集成電路的發(fā)展與應用.ppt

1、集成電路 的發(fā)展與應用,Integrated circuit,Time,Youth,測控1401 第二組 組員：劉金濤 王棟 王清 吳天昊 甘智超,集成電路（IC）,所謂集成電路（IC），就是在一塊極小的硅單晶片上，利用半導體工藝制作上許多晶體二極管、三極管及電阻、電容等元件，并連接成完成特定電子技術功能的電子電路。從外觀上看，它已成為一個不可分割的完整器件，集成電路在體積、重量、耗電、壽命、可靠性及電性能方面遠遠優(yōu)于晶體管元件組成的電路，目前為止已廣泛應用于電子設備、儀器儀表及電視機、錄像機等電子設備中。,世界集成電路發(fā)展史,世界集成電路發(fā)展史,電子管，是一種在氣密性封閉容器中產(chǎn)生電流傳導，

2、利用電場對真空中的電子流的作用以獲得信號放大或振蕩的電子器件。由于電子管體積大、功耗大、發(fā)熱厲害、壽命短、電源利用效率低、結構脆弱而且需要高壓電源的缺點，很快就不適合發(fā)展的需求，被淘汰的命運就沒躲過。,晶體管，是一種固體半導體器件，可以用于檢波、整流、放大、開關、穩(wěn)壓、信號調制和許多其它功能。晶體管很快就成為計算機“理想的神經(jīng)細胞”，從而得到廣泛的使用。雖然晶體管的功能比電子管大了很多，但由于電子信息技術的發(fā)展，晶體管也越來越不適合科技的發(fā)展，隨之出現(xiàn)的就是能力更強的集成電路了。,中國集成電路發(fā)展史,中國集成電路發(fā)展現(xiàn)狀,中國人使用手機采用的芯片中，只有不足兩成是我國自主研發(fā)生產(chǎn)的，至于4G手

3、機采用的芯片，則基本上都是依靠國外進口。工信部的數(shù)據(jù)顯示，2013年我國集成電路進口額高達2313億美元，同比增長20.5%，而海關總署數(shù)據(jù)顯示同期我國原油進口總額約2196億美元。事實上，中國有十余年集成電路進口額超過石油，長期居各類進口產(chǎn)品之首。一直以來，我國芯片產(chǎn)業(yè)受制于人。 國務院發(fā)展研究中心發(fā)布的二十國集團國家創(chuàng)新競爭力黃皮書指出，中國關鍵核心技術對外依賴度高，80%芯片都靠進口。我國一年制造11.8億部手機、3.5億臺計算機、1.3億臺彩電，都是世界第一，但嵌在其中的芯片專利費用卻讓中國企業(yè)淪為國際廠商的打工者。 發(fā)展集成電路的重要性和必要性在全國已有共識。中科院半導體研究所研究員

4、吳南健說，各種芯片中，CPU、儲存器等我國都無法自給，一些有規(guī)模的公司，也多數(shù)是給低端手機做配套，而高價值產(chǎn)品基本已被國外公司壟斷。,一、芯片產(chǎn)業(yè)受制于人,中國集成電路發(fā)展現(xiàn)狀,一、芯片產(chǎn)業(yè)受制于人,中國集成電路發(fā)展現(xiàn)狀,事例：2013年在中國移動一期TD-LTE(4G)招標中，國產(chǎn)芯片廠商集體失意。終端招標結果顯示，采用美國高通芯片的中標終端產(chǎn)品占一半以上，而國產(chǎn)芯片廠商只有華為海思中標。 目前我國半導體產(chǎn)業(yè)中，芯片設計水平與國際基本相當，封裝技術水平有4至5年差距，制造工藝差距在3年半左右。在推動芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，我國投入不可謂不大。鄧中翰表示，國家出臺的支持芯片發(fā)展的重大專項，有不少都是百

5、億元級別的投入。北京、上海、武漢、西安等地的芯片制造商在國有銀行和當?shù)卣闹С窒孪虬雽w產(chǎn)業(yè)投入了巨資。,二、與國際先進水平存在差距,中國集成電路發(fā)展現(xiàn)狀,然而，經(jīng)過多年努力，本土芯片制造商仍處于發(fā)展初期，其中最具代表性的中芯國際等企業(yè)，與競爭對手英特爾、三星電子、臺積電等國際半導體巨頭相比，仍存在巨大差距?！昂诵募夹g是買不來的。”鄧中翰說，由于資金、技術、管理等方面的劣勢，我國企業(yè)依然很難與國外巨頭競爭。一方面，與國外相比，中國的芯片產(chǎn)業(yè)起步較晚，核心技術受制于人;另一方面，相比國外動輒上百億美元的投入，我國的投入依然相對偏小。,二、與國際先進水平存在差距,中國集成電路發(fā)展未來趨勢,數(shù)據(jù)顯

