集成芯片是現(xiàn)代數(shù)字集成芯片主要使用CMOS工藝制造的。CMOS器件的靜態(tài)功耗很低，但是在高速開關的情況下，CMOS器件需要電源提供瞬時功率，高速CMOS器件的動態(tài)功率要求超過同類雙極性器件。因此必須對這些器件加去耦電容以滿足瞬時功率要求。
現(xiàn)代集成芯片有多種封裝結(jié)構(gòu)，對于分立元件，引腳越短，EMI問題越小。因為表貼器件有更小的安裝面積和更低的安裝位置，因此有更好的Dell EMC性能，所以應首選表貼元件，甚至直接在PCB上安裝裸片。
1947年12月23日第一塊晶體管在貝爾實驗室誕生，從此人類步入了飛速發(fā)展的電子時代。但是對于從小就對電子技術感興趣的杰克·基爾比來說可不見得是件好的事情：晶體管的發(fā)明宣布了基爾比在大學里選修的電子管技術課程全部作廢。但是這并沒有消減這個年輕人對電子技術的熱情，反而更加堅定了他的道路。
發(fā)展簡史
也許這就是天意，在晶體管發(fā)明十年后的1958年，34歲的基爾比加入德州儀器。說起當初為何選擇德州儀器，基爾比輕描淡寫道：“因為它是惟一允許我差不多把全部時間用于研究電子器件微型化的公司，給我提供了大量的時間和不錯的實驗條件。”也正是德州儀器這一溫室，孕育了杰克·基爾比無與倫比的成就。
雖然那個時代的工程師們因為晶體管發(fā)明而備受鼓舞，開始嘗試設計高速計算機，但是問題還沒有完全解決：由晶體管組裝的電子設備還是太笨重了，工程師們設計的電路需要幾英里長的線路還有上百萬個的焊點組成，建造它的難度可想而知。至于個人擁有計算機，更是一個遙不可及的夢想。針對這一情況，基爾比提出了一個大膽的設想： “能不能將電阻、電容、晶體管等電子元器件都安置在一個半導體單片上？”這樣整個電路的體積將會大大縮小，于是這個新來的工程師開始嘗試一個叫做相位轉(zhuǎn)換振蕩器的簡易集成電路。
1958年9月12日，杰克·基爾比研制出世界上第一塊集成電路，成功地實現(xiàn)了把電子器件集成在一塊半導體材料上的構(gòu)想，并通過了德州儀器高層管理人員的檢查。請記住這一天，集成電路取代了晶體管，為開發(fā)電子產(chǎn)品的各種功能鋪平了道路，并且大幅度降低了成本，使微處理器的出現(xiàn)成為了可能，開創(chuàng)了電子技術歷史的新紀元，讓我們習以為常一切電子產(chǎn)品的出現(xiàn)成為可能。
偉大的發(fā)明與人物總會被歷史驗證與牢記，2000年基爾比因為發(fā)明集成電路而獲得當年的諾貝爾物理學獎。這份殊榮，經(jīng)過四十二年的檢驗顯得愈發(fā)珍貴，更是整個人類對杰克·基爾比偉大發(fā)明的充分認可。諾貝爾獎評審委員會的評價很簡單：“為現(xiàn)代信息技術奠定了基礎”。
“我認為，有幾個人的工作改變了整個世界，以及我們的生活方式——亨利·福特、托馬斯·愛迪生、萊特兄弟，還有杰克·基爾比。如果說有一項發(fā)明不僅革新了我們的工業(yè)，并且改變了我們生活的世界，那就是杰克發(fā)明的集成電路。”或許德州儀器董事會主席湯姆·恩吉布斯的評價是對基爾比貢獻最簡潔有力的注解，現(xiàn)基爾比的照片和愛迪生的照片一起懸掛在國家發(fā)明家榮譽廳內(nèi)。
羅伯特·諾伊斯，是一位科學界和商業(yè)界的奇才。他在杰克·基爾比的基礎上發(fā)明了可商業(yè)生產(chǎn)的集成電路，使半導體產(chǎn)業(yè)由“發(fā)明時代”進入了“商用時代”。同時，還共同創(chuàng)辦了兩家硅谷最偉大的公司：一個是曾經(jīng)有半導體行業(yè)“黃埔軍校”之稱的-仙童(Fairchild)公司，一個是當今世界上最大設計和生產(chǎn)半導體的科技巨擘英特爾。
生活在美國大蕭條時代的羅伯特·諾伊斯向來奉行“自己動手”，12歲的時候，他與二哥自造了一架懸掛式滑翔機。13歲的時候，他們用家里洗衣機淘汰的舊汽油發(fā)動機造出了一輛汽車。甚至還同朋友一起造出了一臺粗糙的無線電收發(fā)兩用機，互相發(fā)信息。當然羅伯特·諾伊斯這一生最大的發(fā)明，還屬可商業(yè)生產(chǎn)的集成電路。
1959年7月，諾伊斯研究出一種二氧化硅的擴散技術和PN結(jié)的隔離技術，并創(chuàng)造性地在氧化膜上制作出鋁條連線，使元件和導線合成一體，從而為半導體集成電路的平面制作工藝、為工業(yè)大批量生產(chǎn)奠定了堅實的基礎。與杰克·基爾比在鍺晶片上研制集成電路不同，諾伊斯把眼光直接盯住硅－地球上含量最豐富之一的元素，商業(yè)化價值更大，成本更低。自此大量的半導體器件被制造并商用，風險投資開始出現(xiàn)，半導體初創(chuàng)公司涌現(xiàn)，更多功能更強、結(jié)構(gòu)更復雜的集成電路被發(fā)明，半導體產(chǎn)業(yè)由“發(fā)明時代”進入了“商用時代”。
