超大規(guī)模集成電路精選(九篇)

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第1篇：超大規(guī)模集成電路范文

關(guān)鍵詞：功能特性；固定0-1故障；橋接故障；標(biāo)準(zhǔn)輸入矩陣

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）12-2866-05

超大規(guī)模集成電路的高速發(fā)展導(dǎo)致了單個(gè)芯片的組成元素個(gè)數(shù)的指數(shù)增長(zhǎng)。然而，由于每個(gè)芯片的基本輸入輸出是有限的，這導(dǎo)致了測(cè)試芯片工作更加困難。此外，集成電路制造商們因?yàn)橹R(shí)產(chǎn)權(quán)的問題不樂意公開電路板內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)細(xì)節(jié)。另外，為了確保一個(gè)系統(tǒng)操作的可靠性，用戶需要在在芯片提供給系統(tǒng)前對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。盡管如此，用戶通?？梢詮募呻娐分圃焐痰臄?shù)據(jù)書中找到一些該芯片的功能屬性和芯片的部分體系結(jié)構(gòu)。因此，兩個(gè)問題出來了：1）只是基于一個(gè)芯片的功能特性而不知道其內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，對(duì)其進(jìn)行測(cè)試可能嗎？2）進(jìn)一步，用和上一步同樣的信息，不僅測(cè)試這個(gè)芯片的固定故障而且測(cè)試其橋接故障可能嗎？事實(shí)是，對(duì)這兩個(gè)問題的回答都是積極的。

在這篇文章中，我們根據(jù)芯片的功能特性提出了一些系統(tǒng)的測(cè)試方法。不管怎樣，基于對(duì)被測(cè)電路板的有限信息，我們的測(cè)試也會(huì)受限。因此，我們?cè)诖酥豢紤]電路板的基本輸入輸出上的故障。換句話說，我們將要測(cè)試的故障僅限于下邊幾種：

1） 基本輸入輸出上的固定故障；

2） 輸入線間的非反饋橋接故障；

3） 輸出線間的非反饋橋接故障；

4） 輸入和輸出間的反饋橋接故障。

盡管我們的測(cè)試僅僅是根據(jù)電路板的外部特性提供的有限信息，我們得到了很好的效果，可以很方便的檢測(cè)電路板的功能特性。對(duì)于大多數(shù)的用戶來說，這個(gè)方案可以直接實(shí)現(xiàn)而不用復(fù)雜設(shè)備，軟件和其他復(fù)雜工作。

1 基本定理

下邊的定理，已經(jīng)在前幾篇論文中提出并證明，在這里再次列出但不予證明。方便起見，不失一般性，在這片文章中，我們提到橋接故障時(shí)就是這與-橋接故障模型。此外，我們把橋接故障劃分為反饋型橋接故障和非反饋型橋接故障。

定理1：讓我們來考慮一個(gè)電路板，其實(shí)現(xiàn)的F（n，m）這個(gè)功能函數(shù)，該功能函數(shù)有n個(gè)輸入x1，...xn和m個(gè)輸出F1，...Fm，我們?cè)诖颂岢鲆粋€(gè)輸入矩陣T，其格式如下：

我們稱T為輸入矩陣T。

T可以檢測(cè)出輸入線x1，...，xm中的任何一個(gè)固定故障，當(dāng)且僅當(dāng)（a）T既不包含全0列也不包含全1列。（b）對(duì)每一個(gè)i（1≦i≤n），這里總存在一個(gè)j（1≤j≤N）和一個(gè)k（1≤k≤m）使得Fk（t1j，...ti-1j，0，ti+1j，...，tnj）≠Fk（t1j，...ti-1j，1，ti+1j，...tnj）.

定理2：定理1中提到的輸入矩陣T檢測(cè)所有的輸出線上的固定故障當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)應(yīng)定理1中的輸入矩陣，輸出矩陣。

既不包含全0列也不包含全1列。

定理3：功能函數(shù)F（n，m），有n個(gè)輸入x1，...xm，m個(gè)輸出F1，...Fm，在這個(gè)電路板中非反饋橋接故障可以被檢測(cè)當(dāng)且僅當(dāng)至少存在一個(gè)輸入結(jié)合（a1，...as，xs+1，...，xn），（a1，...as）不是全0也不是全1，且有一個(gè)k（1≦k≦m）滿足

Fk（a1，...as，xs+1，...，xn）≠Fk（0，...，0， xs+1，...，xn）

定義1：X=（x1，...，xn），xi={0，1}。對(duì)于有n個(gè)變量的布爾功能函數(shù)F來說，當(dāng)X中含有的1的個(gè)數(shù)最少且使F=1時(shí)，X成為F的最輕最小項(xiàng)。

定理4：實(shí)現(xiàn)布爾功能函數(shù)F的輸入輸出間的任何反饋橋接故障都可被檢測(cè)出來通過一個(gè)一步測(cè)試方案0或者一個(gè)兩步測(cè)試（0，LM），這里L(fēng)M是F的一個(gè)最輕最小項(xiàng)。

因?yàn)閷?duì)于所有的反饋橋接故障來說，只有上邊所提的一步或兩步測(cè)試被需要。不管怎樣，在兩步測(cè)試中，LM必須提供給電路板，測(cè)試將第二步尾隨第一步進(jìn)行。

2 測(cè)試固定故障和橋接故障的案例應(yīng)遵循的規(guī)則

基于上面所描述的理論，我們發(fā)現(xiàn)一些測(cè)試一個(gè)電路板的外部輸入輸出的固定故障和橋接故障應(yīng)遵循的規(guī)則。

讓我們考慮一個(gè)實(shí)現(xiàn)功能函數(shù)F（n，m）的電路板。T和F（T）是我們以上提到的輸入輸出矩陣。然后，我們可以發(fā)現(xiàn)如果T檢測(cè)錯(cuò)誤，那么輸入矩陣T和輸入矩陣F（T）必須滿足如下規(guī)則：

規(guī)則1：為了檢測(cè)固定故障，T和F（T）都既不包含全0列也不包含全1列。因?yàn)?，如果不這樣，一個(gè)固定型故障不能與非固定性故障但是有全0或全1列的區(qū)分開來。

規(guī)則2：為了檢測(cè)輸入線上的固定故障，對(duì)于每一個(gè)輸入線Xi，必須存在一個(gè)j和一個(gè)k，使得Fk（t1j，...ti-1j，0，ti+1j，...，tnj）≠Fk（t1j，...ti-1j，1，ti+1j，...，tnj）。

規(guī)則3：為了檢測(cè)輸入和輸出線上的非反饋橋接故障，T和F（T）都不能含有兩列相同列，這樣任意的非反饋橋接故障都可以被檢測(cè)到。因?yàn)檫@個(gè)原因，這里必須

規(guī)則4：為了檢測(cè)一個(gè)電路板的輸入輸出間的反饋橋接故障，輸入矩陣中必須包括上邊所提到的一步和兩步陣列。

基于上述的規(guī)則，固定故障和橋接故障的測(cè)試矩陣可以很容易的產(chǎn)生且不用去了解被測(cè)芯片的內(nèi)部詳細(xì)實(shí)現(xiàn)。

作為一個(gè)例子，我們來考慮一個(gè)8-bit RAM，其有8個(gè)輸入（x1，x2...x8），4個(gè)地址線（a1，a2，a3，a4）和一個(gè)讀寫控制線C.當(dāng)C=0時(shí)是寫模式，當(dāng)C=1時(shí)是讀模式。此RAM的8個(gè)輸入線可以被描述為：

失一般性，我們假定所有的存儲(chǔ)單元在測(cè)試前置0，這樣下邊的輸入輸出矩陣可以用來檢測(cè)所有以上提到的故障。我們首先按順序依次寫5個(gè)8-bit數(shù)據(jù)，然后是讀操作把數(shù)據(jù)倒序讀出來。

可以看出我們上邊提到的固定故障和橋接故障用這對(duì)輸入輸出矩陣都可以被檢測(cè)出來。為了進(jìn)一步的闡述輸入輸出矩陣的用途，我們簡(jiǎn)單的看幾個(gè)例子：

1） 檢測(cè)輸入線上的固定故障：一個(gè)控制線C上的固定故障，任何一個(gè)地址線ai或任何一個(gè)數(shù)據(jù)輸入線xj上的固定故障都可以用T和F（T）檢測(cè)到。例如，在a1上有一個(gè)固定0故障，這樣第五行的輸入變成（0011111110000），使得地址單元（0111）重新寫入（11110000），而地址單元（1111）并沒有數(shù)據(jù)寫入。因此，在輸出矩陣中，輸出的第六行變成（00000000）而且輸出的第七行變成（11110000）.因此，a1上的固定0故障可以被檢測(cè)到。

2） 檢測(cè)輸出線上的固定故障：對(duì)于人一個(gè)輸出線zi上的固定故障可以簡(jiǎn)單的被輸出矩陣檢測(cè)到。任何輸出線上的固定故障將會(huì)形成輸出矩陣上的全0或全1列。

3） 檢測(cè)輸入線上的非反饋橋接故障：地址線間的任何非反饋橋接故障可以檢測(cè)到通過觀察到兩行相同的輸出。例如，兩個(gè)地址線a1和a3連接到了一起，那么數(shù)據(jù)輸入矩陣的第三行（01010101）將被重新寫到地址單元（0001）。結(jié)果是，輸出矩陣的第8和第9行有相同的值（01010101）。用類似的方法，一旦地址線和輸入線間有連接在一起的，這樣在輸出矩陣中將有多余一行的數(shù)據(jù)會(huì)被改變，因此這個(gè)故障可以輕易的檢測(cè)到。

