大比特半导体学习教材SCA.docx

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大比特半导体学习教材SCA

半导体市场部人员行业了解规范

此规范是为了加强市场一线人员在最快的时间内对行业细分情况能够全面的认识与了解,从而真正的做到大比特资讯团队一线人员在行业内的专业水准,更大成度提高我们自身在市场中的竟争力以及与客户之间的沟通深入度.现对以下几个必需熟悉行业规范细则如下:

半导体器件分类:

（按制造技术）

1、分立器件

二极管：

有正负极，单向导电特性；半导体家族中元老；

晶体管：

也叫晶体三极管，有三个电极，最主要的功能是电流信号放大和开关作用；有

2个PN结构成；

晶闸管：

也叫可控硅，由PNPN四层半导体构成的元件；具有三个电极；可控硅在电路

中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，并且不象继电器那样

控制时有火花产生，而且动作快、寿命长、可靠性好。

2、光电器件

LED：

发光二极管；

激光器件：

受光器件、光电二极管、光电晶体管、CCD图象传感器、CMOS图象传感器

光复合器件：

光耦、光继电器、光断路器；

光通讯器件

3、逻辑IC

标准逻辑IC

微处理器（MicroProcessor）

CISC（ComplexInstructionSetComputer:

复杂命令计算机）

RISC（ReducedInstructionSetComputer：

缩小命令计算机）

DSP（DigitalSignalProcessor:

数字信号处理器件）

ASIC（ApplicationSpecificIntegratedCircuit:

特殊用途IC）

栅阵列（Gate-ArrayDevice）

SC（StandardCell:

标准器件）

FPLD（FieldProgrammableLogicDevice:

现场可编程化逻辑装置）

MPR（Microcomputerperipheral:

微型计算机外围LSI）

系统LSI（SystemLSI）

4、模拟IC

电源用IC

运算放大器（OPAmp）

比较器（Comparator）

AD,DA转换器（AD，DAConverter）

马达驱动IC（MotorDriverIC）

显示器用驱动器IC（DisplayDriverIC）

5、存储器

DRAM（DynamicRandomAccessMemory））,动态随机存储器；（易失性存储器）

SRAM（StaticRandomAccessMemory）静态随机存取内存；SRAM（STATICRAM）是利用双稳态触发器来保存信息的,只要不断电,信息是不会丢失的,所以谓之静态。

FlashMemory闪速存储器；它的主要特点是在不加电的情况下能长期保持存储的信息。

MaskROM；掩模型只读存储器；是制造商为了要大量生产,事先制作一颗有原始数据的ROM或EPROM当作样本,然后再大量生产与样本一样的ROM；

FeRAM：

（FeRAM）铁电存储器是一种在断电时不会丢失内容的非易失存储器，具有高速、高密度、低功耗和抗辐射等优点。

6、半导体材料分类:

管芯制造材料；封装材料

测试设备类:

半导体器件专用测试设备前端设备：

如清洗、氧化、CVD、光刻、掩膜等；后端有封装和测试设备。

集成电路概述

一、集成电路基础

1、按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路和接口集成电路三大类。

模拟集成电路用来产生、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），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）。

数字集成电路主要功能是进行数字运算和逻辑运算。

接口集成电路用于电子系统之间的连接和匹配。

2、按制作工艺可分为半导体集成电路和薄膜集成电路。

膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。

3、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、大规模集成电路和超大规模集成电路。

4、按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路。

5、按集成规模分类，也就是按一定大小的芯片上的晶体管个数分类，可分成小、中、大、超大型；

6、按用途可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。

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。

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。

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。

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。

（一）集成电路按应用（具体）分类：

1）放大器和比较器

功率放大器简称功放,可以说是各类音响器材中最大的一个家族了,其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后,产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。

运算放大器（简称“运放”）的作用是调节和放大模拟信号。

利用运放可以实现信号的放大、调理、滤波等多种功能，在个人数据助理、通信、汽车电子、音影产品、仪器仪表、传感器等领域有广泛的应用。

.

