集成电路论文范文3000字怎么写
集成电路芯片封装技术浅谈 自从美国Intel公司1971年设计制造出4位微处a理器芯片以来,在20多年时间内,CPU从Intel4004、80286、80386、80486发展到Pentium和PentiumⅡ,数位从4位、8位、16位、32位发展到64位;主频从几兆到今天的400MHz以上,接近GHz;CPU芯片里集成的晶体管数由2000个跃升到500万个以上;半导体制造技术的规模由SSI、MSI、LSI、VLSI达到 ULSI。封装的输入/输出(I/O)引脚从几十根,逐渐增加到几百根,下世纪初可能达2千根。这一切真是一个翻天覆地的变化。 对于CPU,读者已经很熟悉了,286、386、486、Pentium、Pentium Ⅱ、Celeron、K6、K6-2 ……相信您可以如数家珍似地列出一长串。但谈到CPU和其他大规模集成电路的封装,知道的人未必很多。所谓封装是指安装半导体集成电路芯片用的外壳,它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用,而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁--芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。因此,封装对CPU和其他LSI集成电路都起着重要的作用。新一代CPU的出现常常伴随着新的封装形式的使用。 芯片的封装技术已经历了好几代的变迁,从DIP、QFP、PGA、BGA到CSP再到MCM,技术指标一代比一代先进,包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1,适用频率越来越高,耐温性能越来越好,引脚数增多,引脚间距减小,重量减小,可靠性提高,使用更加方便等等。 下面将对具体的封装形式作详细说明。 一、DIP封装 70年代流行的是双列直插封装,简称DIP(Dual In-line Package)。DIP封装结构具有以下特点: 适合PCB的穿孔安装; 比TO型封装(图1)易于对PCB布线; 操作方便。 DIP封装结构形式有:多层陶瓷双列直插式DIP,单层陶瓷双列直插式DIP,引线框架式DIP(含玻璃陶瓷封接式,塑料包封结构式,陶瓷低熔玻璃封装式),如图2所示。 衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比,这个比值越接近1越好。以采用40根I/O引脚塑料包封双列直插式封装(PDIP)的CPU为例,其芯片面积/封装面积=3×3/24×50=1:86,离1相差很远。不难看出,这种封装尺寸远比芯片大,说明封装效率很低,占去了很多有效安装面积。 Intel公司这期间的CPU如8086、80286都采用PDIP封装。 二、芯片载体封装 80年代出现了芯片载体封装,其中有陶瓷无引线芯片载体LCCC(Leadless Ceramic Chip Carrier)、塑料有引线芯片载体PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)、小尺寸封装SOP(Small Outline Package)、塑料四边引出扁平封装PQFP(Plastic Quad Flat Package),封装结构形式如图3、图4和图5所示。 以5mm焊区中心距,208根I/O引脚的QFP封装的CPU为例,外形尺寸28×28mm,芯片尺寸10×10mm,则芯片面积/封装面积=10×10/28×28=1:8,由此可见QFP比DIP的封装尺寸大大减小。QFP的特点是: 适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线; 封装外形尺寸小,寄生参数减小,适合高频应用; 操作方便; 可靠性高。 在这期间,Intel公司的CPU,如Intel 80386就采用塑料四边引出扁平封装PQFP。 三、BGA封装 90年代随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用,LSI、VLSI、ULSI相继出现,硅单芯片集成度不断提高,对集成电路封装要求更加严格,I/O引脚数急剧增加,功耗也随之增大。为满足发展的需要,在原有封装品种基础上,又增添了新的品种--球栅阵列封装,简称BGA(Ball Grid Array Package)。如图6所示。 BGA一出现便成为CPU、南北桥等VLSI芯片的高密度、高性能、多功能及高I/O引脚封装的最佳选择。其特点有: I/O引脚数虽然增多,但引脚间距远大于QFP,从而提高了组装成品率; 虽然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷芯片法焊接,简称C4焊接,从而可以改善它的电热性能: 厚度比QFP减少1/2以上,重量减轻3/4以上; 寄生参数减小,信号传输延迟小,使用频率大大提高; 组装可用共面焊接,可靠性高; BGA封装仍与QFP、PGA一样,占用基板面积过大; Intel公司对这种集成度很高(单芯片里达300万只以上晶体管),功耗很大的CPU芯片,如Pentium、Pentium Pro、Pentium Ⅱ采用陶瓷针栅阵列封装CPGA和陶瓷球栅阵列封装CBGA,并在外壳上安装微型排风扇散热,从而达到电路的稳定可靠工作。 