4） 檢測(cè)基本處出現(xiàn)上的非反饋橋接故障：這個(gè)故障可以被直接檢測(cè)到僅僅通過檢查在輸出矩陣?yán)锸欠裼兄辽賰蓚€(gè)形同的列即可。因?yàn)槿魏屋敵鼍€上的非反饋橋接故障都會(huì)導(dǎo)致在輸出矩陣中至少有一對(duì)相同的列。

3 固定故障和橋接故障的確定

通過上述討論的規(guī)則，我們現(xiàn)在發(fā)明一個(gè)系統(tǒng)的方法可以確定一個(gè)電路板的固定故障和橋接故障的位置，而不用知道電路板的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)。

方便起見，我們來考慮一個(gè)4位快速全加法器。這個(gè)加法器有9個(gè)輸入線：包括4個(gè)數(shù)據(jù)輸入線（A1，A2，A3，A4），（B1，B2，B3，B4）和一個(gè)低位向高位的進(jìn)位C0，五個(gè)輸出線：4個(gè)輸出線（∑1，∑2，∑3，∑4）和一個(gè)向高位的進(jìn)位線C5.然后讓我們來考慮如下的輸入-輸出矩陣。用來檢測(cè)和確定可能的固定故障和橋接故障。

從上面可以看出，4位全加器實(shí)現(xiàn)的布爾功能函數(shù)F（9，5），它有9個(gè)輸入5個(gè)輸出。為了測(cè)試和定位故障，矩陣可以稱為標(biāo)準(zhǔn)輸入矩陣（standard input matrix ， SIM）， 它生成的矩陣稱為符合輸出矩陣（corresponding output matrix， COM）。在COM中的每一行都是根據(jù)運(yùn)算法則對(duì)輸入產(chǎn)生的?，F(xiàn)在我們考慮為什么這個(gè)選擇好的SIM和COM可以用來測(cè)試和定位所有可能的固定型故障和橋接故障。

1） 如果在輸入線上有任何固定型故障，那么至少會(huì)有兩個(gè)相等的形式出現(xiàn)在SIM中。因此，也會(huì)有兩個(gè)相等的形式出現(xiàn)在COM。

2） 如果在輸出線上有任何固定型故障，那么在COM中會(huì)有全0或全1的列出現(xiàn)。

3） 如果在任何兩個(gè)輸入線之間有NFBF故障，那么至少有兩個(gè)相等的形式出現(xiàn)在SIM中，因些也會(huì)有兩個(gè)相等的形式出現(xiàn)在COM中。

4） 如果在任何兩個(gè)輸出線上有NFBF故障，那么至少有兩個(gè)相等的列現(xiàn)在COM中。

5） 如果在任何輸入線和輸出線之間有FBF故障，然后根據(jù)一步或兩步測(cè)試序列，至少錯(cuò)誤列上會(huì)有一個(gè)0。

從上面的例子，可以和很容易看到，不僅固定型故障和橋故障可以被測(cè)試出來，而且它們的位置也可以根據(jù)他們?cè)谳敵鼍仃囍械腻e(cuò)誤形式找出來。根據(jù)上面的討論，可以得到下面的結(jié)果。在一個(gè)電路的合適SIM中，可以找出在主輸入和輸出上的各種錯(cuò)誤，只要它的相應(yīng)COM符合下面的條件：

1） 在輸出矩陣中不多于兩個(gè)相等且相鄰的行。

2） 在輸出矩陣中不多于兩個(gè)相等的列。

3） 在輸出矩陣中沒有任何的0（1）列。

進(jìn)一步，如果輸入形式SIM也滿足在III中的規(guī)則4，那么它也可以測(cè)試在輸入線和輸出線上的FBF故障。

為了定位故障，我們重新考慮下面SIM和它COM的通用例子。SIM中根據(jù)函數(shù)有個(gè)n條輸入，我們的（n+1 x n）輸入矩陣中每行ti有（i-1）0s，第（tn+1）th行是全（1，1，. . . ，1）向量。圖1（a）展示了SIM的初始化狀態(tài)。對(duì)于M列的輸出矩陣，我們稱是SIM按照F函數(shù)對(duì)應(yīng)生成的。

根據(jù)上面的呈現(xiàn)的三個(gè)可測(cè)試條件，我們現(xiàn)在可以用下面的幾個(gè)原則去定位固定型故障和橋故障。

1）如果在輸入線xi（1≤i≤n）上有一個(gè)故障s-a-0，那么SIM中的輸入形式t（n-i+2）將要變成t（n-i+1），這讓SIM中的兩個(gè)相鄰行t（n-i+2） 和t（n-i+1）相等。同樣，在輸出矩陣中，F(xiàn)（n-i+2）也將變成F（n-i+1），標(biāo)記為：F（n-i+2） F（n-i+1）.

2）如果在兩行以上輸入線上有NFBF錯(cuò)誤，就是xi和xj，（1≤i≤j≤n ）那么，根據(jù)上面相同的原因，可以很容易地知道在輸出形式COM中將發(fā)生F（n-i+2） F（n-i+1）的變化。

3）接下來可能會(huì)瑣碎些，對(duì)于輸出線上的固定型故障或NFBF故障，可以直接觀察輸出矩陣就可以看出來。因此，上面的規(guī)則使用（n+1 x n）SIM和（n+1 x m）COM可以應(yīng)用來去確定固定型故障和橋故障。

對(duì)于輸入線和輸出線間的FBF故障，可以使用測(cè)試序列（0，LM）在加在SIM的前面就測(cè)試任何在輸入線和輸出線間的FBF故障。

事實(shí)上，在圖1上描述的SIM不一定能保證產(chǎn)生一個(gè)有效的COM去滿足上面的三個(gè)測(cè)試條件。因此，現(xiàn)在的測(cè)試生成算法如果生成一個(gè)錯(cuò)誤的SIM，就交換SIM中的列再生成合適的COM，可以有效地適應(yīng)初始SIM。這里講一種列交換算法，它將修飾輸出形式COM以滿足合適的測(cè)試條件。

列交換算法的任務(wù)是進(jìn)行列交換，描述如下。

列交換規(guī)則：

第一步：對(duì)于給定的函數(shù)F（n ， m），形成初始化的a （n+1） x n SIM，可如圖3所示。

第二步：根據(jù)給定的函數(shù)和SIM，運(yùn)算生成它相應(yīng)的COM。

第三步：檢查新生成的COM是否符合三個(gè)條件。 符合條件就停止運(yùn)行。不符合條件進(jìn)行第四步。

第四步：完成當(dāng)前SIM中所有列的交換以生成一個(gè)新SIM，轉(zhuǎn)回第二步。

為了舉例說了列交換算法中的列交換，我們考慮了一個(gè)熟知的電路上的應(yīng)用。如圖4，它是一個(gè)4位的ALU，帶著14條輸入線和5條輸出線，首先從它初始的SIM通過函數(shù)得到相應(yīng)的COM。

然而很明顯可以看到，從初始SIM計(jì)算出來的COM并不滿足上面三個(gè)可測(cè)試條件。因?yàn)橐恍〤OM中相鄰的行是相等的。如F4 =F5 ，F(xiàn)6 =F7 ，F(xiàn)10 = …=F14。經(jīng)過重復(fù)執(zhí)行2-4步，我們通過交換SIM中列的位置可以改變的輸入形式，因此再次計(jì)算所得的COM也會(huì)改變它的值，此時(shí)再次重新檢查新的COM是否滿足三個(gè)輸出條件。經(jīng)過幾次重復(fù)列交換算法后，初始的SIM和COM已經(jīng)改變了他們的形式產(chǎn)生出新的COM，新計(jì)算的COM也可滿足可以可測(cè)試條件，這樣我們就可以根據(jù)原則進(jìn)行測(cè)試。變成圖5所示。

4 加速尋找速度和實(shí)驗(yàn)結(jié)果

交換算法可以生成有效的SIM和它的COM，事實(shí)上，最壞的情況下，交換算法的時(shí)間復(fù)雜度可以達(dá)O（n），n為被測(cè)試電話的輸入線數(shù)。這是因?yàn)樗枰锌赡艿妮斎肱帕腥フ业揭粋€(gè)合適的SIM。當(dāng)N增加時(shí)，算法的時(shí)間復(fù)雜度也就增加。因此，一個(gè)隨機(jī)的交換算法可以很好地提高查找速度以生成符合條件的COM。使用隨機(jī)交換算法，我們每次交換的SIM的n個(gè)輸入數(shù)列是隨機(jī)產(chǎn)生的，而不是以前算法中的相鄰地一個(gè)接一下產(chǎn)生的。理論上，最壞的情況下，隨機(jī)交接算法和原始算法有相同的時(shí)間復(fù)雜度，但在實(shí)際操作中，前者卻是更高效的。下面的表中，列出了以四項(xiàng)基準(zhǔn)比較這兩種算法的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)間。

參考文獻(xiàn)：

[1] S.Xu and S.Y. H. Su， “Detecting I/O and Internal Feedback Bridging Faults”， IEEE Trans. On Computers Vol.34， No.6， pp.553-557， 1985 ；Also re-printed in IEEE Computer Society Press， 1992， pp.9 –13.