发送器应用：

汽车报警器、消费电子遥控、环境监测、遥控娱乐、照明与电源开关；

2）模数转换器（ADC）,数模转换器（DAC）

3）嵌入式处理与DSP

4）基于MEMS的传感器和温度传感器

5）RF（RadioFrequency射频）和IF（中频）器件

6）电源和散热管理

7）音频和视频产品IC（Audio/Vudio）

8）开关和多路复用器IC

开关和多路复用器产品已经广泛用于日益增长的多种应用领域，例如消费类、医学、工业、自动测试设备（ATE）、电视（TV）、通信基础设施、手机和汽车系统。

这些器件用于将通信中的宽带信号传送给基础设施并且传递高清晰度电视（HDTV）中的高清晰度视频信号和手机中的音频信号。

）

9）基准源

10）宽带产品

11）时钟和定时

13）微控制器（MCU）

14）接口、无线产品（BLUETOOTH）

15）光纤和光通信产品

16）其它

（功率放大器的输出功率比较大，增益不是很大，位于电路的输出端；运算放大器信号输入输出功率很小，增益很大，通常位于电路的前端）

1、模拟芯片/混合IC

模拟IC市场由放大器（功放/运算）、比较器、电压调节器、数据转换器、接口和电源管理IC、定制模拟IC等标准器件组成。

2、模拟IC代表性厂商

美国模拟器件公司（ADI）

美国美信集成公司（MAXIM）

美国德州仪器公司（TI）

美国凌力尔特公司（LINERN）

美国英特矽尔半导体公司（INTERSIL）

美国安森美半导体公司（ON）

美国国家半导体公司（NS）

美国飞兆半导体公司（FAIRCHILD）

美国国际整流器公司（IR）

美国微芯科技有限公司（MICROCHIP）

日资电源管理厂商

恩智浦半导体公司（NXP）：

产品可分为模拟IC和多媒体应用芯片；

日本松下半导体公司（PONSONIC）：

产品主电源管理和分立元器件；

东芝半导体公司（TOSHIBA）：

产品分为电源管理和微控制器；

富士通电子公司（FUJITSU）：

电源管理和微控制器；

瑞萨电子有公司（RENEAES）：

模拟元器件和微控制器；

特瑞仕半导体公司：

主要为电源管理IC；

日本精工电子：

充电管理IC

日本理光电子：

电池管理IC

台湾电源管理厂商

立琦科技MPU、电源管理IC

通嘉科技转换IC、LED驱动

安茂微电子电源管理IC

茂达电子放大器和电源管理IC

富鼎电子MOSFET和LDO

晶瀚科技电源管理IC和HDMI芯片

大陆电源管理厂商

圣邦微电子LDO和放大器

长运通电源管理IC

思旺电子转换芯片

昂宝电子节能转换芯片

启攀微电子LED驱动和触控IC

华润矽威电源管理IC

3、模拟与数字有四大不同

       处理连续性的光、声音、速度、温度等自然模拟信号的IC被称为模拟IC。

模拟IC处理的这些信号都具有连续性，可以转换为正弦波研究。

而数字IC处理的是非连续性信号，都是脉冲方波。

模拟IC按技术类型来分有只处理模拟信号的线性IC和同时处理模拟与数字信号的混合IC。

模拟IC按应用来分可分为标准型模拟IC和特殊应用型模拟IC。

标准型模拟IC包括放大器（Amplifier）、电压调节与参考对比（VoltageRegulator/Reference）、信号界面（Interface）、数据转换（DataConversion）、比较器（Comparator）等产品。