四、面向未来的新的封装技术 BGA封装比QFP先进,更比PGA好,但它的芯片面积/封装面积的比值仍很低。 Tessera公司在BGA基础上做了改进,研制出另一种称为μBGA的封装技术,按5mm焊区中心距,芯片面积/封装面积的比为1:4,比BGA前进了一大步。 1994年9月日本三菱电气研究出一种芯片面积/封装面积=1:1的封装结构,其封装外形尺寸只比裸芯片大一点点。也就是说,单个IC芯片有多大,封装尺寸就有多大,从而诞生了一种新的封装形式,命名为芯片尺寸封装,简称CSP(Chip Size Package或Chip Scale Package)。CSP封装具有以下特点: 满足了LSI芯片引出脚不断增加的需要; 解决了IC裸芯片不能进行交流参数测试和老化筛选的问题; 封装面积缩小到BGA的1/4至1/10,延迟时间缩小到极短。 曾有人想,当单芯片一时还达不到多种芯片的集成度时,能否将高集成度、高性能、高可靠的CSP芯片(用LSI或IC)和专用集成电路芯片(ASIC)在高密度多层互联基板上用表面安装技术(SMT)组装成为多种多样电子组件、子系统或系统。由这种想法产生出多芯片组件MCM(Multi Chip Model)。它将对现代化的计算机、自动化、通讯业等领域产生重大影响。MCM的特点有: 封装延迟时间缩小,易于实现组件高速化; 缩小整机/组件封装尺寸和重量,一般体积减小1/4,重量减轻1/3; 可靠性大大提高。 随着LSI设计技术和工艺的进步及深亚微米技术和微细化缩小芯片尺寸等技术的使用,人们产生了将多个LSI芯片组装在一个精密多层布线的外壳内形成MCM产品的想法。进一步又产生另一种想法:把多种芯片的电路集成在一个大圆片上,从而又导致了封装由单个小芯片级转向硅圆片级(wafer level)封装的变革,由此引出系统级芯片SOC(System On Chip)和电脑级芯片PCOC(PC On Chip)。 随着CPU和其他ULSI电路的进步,集成电路的封装形式也将有相应的发展,而封装形式的进步又将反过来促成芯片技术向前发展。
工程硕士的学位论文的选题可以直接来源于生产实际或具有明确的生产背景和应用价值。学位论文选题应具有一定的先进性和技术难度,能体现工程硕士研究生综合运用科学理论、方法和技术手段解决工程实际问题的能力。学位论文选题可以是一个完整的集成电路工程项目,可以是工程技术研究专题,也可以是新工艺、新设备、新材料、集成电路与系统芯片新产品的研制与开发。学位论文应包括:课题意义的说明、国内外动态、设计方案的比较与评估、需要解决的主要问题和途径、本人在课题中所做的工作、理论分析、设计计算书、测试装置和试验手段、计算程序、试验数据处理、必要的图纸、图表曲线与结论、结果的技术和经济效果分析、所引用的参考文献等,与他人合作或前人基础上继续进行的课题,必须在论文中明确指出本人所做的工作。
集成电路论文3000字怎么写
数控技术经过50年的2个阶段和6代的发展: 第1阶段:硬件数控(NC) 第1代:1952年的电子管 第2代:1959年晶体管分离元件 第3代:1965年的小规模集成电路 第2阶段:软件数控(CNC) 第4代:1970年的小型计算机 第5代:1974年的微处理器 第6代:1990年基于个人PC机(PC-BASEO) 第6代的系统优点主要有: (1) 元器件集成度高,可靠性好,性能高,可靠性已可达到5万小时以上; (2) 基于PC平台,技术进步快,升级换代容易; (3) 提供了开放式基础,可供利用的软、硬件资源丰富,使数控功能扩展到很宽的领域(如CAD、CAM、CAPP,连接网卡、声卡、打印机、摄影机等); (4) 对数控系统生产厂来说,提供了优良的开发环境,简化了硬件。 目前,国际上最大的数控系统生产厂是日本FANUC公司,1年生产5万套以上系统,占世界市场约40%左右,其次是德国的西门子公司约占15%以上,再次是德海德汉尔,西班牙发格,意大利菲地亚,法国的NUM,日本的三菱、安川。 国产数控系统厂家主要有华中数控、北京航天机床数控集团、北京凯恩帝、北京凯奇、沈阳艺天、广州数控、南京新方达、成都广泰等,国产数控生产厂家规模都较小,年产都还没有超过300~400套。 近10年数控机床为适应加工技术发展,在以下几个技术领域都有巨大进步。 (1) 高速化 由于高速加工技术普及,机床普遍提高各方面速度,车床主轴转速由3000~4000r/min提高到8000~10000r/min,铣床和加工中心主轴转速由4000~8000r/min提高到12000r/min、24000r/min、40000r/min以上�快速移动速度由过去的10~20m/min提高到48m/min、60m/min、80m/min、120m/min在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度,其已由过去一般机床的0.5G(重力加速度)提高到1.5~2G,最高可达15G,直线电机在机床上开始使用,主轴上大量采用内装式主轴电机。 (2) 高精度化 数控机床的定位精度已由一般的0.01~0.02mm提高到0.008mm左右,亚微米级机床达到0.0005mm左右,纳米级机床达到0.005~0.01μm,最小分辨率为1nm(0.000001mm)的数控系统和机床已有产品。 数控中两轴以上插补技术大大提高,纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到1μ的圆度,插补前多程序段预读,大大提高插补质量,并可进行自动拐角处理等。 (3) 复合加工、新结构机床大量出现 如5轴5面体复合加工机床,5轴5联动加工各类异形零件。也派生出各新颖的机床结构,包括6轴虚拟轴机床,串并联铰链机床等。采用特殊机械结构,数控的特殊运算方式,特殊编程要求。 (4) 使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。如内冷钻头由于使高压冷却液直接冷却钻头切削刃和排除切屑,在钻深孔时大大提高效率。加工钢件切削速度能达1000m/min,加工铝件能达5000m/min。 (5) 数控机床的开放性和联网管理,已是使用数控机床的基本要求,它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段,而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。因此,计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、异行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来,这必然成为21世纪制造业发展的一个主要潮流。 2, 数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看,其主要研究热点有以下几个方面〔1~8〕。 2.1 高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的体。高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一,国际生产工程学会(CIRP)将其确定为21世纪的中心研究方向之一。 在轿车工业领域,年产30万辆的生产节拍是40秒/辆,而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一;在航空和宇航工业领域,其加工的零部件多为薄壁和薄筋,刚度很差,材料为铝或铝合金,只有在高切削速度和切削力很小的情况下,才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装,使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 从EMO2001展会情况来看,高速加工中心进给速度可达80m/min,甚至更高,空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂,包括我国的上海通用汽车公司,已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min,快速为100m/min,加速度达2g,主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件,只用30min,而同样的零件在一般高速铣床加工需3h,在普通铣床加工需8h;德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。 在加工精度方面,近10年来,普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密级加工中心则从3~5μm,提高到1~5μm,并且超精密加工精度已开始进入纳米级(01μm)。 在可靠性方面,国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上,伺服系统的MTBF值达到30000h以上,表现出非常高的可靠性。 为了实现高速、高精加工,与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展,应用领域进一步扩大。
现代电力电子技术浅探电力电子技术是研究采用电力电子器件实现对电能的控制和变换的科学,是介于电气工程三大主要领域--电力、电子和控制之间的交叉学科,在电力、工业、交通、航空航天等领域具有广泛的应用。电力电子技术的应用已经深入到工业生产和社会生活的各个方面,成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术,可以有效地节约能源。一、电力电子技术的发展现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。1、整流器时代大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。2、逆变器时代七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。3、变频器时代进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。