[2] S.Xu and S.Y. H. Su， “Testing Feedback Bridging Faults Among internal， Input and Output Lines by two patterns”， Proc. ICCC 82， 1982， pp.214-217

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[5] M. Karpovshy and S. Y. H. Su， “Detecting Bridging and Stuck-at Faults at Input and Output Pins of Standard Digital Components”， IEEE Proc. 17th Design Automation Conf. pp. 494-505

第2篇：超大規(guī)模集成電路范文

摘　要：航天器件在空間環(huán)境中存在著單粒子效應(yīng),根據(jù)研究可知高溫會(huì)提升單粒子效應(yīng)的敏感性,因此為了更好地評(píng)估器件的抗輻射性能,有必要建立一套高溫單粒子效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng).通過建立高溫單粒子效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng),選擇ASIC和SRAM進(jìn)行高溫測(cè)試實(shí)驗(yàn),完成了電路高溫下的單粒子效應(yīng)檢測(cè),證明了溫度提升單粒子效應(yīng)敏感性的事實(shí).

關(guān)鍵詞：?jiǎn)瘟Ｗ有?yīng)； 線性能量傳輸； 可編程邏輯； 大規(guī)模集成電路；

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展,航天器用微電子器件的集成度不斷提高,超大規(guī)模集成電路(VLSI)越來越多地應(yīng)用在航天器中.航天器在空間中飛行,一直處在帶電粒子構(gòu)成的輻射環(huán)境中,空間輻射環(huán)境中的高能粒子可能導(dǎo)致航天器電子系統(tǒng)中的半導(dǎo)體器件發(fā)生單粒子效應(yīng).由于器件的特征尺

第3篇：超大規(guī)模集成電路范文

如果是8051系列的單片機(jī)，下載一個(gè)stc-isp軟件，將編譯生成的.hex文件下載單片機(jī)中就好了，但有一點(diǎn)注意的是，這個(gè)軟件是需要驅(qū)動(dòng)程序的，否則是不能運(yùn)行的。

單片機(jī)(Microcontrollers)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能(可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路)集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機(jī)。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

第4篇：超大規(guī)模集成電路范文

硅微粉是由純凈石英粉經(jīng)先進(jìn)的超細(xì)研磨工藝加工而成，是用途極為廣泛的無機(jī)非金屬材料。具有介電性能優(yōu)異、熱膨脹系數(shù)低、導(dǎo)熱系數(shù)高、懸浮性能好等優(yōu)點(diǎn)。因其具有優(yōu)良的物理性能、極高的化學(xué)穩(wěn)定性、獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)及合理、可控的粒度分布，從而被廣泛應(yīng)用于光學(xué)玻璃、電子封裝、電氣絕緣、高檔陶瓷、油漆涂料、精密鑄造、硅橡膠、醫(yī)藥、化裝品、電子元器件以及超大規(guī)模集成電路、移動(dòng)通訊、手提電腦、航空航天等生產(chǎn)領(lǐng)域。

硅微粉還是生產(chǎn)多晶硅的重要原料。硅微粉用無水氯化氫(hcl)與之反應(yīng)在一個(gè)流化床反應(yīng)器中，生成三氯氫硅(sihcl3)，sihcl3進(jìn)一步提純后在氫氣中還原沉積成多晶硅。而多晶硅則是光伏產(chǎn)業(yè)太陽(yáng)能電池的主要原材料。近年來，全球能源的持續(xù)緊張，使大力發(fā)展太陽(yáng)能成為了世界各國(guó)能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的風(fēng)起云涌，太陽(yáng)能電池原材料多晶硅價(jià)格暴漲，又促使硅微粉的市場(chǎng)需求迅猛增長(zhǎng)。

據(jù)調(diào)查，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)硅微粉的能力約50萬噸，主要是普通硅微粉，而高純超細(xì)硅微粉大量依靠進(jìn)口。初步預(yù)測(cè)XX年我國(guó)對(duì)超細(xì)硅微粉的需求量將達(dá)20萬噸以上。其中，橡膠行業(yè)是最大的用戶，涂料行業(yè)是重要有巨大潛力的應(yīng)用領(lǐng)域，電子塑封料、硅基板材料和電子電器澆注料對(duì)高純超細(xì)硅微粉原料全部依靠進(jìn)口，僅普通球形硅微粉的價(jià)格2—3萬元/噸，而高純超細(xì)硅微粉的價(jià)格則高達(dá)幾十萬元/噸以上。

硅微粉是由純凈石英粉經(jīng)先進(jìn)的超細(xì)研磨工藝加工而成，是用途極為廣泛的無機(jī)非金屬材料。具有介電性能優(yōu)異、熱膨脹系數(shù)低、導(dǎo)熱系數(shù)高、懸浮性能好等優(yōu)點(diǎn)。因其具有優(yōu)良的物理性能、極高的化學(xué)穩(wěn)定性、獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)及合理、可控的粒度分布，從而被廣泛應(yīng)用于光學(xué)玻璃、電子封裝、電氣絕緣、高檔陶瓷、油漆涂料、精密鑄造、硅橡膠、醫(yī)藥、化裝品、電子元器件以及超大規(guī)模集成電路、移動(dòng)通訊、手提電腦、航空航天等生產(chǎn)領(lǐng)域。 硅微粉還是生產(chǎn)多晶硅的重要原料。硅微粉用無水氯化氫(hcl)與之反應(yīng)在一個(gè)流化床反應(yīng)器中，生成三氯氫硅(sihcl3)，sihcl3進(jìn)一步提純后在氫氣中還原沉積成多晶硅。而多晶硅則是光伏產(chǎn)業(yè)太陽(yáng)能電池的主要原材料。近年來，全球能源的持續(xù)緊張，使大力發(fā)展太陽(yáng)能成為了世界各國(guó)能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的風(fēng)起云涌，太陽(yáng)能電池原材料多晶硅價(jià)格暴漲，又促使硅微粉的市場(chǎng)需求迅猛增長(zhǎng)，硅微粉呈現(xiàn)出供不應(yīng)求的局面，更使硅資源擁有者盡享驚人的暴利。

超細(xì)硅微粉具有粒度小、比表面積大、化學(xué)純度高、分散性能好等特點(diǎn)。以其優(yōu)越的穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性、增稠性和觸變性而在橡膠、涂料、醫(yī)藥、造紙、日化等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并為其相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展提供了新材料的基礎(chǔ)和技術(shù)保證，享有“工業(yè)味精”“材料科學(xué)的原點(diǎn)”之美譽(yù)。自問世以來，已成為當(dāng)今時(shí)間材料科學(xué)中最能適應(yīng)時(shí)代要求和發(fā)展最快的品種之一，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)把高性能、高附加植的精細(xì)無機(jī)材料作為本世紀(jì)新材料的重點(diǎn)加以發(fā)展。

近年來，計(jì)算機(jī)市場(chǎng)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)市場(chǎng)發(fā)展迅猛，cpu集程度愈來愈大，運(yùn)算速度越來越快，家庭電腦和上網(wǎng)用戶越來越多，對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的要求也越來越高，作為技術(shù)依托的微電子工業(yè)也獲得了飛速的發(fā)展，pⅲ 、pⅳ 處理器，寬帶大容量傳輸網(wǎng)絡(luò)，都離不開大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的硬件支持。

隨著微電子工業(yè)的迅猛發(fā)展，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路對(duì)封裝材料的要求也越來越高，不僅要求對(duì)其超細(xì)，而且要求其有高純度、低放射性元素含量，特別是對(duì)于顆粒形狀提出了球形化要求。高純超細(xì)熔融球形石英粉(簡(jiǎn)稱球形硅微粉)由于其有高介電、高耐熱、高耐濕、高填充量、低膨脹、低應(yīng)力、低雜質(zhì)、低摩擦系數(shù)等優(yōu)越性能，在大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的基板和封裝料中，成了不可缺少的優(yōu)質(zhì)材料。

至于硅微粉的行業(yè)前景，我們從以下幾個(gè)方面展望一下： 市場(chǎng)空間 國(guó)際方面，目前全世界年需求硅微粉150萬噸左右。日本是當(dāng)今世界生產(chǎn)環(huán)氧塑封料產(chǎn)量最大的國(guó)家，年需求硅微粉60萬噸，全部依靠進(jìn)口;美國(guó)年需求硅微粉 30萬噸;韓國(guó)年需求硅微粉20萬噸以上。 國(guó)內(nèi)方面，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，高純300目—1000目普通硅微粉和超細(xì)結(jié)晶硅微粉每年國(guó)內(nèi)外用量保持在20%—35%的增長(zhǎng)幅度，隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大需求量增長(zhǎng)將會(huì)不斷加大。 XX年我國(guó)熔融類總用量18.5萬噸，其中10萬噸進(jìn)口，XX年總用量16萬噸，其中進(jìn)口7萬噸，預(yù)計(jì)今年總用量將突破20萬噸，高科技領(lǐng)域硅微粉的年需求量為10萬噸以上。

據(jù)推測(cè)，國(guó)內(nèi)對(duì)熔融型硅微粉的需求量，XX年可達(dá)到40-60萬噸;在電子產(chǎn)品方面，對(duì)結(jié)晶型硅微粉的需求，預(yù)計(jì)年需求量將超過80萬噸;在熔融石英陶瓷方面，國(guó)內(nèi)對(duì)硅微粉的年需求量將達(dá)10萬噸，市場(chǎng)前景廣闊。 據(jù)了解，我國(guó)硅微粉高檔產(chǎn)品主要依靠進(jìn)口。隨著中國(guó)加入了wto市場(chǎng)，以及中國(guó)it產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，電子封裝這一產(chǎn)業(yè)將逐漸移向中國(guó)。