當然在這個“商用時代”還誕生了羅伯特·諾伊斯最大的成就：1968年諾伊斯離開了曾經(jīng)有半導體行業(yè)“黃埔軍校”之稱的-仙童(Fairchild)公司（孕育出包括英特爾、AMD、美國國家半導體等當今半導體行業(yè)著名公司）與戈登·摩爾、安迪·葛洛夫同創(chuàng)建了英特爾（Intel）。1929年1月3日，戈登·摩爾出生在距離舊金山南部的一個小鎮(zhèn)，1954年獲物理化學博士學位，1956年同諾伊斯一起創(chuàng)辦了傳奇般的仙童(Fairchild)公司，主要負責技術研發(fā)。1968年在羅伯特·諾伊斯辭職后，戈登·摩爾跟隨而去一起創(chuàng)辦了Intel, 1975年成為公司總裁兼CEO。
1965年，有一天摩爾離開硅晶體車間坐下來，拿了一把尺子和一張紙，畫了個草圖。縱軸代表不斷發(fā)展的芯片，橫軸為時間，結(jié)果是很有規(guī)律的幾何增長。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在當年第35期《電子》雜志上。這篇不經(jīng)意之作也是迄今為止半導體歷史上最具意義的論文。摩爾指出：微處理器芯片的電路密度，以及它潛在的計算能力，每隔一年翻番。這也就是后來聞名于IT界的“摩爾定律”的雛形。為了使這個描述更精確，1975年，摩爾做了一些修正，將翻番的時間從一年調(diào)整為兩年。實際上，后來更準確的時間是兩者的平均：18個月。"摩爾定律"不是一條簡明的自然科學定律，尊它為發(fā)展方針的英特爾，更是取得了巨大的商業(yè)成功，而微處理器也成了摩爾定律的最佳體現(xiàn)，也帶著摩爾本人的名望和財富每隔18個月翻一番。
當時，集成電路問世才6年。摩爾的實驗室也只能將50只晶體管和電阻集成在一個芯片上。摩爾當時的預測聽起來好像是科幻小說；此后也不斷有技術專家認為芯片集成“已經(jīng)到頂”。但事實證明，摩爾的預言是準確的，遵循著摩爾定律目前最先進的集成電路已含有超過17億個晶體管。
摩爾定律的偉大不僅僅是促成了英特爾巨大的商業(yè)成功，半導體行業(yè)的工程師們遵循著這一定律，不僅每18個月將晶體管的數(shù)量翻一翻，更是意味著同樣性能的芯片每18個月體積就可以縮小一半，成本減少一半。也可以說是因為摩爾定律讓我們生活中的電子產(chǎn)品性能越來越強大，體積越來越輕薄小巧，價格越來越低廉。
1990年已經(jīng)退休的摩爾從美國前總統(tǒng)布什的手中接過了美國技術獎。今天，他的名字就像他提出的“摩爾定律”一樣，響徹在半導體行業(yè)每個人的心中。摩爾定律就像一股不可抗拒的自然力量，統(tǒng)治了硅谷乃至全球計算機業(yè)整整三十多年。
封裝方式
由于電視、音響、錄像集成電路的用途，使用環(huán)境，生產(chǎn)歷史等原因，使其不但在型號規(guī)格上繁雜，而且封裝形式也多樣。
常見的封裝材料有：塑料。陶瓷。玻璃。金屬等，塑料封裝為常用。
按封裝形式分：普通雙列直插式，普通單列直插式，小型雙列扁平，小型四列扁平，圓形金屬，體積較大的厚膜電路等。
按封裝體積大小排列分：最大為厚膜電路，其次分別為雙列直插式，單列直插式，金屬封裝。雙列扁平。四列扁平為最小
兩引腳之間的間距分：普通標準型塑料封裝，雙列。單列直插式一般多為2.54±0.25mm,其次有2mm(多見于單列直插式).1.778±0.25mm(多見于縮型雙列直插式).1.5±0.25mm,或1.27±0.25mm(多見于單列附散熱片或單列V型).1.27±0.25mm(多見于雙列扁平封裝).1±0.15mm(多見于雙列或四列扁平封裝).0.8±0.05～0.15mm(多見于四列扁平封裝).0.65±0.03mm(多見于四列扁平封裝)。
雙列直插式兩列引腳之間的寬度分：一般有7.4～7.62mm.10.16mm.12.7mm.15.24mm等數(shù)種。
雙列扁平封裝兩列之間的寬度分(包括引線長度：一般有6～6.5±m(xù)m.7.6mm.10.5～10.65mm等。
四列扁平封裝40引腳以上的長×寬一般有：10×10mm(不計引線長度).13.6×13.6±0.4mm(包括引線長度).20.6×20.6±0.4mm(包括引線長度).8.45×8.45±0.5mm(不計引線長度).14×14±0.15mm(不計引線長度)等。
分類
主板芯片
主板集成芯片是指電腦主板主板所整合了顯卡，聲卡或者網(wǎng)卡的芯片。
電腦市場上很多主板都集成很多其他部件：顯卡、聲卡、網(wǎng)卡等。大家在選購集成主板產(chǎn)品的時候主要應該考慮使用者自身的需求，同時還應該注意：這些集成控制芯片在性能上略遜于同類中高端的板卡產(chǎn)品，如果有特殊需求的話要選購相對應的板卡來提高性能。另外在主板插槽數(shù)量方面的選擇也是如此，主要考慮自身的需求。要使用大量擴展卡來實現(xiàn)一些附加功能的話就應該去選擇擴展插槽較多產(chǎn)品；希望配置大容量內(nèi)存的話就挑選DIMM內(nèi)存插槽較多的產(chǎn)品來實現(xiàn)功能。