6、示，全球半導體市場2013年恢復增長。我國集成電路行業(yè)抓住市場契機，在國家加快推動集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關政策的支持下，全年完成銷售產(chǎn)值2693億元，同比增長7.9%，增幅高于上年2.9個百分點;累計生產(chǎn)集成電路866.5億塊，同比增長5.3%。 與此同時，行業(yè)效益也得到大幅改善。2013年，集成電路行業(yè)實現(xiàn)利潤總額148億元，同比增長28.3%，扭轉了上年下滑14.6%的局面;銷售利潤率6.1%，比上年提高1.1個百分點。 目前，集成電路產(chǎn)業(yè)結構正處于良性調整階段。2013年IC設計收入增長19%，設計業(yè)在全行業(yè)中比重超過30%，重點企業(yè)快速成長，本土封裝測試企業(yè)業(yè)績也有大幅增長。,三、中國集成

7、電路產(chǎn)業(yè)形勢大好,中國集成電路發(fā)展未來趨勢,三、中國集成電路產(chǎn)業(yè)形勢大好,中國集成電路發(fā)展未來趨勢,隨著技術的不斷進步，客戶和設備供應商面臨的工藝和整合方面的挑戰(zhàn)日益嚴峻。新的元件結構和材料上的變革都將對客戶的發(fā)展戰(zhàn)略起到?jīng)Q定作用。在晶圓代工產(chǎn)業(yè)，14nm/16nm的FinFET器件已取得了一定的發(fā)展。擁有較低泄漏率和更高速度的低功率晶體管備受矚目。3DNAND使平面NAND降到20nm以下，創(chuàng)造出外形更小巧、位密度更高的產(chǎn)品。在3DNAND方面，隨著產(chǎn)品從24個單元疊層向32個/64個增加，我們也面臨著高縱橫比(HAR)方面的挑戰(zhàn)。 未來IC產(chǎn)品的創(chuàng)新，不是單純集成更多的功能，而是隨著生活水

8、平的提高，圍繞人們生活質量的改善來創(chuàng)新和開發(fā)創(chuàng)意產(chǎn)品。能否開發(fā)出有精準市場定位的創(chuàng)新產(chǎn)品，將在相當程度上決定一個企業(yè)的成敗。,四、中國集成電路產(chǎn)業(yè)變革在即,中國集成電路發(fā)展未來趨勢,就目前而言，我國的集成電路技術與國際的先進水平仍有較大差距，無法提供高質量高水平的產(chǎn)品，在國際市場的競爭中也常常處于劣勢。幸運的是，由于國家的重視與大力支持，我國創(chuàng)新水平提升、相關產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善，我國的集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)得到快速發(fā)展，并取得一定的成果。不過隨著技術的發(fā)展與社會的進步，我國的集成電路產(chǎn)業(yè)也面臨著越來越多的挑戰(zhàn)。,五、總結,中國集成電路發(fā)展未來趨勢,我們不得不注意到其中存在的問題，例如與國外相比，中國的芯

9、片產(chǎn)業(yè)起步較晚，核心技術受制于人;另一方面，相比國外動輒上百億美元的投入，我國的投入依然相對偏小。我國在創(chuàng)新體制機制上仍有欠缺，缺乏市場頂層設計。我國一些部門、企業(yè)還是習慣跟蹤思維，國外有什么東西就跟著做什么東西。所以要想實現(xiàn)我國集成電路產(chǎn)業(yè)的健康、可持續(xù)的發(fā)展，不管是企業(yè)還是國家都需要做出努力。 比如說，國家應加大支持力度，設立先進半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項資金，并建立穩(wěn)定的財政投入增長機制，加大對半導體設計、制造等方面重點企業(yè)的集中投入;同時，研究出臺促進先進半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)惠稅收政策。國家應實施標準化戰(zhàn)略，用好政府和市場兩只手，創(chuàng)造“跨越式”新需求，加大對在國內(nèi)外市場或標準方面具有優(yōu)勢的國內(nèi)企