項(xiàng)目建設(shè)必要性

1.有利于增加地方稅收，帶動(dòng)某縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展

項(xiàng)目總投資*萬元。建成投產(chǎn)后可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值*萬元，實(shí)現(xiàn)稅收約*萬元。因此，該項(xiàng)目為某縣增加了稅收收入的同時(shí)，也為某縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)的快速實(shí)現(xiàn)做出貢獻(xiàn)。

2.有利于促進(jìn)區(qū)域內(nèi)勞動(dòng)就業(yè)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)穩(wěn)定

本項(xiàng)目通過增加投資，新增項(xiàng)目，擴(kuò)大就業(yè)外，最重要的是將合理安排勞動(dòng)力，擴(kuò)大就業(yè)門路，減少把人員推向社會(huì)而加大就業(yè)壓力。

本項(xiàng)目通過增加投資，新增項(xiàng)目，擴(kuò)大就業(yè)外，最重要的是將合理安排勞動(dòng)力，項(xiàng)目的建設(shè)將給當(dāng)?shù)靥峁└嗟闹苯雍烷g接就業(yè)機(jī)會(huì)。首先，在項(xiàng)目建設(shè)施工期間，除建設(shè)單位自有的專業(yè)施工人員外，將有相當(dāng)數(shù)量的當(dāng)?shù)貏趧?dòng)力經(jīng)過培訓(xùn)后，承擔(dān)建筑施工上的任務(wù);其二，在項(xiàng)目運(yùn)行期間需要較多的人員進(jìn)行生產(chǎn);其三，促進(jìn)其他行業(yè)的發(fā)展，間接地提供了就業(yè)機(jī)會(huì)。項(xiàng)目建成后可以安排直接就業(yè)人數(shù)50人，間接就業(yè)人數(shù)200人左右，人均收入每年增加2.4萬元以上，增加了居民收入，提高了居民生活水平。同時(shí)可以吸引一批閑置勞動(dòng)力，為政府和社會(huì)解決就業(yè)難問題做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)，有利于當(dāng)?shù)厣鐣?huì)的穩(wěn)定和發(fā)展。

3.順應(yīng)制造業(yè) “大而強(qiáng)”的發(fā)展趨勢(shì)

過去XX年中國(guó)制造行業(yè)發(fā)展十分迅速。XX-XX年，中國(guó)制造行業(yè)規(guī)模從480億元，一躍突破3100億元，9年間增長(zhǎng)了5.46倍。XX年，受金融危機(jī)影響，中國(guó)推出了4萬億經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃，使得XX年固定資產(chǎn)投資規(guī)模同比強(qiáng)勁增長(zhǎng)超過30%，為應(yīng)對(duì)國(guó)際金融危機(jī)，XX年初國(guó)家從緩解企業(yè)困難和增強(qiáng)發(fā)展后勁入手，相繼制定出臺(tái)了汽車、鋼鐵、電子信息、物流、紡織、裝備制造、有色金屬、輕工、石化、船舶等十大重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃。根據(jù)對(duì)“xx”期間全社會(huì)固定資產(chǎn)投資增長(zhǎng)率平均應(yīng)該控制在20%上下這一基本判斷分析得出，XX年，中國(guó)對(duì)制造業(yè)的市場(chǎng)需求仍將是主體。

有國(guó)家相關(guān)政策和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強(qiáng)勁勢(shì)頭做保證，制造業(yè)將會(huì)有良好的市場(chǎng)前景。

4.項(xiàng)目建設(shè)是提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的必然之路

近年來，太陽(yáng)能光伏行業(yè)發(fā)展速度較快，市場(chǎng)對(duì)硅微粉的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的要求越來越高，公司必須適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，提高售后服務(wù)水平，以適應(yīng)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

隨著激烈的國(guó)內(nèi)外同行競(jìng)爭(zhēng)狀況，公司積極創(chuàng)新，迎接挑戰(zhàn)，現(xiàn)在生產(chǎn)的產(chǎn)品暢銷全國(guó)各地，通過本項(xiàng)目的實(shí)施，公司可加速開發(fā)迎合市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品，并促其產(chǎn)業(yè)化。項(xiàng)目的建設(shè)不僅可以提高公司的競(jìng)爭(zhēng)力，也是公司在業(yè)內(nèi)取得更大發(fā)展的必由之路，為公司不斷生存、發(fā)展、壯大提供有力的支撐和推動(dòng)。

5.項(xiàng)目建設(shè)有利于進(jìn)一步拓展國(guó)內(nèi)市場(chǎng)

第5篇：超大規(guī)模集成電路范文

關(guān)鍵詞： 大規(guī)模集成電路 集成電路制造工藝 教學(xué)內(nèi)容

21世紀(jì)以來，信息產(chǎn)業(yè)已成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，同時(shí)也是衡量一個(gè)國(guó)家科技發(fā)展水平和綜合國(guó)力的重要指標(biāo)。超大規(guī)模集成電路技術(shù)是信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)，而集成電路制造工藝又是超大規(guī)模集成電路的核心技術(shù)。因此，對(duì)集成電路工藝的優(yōu)化和創(chuàng)新就成為提高信息產(chǎn)業(yè)綜合實(shí)力，增強(qiáng)國(guó)家科技競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵所在。近年來，盡管我國(guó)微電子技術(shù)不斷進(jìn)步，但與微電子技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比，仍存在著相當(dāng)大的差距。因此，要實(shí)現(xiàn)由集成電路生產(chǎn)制造大國(guó)向集成電路研發(fā)強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變，就迫切需要培養(yǎng)一批高質(zhì)量的超大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)人才[1]，這也正是《集成電路工藝原理》這門課程所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

然而，目前《集成電路工藝原理》課程的教學(xué)效果并不理想[2]，[3]，究其根本原因在于該課程存在內(nèi)容陳舊、知識(shí)點(diǎn)離散、概念抽象、目標(biāo)不明確等不足[4]。同時(shí)，由于大部分普通高校沒有足夠的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和模擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，無法使學(xué)生熟悉和掌握工藝儀器的操作，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫鉤，甚至失去學(xué)習(xí)積極性，產(chǎn)生厭學(xué)情緒。為此，依據(jù)我院微電子專業(yè)本科生的教學(xué)情況，我詳細(xì)分析了教學(xué)過程中存在的問題，提出了改革方案。

一、目前教學(xué)中存在的問題

1.學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確。現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容往往采用先分別獨(dú)立講授單項(xiàng)加工工藝，待所有工藝全部講授完畢，再綜合利用所有工藝演示制作CMOS集成電路芯片的流程。這種教學(xué)模式會(huì)造成學(xué)生在前期的理論學(xué)習(xí)過程中目標(biāo)不明確，無法掌握單項(xiàng)工藝在芯片加工中的作用，不能與實(shí)際器件加工進(jìn)行對(duì)應(yīng)，造成所學(xué)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重錯(cuò)位，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。

2.知識(shí)銜接性差。本課程的重點(diǎn)內(nèi)容是集成電路工藝的物理基礎(chǔ)和基本原理，它涉及熱學(xué)、原子物理學(xué)、半導(dǎo)體物理等離子體物理、化學(xué)、流體力學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科，然而，大部分學(xué)生并未系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過譬如等離子體物理、流體力學(xué)等課程，這就不可避免地造成了教學(xué)內(nèi)容跨越性大的問題，無法實(shí)現(xiàn)知識(shí)的正常銜接，致使學(xué)生對(duì)基本概念和基本物理過程難以理解，從而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.課程內(nèi)容抽象，不易理解。由于該課程的基本概念、物理原理和物理過程多而繁雜，再加上各種不同工藝之間的配合與銜接，導(dǎo)致內(nèi)容抽象難懂。教師在課堂上按照常規(guī)講法，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，學(xué)生對(duì)所講內(nèi)容仍無法徹底理解，難以完成知識(shí)的遷移。

4.教學(xué)資源匱乏?，F(xiàn)有教材中嚴(yán)重缺乏集成電路加工方法的可視化資料，大量使用文字?jǐn)⑹雒枋鑫锢磉^程和工藝流程，致使課程講授枯燥乏味，學(xué)生無法真正理解教學(xué)內(nèi)容，很難產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。

綜上所述，在現(xiàn)有集成電路工藝原理的教學(xué)過程中還存在一些嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量的因素。為了響應(yīng)國(guó)家“十二五”規(guī)劃中明確提出的建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的任務(wù)，培養(yǎng)創(chuàng)新型大學(xué)生的要求，我們必須逐步改革和完善現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)模式[5]，提高教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)開創(chuàng)未來的全面發(fā)展型人才奠定基礎(chǔ)。

二、教學(xué)內(nèi)容的整體規(guī)劃

為了讓學(xué)生明確教學(xué)目標(biāo)，突出教學(xué)重點(diǎn)，需要摒棄傳統(tǒng)的教學(xué)思路[6]，構(gòu)建“先整體、后部分；先目標(biāo)、后工藝”的教學(xué)思路，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使其更加符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。我們拋棄了傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容編排方式，提出了整個(gè)課程主要圍繞一個(gè)通用、典型的集成電路芯片的加工和制備展開，使學(xué)生明確本課程的教學(xué)目標(biāo)。首先給出典型器件的模型，分析其各部分的材料和結(jié)構(gòu)，明確器件的不同組成部分并進(jìn)行歸類，依據(jù)器件加工的先后順序，然后模塊化講授器件每部分的加工方法、工藝原理和加工流程，逐步完成集成電路的全部制作，進(jìn)而完成整個(gè)課程內(nèi)容的講授。這樣就能用一條主線串起每塊學(xué)習(xí)內(nèi)容，使學(xué)生明確每種工藝的原理、流程和用途，做到有的放矢，并能與實(shí)際應(yīng)用較好地融合在一起，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，增強(qiáng)課堂教學(xué)效果。