光子芯片
光子集成技術是光纖通信最前沿、最有前途的領域，它是滿足未來網(wǎng)絡帶寬需求的最好辦法。當大家還在固守著“全光通信”的思路的時候，網(wǎng)絡已在悄然改變。節(jié)點設備需要光電變換，通過“O-E-O”才能 將信號進行整形和放大，從而傳給計算機。光子集成技術順應了時代發(fā)展，光子集成比傳統(tǒng)的分立“O-E-O”處理降低了成本和復雜性，帶來的好處是以更低的成本構(gòu)建一個具有更多節(jié)點的全新的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，更多的節(jié)點意味著更靈活的接入，更有效的維護和故障處理。然而光子集成芯片的制造并不是一件容易的事情。光子器件具有三維結(jié)構(gòu)，比二維結(jié)構(gòu)的半導體集成要復雜得多。將激光器、檢測器、調(diào)制器和其他器件都集成到芯片中，這些集成需要在不同材料（包括化鎵、磷化銦等材料）多個薄膜介質(zhì)層上重復地沉積和蝕刻。磷化銦晶片在生產(chǎn)線上經(jīng)過一種稱為光刻膠的漿狀化學物質(zhì)進行包裹。紫外線光通過一個鏤空設計的模板照射到光刻膠上，產(chǎn)生了復雜的反應，其中一些半導體材料就粘在了晶片上，一些就被蝕刻掉了。2004年，大規(guī)模光子集成芯片——一對集成了50個光子器件的芯片呈現(xiàn)在人們的面前。此前，一些光芯片廠商只是做了一些少量器件的集成。光子集成技術成功地開發(fā)了400GB/s和1.6TB/s的芯片，實現(xiàn)了多達240個光器件的集成。光子集成領域的巨頭美國Infinera公司于2008年2月宣布了其下一步光子集成產(chǎn)品的發(fā)展路線，預計每三年光子集成的密度將會提高一倍。
光集成芯片領域的技術發(fā)展
正如電路早已集成化，發(fā)展成為集成電路芯片一樣，光路也將走向集成化，發(fā)展成為集成光路芯片(OIC)。光波導技術是集成光學的基礎。集成光路芯片也隨著新技術產(chǎn)品全面替代傳統(tǒng)產(chǎn)品一樣，逐步走向更廣泛的市場應用。那么當年集成電路逐步發(fā)展成大規(guī)模集成電路，從而大范圍地替代傳統(tǒng)線路板。產(chǎn)品的高技術含量導致了生產(chǎn)方式也極大地改變，采用了高度自動化、可大規(guī)模生產(chǎn)的半導體加工方式去生產(chǎn)，即通常說的晶圓加工的生產(chǎn)方式。同樣我們的光集成芯片也采用了（不同工藝的）半導體的加工方式，制造出高性能的光集成芯片來替代傳統(tǒng)的光器件。和大規(guī)模集成電路芯片一樣，同樣實現(xiàn)了大批量、高效率生產(chǎn)方式，產(chǎn)品的成本更低，體積更小、性能更穩(wěn)定、生產(chǎn)流程的低能耗、生產(chǎn)過程無污染、減少大量人工、技術含量高、性能指標高、產(chǎn)品附加值高等特點。鑒于光芯片設計和加工工藝復雜，前期科研投入耗資巨大，動輒上百億美元。目前為止僅有歐美、日本等少數(shù)發(fā)達國家實現(xiàn)了該芯片的批量生產(chǎn)，并在高端通訊領域得到了實際應用。包括我國主干道網(wǎng)、環(huán)城網(wǎng)以及光纖到小區(qū)的網(wǎng)絡上的光纖到戶網(wǎng)絡所需要的光芯片均采購于他們。國產(chǎn)光電器件的生產(chǎn)規(guī)模及市場占有率仍顯不足，只能局限在低端市場。光芯片作為高端核心技術產(chǎn)品方面，尚處在替發(fā)達國家的加工層面上，缺乏自己的研發(fā)設計。西方發(fā)達國家因光芯片的加工技術高速發(fā)展，占據(jù)大部分光芯片高端產(chǎn)品的市場份額。國內(nèi)目前為止只能生產(chǎn)傳統(tǒng)的熔融拉錐設備制造的光纖分路器和兩通道的波分復用器。這同我國光電子學研究和通信技術市場巨大需求是很不相符的。
光芯片是用半導體加工（即晶圓加工），但是這個行業(yè)不同于一般的行業(yè)，過去由于國內(nèi)的芯片設計技術，晶圓（硅）材料和加工技術均比較落后，甚至國內(nèi)到目前為止，尚未有一條生產(chǎn)我們光芯片的、能達到規(guī)模量產(chǎn)級6寸（或以上）的晶圓加工生產(chǎn)線。因此基于平面光波導技術，以晶圓加工為制造工藝的光集成芯片的研發(fā)、設計及制造一直是國內(nèi)的空白。由于國內(nèi)沒有自己的生產(chǎn)線做實驗，所以掌握該領域高端核心技術的人才處于極度匱乏。國內(nèi)晶圓代加工（集成電路芯片“電”芯片）產(chǎn)業(yè)已得到迅速發(fā)展。