集成电路基础知识大纲
一、概况和产业链
1、 集成电路（Integrated Circuit，IC）定义：具体是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管等有源器件、电容和电阻等无缘器件，按照一定的电路互联，“集成”在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个管壳内，执行特定电路或系统功能。
2、 超大规模集成电路（Ultra Large-Scale Integration，ULSI）： 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。
3、 集成度&规模：包含的晶体管数目或等效逻辑门的数量。
4、 特征尺寸：集成电路器件中最细线条的宽度，对MOS（Metal-Oxide-Semiconductor，金属氧化物半导体）器件常指栅极所决定的沟道几何长度（λ），是一条工艺线中能加工的最小尺寸。反映了集成电路版图图形的精细程度，特征尺寸的减少主要取决于光刻技术的改进（光刻最小特征尺寸与曝光所用波长）。
5、 净化级别：洁净空间单位体积空气中，以大于或等于被考虑粒径的粒子最大浓度限值进行划分的等级标准。通常有Class 1，Class 100，Class 10000，中芯国际上海Fab净化级别为Class 100。
6、 硅晶圆尺寸：主流为8英寸（直径200mm）和12英寸（直径300mm）。非主流尺寸有2英寸（直径50mm）、4英寸（直径100mm）和6英寸（直径150mm）。
7、 摩尔定律（Moore’s Law）：每18个月，相同面积大小的芯片内，晶体管数量即集成度会增加一倍（由Intel创始人戈登.摩尔提出）。
8、 IC产品分类：数字电路、模拟电路和数模混合电路，数字电路主要包括存储器、微处理器和逻辑电路；模拟电路主要包括标准模拟电路和特殊模拟电路。
9、 化合物半导体材料：是由两种或两种以上元素以确定的原子配比形成的化合物，并具有确定的禁带宽度和能带结构等半导体性质。
典型的硅和锗和为第一代半导体材料；
而化合物半导体材料砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）为第二代半导体材料，广泛用于通信、光通信、GPS导航等领域；
化合物半导体材料氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）为第三代半导体材料，应用于LED、激光器、军事雷达、卫星通讯、RF器件等，在高频高功率等方面相比硅有明显优势。
10、 IC产业分类：
大体分为IC 设计（IC design/又称Fabless）、IC制造（IC Foundry/又称Fab）以及IC封装测试（IC Packaging and Testing）。
11、 IC产业商业模式：
1）IDM（Integrated Device Manufacture，集成器件制造），经营范围涵盖了IC 设计、IC 制造、封装测试等各环节，甚至延伸至下游电子终端。典型企业：Intel、三星、TI（德州仪器）、东芝、ST（意法半导体）以及士兰微电子等。
2）垂直分工模式，源于产业的专业化分工，形成了专业的IP（知识产权）核、无生产线的IC 设计（Fabless）、晶圆代工（Foundry）以及封装测试（Package & Testing）厂商。垂直分工模式中，直接面对客户需求的只有Fabless 厂商。Fabless 为市场需求服务，IP 核、Foundry 以及封测企业为Fabless 服务。
IC 设计（Fabless）典型企业有海思、联发科、博通、高通等；
晶圆代工（Foundry）典型企业有台积电、中芯国际、联电、格罗方德等；
封装测试（Package & Testing）厂商典型企业有日月光、安靠、长电科技、通富微电等。
12、 当今世界IC产业格局：
1）美国。技术水平全面领先，尤其以制程工艺和EDA（电子设计自动化）工具最为突出。代表企业英特尔、美光、博通、高通、德州仪器、英伟达等；
2）日本。半导体水平总体与美国相当，尤其以材料见长。代表企业东芝、夏普、索尼等；