三、教學(xué)內(nèi)容的選取與組織

1.教材的選擇

集成電路工藝的發(fā)展遵循摩爾定律，隨著理論的深入和技術(shù)的革新，現(xiàn)有的大部分《集成電路工藝原理》教材顯得陳舊、落后，無法適應(yīng)現(xiàn)代工藝技術(shù)的發(fā)展和教學(xué)的需求。

為此，本課程的教材最好采用現(xiàn)有經(jīng)典教材和前沿科學(xué)研究成果相結(jié)合的方式，現(xiàn)有經(jīng)典教材有美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)的《微電子制造科學(xué)原理與工程技術(shù)》[3]和北京大學(xué)的《硅集成電路工藝基礎(chǔ)》[7]等，這些教材內(nèi)容全面，幾乎覆蓋了所有的集成電路加工方法，而且原理講解深入透徹，具有較強(qiáng)的理論性。這些教材知識(shí)結(jié)構(gòu)基本上是按照傳統(tǒng)的教學(xué)思路編排，所以要打破這種思維的束縛，設(shè)計(jì)出一個(gè)具有代表性器件的加工過程，然后把教材中的工藝原理、工藝流程融入器件的加工過程中。這就要求我們不能照搬書本上的知識(shí)內(nèi)容，需要根據(jù)課程的新設(shè)計(jì)方案重新整合講義。同時(shí)還應(yīng)該注意，為了擴(kuò)充學(xué)生的知識(shí)面，還應(yīng)該摘取一些具有代表性的最新前沿成果，不僅使學(xué)生的知識(shí)體系具有完整性，而且能進(jìn)一步調(diào)動(dòng)他們的創(chuàng)造性。

2.教學(xué)內(nèi)容的選取

依據(jù)課程“先整體、后部分；先目標(biāo)、后工藝”的教學(xué)思路，采用“范例”教學(xué)模式，教學(xué)內(nèi)容可以劃分為九大知識(shí)模塊：典型CMOS器件、外延、氧化、擴(kuò)散、離子注入、物理氣相淀積、化學(xué)氣相淀積、光刻與刻蝕、隔離與互聯(lián)。首先，通過一個(gè)典型CMOS器件的結(jié)構(gòu)分析，獲得制作一個(gè)芯片所需的材料與結(jié)構(gòu)，然后簡(jiǎn)要給出不同材料和結(jié)構(gòu)的加工方法，讓學(xué)生對(duì)課程整體內(nèi)容有宏觀把握，初步了解每種工藝的基本功能。其次按照器件加工的順序，對(duì)不同工藝分別從發(fā)展歷史、工藝原理、工藝流程、工藝特點(diǎn)等方面進(jìn)行詳細(xì)闡述，使學(xué)生對(duì)工藝原理深入理解，工藝流程熟練掌握，最后完成整個(gè)器件的制作。

3.教學(xué)內(nèi)容的組織

對(duì)每部分教學(xué)內(nèi)容要堅(jiān)持“基礎(chǔ)知識(shí)銜接、主流工藝突出、淘汰工藝刪減、最新工藝提及”的原則。由于本課程以工藝的物理基礎(chǔ)和基本原理為重點(diǎn)內(nèi)容，這是本課程的教學(xué)難點(diǎn)，為了讓學(xué)生更加清晰地理解和掌握其工藝原理，需要適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充一些課程必備的物理基礎(chǔ)知識(shí)。主流工藝是本課程的主要內(nèi)容，要求學(xué)生對(duì)原理、流程、性能、使用范圍等深入理解，熟練掌握。因此，這部分內(nèi)容要進(jìn)行詳細(xì)講解。淘汰工藝是本課程的了解內(nèi)容，目前淘汰工藝在現(xiàn)有教材中占據(jù)的篇幅和課時(shí)還比較多，且有喧賓奪主之勢(shì)，為了讓學(xué)生了解和熟悉集成電路工藝的發(fā)展歷史，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母爬▔嚎s或刪減處理。最新工藝是本學(xué)科的前沿研究?jī)?nèi)容，為了擴(kuò)充學(xué)生的知識(shí)，開闊學(xué)生的視野，應(yīng)該適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充一些新型工藝技術(shù)，為學(xué)生將來進(jìn)一步研究深造奠定基礎(chǔ)。

四、結(jié)語

《集成電路工藝原理》是微電子學(xué)專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，本課程的目的是使學(xué)生掌握集成電路制造工藝流程和基本原理。只有通過精心選擇優(yōu)秀教材，合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，使理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維，進(jìn)而有效地提高課堂教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)科技創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。

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[5]湯乃云.“集成電路工藝原理”課程建設(shè)與教學(xué)改革探討[J].中國(guó)電力教育，2012.

第6篇：超大規(guī)模集成電路范文

關(guān)鍵詞：集成電路工藝原理；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

作者簡(jiǎn)介：湯乃云（1976-），女，江蘇鹽城人，上海電力學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)系，副教授。（上海?200090）

基金項(xiàng)目：本文系上海自然科學(xué)基金（B10ZR1412400）、上海市科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃地方院校能力建設(shè)項(xiàng)目（10110502200）資助的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）29-0046-01

微電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展急需大量的高質(zhì)量集成電路人才。優(yōu)秀的集成電路設(shè)計(jì)工程師需要具備一定工藝基礎(chǔ)，集成電路工藝設(shè)計(jì)和操作人員更需要熟悉工藝原理及技術(shù)，以便獲得性能優(yōu)越、良率高的集成電路芯片。因此“集成電路工藝原理”是微電子專業(yè)、電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和其他相關(guān)專業(yè)一門重要的專業(yè)課程，其主要內(nèi)容是介紹VLSI制造的主要工藝方法與原理，培養(yǎng)學(xué)生掌握半導(dǎo)體關(guān)鍵工藝方法及其原理，熟悉集成電路芯片制作的工藝流程，并具有一定工藝設(shè)計(jì)及分析、解決工藝問題的能力。課程的實(shí)踐性、技術(shù)性很強(qiáng)，需要大量的實(shí)踐課程作為補(bǔ)充。但是超大規(guī)模集成電路的制造設(shè)備價(jià)格昂貴，環(huán)境條件要求苛刻，運(yùn)轉(zhuǎn)與維護(hù)費(fèi)用很大，國(guó)內(nèi)僅有幾所大學(xué)擁有供科研、教學(xué)用的集成電路工藝線或工藝試驗(yàn)線，很多高校開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程僅為最基本的半導(dǎo)體平面工藝實(shí)驗(yàn)，僅可以實(shí)現(xiàn)氧化、擴(kuò)散、光刻和淀積等單步工藝，而部分學(xué)校僅能開設(shè)工藝原理理論課程。所以，如何在理論教學(xué)的模式下，理論聯(lián)系實(shí)踐、提高教學(xué)質(zhì)量，通過課程建設(shè)和教學(xué)改革，改善集成電路工藝原理課程的教學(xué)效果是必要的。如何利用多種可能的方法開展工藝實(shí)驗(yàn)的教學(xué)、加強(qiáng)對(duì)本專業(yè)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)際工作能力以及專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)、提高微電子工藝課程的教學(xué)質(zhì)量，是教師所面臨的緊迫問題。

一、循序漸進(jìn)，有增有減，科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容

1.選擇優(yōu)秀教材

集成電路的復(fù)雜性一直以指數(shù)增長(zhǎng)的速度不斷增加，同時(shí)國(guó)內(nèi)的集成電路工藝技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)差距較大，故首先考慮選用引進(jìn)的優(yōu)秀國(guó)外教材。本課程首選教材是國(guó)外電子與通信教材系列中美國(guó)James D.Plummer著的《硅超大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)—理論、實(shí)踐與模型》中文翻譯本。這本教材的內(nèi)容豐富、全面介紹了集成電路制造過程中的各工藝步驟；同時(shí)技術(shù)先進(jìn)，該書包含了集成電路工藝中一些前沿技術(shù)，如用于亞0.125μm工藝的最新技術(shù)、淺槽隔離以及雙大馬士革等工藝。另外，該書與其他硅集成電路工藝技術(shù)的教科書相比，具有顯著的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：其一是在書中第一章就介紹了一個(gè)完整的工藝過程。在教學(xué)過程中，一開始就對(duì)整個(gè)芯片的全部制造過程進(jìn)行全面的介紹，有且與學(xué)生正確建立有關(guān)后續(xù)章節(jié)中將要討論的各個(gè)不同的特定工藝步驟之間的相互聯(lián)系；其二是貫穿全書的從實(shí)際工藝中提取的“活性”成分及工藝設(shè)計(jì)模擬實(shí)例。這些模擬實(shí)例有助于清楚地顯示如氧化層的生長(zhǎng)過程、摻雜劑的濃度分布情況或薄膜淀積的厚度等工藝參數(shù)隨著時(shí)間推進(jìn)的發(fā)展變化，有助于學(xué)生真正認(rèn)識(shí)和理解各種不同工藝步驟之間極其復(fù)雜的相互作用和影響。同時(shí)通過對(duì)這些模擬工具的學(xué)習(xí)和使用，有助于理論聯(lián)系實(shí)際，提高實(shí)踐教學(xué)效果。因而本教材是一本全面、先進(jìn)和可讀性強(qiáng)的專業(yè)書籍。

