積體電路 (IC) 的型別

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在這篇文章中，我們將討論電子學中不同型別的積體電路 (IC)。眾所周知，積體電路 (IC) 是所有電子裝置和系統的重要組成部分。如果沒有 IC，我們使用的許多高科技電子裝置和工具將不復存在。

積體電路使電子裝置和系統變得如此小巧，以至於它們成為人類生活各個領域不可或缺的一部分。因此，積體電路或 IC 完全負責電子裝置和電路的小型化。在討論不同型別的 IC 之前，讓我們先了解一下積體電路。

什麼是積體電路？

當多個電子電路元件，如電晶體、二極體、電阻器、電容器等，被製造並在半導體材料（通常是矽或鍺）的單個晶片上互連以形成電路時，它被稱為積體電路 (IC)。由於多個元件整合在一個晶片上，因此得名。

在 IC 中，稱為晶片的部分是 IC 的核心。晶片是 IC 的一部分，由半導體材料製成，IC 的功能電路在其上製造。IC 的元件一旦製造完成就無法拆卸，這意味著 IC 形式的電路始終保持整合單元的形式，因此無法更改。

積體電路的型別

根據封裝尺寸、製造技術和工作訊號型別，積體電路可以分為幾種型別。因此，以下是基於不同特徵的 IC 分類。

基於晶片封裝尺寸的積體電路型別

基於晶片尺寸，存在以下型別的積體電路：

• 小規模積體電路 (SSI)

• 中規模積體電路 (MSI)

• 大規模積體電路 (LSI)

• 超大規模積體電路 (VLSI)

• 特大規模積體電路 (ULSI)

基於製造技術的 IC 型別

基於製造技術，存在以下型別的積體電路：

• 薄膜和厚膜積體電路

• 單片積體電路

• 混合或多晶片積體電路

基於訊號型別的 IC 型別

基於工作訊號型別，存在以下型別的積體電路：

• 模擬積體電路 (IC)

• 數字積體電路 (IC)

• 混合訊號積體電路 (IC)

現在，我們將詳細討論每種型別的積體電路。

小規模積體電路 (SSI)

最初，大約從 1961 年到 1965 年的 IC 技術被稱為小規模整合 (SSI)。在 SSI 的情況下，積體電路在一個晶片上只有 2 到 10 個元件（通常是電晶體）。

目前，在一個晶片上具有 2 到 100 個電晶體的積體電路被稱為小規模積體電路。小規模積體電路通常用於製造邏輯閘 IC 和觸發器電路。

中規模積體電路 (MSI)

中規模整合 (MSI) 是製造積體電路的第二個更高水平。在中規模積體電路中，通常需要在一個單一半導體晶片上製造 100 到 1000 個電晶體。

中規模積體電路在 1966 年至 1971 年期間很突出。MSI IC 通常用於製造數位電路，如譯碼器、多路複用器、儲存暫存器、計數器等。

大規模積體電路 (LSI)

IC 製造的大規模整合 (LSI) 技術在 1971 年至 1979 年間很突出。LSI 是在單個晶片上整合元件的下一個更高水平。在大規模積體電路中，數千個電晶體（通常為 1000 到 20000 個電晶體）在一個單一半導體晶片上製造。

大規模整合主要用於製造 ROM、RAM、處理器等的 IC。

超大規模積體電路 (VLSI)

IC 製造的超大規模整合 (VLSI) 技術是在 1971 年至 1979 年間開發的。在超大規模整合中，單個晶片包含大約 20000 到 50000 個電晶體。VLSI 技術主要用於製造微處理器、精簡指令集計算機 (RISC) 處理器、微控制器等的 IC。

特大規模積體電路 (ULSI)

特大規模整合 (ULSI) 是當前的 IC 製造技術。在一個使用 ULSI 製造的 IC 中，通常在單個晶片上集成了 50000 到數十億個電晶體。特大規模整合用於製造現代高階微處理器和微控制器的電路。

薄膜和厚膜積體電路

當無源電路元件（如 R、C 等）在半導體晶片上製造，並且二極體和電晶體單獨連線以形成互補電子電路時，它被稱為薄膜和厚膜積體電路。

因此，薄膜和厚膜 IC 是分立和積體電路元件的組合。基本上，在這些 IC 中，使用了兩種製造技術，正如名稱所示，即薄膜技術和厚膜技術。

在薄膜技術中，無源電路元件（如電阻器、電容器等）透過在陶瓷基板上沉積一層或薄膜導電材料來以 IC 的形式製造。這些元件的電特性（如電阻或電容）透過改變導電材料薄膜的厚度來控制。

另一方面，在厚膜技術中，無源電路元件是透過使用絲網印刷技術在陶瓷基板上沉積導電材料薄膜來製造的。不同元件之間的連線以實現電路是透過導電或介電漿料進行的。一旦電路印刷完成，晶片將在高溫爐中燒製，以將電路注入晶片晶片上。

單片積體電路

當電路的所有有源、無源和分立元件都在單個矽晶體上製造時，它被稱為單片積體電路。單片 IC 是最廣泛採用的 IC 型別。然而，它面臨著一些物理挑戰，例如功率額定值有限、訊號噪聲高、絕緣性差等。

單片 IC 的製造很容易，而且它們在執行中非常可靠。

混合或多晶片積體電路

當兩個或多個單個晶片在一個封裝中互連時，它被稱為混合或多晶片 IC。在這些 IC 中，有源電路元件（如二極體、電晶體等）和無源電路元件（如電阻器、電容器等）在半導體晶片上製造。然後，這些元件使用金屬連線連線在一起以形成電路。

混合 IC 在設計和技術方面效率很高。因此，它們用於高功率（通常為 5 瓦到 50 瓦）應用中，在這些應用中需要高效能。

模擬積體電路

模擬 IC 是設計用於處理連續時間訊號的積體電路。模擬 IC 也被稱為線性 IC，因為它們在輸入和輸出之間具有線性關係。運算放大器 (Op-Amps) 是模擬 IC 的基本構建塊。這些 IC 廣泛用於放大器、定時器、穩壓器、音訊濾波器以及許多其他類比電路中。

數字積體電路

設計用於處理離散時間訊號（或數字訊號）的積體電路被稱為數字積體電路。這些 IC 在二進位制系統中工作，即它們可以完全開啟或完全關閉。數字 IC 是半導體行業最突出的產品之一。

數字 IC 的應用包括邏輯閘、觸發器、微處理器、微控制器、多路複用器、編碼器、譯碼器等。

混合訊號積體電路

混合訊號積體電路 (IC) 設計用於處理模擬和數字訊號。混合訊號 IC 的設計和製造非常複雜，因為它們包含模擬和數位電路，這些電路需要不同的訊號電平、功率要求等。

混合訊號 IC 主要用於轉換器電路（模數轉換器或數模轉換器）、電源管理電路的實現、無線電電路等應用中。

結論

這就是關於積體電路 (IC) 和積體電路型別的全部內容。在本教程中，我們介紹了所有主要的積體電路型別。積體電路或 IC 是現代電子系統的核心。IC 的使用使電路緊湊、可靠且經濟高效。迄今為止，根據應用、製造技術、晶片尺寸等，存在多種型別的 IC（如上所述）。