大规模集成电路

大规模集成电路：LSI (Large Scale Integration )，通常指含逻辑门数为100门～9999门（或含元件数1000个～99999个），在一个芯片上集合有1000个以上电子元件的集成电路。集成电路（integrated circuit，港台称之为积体电路）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。可用字母“IC”（也有用文字符号“N”等）表示。1

电路分类按功能结构集成电路按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大类。2

模拟集成电路又称线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号（指幅度随时间边疆变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等），其输入信号和输出信号成比例关系。而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号（指在时间上和幅度上离散取值的信号。例如VCD、DVD重放的音频信号和视频信号）。

按制作工艺集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和膜集成电路。

膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。

按集成度高低集成电路按集成度高低的不同可分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路和巨大规模集成电路。

按导电类型集成电路按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路,他们都是数字集成电路.

双极型集成电路的制作工艺复杂，功耗较大，代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。单极型集成电路的制作工艺简单，功耗也较低，易于制成大规模集成电路，代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等类型。

按用途集成电路按用途可以分为电视机用集成电路、音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像机用集成电路、电脑（微机）用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。

1.电视机用集成电路包括行、场扫描集成电路、中放集成电路、伴音集成电路、彩色解码集成电路、AV/TV转换集成电路、开关电源集成电路、遥控集成电路、丽音解码集成电路、画中画处理集成电路、微处理器（CPU）集成电路、存储器集成电路等。

2.音响用集成电路包括AM/FM高中频电路、立体声解码电路、音频前置放大电路、音频运算放大集成电路、音频功率放大集成电路、环绕声处理集成电路、电平驱动集成电路，电子音量控制集成电路、延时混响集成电路、电子开关集成电路等。

3.影碟机用集成电路有系统控制集成电路、视频编码集成电路、MPEG解码集成电路、音频信号处理集成电路、音响效果集成电路、RF信号处理集成电路、数字信号处理集成电路、伺服集成电路、电动机驱动集成电路等。

4.录像机用集成电路有系统控制集成电路、伺服集成电路、驱动集成电路、音频处理集成电路、视频处理集成电路。

按应用领域集成电路按应用领域可分为标准通用集成电路和专用集成电路。

按外形分集成电路按外形可分为圆形(金属外壳晶体管封装型,一般适合用于大功率)、扁平型(稳定性好,体积小)和双列直插型.

电路特点超大规模集成电路是指集成度（每块芯片所包含的元器件数）大于10的集成电路。集成电路一般是在一块厚0.2～0.5mm、面积约为0.5mm的P型硅片上通过平面工艺制做成的。这种硅片（称为集成电路的基片）上可以做出包含为十个（或更多）二极管、电阻、电容和连接导线的电路。3

与分立元器件相比，集成电路元器件有以下特点：

1. 单个元器件的精度不高，受温度影响也较大，但在同一硅片上用相同工艺制造出来的元器件性能比较一致，对称性好，相邻元器件的温度差别小，因而同一类元器件温度特性也基本一致；

2. 集成电阻及电容的数值范围窄，数值较大的电阻、电容占用硅片面积大。集成电阻一般在几十Ω～几十 kΩ范围内，电容一般为几十pF。电感目前不能集成；

3. 元器件性能参数的绝对误差比较大，而同类元器件性能参数之比值比较精确；

4. 纵向NPN管β值较大，占用硅片面积小，容易制造。而横向PNP管的β值很小，但其PN结的耐压高。

设计特点由于制造工艺及元器件的特点，模拟集成电路在电路设计思想上与分立元器件电路相比有很大的不同。

1. 在所用元器件方面，尽可能地多用晶体管，少用电阻、电容；

2. 在电路形式上大量选用差动放大电路与各种恒流源电路，级间耦合采用直接耦合方式；

3. 尽可能地利用参数补偿原理把对单个元器件的高精度要求转化为对两个器件有相同参数误差的要求；尽量选择特性只受电阻或其它参数比值影响的电路

中国发展“超大规模集成电路设计专项的实施和顺利进展，为我国在2010年由世界第二大集成电路消费国走向集成电路设计大国奠定坚实的基础。”这是在最近的一次会议上国家“十五”863超大规模集成电路设计专项负责人说过的一句话。

对集成电路的作用，行内有四句话形容的非常好，说是：电子信息产品和国防电子装备的核心，是信息产业核心竞争力最重要的体现，是信息技术与产业掌握发展主动权和实现跨越发展的基石，是自主发展信息产业和现代服务业并提高其附加值所必备的技术保证。

“掌握集成电路和软件的关键技术并实现产业化，对我国实现以信息化带动工业化，确保国家信息安全，具有至关重要的作用。”该负责人说。

“集成电路和软件重大专项”是我国“十五”计划期间的十二项重大科技专项之一。科技部在863计划集成电路方面，共设立了超大规模集成电路设计、100nm集成电路制造装备和集成电路配套材料三个专项，而在超大规模集成电路设计方面成果尤为显著。

目标全面达到预期目标

据该负责人介绍，超大规模集成电路设计专项自实施以来，在三个方面取得了重大进展，分别是在人才建设、微处理器、网络通信等方面。

“我们在7+1个国家集成电路设计产业化基地和9个国家集成电路人才培养基地建设方面取得了显著成效；而在微处理器CPU和DSP设计方面，‘众志’、‘C—Core’、‘龙芯’和‘汉芯’等都实现了由技术突破向重点推广的纵深发展。最后一个是在网络通信、信息安全、信息家电等领域的SoC系统芯片开发和应用方面,“COMIP”、“华夏网芯”和“星光多媒体”等芯片取得开发和应用的重点突破。另外，在MPW、IP核联盟、EDA工具、国际合作四项服务体系的建设也逐步完善。在实施效果中不但体现了立项的指导思想，而且除IP核应用推广联盟工作尚需进一步探索外，专项全面达到了立项的战略目标和预期成果。”该负责人说。

作为知识高度密集产业，人才是发展我国集成电路设计产业的关键，专项大规模培养的人才对解决我国集成电路人才匮乏的瓶颈问题起到了重要作用。而一批具有自主知识产权的核心芯片产品和一批具有核心技术竞争力的集成电路设计企业先后出现，为集成电路的最终产业化打下了坚实的基础。

体现国家意志，集聚一流人才，发挥后发优势，抢抓国际IT产业结构重组的难得机遇，高起点地推进具有战略前瞻意义的超大规模集成电路设计技术及产业的自主创新与跨越。这是专项实施时的初衷，而现在，专项组的科研人员们几近圆满地完成了这一任务。

提供帮助为信息产业发展提供有力支撑

“‘十五’期间，我国电子信息产业保持高速持续发展，而集成电路设计是具有战略性的关键核心技术。本专项的实施对集成电路技术和产业具有显著的推动作用，集成电路设计产业产值从1999年的5亿元增长到2005年的近150亿元，为支撑我国信息技术和产业的发展发挥着越来越大的作用。”该负责人介绍道。

在专项实施过程中，建设了一大批的产业化基地，这些基地的建设有效地调动了中央和地方的资源对集成电路设计业的推动；营造了集成电路设计业在市场、政策、资金和人才等方面健康发展的氛围；形成了人才、技术和企业的集聚，为我国信息产业的发展提供强有力的支撑。

本词条内容贡献者为:

李宗秀 - 副教授 - 黑龙江财经学院