2.科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容

如前所述，本課程的目的是使學(xué)生掌握半導(dǎo)體芯片制造的工藝和基本原理，并具有一定的工藝設(shè)計(jì)和分析能力。本課程僅32學(xué)時(shí)，而教材分11章，共602頁(yè)，所以課堂授課內(nèi)容需要精心選擇。一方面，選擇性地使用教材內(nèi)容。對(duì)非關(guān)鍵工藝，如第1章的半導(dǎo)體器件，如PN二極管、雙極型晶體管等知識(shí)已經(jīng)在前續(xù)基礎(chǔ)課程“半導(dǎo)體物理2”和“半導(dǎo)體器件3”中詳細(xì)介紹，所以在課堂上不進(jìn)行講授。另一方面，合理安排教材內(nèi)容的講授次序。教材在講授晶片清洗后即進(jìn)入光刻內(nèi)容，考慮工藝流程的順序進(jìn)行教學(xué)更有利于學(xué)生理解，沒有按照教條的章節(jié)順序，教學(xué)內(nèi)容改變?yōu)榘凑涨逑?、氧化、擴(kuò)散、離子注入、光刻、薄膜淀積、刻蝕、后端工藝、工藝集成等順序進(jìn)行。

另一方面，關(guān)注集成電路工藝的最新進(jìn)展，及時(shí)將目前先進(jìn)、主流的工藝技術(shù)融入課程教學(xué)中，如在課堂教學(xué)中介紹INTEL公司即將投產(chǎn)的采用了22nm工藝的代號(hào)為“Ivy Bridge”的處理器等。同時(shí)，積極邀請(qǐng)企業(yè)工程師或?qū)＜议_展專題報(bào)告，將課程教學(xué)和行業(yè)工藝技術(shù)緊密結(jié)合，提高學(xué)生的積極性及主動(dòng)性，提高教學(xué)效果。

3.引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正飛速發(fā)展，需要隨時(shí)跟蹤集成電路制造工藝的發(fā)展動(dòng)態(tài)、技術(shù)前沿以及遇到的挑戰(zhàn)，給學(xué)生布置若干集成電路工藝發(fā)展前沿與技術(shù)動(dòng)態(tài)相關(guān)的專題，讓學(xué)生自行查閱、整理資料，每一專題選派同學(xué)在課堂上給大家講解。例如，在第一章講解集成電路工藝發(fā)展歷史時(shí)，要求同學(xué)前往國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)劃網(wǎng)站，閱讀最新年份的國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖，完成如最小特征指標(biāo)、工作電壓等相關(guān)技術(shù)指數(shù)的整理并作圖說明發(fā)展趨勢(shì)等。這樣一方面激發(fā)了學(xué)生的求知欲，另一方面培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)提高專業(yè)知識(shí)的能力。

二、豐富教學(xué)手段，進(jìn)行多樣化、形象化教學(xué)

第7篇：超大規(guī)模集成電路范文

無線電液控制技術(shù)的基本工作原理：首先，無線電液控制系統(tǒng)將操作者或機(jī)器的控制指令進(jìn)行數(shù)字化處理（包括對(duì)信號(hào)的濾波，A/D轉(zhuǎn)化等處理），變?yōu)橐子谔幚淼臄?shù)字信號(hào)；其次，對(duì)數(shù)字指令信號(hào)進(jìn)行編碼處理；再次，指令信號(hào)在經(jīng)發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字調(diào)制后，通過發(fā)射天線以無線電波的方式傳遞給遠(yuǎn)處的接收系統(tǒng)。最后，接收系統(tǒng)通過接收天線把帶控制指令的無線電波接收下來，經(jīng)過解調(diào)和解碼，轉(zhuǎn)換為控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種類型閥的進(jìn)行控制。

由于無線電液控制技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域占有重要地位，它也越來越受到各國(guó)的重視，都投入了很多的技術(shù)力量和資金進(jìn)行研究開發(fā)。雖然紅外遙控也可以實(shí)現(xiàn)電液控制技術(shù)的遠(yuǎn)程遙控，但是由于紅外遙控存在對(duì)工作背景要求高、能耗高、傳輸距離短（一般不會(huì)超過10米），且必需在同一直線上，中間不能有任何障礙物以及易受工業(yè)熱輻射影響等缺點(diǎn)，使得無線電液控制技術(shù)成為當(dāng)前研究的主要方向。

二、無線電液控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)

（一）無線電液控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀

最初，遙控電液控制系統(tǒng)都是采用有線遙控方式進(jìn)行的。早在60年代初期，人們就能利用拖纜遙控裝置來控制液壓機(jī)械上的手動(dòng)、電液多路閥，操作時(shí)通過拖纜遙控裝置上的雙向單軸搖桿輸出線性比例信號(hào)來控制電液比例多路閥，線控盒搖桿的信號(hào)完全能模擬液壓多路閥上手動(dòng)拉桿的動(dòng)作。雖然這種方式也可以使操作人員在作業(yè)區(qū)外對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行操作控制，但是由于控制信號(hào)在電纜線中的衰減，使得遙控的距離有限，同時(shí)由于電纜線的存在，影響了操作的靈活性，而且數(shù)米長(zhǎng)的電纜經(jīng)常是生產(chǎn)事故中的主要根源。[2]

隨著無線電技術(shù)的成熟，把無線電技術(shù)引入電液控制系統(tǒng)成為了可能。由于無線電液控制技術(shù)是通過無線電波來傳遞控制指令，完全消除了拖纜式遙控裝置所帶來的故障隱患。但是一開始的無線電液控制系統(tǒng)都只能發(fā)射簡(jiǎn)單的指令，如：打開/關(guān)閉等指令。進(jìn)入70年代后，隨著大規(guī)模集成電路及專用微處理器的出現(xiàn)，開發(fā)出了可靠性更高的手持式無線遙控系統(tǒng)。后來，隨著數(shù)字處理技術(shù)的快速發(fā)展，無線數(shù)字通信技術(shù)的日趨成熟，利用數(shù)字通信技術(shù)的抗干擾能力強(qiáng)、易于對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行各種處理等等的優(yōu)點(diǎn)，使得遙控系統(tǒng)的抗干擾性能逐步提高，安全性能大大改善；與此同時(shí)，模擬集成電路設(shè)計(jì)的迅速發(fā)展，各種高精度的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（A/D）和數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器（D/A）的研制成功，并把他們應(yīng)用到無線電液控制系統(tǒng)中，使得無線電液控制系統(tǒng)不但能夠傳輸開關(guān)信號(hào)，也能夠傳輸模擬控制量并且對(duì)控制指令有較高分辨能力，也就是說，無線電液控制系統(tǒng)不但能夠控制普通的電磁開關(guān)閥，而且能夠控制比例閥。

由于無線電液控制技術(shù)既有電液控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，又有無線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，因此它有著很廣泛的應(yīng)用，特別是在工程機(jī)械領(lǐng)域中。無線電液控制系統(tǒng)的典型應(yīng)用場(chǎng)合如工業(yè)行車、汽車吊、隨車吊、混凝土泵(臂架)車、盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的管片拼裝機(jī)等。

80年代初，美國(guó)KraftTeleRobtics和約翰·迪爾等公司，相繼開發(fā)出無線遙控系統(tǒng)，并應(yīng)用于挖掘機(jī)中，成功推出遙控挖掘機(jī)。其中，比較典型的是約翰·迪爾公司的690CR型遙控挖掘機(jī)。

1983年，日本小松制作所研究開發(fā)了各種工作裝置的微動(dòng)控制和復(fù)合動(dòng)作的無線電操縱，并成功改裝PC200－2型液壓挖掘機(jī)。

1987年，德國(guó)HBC公司研制成功應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域的工業(yè)無線電遙控裝置。這種遙控裝置采用了先進(jìn)的數(shù)字化通信技術(shù)，傳輸?shù)谋壤刂菩盘?hào)安全、可靠和實(shí)用，并對(duì)發(fā)射的指令有很高的分辨率；在接收端使用模擬技術(shù)可以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的加速、減速動(dòng)作與無線電遙控裝置發(fā)射器上的動(dòng)作完全成比例，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的無級(jí)控制。利用它，結(jié)合電液比例伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓比例多路閥和電液比例減壓閥及普通電磁控制開關(guān)閥，就可以實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的無線遙控。德國(guó)HBC無線電遙控系統(tǒng)采用的比例輸出信號(hào)（0－5V/10V、4－20mA、PWM0－2A）可與多個(gè)廠家電液多路閥信號(hào)匹配，可模擬手動(dòng)操作方式達(dá)到與液壓控制系統(tǒng)互相間的協(xié)調(diào)。

與國(guó)外對(duì)無線電液控制技術(shù)的研究應(yīng)用相比較，國(guó)內(nèi)則相對(duì)比較晚，技術(shù)相對(duì)也落后一些。上海寶山鋼鐵公司于1997年引入HBC無線遙控系統(tǒng)、意大利FABERCOM的比例液壓伺服模塊，對(duì)黃河工程機(jī)械廠生產(chǎn)的ZY65型履帶式裝載機(jī)進(jìn)行了遙控改造，使其成為一臺(tái)遙控裝載機(jī)。

（二）無線電液控制技術(shù)研究趨勢(shì)

隨著數(shù)字通信技術(shù)和超大規(guī)模集成電路的高速發(fā)展，把數(shù)字通信技術(shù)和高性能、高集成度的集成電路應(yīng)用到無線電液控制技術(shù)中，使得無線電液控制器的性能更加完善，可靠性更加高。它們都推動(dòng)著無線電液控制技術(shù)的發(fā)展，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）超大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展使無線電液控制器硬件電路的可靠性提高，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的（下轉(zhuǎn)第152頁(yè)）（上接第193頁(yè)）功能提供了可能性；（2）數(shù)字通信技術(shù)提高了無線電液控制器的性能；（3）糾錯(cuò)編碼技術(shù)提高了無線電液控制器的抗干擾能力。

三、無線電液控制技術(shù)在盾構(gòu)管片拼裝機(jī)中的應(yīng)用

盾構(gòu)管片拼裝機(jī)是一六自由度機(jī)械手，由電液比例多路閥控制各個(gè)方向執(zhí)行器動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)管片的拼裝。利用無線遙控系統(tǒng)控制電液比例多路閥的先導(dǎo)級(jí)就可以控制進(jìn)入多路閥的流量。采用電液比例技術(shù)能提高管片機(jī)的拼裝速度，有效地降低工程造價(jià)。

四、結(jié)語

由于無線電液比例技術(shù)具有多方面的優(yōu)點(diǎn)，在工程機(jī)械領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。將無線遙控技術(shù)應(yīng)用于盾構(gòu)管片拼裝機(jī)系統(tǒng)，將具有重要的工程應(yīng)用意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]鄭貴源.無線遙控裝置在工業(yè)控制中的應(yīng)用[J].機(jī)械與電子，1997，(2).