10、業(yè)的支持力度，培養(yǎng)國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的核心競爭力，從根本上擺脫受制于人的局面。,五、總結,中國集成電路發(fā)展未來趨勢,同時，企業(yè)應主要通過提高自身的研發(fā)能力、技術創(chuàng)新和知識產(chǎn)權保護管理水平，并構建以專利保護為核心及正確的申請策略、保護策略和經(jīng)營策略為支撐的知識產(chǎn)權戰(zhàn)略體系，從而努力提高自主創(chuàng)新能力。與海外科技企業(yè)和研發(fā)機構展開多層次合作等方式也可以作為輔助手段。此外，企業(yè)可以通過國內(nèi)外的兼并重組，提升企業(yè)的國際競爭力。在市場制度創(chuàng)新方面，國內(nèi)設備公司應該進一步加強發(fā)展海外市場，采取多種方式，如在海外設立分支機構提升客戶服務質量和水平，并拓寬市場渠道。 當然，想要實現(xiàn)更遠大的目標，僅僅做到以上要求是不夠的，

11、未來的發(fā)展之路一定是充滿挑戰(zhàn)與艱辛的，但只要國家與企業(yè)積極地努力，我國的集成電路產(chǎn)業(yè)一定會有良好的發(fā)展前景。,五、總結,集成電路在生活上的應用,集成電路對一般人來說也許會有陌生感，但其實我們和它打交道的機會很多。計算機、電視機、手機、網(wǎng)站、取款機等等，數(shù)不勝數(shù)。 集成電路技術在日常生活中的各個領域都有廣泛應用。比如說在汽車上，微控制器、功率半導體器件、電源管理器件、LED驅動器和CCFL驅動器等汽車集成電路器件的應用使得汽車能夠出于最佳工作狀態(tài)；再比如說在熱能動力工程領域中的應用，最簡單的莫過于溫控計，當然，火電廠中的信息管理系統(tǒng)是離不開集成電路技術的。 提到集成電路我們就不得不提到我們的日常

12、生活，在我們生活中與集成電路有關的產(chǎn)品隨處可見。手機、電視、數(shù)碼相機、攝像機等都與我們的生活關系越來越近。,集成電路在生活上的應用,隨著技術的進步和社會的發(fā)展，手機以其獨特的傳播功能，日益成為人們獲取信息、學習知識、交流思想的重要工具，成為文化傳播的重要平臺。目前，我國已有手機用戶5億多，形成以手機為載體的網(wǎng)站、報紙、出版物等新的文化。手機功能和手機款式也在不斷更新，以適應現(xiàn)代人們生活的要求。各種各樣的手機接連問世，從小靈通到具有攝像功能的高新手機，手機行業(yè)正在以驚人沖擊人們的思維和眼界,但無論手機如何變化，它內(nèi)部的集成電路卻是永遠存在的。,集成電路在生活上的應用,集成電路在生活上的應用,伴隨

13、著現(xiàn)代社會節(jié)奏的加快，外界娛樂費用的增漲，電視傳播的普及，已經(jīng)為人們呆在家中提供了充足的理由和條件，足不出戶卻可以感受社會交談帶來的人際交際感覺。電視在不斷發(fā)展，從黑白到彩電，從液晶到曲面都離不開支持它的集成電路，集成電路的體積在越變越小，電視的功能也越來越豐富。 電視機用集成電路包括行、場掃描集成電路、中放集成電路、伴音集成電路、彩色解碼集成電路、AV/TV轉換集成電路、開關電源集成電路、遙控集成電路、麗音解碼集成電路、畫中畫處理集成電路、微處理器（CPU）集成電路存儲器集成電路等。,集成電路在生活上的應用,集成電路在生活上的應用,音響用集成電路包括AM/FM高中頻電路、立體聲解碼電路、音頻

14、前置放大電路、音頻運算放大集成電路、音頻功率放大集成電路、環(huán)繞聲處理集成電路、電平驅動集成電路，電子音量控制集成電路、延時混響集成電路、電子開關集成電路等。,集成電路在生活上的應用,影碟機用集成電路有系統(tǒng)控制集成電路、視頻編碼集成電路、MPEG解碼集成電路、音頻信號處理集成電路、音響效果集成電路、RF信號處理集成電路、數(shù)字信號處理集成電路、伺服集成電路、電動機驅動集成電路等。錄像機用集成電路有系統(tǒng)控制集成電路、伺服集成電路、驅動集成電路、音頻處理集成電路、視頻處理集成電路。,集成電路在生活上的應用,打印機的發(fā)展也離不開集成電路，它的便捷與多樣的功能，得益于它內(nèi)部一塊塊綠色的集成電路，雖然只有一

