能处理模拟信号。二者是不能互换使用的。当然,现在的很多模拟芯片中,是有数字电路的,一般是在输入输出的电路上是模拟信号的数字化处理。换成数字信号后,由内部的数字电路处理。最后再换成模拟信号输出。
所以,综上所说,从功能来区分要来的准确。
数字集成电路芯片设计流程大概有下面这些步骤:系统总体规划、模块设计、顶层模块集成、顶层功能模块验证、逻辑综合、形式验证、静态时序分析、可测性设计插入、芯片版图物理规划、功耗分析、单元布局与优化、时钟树综合、布线、信号完整性分析、寄生参数提取、后仿真、工程更改命令、物理验证。
计数器芯片的概念,简单的说就是用来实现计数这种最基础运算的逻辑电路,计数器电路在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数,以实现测量、计数和控制的功能,同时兼有分频功能,计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成,计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成,这些触发器有RS触发器、T触发器、D触发器及JK触发器等。
1、按进位制不同,分为二进制计数器和十进制计数器。
按二进制数运算规律进行计数的电路称作二进制计数器;
相应的,十进制计数器是指按十进制数运算规律进行计数的电路;
任意进制计数器:二进制计数器和十进制计数器之外的其它进制计数器统称为任意进制计数器。
2、如果按照计数器中的触发器是否同时翻转分类,可将计数器分为同步计数器和异步计数器两种。
同步计数器:计数脉冲同时加到所有触发器的时钟信号输入端,使应翻转的触发器同时翻转的计数器,称作同步计数器[1]。
异步计数器:计数脉冲只加到部分触发器的时钟脉冲输入端上,而其它触发器的触发信号则由电路内部提供,应翻转的触发器状态更新有先有后的计数器,称作异步计数器。
3、按运算功能不同,分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。当加减控制端为低电平时计数器进行加计数;为高电平时计数器进行减计数。3
加法计数器:是产生数的和的装置。常用作计算机算术逻辑部件,执行逻辑操作、移位与指令调用。可以用来表示各种数值,如:BCD、加三码,主要的加法器是以二进制作运算。
减法计数器:是产生数的差的装置。其他同上。
1、输入电路
电子计数器的输入电路主要有三个作用,一是阻抗变换,二是电压放大,三是整形,所以它由三个部分组成。
2、控制电路
控制电路是电子计数器的指挥系统,在控制电路所送出的各种控制信号的指挥下,协调计数器各单元电路的工作。
3、比较电路
4、计数显示电路
电子计数器的计数电路是对来自闸门的脉冲个数/N进行计数,并将计数结果用数字显示出来的仪器。
计数器芯片常被应用于通话、短信、数据等类别的记录,并支持用户自主选择清零日期,以及按照类别添加提醒数值,如用户可以选择每月任一一天,或者第一天、最后一天作为记录循环清零日,同时添加通话时长、短信条数、数据流量数量的提醒节点。计数器的应用极为广泛,不仅能用于计数,还可用于分频、定时,以及组成各种检测电路和控制电路。
计数器在数字系统中应用广泛,如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数,以便顺序取出下一条指令,在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数,又如在数字仪器中对脉冲的计数等等。计数器可以用来显示产品的工作状态,一般来说主要是用来表示产品已经完成了多少份的折页配页工作。它主要的指标在于计数器的位数,常见的有3位和4位的。很显然,3位数的计数器最大可以显示到999,4位数的最大可以显示到9999。