二、电力电子技术的应用1、一般工业工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的调速性能,给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来,由于电力电子变频技术的迅速发展,使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美,交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千kW的各种轧钢机,小到几百W的数控机床的伺服电机,以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置,以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置,这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源,电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。2、交通运输电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置,交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中,电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外,车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制,其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机,它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源,因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输,那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统,而近年来交流变频调速已成为主流。3、电力系统电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计,发达国家在用户最终使用的电能中,有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中,电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说,如果离开电力电子技术,电力系统的现代化就是不可想象的。直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势,其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。近年发展起来的柔性交流输电(FACTS)也是依靠电力电子装置才得以实现的。无功补偿和谐波抑制对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器(SVG)、有源电力滤波器(APF)等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。在配电网系统,电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等,以进行电能质量控制,改善供电质量。在变电所中,给操作系统提供可靠的交直流操作电源,给蓄电池充电等都需要电力电子装置。4、电子装置用电源各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源,现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中,以前大量采用线性稳压电源供电,由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高,现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源,所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。5、家用电器照明在家用电器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源,通常被称为“节能灯”,它正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外,有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。6、其他不间断电源(UPS)在现代社会中的作用越来越重要,用量也越来越大,在电力电子产品中已占有相当大的份额。航天飞行器中的各种电子仪器需要电源,载人航天器中为了人的生存和工作,也离不开各种电源,这些都必需采用电力电子技术。传统的发电方式是火力发电、水力发电以及后来兴起的核能发电。能源危机后,各种新能源、可再生能源及新型发电方式越来越受到重视。其中太阳能发电、风力发电的发展较快,燃料电池更是备受关注。太阳能发电和风力发电受环境的制约,发出的电力质量较差,常需要储能装置缓冲,需要改善电能质量,这就需要电力电子技术。当需要和电力系统联网时,也离不开电力电子技术。为了合理地利用水力发电资源,近年来抽水储能发电站受到重视。其中的大型电动机的起动和调速都需要电力电子技术。超导储能是未来的一种储能方式,它需要强大的直流电源供电,这也离不开电力电子技术。