僅僅浦東新區(qū)的張江高科技園區(qū)內(nèi)就已經(jīng)集中了數(shù)家知名的芯片代加工企業(yè)，其中“中芯國際集成電路制造有限公司”投入了12億美元建成我國第一條世界目前最大的12寸晶圓加工生產(chǎn)線。但以上企業(yè)都是加工傳統(tǒng)的“電”芯片的，而電芯片從性能、速度上都已經(jīng)達到技術瓶頸。比如：個人電腦芯片不再每2年速度翻一番，體積做更小也難了，事實上著名的“摩爾定律”已經(jīng)被推翻。將來芯片加工行業(yè)中，用于加工光芯片的代工生產(chǎn)線是更為新興的行業(yè)，已經(jīng)是專業(yè)人士的共識，將為我國的平面波導型集成光芯片的研制和生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。如能及早建立起第一條生產(chǎn)線，就給該核心技術領域從事自主研發(fā)、設計的企業(yè)和自主知識產(chǎn)權的“中國光芯”帶來了重大契機。
光集成芯片的市場應用
1、光纖到戶接入網(wǎng)方面的應用。眾所周知，中國是全球最大，發(fā)展最快的電信市場之一，已建立了具有世界先進水平的光傳輸網(wǎng)絡，包括10Gbps光同步數(shù)字電路(SDH)、密集波分復用系統(tǒng)(DWDM)、及有線電視網(wǎng)絡(CATV)。 “三網(wǎng)合一”的光纖到戶 (FTTH) 網(wǎng)絡系統(tǒng)也開始試點推廣。光纖到戶網(wǎng)具有無源網(wǎng)絡、高帶寬、承載業(yè)務種類多以及支持協(xié)議靈活四大技術優(yōu)勢，將全面淘汰ADSL。光纖到戶融合IP、光通信、數(shù)字、接入網(wǎng)等先進技術，其高帶寬的接入方式可為交互式網(wǎng)絡電視（IPTV）、視頻點播、數(shù)字電視等新型業(yè)務的普及提供高質(zhì)保證。迄今，互聯(lián)網(wǎng)信息的傳輸是依靠光纖在城市之間和城市內(nèi)部沿骨干網(wǎng)傳輸，從骨干網(wǎng)到小區(qū)和家庭的“最后一公里”和“最后一百米”，則用銅線而非光纖傳輸。銅線帶寬僅有1兆到2兆左右，而光纖的帶寬可達100兆之上。一旦實現(xiàn)光纖到戶，三網(wǎng)合一，人類的工作與生活將有難以想象的巨變。上網(wǎng)速度是迄今的上百倍，上網(wǎng)、看電影、上課、開會、下載都可以實現(xiàn)高清晰、高速度的即時傳輸。電話通信可實現(xiàn)視頻通話、音畫高清晰、零干擾等。有線電視網(wǎng)也可實現(xiàn)高清晰畫面以及視頻點播等交互功能。迄今，我國光纖到戶的應用試點工作在各地省、市政府的大力支持下已經(jīng)展開，如武漢已建的光纖到戶項目有紫小區(qū)、長飛小區(qū)、南湖都市桃源、德潤大廈、王府花園等十余個，用戶超過10000余戶。上海市的電信浦東電信局第九城市計算機技術咨詢（上海）有限公司小區(qū)和中芯國際集成電路制造有限公司別墅小區(qū)，北京的碧盛花園和昆侖公寓，成都市的泰龍小區(qū)，另外浙江省、廣東省、江蘇省等地也已開始光纖到戶的規(guī)劃和試點工作。
全球光纖到戶技術和市場日趨成熟，業(yè)務增長迅速，在發(fā)達國家尤受重視。相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2007年底，美國已有超過500萬戶，日本超過300萬戶。而中國光纖接入用戶在一些地區(qū)已經(jīng)開始試點。有人說，中國離光纖到戶時代尚有相當距離。但當今的信息產(chǎn)業(yè)，常會有超人預料的發(fā)展：誰會想到手機和互聯(lián)網(wǎng)能有現(xiàn)在這樣的普及面呢？作為2008北京奧運會會固定通信的合作伙伴，中國網(wǎng)通已經(jīng)對光纖到戶進行了試驗，其將在北京布設幾個高品質(zhì)的奧運光纖網(wǎng)絡，采用直接光纖到桌面的技術，實現(xiàn)“用戶桌面”的帶寬達到2.5GB。目前我國寬帶用戶數(shù)已達1．22億戶，居全球首位。最終將被光纖到戶技術全面淘汰。市場調(diào)查機構(gòu)Heavy Reading日前發(fā)表的題為“FTTH（光纖到戶）在全世界的技術和市場發(fā)展”的報告預計，到2012年全球5%的家庭將實現(xiàn)FTTH，GPON（全光網(wǎng)絡）技術將在未來幾年內(nèi)有望成為FTTH的主導技術，F(xiàn)TTH用戶總數(shù)有望從2000萬增至9000萬。另一家叫OVUMRHK曾預測，2009年底，亞太地區(qū)寬帶用戶的數(shù)量將從2005年的7500萬上升到1.29億，其中將有2300萬的用戶選擇FTTH技術實現(xiàn)寬帶接入。亞太將成全球FTTH發(fā)展最快的地區(qū)，寬帶業(yè)務市場主要集中在中國、日本、新加坡、韓國。所以，這是一個巨大的市場，我們國家也將形成1000億元左右的光纖光纜及光接入設備市場規(guī)模，不含海外市場。每年通信運營業(yè)務收入將超過180億元，對電信企業(yè)和光纖設備商而言，無疑極具開拓潛力。