特殊应用型模拟IC主要应用在4个领域，分别是通信、汽车、电脑周边和消费类电子。

模拟IC具有四大特点。

生命周期可长达10年

        数字IC强调的是运算速度与成本比，数字IC设计的目标是在尽量低的成本下达到目标运算速度。

设计者必须不断采用更高效率的算法来处理数字信号，或者利用新工艺提高集成度降低成本。

因此数字IC的生命周期很短，大约为1年-2年。

        模拟IC强调的是高信噪比、低失真、低耗电、高可靠性和稳定性。

产品一旦达到设计目标就具备长久的生命力，生命周期长达10年以上的模拟IC产品也不在少数。

如音频运算放大器NE5532，自上世纪70年代末推出直到现在还是最常用的音频放大IC之一，几乎50%的多媒体音箱都采用了NE5532，其生命周期超过25年。

因为生命周期长，所以模拟IC的价格通常偏低。

工艺特殊少用CMOS工艺

        数字IC多采用CMOS工艺，而模拟IC很少采用CMOS工艺。

因为模拟IC通常要输出高电压或者大电流来驱动其他元件，而CMOS工艺的驱动能力很差。

此外，模拟IC最关键的是低失真和高信噪比，这两者都是在高电压下比较容易做到的。

而CMOS工艺主要用在5V以下的低电压环境，并且持续朝低电压方向发展。

        因此，模拟IC早期使用Bipolar工艺，但是Bipolar工艺功耗大，因此又出现BiCMOS工艺，结合了Bipolar工艺和CMOS工艺两者的优点。

另外还有CD工艺，将CMOS工艺和DMOS工艺结合在一起。

而BCD工艺则是结合了Bipolar、CMOS、DMOS三种工艺的优点。

在高频领域还有SiGe和GaAS工艺。

这些特殊工艺需要晶圆代工厂的配合，同时也需要设计者加以熟悉，而数字IC设计者基本上不用考虑工艺问题。

与元器件关系紧密

        模拟IC在整个线性工作区内需要具备良好的电流放大特性、小电流特性、频率特性等；在设计中因技术特性的需要，常常需要考虑元器件布局的对称结构和元器件参数的彼此匹配形式；模拟IC还必须具备低噪音和低失真性能。

电阻、电容、电感都会产生噪音或失真，设计者必须考虑到这些元器件的影响。

        对于数字电路来说是没有噪音和失真的，数字电路设计者完全不用考虑这些因素。

此外由于工艺技术的限制，模拟电路设计时应尽量少用或不用电阻和电容，特别是高阻值电阻和大容量电容，只有这样才能提高集成度和降低成本。

某些射频IC在电路板的布局也必须考虑在内，而这些是数字IC设计所不用考虑的。

因此模拟IC的设计者必须熟悉几乎所有的电子元器件。

辅助工具少测试周期长

        模拟IC设计者既需要全面的知识，也需要长时间经验的积累。

模拟IC设计者需要熟悉IC和晶圆制造工艺与流程，需要熟悉大部分元器件的电特性和物理特性。

通常很少有设计师熟悉IC和晶圆的制造工艺与流程。

而在经验方面，模拟IC设计师需要至少3年-5年的经验，优秀的模拟IC设计师需要10年甚至更长时间的经验。

        模拟IC设计的辅助工具少，其可以借助的EDA工具远不如数字IC设计多。

由于模拟IC功耗大，牵涉的因素多，而模拟IC又必须保持高度稳定性，因此认证周期长。

此外，模拟IC测试周期长且复杂。

        某些模拟IC产品需要采用特殊工艺和封装，必须与晶圆厂联合开发工艺，如BCD工艺和30V高压工艺。

此外，有些产品需要采用WCPS晶圆级封装，拥有此技术的封装厂目前还不多。

4、中国大陆模拟IC应用趋势呈现五大特点：

1.需求量持续高速增长。

2.通信和消费类电子产品仍是模拟IC的主要应用领域。

3.模拟IC应用地区集中在沿海。

4.电源管理芯片的需求量最大。

能量效率方面的标准实施正在促使人们减少线性电源的使用，推动旧式技术的多种开关电源的升级以及多种消费类产品采用电源管理，电器市场也在发生变革，纯机电产品和时钟机械控制的系统正在让位于电子化产品。

据CCID提供的研究数据显示，2006年电源管理IC超过了三成，达到34.1%。

放大器与比较器、RFIC、驱动电路、数据转换、开关与多路复用器和接口电路分别占12.9%、10.9%、9.7%、9.5%、6.1%和5.6%。

5.模拟产品技术的发展呈现两大趋势。

一是中低端的模拟IC应用开发日益普及，尤其是目前比较火热的消费类电子，如低功率电源、中低速放大器等。

另一个趋势是对高性能模拟IC的要求越来越高，如大功率电源、高速放大器，产品性能更多依赖研发和生产工艺。

随着中国自主设计的增长，对高端模拟电路的需求量也将迅猛增长。

5、混合信号IC让您在路途中享受家庭音响的美妙体验

随着数字家庭媒体如DVD和MP3市场的巨大增长，消费者已经惯常于在多媒体家庭娱乐中享受诸如环绕声之类的高端音响品质和功能。

越来越多的消费者期望在他们的汽车中也能获得相同的体验。

混合信号单芯片提高性能车内音源目前提供一系列模拟和数字信号，所有信号必须经过正确处理和路由。

随着廉价和数据存储设备的增多，对数字信号处理器、模拟和混合信号元件如ADC、DAC及编解码器的匹配能力的要求提高了。

混合信号元件必须能编码和解码日益增长的音频格式，包括MP3、AC3、AAC及WMA等等。

例如：

高清晰度等离子电视要达到1366×768像素的分辨力，有赖于高性能视频数模转换器，它必须足够快，且有足够高的分辨力；

二、嵌入式芯片---MCU、DSP、FPGA

（一）MCU定义：

MCU（MicroControllerUnit）中文名称为多点控制单元，又称单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer），是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