核聚变反应堆在产生强大磁场和注入能量时,需要大容量的脉冲电源,这种电源就是电力电子装置。科学实验或某些特殊场合,常常需要一些特种电源,这也是电力电子技术的用武之地。以前电力电子技术的应用偏重于中、大功率。现在,在1kW以下,甚至几十W以下的功率范围内,电力电子技术的应用也越来越广,其地位也越来越重要。这已成为一个重要的发展趋势,值得引起人们的注意。总之,电力电子技术的应用范围十分广泛。从人类对宇宙和大自然的探索,到国民经济的各个领域,再到我们的衣食住行,到处都能感受到电力电子技术的存在和巨大魅力。这也激发了一代又一代的学者和工程技术人员学习、研究电力电子技术并使其飞速发展。电力电子装置提供给负载的是各种不同的直流电源、恒频交流电源和变频交流电源,因此也可以说,电力电子技术研究的也就是电源技术。电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在大型风机、水泵采用变频调速方面,在使用量十分庞大的照明电源等方面,电力电子技术的节能效果十分显著,因此它也被称为是节能技术。
工程硕士的学位论文的选题可以直接来源于生产实际或具有明确的生产背景和应用价值。学位论文选题应具有一定的先进性和技术难度,能体现工程硕士研究生综合运用科学理论、方法和技术手段解决工程实际问题的能力。学位论文选题可以是一个完整的集成电路工程项目,可以是工程技术研究专题,也可以是新工艺、新设备、新材料、集成电路与系统芯片新产品的研制与开发。学位论文应包括:课题意义的说明、国内外动态、设计方案的比较与评估、需要解决的主要问题和途径、本人在课题中所做的工作、理论分析、设计计算书、测试装置和试验手段、计算程序、试验数据处理、必要的图纸、图表曲线与结论、结果的技术和经济效果分析、所引用的参考文献等,与他人合作或前人基础上继续进行的课题,必须在论文中明确指出本人所做的工作。
集成电路论文3000字
集成电路芯片封装技术浅谈 自从美国Intel公司1971年设计制造出4位微处a理器芯片以来,在20多年时间内,CPU从Intel4004、80286、80386、80486发展到Pentium和PentiumⅡ,数位从4位、8位、16位、32位发展到64位;主频从几兆到今天的400MHz以上,接近GHz;CPU芯片里集成的晶体管数由2000个跃升到500万个以上;半导体制造技术的规模由SSI、MSI、LSI、VLSI达到 ULSI。封装的输入/输出(I/O)引脚从几十根,逐渐增加到几百根,下世纪初可能达2千根。这一切真是一个翻天覆地的变化。 对于CPU,读者已经很熟悉了,286、386、486、Pentium、Pentium Ⅱ、Celeron、K6、K6-2 ……相信您可以如数家珍似地列出一长串。但谈到CPU和其他大规模集成电路的封装,知道的人未必很多。所谓封装是指安装半导体集成电路芯片用的外壳,它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用,而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁--芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。因此,封装对CPU和其他LSI集成电路都起着重要的作用。新一代CPU的出现常常伴随着新的封装形式的使用。 芯片的封装技术已经历了好几代的变迁,从DIP、QFP、PGA、BGA到CSP再到MCM,技术指标一代比一代先进,包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1,适用频率越来越高,耐温性能越来越好,引脚数增多,引脚间距减小,重量减小,可靠性提高,使用更加方便等等。 下面将对具体的封装形式作详细说明。 一、DIP封装 70年代流行的是双列直插封装,简称DIP(Dual In-line Package)。DIP封装结构具有以下特点: 适合PCB的穿孔安装; 比TO型封装(图1)易于对PCB布线; 操作方便。 DIP封装结构形式有:多层陶瓷双列直插式DIP,单层陶瓷双列直插式DIP,引线框架式DIP(含玻璃陶瓷封接式,塑料包封结构式,陶瓷低熔玻璃封装式),如图2所示。 衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比,这个比值越接近1越好。以采用40根I/O引脚塑料包封双列直插式封装(PDIP)的CPU为例,其芯片面积/封装面积=3×3/24×50=1:86,离1相差很远。不难看出,这种封装尺寸远比芯片大,说明封装效率很低,占去了很多有效安装面积。 Intel公司这期间的CPU如8086、80286都采用PDIP封装。 二、芯片载体封装 80年代出现了芯片载体封装,其中有陶瓷无引线芯片载体LCCC(Leadless Ceramic Chip Carrier)、塑料有引线芯片载体PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)、小尺寸封装SOP(Small Outline Package)、塑料四边引出扁平封装PQFP(Plastic Quad Flat Package),封装结构形式如图3、图4和图5所示。 以5mm焊区中心距,208根I/O引脚的QFP封装的CPU为例,外形尺寸28×28mm,芯片尺寸10×10mm,则芯片面积/封装面积=10×10/28×28=1:8,由此可见QFP比DIP的封装尺寸大大减小。