3）欧洲。半导体在专业领域独树一帜，尤其在特色装备和基础平台建设有特色。代表企业NXP（恩智浦）、ST（意法半导体）、英飞凌等；
4）韩国。存储器拉动技术水平突飞猛进，竞争力日趋增强。代表企业三星、海力士等；
5）中国台湾。在IC制造及封装代工领域居于世界前列，成为发展主流。代表企业台积电、联发科、联电、日月光、矽品等；
6）中国大陆。在市场牵引下，开始全面崛起，但差距较大。代表企业海思、中芯国际、紫光展锐、长电科技等。
13、 2018全球10大半导体公司：
1）三星（韩国）；
2）英特尔（美国）；
3）海力士（韩国）；
4）台积电（中国台湾）；
5）美光（美国）；
6）博通（美国）；
7）高通（美国）；
8）东芝（日本）；
9）德州仪器（美国）；
10）英伟达（美国）。
14、 2018全球10大IC设计公司：
1）博通（美国）；
2）高通（美国）；
3）英伟达（美国）；
4）联发科技（中国台湾）；
5）苹果（美国）；
6）超威半导体（美国）；
7）海思（中国大陆）；
8）赛灵思（美国）；
9）美满（美国）；
10）紫光展锐（中国大陆）。
15、 2018中国10大IC设计公司：
1）华为海思；
2）豪威科技；
3）紫光展锐；
4）比特大陆；
5）汇顶科技；
6）芯成；
7）华大半导体；
8）敦泰科技；
9）兆易创新；
10）紫光国威。
16、 2018全球10大晶圆代工厂：
1）台积电（中国台湾）；
2）格罗方德（美国）；
3）联电（中国台湾）；
4）三星电子（韩国）；
5）中芯国际（中国大陆）；
6）高塔半导体（以色列）；
7）力晶（中国台湾）；
8）世界先进（中国台湾）；
9）华虹半导体（中国大陆）；
10）X-Fab（德国）。
17、 2018中国10大晶圆代工厂：
1）SK海力士半导体（中国）；
2）三星（中国）半导体；
3）中芯国际；
4）英特尔半导体（大连）；
5）华虹半导体；
6）台积电（中国）；
7）上海华力；
8）武汉新芯；
9）华润微电子；
10）Diodes-BCD。
18、 2018全球10大封测公司：
1）日月光（中国台湾）；
2）安靠（美国）；
3）长电科技（中国大陆）；
4）矽品（中国台湾）；
5）力成科技（中国台湾）；
6）通富微电（中国大陆）；
7）华天科技（中国大陆）；
8）联合科技（新加坡）；
9）京元电子（中国台湾）；
10）欣邦（中国台湾）。
19、 2018中国10大封测公司：
1）长电科技；
2）通富微电；
3）华天科技；
4）威讯联合半导体（北京）；
5）恩智浦半导体；
6）三星电子（苏州）半导体；
7）英特尔产品（成都）有限公司；
8）安靠封装测试（上海）有限公司；
9）海太半导体（无锡）有限公司；
10）上海凯虹科技。
20、 中国集成电路产业区域分布：
集成电路产业强的区域主要包括以上海为首的长三角区地区、以北京为首的环渤海地区和以深圳为首的珠三角地区，近年来集成电路热点区域包括长三角地区（合肥&南京）、中西部地区（西安&成都&武汉）、闽三角地区（厦门）等。
21、 芯片产业链：
1）芯片设计：包括手机芯片、DRAM（Dynamic Random Access Memory/动态随机存取存储器即内存）、MCU（Microcontroller Unit/微控制单元）、银行IC等；
2）芯片制造：包括芯片材料、制造设备、晶圆代工等；
3）芯片封测：包括封装测试、封装材料和检测设备等。
22、 中国IC设计业现状：
在细分领域具备亮点（如海思和展锐手机处理器芯片、格科微CMOS图像传感器芯片、汇顶指纹识别芯片、兆易创新NOR Flash等）。
但在核心关键领域（移动处理器、中央处理器、存储器、FPGA等高端通用芯片）设计能力不足、对美国软件和IP依赖程度较高！
23、 中国IC晶圆代工业现状：
中芯国际28nm稳产、14nm研发进入客户导入阶段，同时中芯国际和华虹半导体入围全球10大晶圆代工厂，但中国IC晶圆代工企业无论在规模、先进制程上均与台积电有明显差距！
24、 中国IC封测业现状：
龙头企业（长电科技/通富微电/华天科技/晶方科技）市场规模不断提升，其中长电科技、通富微电、华天科技均进入全球10强封测企业。自2010年以来中国封测业年均增长超过20%，远高于全球同业增长率（<5%）。
二、设计