2、超長距離城際網(wǎng)主干道方面的應用。長距離干線傳輸?shù)娜馔ㄐ艔V域網(wǎng)逐步向著超長距、高速率、大容量、模塊化、靈活、方便、可靠的方向發(fā)展。綜合波分復用(WDM)和遙泵(ROPA)技術，能夠?qū)崿F(xiàn)10G信號5000公里無電中繼傳送。我公司針對新一代的全光通信網(wǎng)開發(fā)的40信道陣列波導型(AWG)密集波分復用器(DWDM)和20信道可重構(gòu)光分插復用器(ROADM)便是波分復用系統(tǒng)的核心元件，能夠滿足新一代長距離干線傳輸發(fā)展的要求。300-500公里超長單跨距傳輸提高了系統(tǒng)的長距傳輸能力，可以最大限度地節(jié)省中繼站點，降低網(wǎng)絡成本，提高網(wǎng)絡的可靠性。密集波分復用器是模塊化設計的基礎，這樣既能實現(xiàn) 400G>800G>1200G>1600G 系統(tǒng)逐步擴容，也能按波長進行平滑升級。有利于采用分期投資，按需建網(wǎng)的思路建設干線傳輸網(wǎng)絡。可重構(gòu)光分插復用器(ROADM)，可以實現(xiàn)遠程自動配置，任意波長可在任意節(jié)點上、下。設備在線升級、容量擴展，不中斷業(yè)務。ROADM同時實現(xiàn)通道的自動功率調(diào)諧和監(jiān)視。采用ROADM系統(tǒng)無需重新設計網(wǎng)絡就可以快速提供新業(yè)務，減輕網(wǎng)絡規(guī)劃負擔，減少了運營和維護的成本。光芯片級的平面陣列波導光珊型密集波分復用器和光芯片級多信道可調(diào)光衰減器是2款主要光芯片，目前國內(nèi)尚沒有自己生產(chǎn)的該類光芯片，幾乎全部靠進口。
3、環(huán)形城域網(wǎng)方面的應用。環(huán)形網(wǎng)一般采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，各節(jié)點串接于光纖環(huán)中，節(jié)點間信號的傳送是點對點接力式的，因此網(wǎng)徑和容量都可做得很大，網(wǎng)的周長可超過200km，串接節(jié)點數(shù)達上千個，比大多數(shù)總線網(wǎng)大一個數(shù)量級，且光路損耗也小。雙環(huán)網(wǎng)可以單環(huán)運行，亦可雙環(huán)運行。單環(huán)運行時，一個環(huán)正常運行，另一個環(huán)處于熱備狀態(tài)提高系統(tǒng)的可靠性，此時網(wǎng)的容量取決于一個環(huán)，節(jié)點中也只要一套設備。雙環(huán)運行時，網(wǎng)的容量加倍，需二套設備同時運行。ROADM被認為是新一代城域波分網(wǎng)絡的標志，而動態(tài)靈活的光層，也被認為是城域網(wǎng)的發(fā)展方向。
4、電氣控制高頻信號傳輸方面的應用。我國正處于高速發(fā)展的過程中，工業(yè)生產(chǎn)中自動化程度越來越高，資源和原材料都十分緊缺或價格暴漲都嚴重制約了的發(fā)展，每年除了用于電話線、網(wǎng)線、有線電視線等以外，大量的控制設備中都要使用以金屬材料為核心的數(shù)據(jù)線、控制線、信號線等。因此銅等金屬資源的消耗是巨大的，這些從技術上講完全可以用光纖和光芯片來替代。簡單說，一根光纖兩端用光芯片和光電轉(zhuǎn)換的形式來實現(xiàn)。大量儀器設備中用于控制的傳輸線和各種類型的信號線，使得一些電氣控制柜，自動化控制臺等一經(jīng)打開，都是成捆的各種傳輸線、信號線，甚至都要占據(jù)控制柜的一小半重量。如果都采用廉價的光纖來傳輸，那么我們研制的配套光芯片又將是海量的應用。這個方面很符合國家的“銅退光進”的戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)政策。特別是一些自動化控制領域中的高頻信號，迄今往往使用的同軸電纜，原因很簡單，只要是電線都有電磁場，都會互相干擾，必須要在電線外包上屏蔽層等技術手段，但是依然不能解決損耗大的問題。一根光纖由于帶寬極大不僅可以替代無數(shù)根電的信號線，即使放在一起的2根光纖之間也不存在干擾的問題，同時也沒有大損耗的問題。并且每年為國家節(jié)約的資源將是萬噸級來計算的。中國早已是光纖生產(chǎn)的大國，產(chǎn)量也早已是世界第一了。一些特種光纖的制造也有了長足的進步，已經(jīng)可以做到300公里的距離接近零損耗。為“銅退光進”的戰(zhàn)略創(chuàng)造了良好的條件，為構(gòu)建全光網(wǎng)也奠定了技術基礎。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景展望
