超大规模集成电路哪些国家可以制造超大规模集成电路?

超大规模集成电路  时间:2021-08-17  阅读:()

什么是超大型集成电路是什么?

英文名称:A circuit containing one hundred thousand to one million electronic units on a chip.
  简称“vlsi电路”。

指几毫米见方的硅片上集成上万至百万晶体管、线宽在1微米以下的集成电路。

由于晶体管与连线一次完成,故制作几个至上百万晶体管的工时和费用是等同的。

大量生产时,硬件费用几乎可不计,而取决于设计费用。

国际上硅片面积已增至厘米见方,管数达十亿个而线宽为01微米。


  超大规模集成电路:VLSI (Very Large Scale Integration)
  通常指含逻辑门数大于10000 门(或含元件数大于100000个)。

超大规模集成电路

超大规模集成电路 集成电路是采用专门的设计技术和特殊的集成工艺,把构成半导体电路的晶体管、二极管、电阻、电容等基本元器件,制作在一块半导体单晶片(例如硅或砷化镓)或绝缘基片上,能完成特定功能或者系统功能的电路集合。

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105的集成电路。

超大规模集成电路的历史

在1920年代,一些发明家试图掌握控制固态二极管中电流的方法,他们的构想在后来的双极性晶体管中得以实现。

然而,他们的设想直到第二次世界大战结束之后才得以实现。

在战争时期,人们把精力集中在制造雷达这样的军工产品,因此电子工业的发展并不如之后那样迅猛,不过人们对于半导体物理学的了解逐渐增加,制造工艺水平也逐渐提升。

战后,许多科学家重新开始从事固态电子器件的研究。

1947年,著名的贝尔实验室成功地研制了晶体管。

自此,电子学的研究方向从真空管转向到了固态电子器件。

晶体管在当时看来具有小型、高效的特点。

1950年代,一些电子工程师希望以晶体管为基础,研制比以前更高级、复杂的电路充满了期待。

然而,随着电路复杂程度的提升,技术问题对器件性能的影响逐渐引起了人们的注意。

像计算机主板这样复杂的电路,往往对于响应速度有较高的要求。

如果计算机的元件过于庞大,或者不同元件之间的导线太长,电信号就不能够在电路中以足够快的速度传播,这样会造成计算机工作缓慢,效率低下,甚至引起逻辑错误。

1958年,德州仪器的杰克·基尔比找到了上述问题的解决方案。

他提出,可以把电路中的所有元件和芯片用同一半导体材料块制成。

当时他的同事们正在度假,他们结束度假后,基尔比立即展示了他的新设计。

随后,他研制了一个这种新型电路的测试版本。

1958年9月,第一个集成电路研制成功。

尽管这个集成电路在现在看来还非常粗糙,而且存在一些问题,但集成电路在电子学史上确实是个创新的概念。

通过在同一材料块上集成所有元件,并通过上方的金属化层连接各个部分,就不再需要分立的独立元件了,这样,就避免了手工组装元件、导线的步骤。

此外,电路的特征尺寸大大降低。

随着电子设计自动化的逐步发展,制造工艺中的许多流程可以实现自动化控制。

自此,把所有元件集成到单一硅片上的想法得以实现,小规模集成电路(Small Scale Integration, SSI)时代始于1960年代早期,后来历经中规模集成电路(Medium Scale Integration, MSI,1960年晚期)、大规模集成电路和超大规模集成电路(1980年早期)。

超大规模集成电路的晶体管数量可以达到10,000个。

超大规模集成电路的发展现状

截至2012年晚期,数十亿级别的晶体管处理器已经得到商用。

随着半导体制造工艺从32纳米水平跃升到下一步22纳米,这种集成电路会更加普遍,尽管会遇到诸如工艺角偏差之类的挑战。

值得注意的例子是英伟达的GeForce 700系列的首款显示核心,代号‘GK110’的图形处理器,采用了全部71亿个晶体管来处理数字逻辑。

而Itanium的大多数晶体管是用来构成其3千两百万字节的三级缓存。

Intel Core i7处理器的芯片集成度达到了14亿个晶体管。

所采用的设计与早期不同的是它广泛应用电子设计自动化工具,设计人员可以把大部分精力放在电路逻辑功能的硬件描述语言表达形式,而功能验证、逻辑仿真、逻辑综合、布局、布线、版图等可以由计算机辅助完成。

使用超大规模集成的电路制造的计算机应属于第几代?

使用超大规模集成的电路制造的电脑应该属于第四代。

超大规模集成电路(Very Large Scale Integration Circuit,VLSI)是一种将大量晶体管组合到单一芯片的集成电路,其集成度大于大规模集成电路。

集成的晶体管数在不同的标准中有所不同。

从1970年代开始,随着复杂的半导体以及通信技术的发展,集成电路的研究、发展也逐步展开。

计算机里的控制核心微处理器就是超大规模集成电路的最典型实例,超大规模集成电路设计(VLSI design),尤其是数字集成电路,通常采用电子设计自动化的方式进行,已经成为计算机工程的重要分支之一。

在一块芯片上集成的元件数超过10万个,或门电路数超过万门的集成电路,称为超大规模集成电路。

超大规模集成电路是20世纪70年代后期研制成功的,主要用于制造存储器和微处理机。

64k位随机存取存储器是第一代超大规模集成电路,大约包含15万个元件,线宽为3微米。

超大规模集成电路的集成度已达到600万个晶体管,线宽达到0.3微米。

用超大规模集成电路制造的电子设备,体积小、重量轻、功耗低、可靠性高。

利用超大规模集成电路技术可以将一个电子分系统乃至整个电子系统“集成”在一块芯片上,完成信息采集、处理、存储等多种功能。

例如,可以将整个386微处理机电路集成在一块芯片上,集成度达250万个晶体管。

超大规模集成电路研制成功,是微电子技术的一次飞跃,大大推动了电子技术的进步,从而带动了军事技术和民用技术的发展。

超大规模集成电路已成为衡量一个国家科学技术和工业发展水平的重要标志,也是世界主要工业国家,特别是美国和日本竞争最激烈的一个领域。

哪些国家可以制造超大规模集成电路?

“超大规模”,是好多年以前的说法了。

目前最先进的制造工艺,已经到了12纳米的数量级,实际量产的工艺,也大都在28、22纳米。

按销售额排序,目前排在前三位的公司是:Intel(美国)、三星(韩国)、台积电(台湾)。

其他公司大都是欧美、日本和台湾公司。

中国大陆只有中芯国际还能跟上技术发展潮流。

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