25、 IC设计根据处理信号的不同可以分为数字集成电路和模拟集成电路。
26、 EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）：立足于计算机工作平台而开发出来的一整套先进的设计电子系统的软件。
27、 常用EDA工具：目前全球EDA软件由Cadence、Synopsys、Mentor Graphics三大厂商主导。
28、 IP（Intellectual Property）：指知识产权、著作权等。IC设计中的IP设计方法指完成某种功能的设计模块。在IC设计过程中，通过继承、共享或购买所需的部分或全部知识产权内核（IP Core），进行设计、综合和验证，从而加速流片设计过程的设计方法。
29、 SoC（System on Chip，片上系统）系统组成：微处理器核（MCU Core）、数字信号处理核（DSP Core）、存储器核（RAM/ROM）、A/D（模/数）核、D/A（数/模）核以及接口等核构成。
三、工艺和器件
30、 半导体：指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。
从狭义上来讲半导体材料主要是指：锗（Ge）、硅（Si）、砷化镓（GaAs）等；
从广义上来讲：半导体材料还包括各种氧化物半导体、有机半导体等。
31、 MPW（Multi-Project Wafer，多项目晶圆）：把几到几十种工艺上兼容的芯片拼装到一个宏芯片上然后以步进的方式排列到一到多个晶圆上，制版和硅片加工费用由几十种芯片分担，极大地降低芯片研制成本，在一个晶圆上可以通过变换版图数据交替布置多种宏芯片。
32、 半导体芯片制作：利用半导体材料的特性，采用选择性掺杂的方法，制作电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件，再布线互联一起，成为具有所需功能的电路。
四、封装和测试
33、 IC芯片封装（Packaging，PKG）定义：指利用膜技术及微细加工技术，将芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘贴固定及连线，引出接线端并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺。
34、 IC封装的目的：在于保护芯片不受或少受外界环境的影响，并为之提供一个良好的工作条件，以使集成电路具有稳定、正常的功能。
35、 多芯片组件（Multi-Chip Module，MCM）：将多个集成电路芯片和其他片式元器件组装在一块高密度多层互连基板上，然后封装在同一壳体内。
36、 3D封装：是指在不改变封装体尺寸的前提下，在同一个封装体内于垂直方向叠放两个以上芯片的封装技术。
37、 芯片尺寸封装（Chip Scale Package，CSP）：大规模集成电路（LSI）芯片封装面积小于或等于LSI芯片面积120%的封装。
38、 系统级封装（System In Package，SiP）：采用任何组合，将多个具有不同功能的有源电子器件与可选择的无源元件，以及诸如微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）或者光学器件等其他器件，组装成为可以提供多种功能的单个标准封装件，形成一个系统或者子系统。
39、 测试：集成电路测试贯穿生产全过程。
根据测试目的，通常集成电路测试可以分为：
1）验证测试；
2）生产测试；
3）老化测试；
4）成品测试。
五、应用
40、 模拟集成电路主要类型有：
1）线性IC：包括各种放大器、音响用集成电路、宽带放大器、电压调制器等；
2）接口IC：包括电压比较器、特种功能电路、驱动器、变换器、开关类以及接收/发送器等。
41、 数字集成电路是基于数字逻辑（布尔代数）设计和运行的、用于处理数字信号的集成电路。例如手机、数码相机、电脑CPU（Central Processing Unit/中央处理器）、数字电视的逻辑控制和重放的音频信号和视频信号等。
42、 集成电路按应用领域划分主要有：交通管理、金融安防、无线及微波通信、云计算、消费电子产品、智能物联硬件、高端制造、光学仪器以及其他领域等。