1、MCU的分类

MCU按其存储器类型可分为：

A、MASK（掩模）ROM、OTP（一次性可编程）ROM、FLASHROM等类型。

B、MASKROM的MCU价格便宜，但程序在出厂时已经固化，适合程序固定不变的应用场合；

C、FALSHROM的MCU程序可以反复擦写，灵活性很强，但价格较高，适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途；

D、OTPROM的MCU价格介于前两者之间，同时又拥有一次性可编程能力，适合既要求一定灵活性，又要求低成本的应用场合，尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。

微控制器在经过这几年不断地研究,发展,历经4位,8位,到现在的16位及32位,甚至64位。

产品的成熟度,以及投入厂商之多,应用范围之广,真可谓之空前。

目前在国外大厂因开发较早,产品线广,所以技术领先,而本土厂商则以多功能为产品导向取胜。

但不可讳言的,本土厂商的价格战是对外商造成威胁的关键因素。

由于制程的改进，8位MCU与4位MCU价差相去无几，8位已渐成为市场主流；

2、MCU应用分类：

A、目前4位MCU大部份应用在计算器、车用仪表、车用防盗装置、呼叫器、无线电话、CD播放器、LCD驱动控制器、LCD游戏机、儿童玩具、磅秤、充电器、胎压计、温湿度计、遥控器及傻瓜相机等；

B、8位MCU大部份应用在电表、马达控制器、电动玩具机、变频式冷气机、呼叫器、传真机、来电辨识器（CallerID）、电话录音机、CRT显示器、键盘及USB等；

C、16位MCU大部份应用在行动电话、数字相机及摄录放影机等；

D、32位MCU大部份应用在Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、Router、工作站、ISDN电话、激光打印机与彩色传真机；

E、64位MCU大部份应用在高阶工作站、多媒体互动系统、高级电视游乐器（如SEGA的Dreamcast及Nintendo的GameBoy）及高级终端机等。

3、单片机的基本结构———五个组成部份：

运算器：

用于实现算术和逻辑运算。

计算机的运算和处理都在这里进行;

控制器：

是计算机的控制指挥部件,使计算机各部份能自动协调的工作;

存储器：

用于存放程序和数据；（又分为内存储器和外存储器,内存储器就如我们电脑的硬盘,外存储器就如我们的U盘）

输入设备：

用于将程序和数据输入到计算机（例如我们电脑的键盘、扫描仪）;

输出设备：

输出设备用于把计算机数据计算或加工的结果以用户需要的形式显示或保存（例如我们的打印机）。

注：

通常把运算器和控制器合在一起称为中央处理器（CentralProcessingUnit）,简称CPU；通常把外存储器、输入设备和输出设备合在一起称之为计算机的外部设备。

A、中央处理器（CPU）：

　　刚跟大家讲过,需要提醒的是MCS-51的CPU能处理8位二进制数或代码;