QFP的特点是: 适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线; 封装外形尺寸小,寄生参数减小,适合高频应用; 操作方便; 可靠性高。 在这期间,Intel公司的CPU,如Intel 80386就采用塑料四边引出扁平封装PQFP。 三、BGA封装 90年代随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用,LSI、VLSI、ULSI相继出现,硅单芯片集成度不断提高,对集成电路封装要求更加严格,I/O引脚数急剧增加,功耗也随之增大。为满足发展的需要,在原有封装品种基础上,又增添了新的品种--球栅阵列封装,简称BGA(Ball Grid Array Package)。如图6所示。 BGA一出现便成为CPU、南北桥等VLSI芯片的高密度、高性能、多功能及高I/O引脚封装的最佳选择。其特点有: I/O引脚数虽然增多,但引脚间距远大于QFP,从而提高了组装成品率; 虽然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷芯片法焊接,简称C4焊接,从而可以改善它的电热性能: 厚度比QFP减少1/2以上,重量减轻3/4以上; 寄生参数减小,信号传输延迟小,使用频率大大提高; 组装可用共面焊接,可靠性高; BGA封装仍与QFP、PGA一样,占用基板面积过大; Intel公司对这种集成度很高(单芯片里达300万只以上晶体管),功耗很大的CPU芯片,如Pentium、Pentium Pro、Pentium Ⅱ采用陶瓷针栅阵列封装CPGA和陶瓷球栅阵列封装CBGA,并在外壳上安装微型排风扇散热,从而达到电路的稳定可靠工作。 四、面向未来的新的封装技术 BGA封装比QFP先进,更比PGA好,但它的芯片面积/封装面积的比值仍很低。 Tessera公司在BGA基础上做了改进,研制出另一种称为μBGA的封装技术,按5mm焊区中心距,芯片面积/封装面积的比为1:4,比BGA前进了一大步。 1994年9月日本三菱电气研究出一种芯片面积/封装面积=1:1的封装结构,其封装外形尺寸只比裸芯片大一点点。也就是说,单个IC芯片有多大,封装尺寸就有多大,从而诞生了一种新的封装形式,命名为芯片尺寸封装,简称CSP(Chip Size Package或Chip Scale Package)。CSP封装具有以下特点: 满足了LSI芯片引出脚不断增加的需要; 解决了IC裸芯片不能进行交流参数测试和老化筛选的问题; 封装面积缩小到BGA的1/4至1/10,延迟时间缩小到极短。 曾有人想,当单芯片一时还达不到多种芯片的集成度时,能否将高集成度、高性能、高可靠的CSP芯片(用LSI或IC)和专用集成电路芯片(ASIC)在高密度多层互联基板上用表面安装技术(SMT)组装成为多种多样电子组件、子系统或系统。由这种想法产生出多芯片组件MCM(Multi Chip Model)。它将对现代化的计算机、自动化、通讯业等领域产生重大影响。MCM的特点有: 封装延迟时间缩小,易于实现组件高速化; 缩小整机/组件封装尺寸和重量,一般体积减小1/4,重量减轻1/3; 可靠性大大提高。 随着LSI设计技术和工艺的进步及深亚微米技术和微细化缩小芯片尺寸等技术的使用,人们产生了将多个LSI芯片组装在一个精密多层布线的外壳内形成MCM产品的想法。进一步又产生另一种想法:把多种芯片的电路集成在一个大圆片上,从而又导致了封装由单个小芯片级转向硅圆片级(wafer level)封装的变革,由此引出系统级芯片SOC(System On Chip)和电脑级芯片PCOC(PC On Chip)。 随着CPU和其他ULSI电路的进步,集成电路的封装形式也将有相应的发展,而封装形式的进步又将反过来促成芯片技术向前发展。
工程硕士的学位论文的选题可以直接来源于生产实际或具有明确的生产背景和应用价值。学位论文选题应具有一定的先进性和技术难度,能体现工程硕士研究生综合运用科学理论、方法和技术手段解决工程实际问题的能力。学位论文选题可以是一个完整的集成电路工程项目,可以是工程技术研究专题,也可以是新工艺、新设备、新材料、集成电路与系统芯片新产品的研制与开发。学位论文应包括:课题意义的说明、国内外动态、设计方案的比较与评估、需要解决的主要问题和途径、本人在课题中所做的工作、理论分析、设计计算书、测试装置和试验手段、计算程序、试验数据处理、必要的图纸、图表曲线与结论、结果的技术和经济效果分析、所引用的参考文献等,与他人合作或前人基础上继续进行的课题,必须在论文中明确指出本人所做的工作。
集成电路导论论文3000字怎么写