綜合以上的五個方面的應用，巨大的需求量顯示了中國自主知識產(chǎn)權的研發(fā)、設計、制造的極端重要性。在長距離的城際網(wǎng)、環(huán)城網(wǎng)的應用也同樣完全可以做到替代進口，而且數(shù)量巨大。加上工業(yè)自動化控制和高端軍事領域的應用。海量的需求讓我們有理由相信，我們這個產(chǎn)業(yè)會發(fā)展成一個巨型的產(chǎn)業(yè)，并和一些光電子的其他重要產(chǎn)業(yè)一起使國家綜合科技實力迅速提高。大家設想一下，假如沒有我國自己研制的擁有自主知識產(chǎn)權的光芯片，我國的通信的主干道上用的光芯片級的光器件大量從國外采購還關系到潛在的安全問題。國家一旦開始普及光纖到戶，大量的定單如果都被外國一些廠商拿走。都象當年電腦、手機進入中國市場一樣，“外國芯”占據(jù)了全中國幾乎所有的電腦和手機，也同時占領了最高附加值的產(chǎn)品。那些產(chǎn)業(yè)巨頭之所以可以很快成為了“巨無霸”，其實是包括中國在內(nèi)全世界的用戶提供了他們巨額的利潤造就的。后來發(fā)展起來的一些企業(yè)將更難與其競爭。國家當前十分需要迅速走出那種越來越難以維持的粗放型經(jīng)濟模式。畢竟原材料、人工、能源總體是在不斷上漲的，作為低技術含量的“世界工廠”的成本也在不斷上漲。如果發(fā)達國家經(jīng)濟不景氣，出口受阻，靠低利潤、低技術的加工業(yè)經(jīng)濟，并以出口為導向來拉動、并維持長期高增長是不可能的。眾所周知，高技術產(chǎn)品出口中，我國很大部分僅賺取了加工費，高附加值的核心部件的利潤往往是發(fā)達國家在中國的大公司掌握或直接從國外進口的。所以說一旦占領技術的制高點，就得到了最大的利益。我們國家為什么就沒有占領這樣的制高點，沒有掌握這樣的核心技術的企業(yè)？什么時候能有我們中國的“英特爾”“微軟”式的企業(yè)，使得我國在一些重要的產(chǎn)業(yè)領域有我們的優(yōu)勢，至少有一席之地并以高技術引領一個產(chǎn)業(yè)的？如能建成自己的生產(chǎn)線，那么這樣一來包括最核心的研發(fā)、設計在內(nèi)的每個技術及加工環(huán)節(jié)全部在國內(nèi)獨立完成的話，我們不僅擁有技術優(yōu)勢，價格優(yōu)勢也將十分明顯，還具有開拓海外市場的巨大潛力，使“中國芯”走出國門成為可能。那么該領域千億美元級的世界大市場中，將有我們中國企業(yè)自主研發(fā)制造分享到的一個大份額。另一方面，有了自己的生產(chǎn)線，通過進一步的技術攻關，生產(chǎn)和推向市場的過程中，不斷提升我國光芯片設計能力、制造工藝，可以帶動相關產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。由于這樣的產(chǎn)業(yè)需要巨大的投入和產(chǎn)業(yè)政策的引導，如果沒有國家的特殊支持和專項扶持，沒有盡早盡快地建立起中國自己的光芯片加工生產(chǎn)線，那么以上說的都難以實現(xiàn)。
工作原理
微控制器集成
隨著微控制器的小型化和廉價化，許多外部元件正在被直接集成到微控制器之中。8位微控制器具有多種封裝尺寸、RAM和ROM容量、串行通信總線以及模擬輸入和輸出方式，從而使得設計者能夠選擇一款與其設計要求和成本約束條件相匹配的微控制器。如今，有些微控制器集成了微控制器和嵌入式設計中常見的所有相關的、模擬和數(shù)字外圍電路，這種混合信號集成減少了使用的元件數(shù)量，從而極大地改善了系統(tǒng)質(zhì)量和可靠性，并大幅降低了材料成本。
正確的微控制器與無線通信的融合技術最終將使得設計者能夠明顯地縮短開發(fā)時間、元件數(shù)量和系統(tǒng)成本，并改善工作距離、功耗和延遲等指標。走“無線”路線可使人們節(jié)省巨額安裝成本，例如如果在一座現(xiàn)有的建筑物內(nèi)放置CO2探測器，采用無線解決方案能夠在數(shù)天之內(nèi)完成全部安裝，而無需破墻或進行昂貴的布線。
不過，在選擇正確的解決方案時必須謹慎而巧妙。以無線技術為例，首先是決定即將構(gòu)建的系統(tǒng)的種類，是高端消費電子產(chǎn)品（如照明控制系統(tǒng)）還是低端商品（如無線鼠標），這將為決策（比如采用單向無線協(xié)議還是雙向無線協(xié)議）提供幫助。其次，無線協(xié)議應盡可能地簡單，以造就一種簡易型學習曲線和具有適當代碼空間的實現(xiàn)方案。
選擇微控制器
下一步的工作是選擇微控制器。首先要做的就是選擇一個集成了無線通信電路的微控制器。此外，還有多個因素需要加以考慮。
（1）微控制器可擴縮性
（2）工具箱集成
（3）縮減設計時間
硬件