B、内部数据存储器（RAM）：

　　8051芯片共有256个RAM单元,其中后128单元被专用寄存器占用（稍后我们详解）,能作为寄存器供用户使用的只是前128单元,用于存放可读写的数据。

因此通常所说的内部数据存储器就是指前128单元,简称内部RAM。

地址范围为00H~FFH（256B）。

是一个多用多功能数据存储器,有数据存储、通用工作寄存器、堆栈、位地址等空间。

C、内部程序存储器（ROM）：

　　在前面也已讲过,8051内部有4KB的ROM,用于存放程序、原始数据或表格。

因此称之为程序存储器,简称内部RAM。

地址范围为0000H~FFFFH（64KB）。

D、定时器/计数器

　　8051共有2个16位的定时器/计数器,以实现定时或计数功能,并以其定时或计数结果对计算机进行控制。

定时时靠内部分频时钟频率计数实现,做计数器时,对P3.4（T0）或P3.5（T1）端口的低电平脉冲计数。

E、并行I/O口

　　MCS-51共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3）以实现数据的输入输出。

具体功能在后面章节中将会详细论述。

F、串行口

　　MCS-51有一个全双工的串行口,以实现单片机和其它设备之间的串行数据传送。

该串行口功能较强,既可作为全双工异步通信收发器使用,也可作为移位器使用。

RXD（P3.0）脚为接收端口,TXD（P3.1）脚为发送端口。

G、中断控制系统

　　MCS-51单片机的中断功能较强,以满足不同控制应用的需要。

共有5个中断源,即外中断2个,定时中断2个,串行中断1个,全部中断分为高级和低级共二个优先级别。

H、时钟电路

MCS-51芯片的内部有时钟电路,但石英晶体和微调电容需外接。

时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。

系统允许的晶振频率为12MHZ。

4、微控制器（MCU）国内外厂商

美资——微芯科技、爱特梅尔、飞思卡尔、德州仪器、芯科科技。

日资——瑞萨、东芝、富士通；

台资——新唐、义隆、盛群、中颖、麦肯、十速

内地——海尔、中微、普芯达电子。

（二）、DSP概述

什么是DSP芯片

DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。

根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点：

（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；

（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；

（3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；

（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；

（5）快速的中断处理和硬件I/O支持；

（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；

（7）可以并行执行多个操作；

（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。

当然，与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。

数字信号处理的实现方法一般有以下几种：

（1）在通用的计算机（如PC机）上用软件（如Fortran、C语言）实现；

（2）在通用计算机系统中加上专用的加速处理机实现；

（3）用通用的单片机（如MCS-51、96系列等）实现，这种方法可用于一些不太复杂的数字信号处理，如数字控制等；

（4）用通用的可编程DSP芯片实现。

与单片机相比，DSP芯片具有更加适合于数字信号处理的软件和硬件资源，可用于复杂的数字信号处理算法；

（5）用专用的DSP芯片实现。

在一些特殊的场合，要求的信号处理速度极高，用通用DSP芯片很难实现，例如专用于FFT、数字滤波、卷积、相关等算法的DSP芯片，这种芯片将相应的信号处理算法在芯片内部用硬件实现，无需进行编程。

在上述几种方法中，第1种方法的缺点是速度较慢，一般可用于DSP算法的模拟；第2种和第5种方法专用性强，应用受到很大的限制，第2种方法也不便于系统的独立运行；第3种方法只适用于实现简单的DSP算法；只有第4种方法才使数字信号处理的应用打开了新的局面。

虽然数字信号处理的理论发展迅速，但在20世纪80年代以前，由于实现方法的限制，数字信号处理的理论还得不到广泛的应用。

直到20世纪70年代末80年代初世界上第一片单片可编程DSP芯片的诞生，才将理论研究结果广泛应用到低成本的实际系统中，并且推动了新的理论和应用领域的发展。

可以毫不夸张地说，DSP芯片的诞生及发展对近20年来通信、计算机、控制等领域的技术发展起到十分重要的作用。

DSP系统的特点

数字信号处理系统是以数字信号处理为基础，因此具有数字处理的全部优点：

（1）接口方便。

DSP系统与其他以现代数字技术为基础的系统或设备都是相互兼容的，与这样的系统接口以实现某种功能要比模拟系统与这些系统接口要容易得多；

（2）编程方便。

DSP系统中的可编程DSP芯片可使设计人员在开发过程中灵活方便地对软件进行修改和升级；

（3）稳定性好。

DSP系统以数字处理为基础，受环境温度以及噪声的影响较小，可靠性高；

（4）精度高。

16位数字系统可以达到的精度；

（5）可重复性好。

模拟系统的性能受元器件参数性能变化比较大，而数字系统基本不受影响，因此数字系统便于测试、调试和大规模生产；

（6）集成方便。

DSP系统中的数字部件有高度的规范性，便于大规模集成。

当然，数字信号处理也存在一定的缺点。

例如，对于简单的信号处理任务，如与模拟交换线的电话接口，若采用DSP则使成本增加。

DSP系统中的高速时钟可能带来高频干扰和电磁泄漏等问题，而且DSP系统消耗的功率也较大。

此外，DSP技术更新的速度快，数学知识要求多，开发