[2]李水平.工業(yè)遙控器在起重機(jī)上的應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修，1997，(9).

[3]馬宏遠(yuǎn).鋼鐵工業(yè)中的無線遙控和計(jì)算機(jī)無線數(shù)據(jù)通信[J].鋼鐵技術(shù)，1999，(6).

第8篇：超大規(guī)模集成電路范文

關(guān)鍵詞：電子科學(xué)與技術(shù)；課程建設(shè)；實(shí)踐創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）25-0103-02

電子科學(xué)與技術(shù)作為信息技術(shù)發(fā)展的基石，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、多媒體技術(shù)和W絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)得到了迅猛的發(fā)展，從初期的小規(guī)模集成電路（SSI）發(fā)展到今天的巨大規(guī)模集成電路（GSI），成為使人類社會(huì)進(jìn)入了信息化時(shí)代的先導(dǎo)技術(shù)。電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是國(guó)家重點(diǎn)扶植的學(xué)科，本專業(yè)作為信息領(lǐng)域的核心學(xué)科，培養(yǎng)國(guó)家急需的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)高級(jí)人才。

在新的歷史條件下，開展電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程建設(shè)的改革與實(shí)踐研究是非常必要的，這對(duì)于培養(yǎng)出具有知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的微電子技術(shù)應(yīng)用型創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才具有重要的指導(dǎo)意義和戰(zhàn)略意義。本文依據(jù)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生課程建設(shè)的實(shí)際情況，詳細(xì)分析了本專業(yè)在課程建設(shè)過程中存在的問題，提出了關(guān)于電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程建設(shè)的幾點(diǎn)改革方案，并進(jìn)行了一定的探索性實(shí)踐。

一、目前課程建設(shè)中存在的一些問題

1.在課程設(shè)置方面，與行業(yè)發(fā)展結(jié)合不緊密，缺乏專業(yè)特色和課程群的建設(shè)，課程之間缺少有效地銜接，難以滿足當(dāng)前人才培養(yǎng)的需求。本專業(yè)的課程設(shè)置應(yīng)當(dāng)以培養(yǎng)具有扎實(shí)的微電子技術(shù)領(lǐng)域理論基礎(chǔ)和工程實(shí)踐能力，能從事超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體器件和集成電路工藝制造以及相關(guān)電子信息技術(shù)應(yīng)用工作的高級(jí)工程技術(shù)人才和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才為培養(yǎng)目標(biāo)來進(jìn)行課程建設(shè)。

2.在創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)方面，存在重理論教學(xué)和課堂教學(xué)，缺乏必要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，尤其是創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，相關(guān)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和教學(xué)方法過于單一，僅在教師課堂教學(xué)講授范例和實(shí)驗(yàn)過程的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課程實(shí)驗(yàn)，學(xué)生按照課程實(shí)驗(yàn)手冊(cè)上的具體步驟逐一進(jìn)行操作，完成課程所要求的實(shí)驗(yàn)。單一的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)方式難以提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐和動(dòng)手能力，更難以實(shí)現(xiàn)對(duì)所學(xué)知識(shí)的實(shí)踐和靈活運(yùn)用，難以滿足當(dāng)前強(qiáng)調(diào)以實(shí)踐為主，培養(yǎng)實(shí)踐型創(chuàng)新人才的要求。

二、課程建設(shè)改革的目的與任務(wù)

結(jié)合集成電路行業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì)以及電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)總體就業(yè)前景和對(duì)人才的需求結(jié)構(gòu)。根據(jù)我國(guó)電子科學(xué)與技術(shù)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展需求，通過對(duì)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的課程建設(shè)進(jìn)行改革，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)工程實(shí)訓(xùn)與創(chuàng)新實(shí)踐，在課程教學(xué)中體現(xiàn)“激發(fā)興趣、夯實(shí)基礎(chǔ)、引導(dǎo)創(chuàng)新、全面培養(yǎng)”的教學(xué)方針。重新規(guī)劃專業(yè)培養(yǎng)方案和課程設(shè)置，以集成電路工藝與設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，設(shè)置課程群，構(gòu)建新的科學(xué)的課程體系，突出特色，強(qiáng)化能力培養(yǎng)。

三、課程建設(shè)改革的具體內(nèi)容

人才培養(yǎng)目標(biāo)以厚基礎(chǔ)、寬口徑、重實(shí)踐、偏工程為宗旨，培養(yǎng)具有扎實(shí)的微電子技術(shù)領(lǐng)域理論基礎(chǔ)和工程實(shí)踐能力，能從事超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體器件和集成電路工藝制造以及相關(guān)電子信息技術(shù)應(yīng)用工作的高級(jí)工程技術(shù)人才和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。以大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)、制造和工藝、電子器件和半導(dǎo)體材料、光電子技術(shù)應(yīng)用等方面為專業(yè)特色進(jìn)行課程建設(shè)改革，具體的改革內(nèi)容如下。

1.課程設(shè)置。首先，根據(jù)本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)要求按需設(shè)課，明確設(shè)課目的，并注意專業(yè)通識(shí)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)限選課和專業(yè)任選課之間的銜接與學(xué)時(shí)比例，加強(qiáng)集成電路設(shè)計(jì)與集成電路工藝方面的課程設(shè)置，突出微電子技術(shù)方向的特色，明確專業(yè)的發(fā)展目標(biāo)和方向，將相關(guān)課程設(shè)置為課程群，通過相關(guān)課程的有效銜接，突出能力培養(yǎng)。其次，隨著電子科學(xué)與技術(shù)的不斷發(fā)展，注重本專業(yè)課程設(shè)置的不斷更新和調(diào)整。

2.教學(xué)方式。首先，加強(qiáng)對(duì)青年教師的培養(yǎng)和訓(xùn)練，注重講課、實(shí)驗(yàn)、考試及課下各個(gè)環(huán)節(jié)的相互結(jié)合，即課堂與課下相結(jié)合，講課與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，平時(shí)與考試相結(jié)合。其次，講課中注重講解和啟發(fā)相結(jié)合，板書和多媒體相結(jié)合；實(shí)驗(yàn)中注重方法和原理相結(jié)合，知識(shí)和能力相結(jié)合；考試中注重面上與重點(diǎn)相結(jié)合，概念與計(jì)算相結(jié)合，開卷與閉卷相結(jié)合，重點(diǎn)開展課程的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，將相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)錄像上網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力培養(yǎng)和提高。第三，注重雙語課程的開設(shè)與優(yōu)秀經(jīng)典教材的使用相結(jié)合，雙語課程與國(guó)際該課程接軌。

四、結(jié)語

科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程建設(shè)應(yīng)當(dāng)圍繞電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)和專業(yè)特色，通過制訂適用集成電路人才培養(yǎng)目標(biāo)的培養(yǎng)方案、課程設(shè)置、實(shí)驗(yàn)體系和教學(xué)計(jì)劃，突出集成電路工藝與設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)，進(jìn)而有效地提高實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)具有實(shí)踐創(chuàng)新能力的科技創(chuàng)新型人才奠定了基礎(chǔ)。

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Reform and Exploration of Course Construction of Electronic Science and Technology

CHEN Li-ying

（School of Electronics and Information Engineering，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China）

第9篇：超大規(guī)模集成電路范文

大功率器件、模塊或超大規(guī)模集成電路在工作過程中有較大的損耗，產(chǎn)生大量的熱量使器件或模塊的溫度升高，若不采取冷卻措施，器件的管芯的溫度會(huì)超過硅片的結(jié)溫溫度(150℃左右)，管芯會(huì)因過熱而燒毀。因此，大功率器件、模塊、超大規(guī)模集成電路要根據(jù)其發(fā)熱的情況采取各種不同的冷卻措施以保證其安全工作。

近年來，不少大功率器件在封裝上由穿孔式改成貼片式，這使傳統(tǒng)的散熱、冷卻的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而開發(fā)出不少新型冷卻裝置及新型溫度檢測(cè)及風(fēng)扇控制集成電路。這使電路工作更安全、減少噪聲及更節(jié)能。

本文介紹一些散熱器、冷卻風(fēng)扇及風(fēng)扇控制器集成電路的應(yīng)用。

器件的熱量產(chǎn)生

集成電路是由許多三極管、二極管及電阻等小元器件組成的。每一個(gè)小元器件在工作時(shí)都有一些損耗。例如，三極管在線性范圍工作時(shí)，其損耗為Vce×Ic；二極管在工作時(shí)，其損耗為VF×IF。這些損耗都轉(zhuǎn)化成熱量，是熱量產(chǎn)生的原因。