15、塊瓷磚大的面積，卻集中了上百個電路元件，幾百種電路連接。 我們的生活處處都有集成電路的身影，集成電路讓我們的生活更加便捷高效。,集成電路在醫(yī)療上的應用,在醫(yī)學管理方面IC卡醫(yī)療儀器管理系統(tǒng)就是典型代表。IC卡醫(yī)療儀器管理系統(tǒng)集I C 卡、監(jiān)控、計算機網(wǎng)絡管理于一體，憑卡檢查，電子自動計時計次，可實現(xiàn)充值、打印，報表功能。系統(tǒng)性能穩(wěn)定，運行可靠；控制醫(yī)療外部關鍵部位，不與醫(yī)療儀器內(nèi)部線路連接，不影響醫(yī)療儀器性能，不產(chǎn)生任何干擾；管理機與智能床有機結合，分析計次；影像系統(tǒng)自動識別，有效解決病人復查問題；輕松實現(xiàn)網(wǎng)絡化管理，可隨時查閱檔案記錄，統(tǒng)計任意時間內(nèi)的就醫(yī)人數(shù)。,集成電路在醫(yī)療上的應用,在健

16、康應用方面，臨時心臟起搏器作為治療各種病因導致的一過性緩慢型心律失常及植入永久心臟起搏器前的過渡性治療，已廣泛應用于臨床工作，技術成熟。在非心臟的外科手術患者中合并有心動過緩及傳導阻滯者，在圍手術期可因為麻醉、藥物及手術的影響，加重心動過緩及傳導阻滯，增加了手術風險，限制了外科手術的開展，而植入臨時心臟起搏器可有效解決上述問題，增加此類患者圍手術期的安全性。,集成電路在醫(yī)療上的應用,磁振造影儀是一種新型醫(yī)療設備，對于治療許多疾病有它獨特的功效。磁振造影儀（MRI）是利用磁振造影的原理，將人體置于強大均勻的靜磁場中，透過特定的無線電波脈沖來改變區(qū)域磁場，藉此激發(fā)人體組織內(nèi)的氫原子核產(chǎn)生共振現(xiàn)象，

17、而發(fā)生磁矩變化訊號。因為身體中有不同的組織及成份，性質也各異，所以會產(chǎn)生大小不同的訊號，再經(jīng)由計算機運算及變換為影像，將人體的剖面組織構造及病灶呈現(xiàn)為各種切面的斷層影像。,由此可見，集成電路技術在醫(yī)療電子領域的應用頗為廣泛，大致可以分為四類：醫(yī)學影像、醫(yī)療儀器、消費型醫(yī)療設備和診斷、患者監(jiān)護與治療設備。第一類包括超生波、計算機化的X射線斷層掃描（即CT）、核磁共振成像（即MRI）、X射線等；第二類主要包括實驗室配套電子設備、透析儀、分析儀器、外科手術設備、牙科設備等；第三類則偏重于患者使用的終端設備，包括數(shù)字體溫計、血糖計、血壓計等等；第四類則是協(xié)助醫(yī)生判斷的相應設備，包括心電圖、腦電圖、血氧

18、計、血壓計、溫度計、呼吸計、除顫器等等。當然，這四種類型都是以集成電路技術為核心的醫(yī)療電子設備，它們基本上涵蓋了醫(yī)療電子領域的各種應用，其中后面兩種類型的應用更需要通過先進的集成電路技術來達到醫(yī)療電子設備的小型化、智能化、低功耗和高分辨率等目標。,集成電路在通信上的應用,一、集成電路與通信終端 集成電路在通信終端中的作用是顯而易見的，手機從過去像塊磚頭一樣的“大哥大”到今天小巧玲瓏的時尚品，關鍵就是集成電路的進步。移動通信與因特網(wǎng)的結合是個大趨勢。多種功能、小型輕巧、操作簡單、外觀時尚是人們對移動通信終端永恒的追求。而簡單生動的人機界面、豐富色彩的屏幕顯示，豐滿的音源、多種信息的同時獲取和超低功耗是移動因特網(wǎng)手機獲得成功并取得競爭優(yōu)勢的根本。例如，人們很少長時間地打電話。有統(tǒng)計表明語聲通信的平均時長為幾分鐘，而在因特網(wǎng)上瀏覽的平均時長則往往以小時為單位計算，這還不算信息的多樣化。顯然，對通信終端功耗的要求是相當苛刻的。,集成電路在通信上的應用,集成電路在通信上的應用,二、有線通信和無線通信 當前無線通信技術的幾個熱點是：第三代移動通信（）、移動通信手機、移動因