电气工程专业概论课程论文暨学期总结2012年第一学期 电气工程专业概论是我们大一的第一门专业课,作为大一新生,刚接触这门课时,对于这门课感到非常陌生,甚至有些害怕:高中没学过怎么办?专业课这么难怎么办?除了陌生之外,还有些许期待,些许激动:学专业课了!终于脱离语数外的魔爪了!等到了上课,事实是它果然没有让我失望!虽然没有教我深入了解知识,却给了我一个总体的概念,让我知道,四年,我该干什么,我能干什么。也许这也是概论课的目的吧。 通过一阶段的学习,我对电气工程也有了一些浅显的认识和了解,主要有以下一些内容。总的来说,电气工程及其自动化专业有很多方向,本科阶段主要有:电机电器及其控制,电力系统及其自动化,高电压与绝缘技术,工业自动化,电气技术等方向。硕博阶段主要有:电机与电器,电力系统及其自动化,高电压与绝缘技术,电力电子与电力传动,电工理论与新技术等方向。随着科学技术的进步,专业的内涵也要发生变化。电气工程专业也要与时俱进,主要是要和信息科学、自动化科学、计算机科学、电子科学、能源科学、材料科学等其他学科进行交叉融合,以求自身发展。电气工程专业的学生今后要更多地学习自动化和信息技术方面的知识,才能跟上时代的步伐。 知识的创新和发展要求人才不仅具有丰富的科学文化知识,而且还应具有较强的创新精神和创新能力,以及良好的合作精神和组织管理能力,只有这样才能适应时代发展的要求。因此,拓宽专业口径,减少专业课教学时数已经成为大家的共识。 现在的时代是一个“知识爆炸”的时代,知识的产生、更新速度非常之快。几年前学到的新知识,现在可能就已经落伍了。电气工程也是如此,我们不能指望在四年时间内学完电气工程全部的专业知识。但是尽早了解电气工程的概况的确是非常必要的,这可以帮助学生尽早把握电气工程的基本技术脉络,为进一步深入研究本专业打下扎实的基础。因此,如何根据自己的兴趣设计自己的专业生涯,如何根据自己的爱好选择专业及专业方向,如何根据自己的特长选修最合适的专业课,成为刚入学的新生越来越关心的问题,也使他们迫切要求尽快了解专业的概貌。这本《电气工程概论》的课本,就电气工程专业的发展史、专业特点、专业知识结构与应用领域进行全面介绍,对我的专业及专业方向选择和课程选择起到了指导的作用。同时也开阔了我的视野。 以下便是我初步掌握的关于电气工程及其自动化学科的一些基本资料。 电气工程及其自动化专业属于电气工程学科。本专业旨在培养适应社会主义市场经济和电气工程领域的需要、具有从事电气工程领域规划、研究、开发、设计、运营和管理等工作能力的高级复合型应用人才。总之,既来之则安之,不管我们的专业是如何的难学,也不管我们的专业的就业前景是如何之广,更不论考研是何等困难,踏踏实实的学好每一门课,无论基础课还是专业课,学好会用才是王道,才能使我们在复杂的社会就业环境中立于不败之地。当然,在学习中培养动手实际能力、创新能力也是非常重要的一点,社会需要的人才一定是可用的创新性人才,而不是只会考试的书呆。我会坚持自己的理想,以成为电气专业高级工程师为自己终身奋斗目标,为自己的理想,为祖国的电力工业不落后与其他任何国家。
没有题目?,方向很多
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工程硕士的学位论文的选题可以直接来源于生产实际或具有明确的生产背景和应用价值。学位论文选题应具有一定的先进性和技术难度,能体现工程硕士研究生综合运用科学理论、方法和技术手段解决工程实际问题的能力。学位论文选题可以是一个完整的集成电路工程项目,可以是工程技术研究专题,也可以是新工艺、新设备、新材料、集成电路与系统芯片新产品的研制与开发。学位论文应包括:课题意义的说明、国内外动态、设计方案的比较与评估、需要解决的主要问题和途径、本人在课题中所做的工作、理论分析、设计计算书、测试装置和试验手段、计算程序、试验数据处理、必要的图纸、图表曲线与结论、结果的技术和经济效果分析、所引用的参考文献等,与他人合作或前人基础上继续进行的课题,必须在论文中明确指出本人所做的工作。
集成电路芯片封装技术浅谈 自从美国Intel公司1971年设计制造出4位微处a理器芯片以来,在20多年时间内,CPU从Intel4004、80286、80386、80486发展到Pentium和PentiumⅡ,数位从4位、8位、16位、32位发展到64位;主频从几兆到今天的400MHz以上,接近GHz;CPU芯片里集成的晶体管数由2000个跃升到500万个以上;半导体制造技术的规模由SSI、MSI、LSI、VLSI达到 ULSI。封装的输入/输出(I/O)引脚从几十根,逐渐增加到几百根,下世纪初可能达2千根。这一切真是一个翻天覆地的变化。 对于CPU,读者已经很熟悉了,286、386、486、Pentium、Pentium Ⅱ、Celeron、K6、K6-2 ……相信您可以如数家珍似地列出一长串。但谈到CPU和其他大规模集成电路的封装,知道的人未必很多。所谓封装是指安装半导体集成电路芯片用的外壳,它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用,而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁--芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。因此,封装对CPU和其他LSI集成电路都起着重要的作用。新一代CPU的出现常常伴随着新的封装形式的使用。 芯片的封装技术已经历了好几代的变迁,从DIP、QFP、PGA、BGA到CSP再到MCM,技术指标一代比一代先进,包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1,适用频率越来越高,耐温性能越来越好,引脚数增多,引脚间距减小,重量减小,可靠性提高,使用更加方便等等。 下面将对具体的封装形式作详细说明。 一、DIP封装 70年代流行的是双列直插封装,简称DIP(Dual In-line Package)。