除了單獨的微控制器和無線電通信芯片之外，分立型多芯片解決方案通常還需要增設外部元件。這使得設計的尺寸和成本有所增加。通過采用集成解決方案，設計方案可以實現(xiàn)極小的尺寸、更低的功耗和成本以及更短的開發(fā)時間。一個具有集成2.4GHz無線電通信電路的8位微控制器的方框圖。我們注意到，由于兩塊芯片實現(xiàn)了集成，因此微控制器和無線電通信電路之間的接口是全內(nèi)置型的，從而減少了所需的外接引腳數(shù)量，或者可以把外接引腳解放出來而使之成為通用I/O引腳（而不是供無線電通信接口專用）。
固件
集成解決方案能夠利用微控制器與無線電通信電路之間的緊密耦合來實現(xiàn)一種用于無線接入的易用型固件程序庫。有些解決方案甚至提供了一個完整的協(xié)議棧，用于在設備之間實現(xiàn)完善的雙向鏈接。通過提供一個專為特定的無線電通信電路和微控制器而定制的完整協(xié)議棧，這些解決方案使得可以輕而易舉地在兩個或更多的設備之間建立連接。采用一個簡單的API來與無線電通信電路相配合。在建立了連接之后，協(xié)議將把信息包發(fā)送至目標設備，并在檢測到錯誤的情況下重新發(fā)送信息包。如果失去了與目標設備的連接，協(xié)議將重新建立該連接，或者找到另一條通往目標設備的路線。圖2給出了一個在無需增加設計工作量的情況下處理無線連接的建立、提供可靠的信息包傳送和抗干擾性能的協(xié)議狀態(tài)機實例。這使得設計者能夠把無線鏈接作為一個有線串行總線（比如SPI、UART或I2C）來處理。
系統(tǒng)
隨著無線電通信電路與微控制器的集成，制作可放置于住宅的每間屋子里的小型溫度傳感器、讓每個傳感器定期將其所在位置的溫度報告給主溫度調(diào)節(jié)裝置（以實現(xiàn)更加精確的居室供暖和空氣調(diào)節(jié)控制）如今已是一件微不足道的小事情。
制作方法
材料
除去硅之外，制造芯片還需要一種重要的材料就是金屬。除了這兩樣主要的材料之外，在芯片的設計過程中還需要一些種類的化學原料，它們起著不同的作用，這里不再贅述。
準備階段
在必備原材料的采集工作完畢之后，這些原材料中的一部分需要進行一些預處理工作。而作為最主要的原料，硅的處理工作至關重要。首先，硅原料要進行化學提純，這一步驟使其達到可供半導體工業(yè)使用的原料級別。而為了使這些硅原料能夠滿足集成電路制造的加工需要，還必須將其整形，這一步是通過溶化硅原料，然后將液態(tài)硅注入大型高溫石英容器而完成的。
而后，將原料進行高溫溶化。中學化學課上我們學到過，許多固體內(nèi)部原子是晶體結(jié)構(gòu)，硅也是如此。為了達到高性能處理器的要求，整塊硅原料必須高度純凈，及單晶硅。然后從高溫容器中采用旋轉(zhuǎn)拉伸的方式將硅原料取出，此時一個圓柱體的硅錠就產(chǎn)生了。從所使用的工藝來看，硅錠圓形橫截面的直徑為200毫米。不過英特爾和其它一些公司已經(jīng)開始使用300毫米直徑的硅錠了。在保留硅錠的各種特性不變的情況下增加橫截面的面積是具有相當?shù)碾y度的，不過只要企業(yè)肯投入大批資金來研究，還是可以實現(xiàn)的。intel為研制和生產(chǎn)300毫米硅錠而建立的工廠耗費了大約35億美元，新技術的成功使得intel可以制造復雜程度更高，功能更強大的集成電路芯片。而200毫米硅錠的工廠也耗費了15億美元。下面就從硅錠的切片開始介紹芯片的制造過程。
單晶硅錠
在制成硅錠并確保其是一個絕對的圓柱體之后，下一個步驟就是將這個圓柱體硅錠切片，切片越薄，用料越省，自然可以生產(chǎn)的處理器芯片就更多。切片還要鏡面精加工的處理來確保表面絕對光滑，之后檢查是否有扭曲或其它問題。這一步的質(zhì)量檢驗尤為重要，它直接決定了成品芯片的質(zhì)量。
新的切片中要摻入一些物質(zhì)而使之成為真正的半導體材料，而后在其上刻劃代表著各種邏輯功能的晶體管電路。摻入的物質(zhì)原子進入硅原子之間的空隙，彼此之間發(fā)生原子力的作用，從而使得硅原料具有半導體的特性。今天的半導體制造多選擇CMOS工藝(互補型金屬氧化物半導體)。其中互補一詞表示半導體中N型MOS管和P型MOS管之間的交互作用。而N和P在電子工藝中分別代表負極和正極。多數(shù)情況下，切片被摻入化學物質(zhì)而形成P型襯底，在其上刻劃的邏輯電路要遵循nMOS電路的特性來設計，這種類型的晶體管空間利用率更高也更加節(jié)能。同時在多數(shù)情況下，必須盡量限制pMOS型晶體管的出現(xiàn)，因為在制造過程的后期，需要將N型材料植入P型襯底當中，而這一過程會導致pMOS管的形成。
