集成电路的历史
一个**电子电路**是由多个电子元件为特定目的连接而成的集合。
简单的电子电路设计起来很容易,因为它只需要很少的分立电子元件和连接。然而,设计复杂的电子电路则很困难,因为它需要大量的分立电子元件及其连接。构建这种复杂的电路也需要时间,而且可靠性也较低。这些困难可以通过集成电路来克服。
要定义**集成电路 (IC)**,我们可以考虑:如果多个电子元件互连在一个单一的半导体材料芯片上,那么该芯片就称为集成电路 (IC)。它包含有源和无源元件。
1939-1945 年的二战对电子通信设备元件提出了严格的环境和操作要求,例如标准化、小型化、可靠性、可维护性等等。电子元件的设计和制造方面取得了重大改进。战后,半导体晶体管得到广泛使用。
集成电路 (IC) 的概念,也称为“芯片”,它将多个电子元件的电路集成到一个固体块中,于 1952 年被设想出来。1959 年,罗伯特·诺伊斯和让·霍尔尼在仙童半导体公司发明的采用铝金属化的平面工艺,使得 IC 的大规模生产成为可能。
电路集成的发展非常迅速。1964 年,引入了具有数字逻辑门电路的小规模集成 (SSI) 芯片。仙童半导体的戈登·摩尔预测,硅芯片上的晶体管数量将从 1965 年的 50 个增加到 1975 年的 65,000 个。这被认为是他对摩尔定律的首次阐述,该定律表明芯片上的晶体管数量将每年翻一番。摩尔的预测确实得到了证实,1968 年出现了具有完整寄存器电路的中规模集成 (MSI) 芯片。1970 年,仙童公司生产了大型集成 (LSI) 存储芯片 (256 位 RAM)。1971 年,开发了具有 1024 位动态随机存取存储器 (DRAM) 和通用异步收发器 (UART) 的 LSI 芯片。
集成电路的优点
集成电路具有许多优点。以下是详细说明:
**体积小巧** −对于给定的功能,与使用分立电路构建的电路相比,使用 IC 可以获得更小的电路。
**重量轻** −与用于实现相同 IC 功能的分立电路相比,使用 IC 构建的电路重量更轻。
**功耗低** −由于体积小巧和构造特点,IC 的功耗低于传统电路。
**成本降低** −由于其制造技术和比分立电路使用更少的材料,IC 的成本比分立电路低得多。
**可靠性提高** −由于连接较少,与数字电路相比,IC 的可靠性更高。
**运行速度提高** −由于开关速度快和功耗低,IC 的运行速度更快。
集成电路的类型
集成电路分为两种类型:模拟集成电路和数字集成电路。
**模拟集成电路** −在信号幅度的整个连续值范围内工作的集成电路称为模拟集成电路。这些电路进一步分为如下两种类型:
**线性集成电路** −如果模拟 IC 的电压和电流之间存在线性关系,则该模拟 IC 被称为线性 IC。IC 741(一个 8 引脚双列直插式封装 (DIP) 运放)是线性 IC 的一个例子。
**射频集成电路** −如果模拟 IC 的电压和电流之间存在非线性关系,则该模拟 IC 被称为非线性 IC。非线性 IC 也称为射频 IC。
**数字集成电路** –如果集成电路仅在几个预定义的电平工作,而不是在信号幅度的整个连续值范围内工作,则这些电路称为数字集成电路。