DIP封装结构具有以下特点: 适合PCB的穿孔安装; 比TO型封装(图1)易于对PCB布线; 操作方便。 DIP封装结构形式有:多层陶瓷双列直插式DIP,单层陶瓷双列直插式DIP,引线框架式DIP(含玻璃陶瓷封接式,塑料包封结构式,陶瓷低熔玻璃封装式),如图2所示。 衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比,这个比值越接近1越好。以采用40根I/O引脚塑料包封双列直插式封装(PDIP)的CPU为例,其芯片面积/封装面积=3×3/24×50=1:86,离1相差很远。不难看出,这种封装尺寸远比芯片大,说明封装效率很低,占去了很多有效安装面积。 Intel公司这期间的CPU如8086、80286都采用PDIP封装。 二、芯片载体封装 80年代出现了芯片载体封装,其中有陶瓷无引线芯片载体LCCC(Leadless Ceramic Chip Carrier)、塑料有引线芯片载体PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)、小尺寸封装SOP(Small Outline Package)、塑料四边引出扁平封装PQFP(Plastic Quad Flat Package),封装结构形式如图3、图4和图5所示。 以5mm焊区中心距,208根I/O引脚的QFP封装的CPU为例,外形尺寸28×28mm,芯片尺寸10×10mm,则芯片面积/封装面积=10×10/28×28=1:8,由此可见QFP比DIP的封装尺寸大大减小。QFP的特点是: 适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线; 封装外形尺寸小,寄生参数减小,适合高频应用; 操作方便; 可靠性高。 在这期间,Intel公司的CPU,如Intel 80386就采用塑料四边引出扁平封装PQFP。 三、BGA封装 90年代随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用,LSI、VLSI、ULSI相继出现,硅单芯片集成度不断提高,对集成电路封装要求更加严格,I/O引脚数急剧增加,功耗也随之增大。为满足发展的需要,在原有封装品种基础上,又增添了新的品种--球栅阵列封装,简称BGA(Ball Grid Array Package)。如图6所示。 BGA一出现便成为CPU、南北桥等VLSI芯片的高密度、高性能、多功能及高I/O引脚封装的最佳选择。其特点有: I/O引脚数虽然增多,但引脚间距远大于QFP,从而提高了组装成品率; 虽然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷芯片法焊接,简称C4焊接,从而可以改善它的电热性能: 厚度比QFP减少1/2以上,重量减轻3/4以上; 寄生参数减小,信号传输延迟小,使用频率大大提高; 组装可用共面焊接,可靠性高; BGA封装仍与QFP、PGA一样,占用基板面积过大; Intel公司对这种集成度很高(单芯片里达300万只以上晶体管),功耗很大的CPU芯片,如Pentium、Pentium Pro、Pentium Ⅱ采用陶瓷针栅阵列封装CPGA和陶瓷球栅阵列封装CBGA,并在外壳上安装微型排风扇散热,从而达到电路的稳定可靠工作。 四、面向未来的新的封装技术 BGA封装比QFP先进,更比PGA好,但它的芯片面积/封装面积的比值仍很低。 Tessera公司在BGA基础上做了改进,研制出另一种称为μBGA的封装技术,按5mm焊区中心距,芯片面积/封装面积的比为1:4,比BGA前进了一大步。 1994年9月日本三菱电气研究出一种芯片面积/封装面积=1:1的封装结构,其封装外形尺寸只比裸芯片大一点点。也就是说,单个IC芯片有多大,封装尺寸就有多大,从而诞生了一种新的封装形式,命名为芯片尺寸封装,简称CSP(Chip Size Package或Chip Scale Package)。CSP封装具有以下特点: 满足了LSI芯片引出脚不断增加的需要; 解决了IC裸芯片不能进行交流参数测试和老化筛选的问题; 封装面积缩小到BGA的1/4至1/10,延迟时间缩小到极短。 曾有人想,当单芯片一时还达不到多种芯片的集成度时,能否将高集成度、高性能、高可靠的CSP芯片(用LSI或IC)和专用集成电路芯片(ASIC)在高密度多层互联基板上用表面安装技术(SMT)组装成为多种多样电子组件、子系统或系统。由这种想法产生出多芯片组件MCM(Multi Chip Model)。它将对现代化的计算机、自动化、通讯业等领域产生重大影响。MCM的特点有: 封装延迟时间缩小,易于实现组件高速化; 缩小整机/组件封装尺寸和重量,一般体积减小1/4,重量减轻1/3; 可靠性大大提高。 随着LSI设计技术和工艺的进步及深亚微米技术和微细化缩小芯片尺寸等技术的使用,人们产生了将多个LSI芯片组装在一个精密多层布线的外壳内形成MCM产品的想法。进一步又产生另一种想法:把多种芯片的电路集成在一个大圆片上,从而又导致了封装由单个小芯片级转向硅圆片级(wafer level)封装的变革,由此引出系统级芯片SOC(System On Chip)和电脑级芯片PCOC(PC On Chip)。 随着CPU和其他ULSI电路的进步,集成电路的封装形式也将有相应的发展,而封装形式的进步又将反过来促成芯片技术向前发展。