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封装设计相关半导体扫盲贴

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发表于 2019-5-10 08:35 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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封装设计相关半导体扫盲贴
6 T$ t* p/ _0 A$ G
  • 半导体; K3 n# K/ O& I1 @5 g7 t! `

    2 K2 |& g7 f% A7 A' H0 w+ Q- y7 r
半导体( semiconductor),指常温下导电性能介于绝缘体(insulator)与导体(conductor)之间的材料。人们通常把导电性差的材料,如煤、人工晶体、琥珀、陶瓷等称为绝缘体。而把导电性比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。与导体和绝缘体相比,半导体材料的发现是最晚的,直到20世纪30年代,当材料的提纯技术改进以后,半导体才得到工业界的重视。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅则是各种半导体材料中,在商业应用上最具有影响力的一种。 / `4 h6 t. {: U: u* z- L( h
0 Z' f$ k2 X  e, K
  • 芯片! _  F* f7 ]' h1 c" M  ]  i+ t
芯片(chip),又称微芯片(microchip)、集成电路(integrated circuit, IC)。是指内含集成电路的硅片,体积很小。一般而言,芯片(IC)泛指所有的半导体元器件,是在硅板上集合多种电子元器件实现某种特定功能的电路模块。它是电子设备中最重要的部分,承担着运算和存储的功能。广泛应用于军工、民用等几乎所有的电子设备。 / ~4 s) r& V4 j2 e
+ p/ ~' @) Z$ O1 f/ h1 h
  • 半导体芯片是什么7 f4 i# D9 Q2 N

4 u* N! _6 {8 w1 Z/ n8 r$ J6 u
一般情况下,半导体、集成电路、芯片这三个东东是可以划等号的,因为讲的其实是同一个事情。半导体是一种材料,分为表格中四类,由于集成电路的占比非常高,超过80%,行业习惯把半导体行业称为集成电路行业。
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4 Y# u9 Z7 e' g% R6 `, t- h, ^3 X7 Q8 R& m# ?3 V

# Q, m. [8 S% {  j; ~而芯片就是集成电路的载体,广义上我们就将芯片等同于了集成电路。所以对于小白来说,只需要记住,当芯片、集成电路、半导体出现的时候,别慌,是同一码事儿。 " g, K; z6 N& L/ m- R$ R; q) I+ w7 M

5 r( k% {% w2 \; Z/ D
  • 半导体芯片内部结构
    # |. p3 S0 z/ K3 F/ {
4 {0 n& t3 k: o) g" X% O
半导体芯片虽然个头很小。但是内部结构非常复杂,尤其是其最核心的微型单元成千上万个晶体管。我们就来为大家详解一下半导体芯片集成电路的内部结构。一般的,我们用从大到小的结构层级来认识集成电路,这样会更好理解。(1)系统级我们还是以手机为例,整个手机是一个复杂的电路系统,它可以玩游戏、可以打电话、可以听音乐、可以哔--。它的内部结构是由多个半导体芯片以及电阻、电感、电容相互连接组成的,称为系统级。(当然,随着技术的发展,将一整个系统做在一个芯片上的技术也已经出现多年SoC技术)(2)模块级在整个系统中分为很多功能模块各司其职。有的管理电源,有的负责通信,有的负责显示,有的负责发声,有的负责统领全局的计算,等等。我们称为模块级。这里面每一个模块都是一个宏大的领域,都聚集着无数人类智慧的结晶,也养活了很多公司。
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- O' Q1 z, |: {& B6 N7 }