集成度低的IC，損耗小，發(fā)熱量不大。所產(chǎn)生的熱量還可以通過封裝材料或金屬引腳傳到空氣中和印制板的敷銅走線上，溫升不大，無須采用任何冷卻措施。

如果是超大規(guī)模集成電路，并且工作在很高頻率時(shí)，其損耗是很大的。如現(xiàn)代的高速臺(tái)式計(jì)算機(jī)或服務(wù)器的核心器件CPU，它在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，使管芯溫度很快升到150℃以上，往往需要用帶有風(fēng)扇的專用散熱器來冷卻。如果在CPU上拿掉帶風(fēng)扇的專用散熱器，則CPU會(huì)在數(shù)分鐘內(nèi)冒煙、燒毀。

有一些大功率器件或模塊(如大功率運(yùn)算放大器、固態(tài)繼電器)，雖然其集成度不高，但若工作于高電壓、大電流狀態(tài)，其自身的功耗也是很大的，即使是大功率三極管、功率MOSFET或IGBT一類分立器件，如果在高頻率、高電壓、大電流工作條件下，也會(huì)產(chǎn)生較高的溫度而需要采取合適的冷卻措施。

發(fā)熱與冷卻是一對(duì)矛盾。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中盡量選用功耗低的器件，但不可避免地還有不少會(huì)產(chǎn)生大量熱量的器件，則要進(jìn)行熱計(jì)算、設(shè)計(jì)散熱結(jié)構(gòu)。這往往會(huì)影響到產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、外形尺寸大小，其設(shè)計(jì)的好壞還會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)成本。

常用的冷卻措施

常用的冷卻措施有加散熱器、冷卻風(fēng)扇、熱電冷卻器、水冷卻器。它們的特點(diǎn)及應(yīng)用如表1所示。

在臺(tái)式電子設(shè)備中，應(yīng)用最廣的冷卻措施是散熱器和散熱器加冷卻風(fēng)扇。

散熱器及其應(yīng)用實(shí)例

這里將介紹一些散熱器及其應(yīng)用實(shí)例。

1．多個(gè)散熱器的應(yīng)用實(shí)例

在電子設(shè)備中往往有多個(gè)功率器件，其發(fā)熱量不同，往往采用不同尺寸、結(jié)構(gòu)的散熱器。圖1是一個(gè)臺(tái)式計(jì)算機(jī)中的開關(guān)電源(輸入功率770W)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。它有3個(gè)散熱器(1～3)。1上安裝了一個(gè)功率器件，而2、3上各安裝了3個(gè)功率器件。散熱器2的功率器件安裝情況如圖2所示。

由于該電源僅用散熱器尚不足達(dá)到散熱目的，還需采用冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的強(qiáng)氣流來加強(qiáng)散熱，如圖1上部所示(主要冷卻散熱器2)。

2．大型型材散熱器大型型材散熱器如圖3所示。上圖為輸出100W的AC／DC變換器，下圖為50W的AC／DC變換器。

3．小尺寸功率器件及小型功率模塊的散熱器

貼片式封裝尺寸要比同型號(hào)DIP封裝的尺寸小得多，不能像CPU一樣在頂部加一個(gè)小型散熱器(其散熱效果也不佳)。但不少貼片式功率器件在器件底部有的散熱墊(如圖4所示)，它與PCB的大面積地

線連接可達(dá)到散熱效果。有的器件用增加引腳的方式使熱量從引腳傳到印制板達(dá)到散熱的目的。為了更進(jìn)一步散熱，往往在PCB的底部加一塊鋁板或散熱器實(shí)現(xiàn)冷卻、散熱，如圖5所示。

冷卻風(fēng)扇

冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生強(qiáng)氣流將散熱器的熱量排出機(jī)箱以達(dá)到冷卻的目的。冷卻風(fēng)扇有交流或直流供電(交流為市電)，直流供電時(shí)有不同的工作電壓(如5V、9V、12V、24V等)，根據(jù)不同的氣流量其外型尺寸不同、耗電也不問。

一般常用的是直流軸流型無刷電機(jī)組成的冷卻風(fēng)扇，其形狀為正方形，尺寸為16mm×16mm～120mm×120mm，其轉(zhuǎn)速?gòu)膸浊€(gè)rpm到上萬rpm(小型磁懸浮軸承風(fēng)扇)，氣流量從零點(diǎn)幾個(gè)CFM到幾十個(gè)CFM。選擇風(fēng)扇時(shí)還要注意噪聲大小及工作壽命。

當(dāng)電子設(shè)備要求較大的氣流量時(shí)，則要選一臺(tái)大尺寸的風(fēng)扇，往往采用2-3臺(tái)小尺寸的風(fēng)扇來代替大尺寸風(fēng)扇，這樣可以減小機(jī)箱的高度尺寸。

近年來，冷卻風(fēng)扇也不斷地改進(jìn)。例如，為增加轉(zhuǎn)速、減小噪聲、提高壽命(風(fēng)扇損壞往往是軸承損壞開始)，開發(fā)了磁懸浮軸承的冷卻風(fēng)扇，小尺寸的冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速可達(dá)17000rpm。為適用于便攜式設(shè)備的冷卻，開發(fā)出低功耗、超小型冷卻風(fēng)扇。如型號(hào)為F16EA的直流無刷冷卻風(fēng)扇，其尺寸為16mm×16mm×4mm，重1．3g，工作電壓3．3V，電流0．02A，氣流量為0．43CFM，其噪聲甚小，僅4dBa。適合于電池供電的便攜式設(shè)備用，其外形如圖6所示。

一種尺寸較大的San Acc 120直流冷卻風(fēng)扇，其工作電壓有12V、24V及48V三種，尺寸為120mm×120mm×38mm，在60℃溫度下平均壽命為40000小時(shí)，并有轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出，可輸入PWM信號(hào)對(duì)風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這可減小噪聲、功耗，并可延長(zhǎng)風(fēng)扇壽命。其風(fēng)扇外形如圖7所示。

溫度檢測(cè)與風(fēng)扇控制IC

早期的冷卻風(fēng)扇是沒有控制的，設(shè)備的電源一打開，風(fēng)扇則全速運(yùn)行，不管功率器件是否是輕載還是重載或是空載，直到設(shè)備的電源關(guān)斷時(shí)，冷卻風(fēng)扇才停止工作。這樣電路是簡(jiǎn)單了，但風(fēng)扇的噪聲大、耗電大，并且風(fēng)扇的壽命短。

如果能測(cè)量功率器件的溫度，若其溫度不高，則風(fēng)扇可不工作；若溫度超過設(shè)定的閾值時(shí)，風(fēng)扇工作；若能根據(jù)器件的溫度高低用PWM信號(hào)來控制轉(zhuǎn)速(調(diào)節(jié)氣流量)，使達(dá)到溫度高時(shí)轉(zhuǎn)速高，溫度低時(shí)轉(zhuǎn)速低，這是最佳的控制方式。另外，能檢測(cè)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，如風(fēng)扇有故障(如轉(zhuǎn)速下降或轉(zhuǎn)子卡死)，則需要系統(tǒng)斷電以防止功率器件過熱而損壞，這樣可更加安全。

近年來，開發(fā)出很多溫度檢測(cè)及風(fēng)扇控制IC。這里僅舉一個(gè)簡(jiǎn)單的雙溫度開關(guān)MAX6685，它可以檢測(cè)CPU或FPGA一類內(nèi)部有溫度傳感器的管芯溫度，并可由用戶設(shè)定風(fēng)扇運(yùn)行時(shí)的低閾值溫度(超過低閾值溫度時(shí)，風(fēng)扇運(yùn)行)；另外，還有工廠設(shè)定的高閾值溫度(120℃或125℃)，若風(fēng)扇有故障停轉(zhuǎn)或減速，使管芯溫度超過高閾值溫度，給出信號(hào)可切斷系統(tǒng)電源以保證系統(tǒng)的安全。

圖8是MAX6685的應(yīng)用電路圖，功率器件可以是CPU、FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)或?qū)Ｓ肐C(內(nèi)部的三極管，利用發(fā)射極及基極組成一個(gè)PN結(jié)的二極管測(cè)溫傳感器，檢測(cè)管芯的溫度)。內(nèi)部的測(cè)溫二極管接在DXP及DXN端。S1、S2端為低閾值溫度設(shè)定端，現(xiàn)S1、S2接地(GND)，低閾值溫度為75℃。當(dāng)超過75℃時(shí)，TLOW端輸出高電平，外接N-MOSEFT導(dǎo)通，風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)器件實(shí)行冷卻。若風(fēng)扇有故障，器件溫度升高到超過120℃或125℃時(shí)，THIGH輸出低電平，此信號(hào)使系統(tǒng)電源切斷，以保證系統(tǒng)的安全(THIGH內(nèi)部為開漏結(jié)構(gòu))。

該器件型號(hào)后綴中有L時(shí)，其高閾值溫度為120℃；后綴后中有H時(shí)，其高閾值溫度為125℃。另外，型號(hào)的后綴中有40時(shí)，其低閾值溫度范圍為+40℃～+80℃；后綴中有75時(shí)，其低閾值溫度范圍為+75℃～+115℃。低閾值溫度由用戶設(shè)定，S1、S2的接法與設(shè)置的低閾值溫度值如表2所示。