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- G+ Q5 n) b: y( S  T. m( ~(3)寄存器传输级(RTL)那么每个模块都是由什么组成的呢?以占整个系统较大比例的数字电路模块(它专门负责进行逻辑运算,处理的电信号都是离散的0和1)为例。它是由寄存器和组合逻辑电路组成的。寄存器是一个能够暂时存储逻辑值的电路结构,它需要一个时钟信号来控制逻辑值存储的时间长短。实际应用中,我们需要时钟来衡量时间长短,电路中也需要时钟信号来统筹安排。时钟信号是一个周期稳定的矩形波。现实中秒钟动一下是我们的一个基本时间尺度,电路中矩形波震荡一个周期是它们世界的一个时间尺度。电路元件们根据这个时间尺度相应地做出动作,履行义务。什么是组合逻辑呢,就是由很多“与(AND)、或(OR)、非(NOT)”逻辑门构成的组合。比如两个串联的灯泡,各带一个开关,只有两个开关都打开,灯才会亮,这叫做与逻辑。一个复杂的功能模块正是由这许许多多的寄存器和组合逻辑组成的。把这一层级叫做寄存器传输级。(4)门级寄存器传输级中的寄存器其实也是由与或非逻辑构成的,把它再细分为与、或、非逻辑,便到达了门级(它们就像一扇扇门一样,阻挡/允许电信号的进出,因而得名)。(5)晶体管级无论是数字电路还是模拟电路,到最底层都是晶体管级了。所有的逻辑门(与、或、非、与非、或非、异或、同或等等)都是由一个个晶体管构成的。因此集成电路从宏观到微观,达到最底层,满眼望去其实全是晶体管以及连接它们的导线。双极性晶体管(BJT)在早期的时候用的比较多,俗称三极管。它连上电阻、电源、电容,本身就具有放大信号的作用。像堆积木一样,可以用它构成各种各样的电路,比如开关、电压/电流源电路、上面提到的逻辑门电路、滤波器、比较器、加法器甚至积分器等等。由BJT构建的电路我们称为TTL(Transistor-TransistorLogic)电路。BJT的电路符号长这个样子:
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. G) I; O5 n* v, {
但是后来金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的出现,以优良的电学特性、超低的功耗横扫IC领域。除了模拟电路中BJT还有身影外,基本上现在的集成电路都是由MOS管组成的了。同样的,由它也可以搭起来成千上万种电路。而且它本身也可以经过适当连接用来作电阻、电容等基本电路元件。MOSFET的电路符号如下:3 f1 E. v1 l+ ?, M) K

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# {4 H' L( {, E7 j) x! }0 U
综上所述,在实际工业生产中,芯片的制造,实际上就是成千上万个晶体管的制造过程。只不过现实中制造芯片的层级顺序正好反过来了,是从最底层的晶体管开始一层层向上搭建。也就是说,按照“晶体管-》芯片-》电路板”的顺序,我们最终可以得到电子产品的核心部件电路板。. O5 V2 {6 T1 E5 b, {/ v

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发表于 2019-5-10 11:09 | 只看该作者
yingzhang 发表于 2019-5-10 09:26
9 g% Y+ ?* K. x% p3 u0 M5 b2 e学习了

5 x* G# d  x) B" `! Y那封装行业还有得做啊' t) }( p0 Q0 m/ P# w( }

2 Y5 _. }  b( G( ~8 M0 K$ g

该用户从未签到

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发表于 2019-5-10 09:27 | 只看该作者
学习封装设计是不是在模块级更能发力?

该用户从未签到

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发表于 2019-5-10 17:09 | 只看该作者
版主可以把这些内容再出一本书了

该用户从未签到

2#
发表于 2019-5-10 08:38 | 只看该作者
这种素材对入门很好
8 O* J4 C1 p- Y, }% L# Y
  • TA的每日心情
    开心
    2020-1-8 15:57
  • 签到天数: 3 天

    [LV.2]偶尔看看I

    4#
    发表于 2019-5-10 08:59 | 只看该作者
    真正的扫盲贴

    该用户从未签到

    11#
    发表于 2019-5-10 11:20 | 只看该作者
    这个好,简单易解

    该用户从未签到

    13#
     楼主| 发表于 2019-5-10 12:32 | 只看该作者
    正在看版子的封装书
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