在摻入化學物質(zhì)的工作完成之后，標準的切片就完成了。然后將每一個切片放入高溫爐中加熱，通過控制加溫時間而使得切片表面生成一層二氧化硅膜。通過密切監(jiān)測溫度，空氣成分和加溫時間，該二氧化硅層的厚度是可以控制的。在英特爾的90納米制造工藝中，門氧化物的寬度小到了驚人的5個原子厚度。這一層門電路也是晶體管門電路的一部分，晶體管門電路的作用是控制其間電子的流動，通過對門電壓的控制，電子的流動被嚴格控制，而不論輸入輸出端口電壓的大小。準備工作的最后一道工序是在二氧化硅層上覆蓋一個感光層。這一層物質(zhì)用于同一層中的其它控制應用。這層物質(zhì)在干燥時具有很好的感光效果，而且在光刻蝕過程結(jié)束之后，能夠通過化學方法將其溶解并除去。
光刻蝕
這是的芯片制造過程當中工藝非常復雜的一個步驟，為什么這么說呢？光刻蝕過程就是使用一定波長的光在感光層中刻出相應的刻痕，由此改變該處材料的化學特性。這項技術對于所用光的波長要求極為嚴格，需要使用短波長的紫外線和大曲率的透鏡。刻蝕過程還會受到晶圓上的污點的影響。每一步刻蝕都是一個復雜而精細的過程。設計每一步過程的所需要的數(shù)據(jù)量都可以用10GB的單位來計量，而且制造每塊處理器所需要的刻蝕步驟都超過20步(每一步進行一層刻蝕)。而且每一層刻蝕的圖紙如果放大許多倍的話，可以和整個紐約市外加郊區(qū)范圍的地圖相比，甚至還要復雜，試想一下，把整個紐約地圖縮小到實際面積大小只有100個平方毫米的芯片上，那么這個芯片的結(jié)構(gòu)有多么復雜，可想而知了吧。
當這些刻蝕工作全部完成之后，晶圓被翻轉(zhuǎn)過來。短波長光線透過石英模板上鏤空的刻痕照射到晶圓的感光層上，然后撤掉光線和模板。通過化學方法除去暴露在外邊的感光層物質(zhì)，而二氧化硅馬上在陋空位置的下方生成。
摻雜
在殘留的感光層物質(zhì)被去除之后，剩下的就是充滿的溝壑的二氧化硅層以及暴露出來的在該層下方的硅層。這一步之后，另一個二氧化硅層制作完成。然后，加入另一個帶有感光層的多晶硅層。多晶硅是門電路的另一種類型。由于此處使用到了金屬原料(因此稱作金屬氧化物半導體)，多晶硅允許在晶體管隊列端口電壓起作用之前建立門電路。感光層同時還要被短波長光線透過掩模刻蝕。再經(jīng)過一部刻蝕，所需的全部門電路就已經(jīng)基本成型了。然后，要對暴露在外的硅層通過化學方式進行離子轟擊，此處的目的是生成N溝道或P溝道。這個摻雜過程創(chuàng)建了全部的晶體管及彼此間的電路連接，沒個晶體管都有輸入端和輸出端，兩端之間被稱作端口。
重復過程
從這一步起，你將持續(xù)添加層級，加入一個二氧化硅層，然后光刻一次。重復這些步驟，然后就出現(xiàn)了一個多層立體架構(gòu)，這就是你使用的處理器的萌芽狀態(tài)了。在每層之間采用金屬涂膜的技術進行層間的導電連接。今天的P4處理器采用了7層金屬連接，而Athlon64使用了9層，所使用的層數(shù)取決于最初的版圖設計，并不直接代表著最終產(chǎn)品的性能差異。
接下來的幾個星期就需要對晶圓進行一關接一關的測試，包括檢測晶圓的電學特性，看是否有邏輯錯誤，如果有，是在哪一層出現(xiàn)的等等。而后，晶圓上每一個出現(xiàn)問題的芯片單元將被單獨測試來確定該芯片有否特殊加工需要。
而后，整片的晶圓被切割成一個個獨立的處理器芯片單元。在最初測試中，那些檢測不合格的單元將被遺棄。這些被切割下來的芯片單元將被采用某種方式進行封裝，這樣它就可以順利的插入某種接口規(guī)格的主板了。大多數(shù)英特爾和AMD的處理器都會被覆蓋一個散熱層。在處理器成品完成之后，還要進行全方位的芯片功能檢測。這一部會產(chǎn)生不同等級的產(chǎn)品，一些芯片的運行頻率相對較高，于是打上高頻率產(chǎn)品的名稱和編號，而那些運行頻率相對較低的芯片則加以改造，打上其它的低頻率型號。這就是不同市場定位的處理器。而還有一些處理器可能在芯片功能上有一些不足之處。比如它在緩存功能上有缺陷(這種缺陷足以導致絕大多數(shù)的芯片癱瘓)，那么它們就會被屏蔽掉一些緩存容量，降低了性能，當然也就降低了產(chǎn)品的售價，這就是Celeron和Sempron的由來。
在芯片的包裝過程完成之后，許多產(chǎn)品還要再進行一次測試來確保先前的制作過程無一疏漏，且產(chǎn)品完全遵照規(guī)格所述，沒有偏差。
發(fā)展過程
可測性設計
隨著集成芯片功能的增強和集成規(guī)模的不斷擴大，芯片的測試變得越來越困難，測試費用往往比設計費用還要高，測試成本已成為產(chǎn)品開發(fā)成本的重要組成部分，測試時間的長短也直接影響到產(chǎn)品上市時間進而影響經(jīng)濟效益。為了使測試成本保持在合理的限度內(nèi)，最有效的方法是在芯片設計時采用可測性設計(DFT)技術。可測性設計是對電路的結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，提高電路的可測性即可控制性和可觀察性。集成芯片測試之所以困難，有兩個重要原因：(1)芯片集成度高，芯片外引腳與內(nèi)部晶體管比數(shù)低，使芯片的可控性和可觀察性降低；(2) 芯片內(nèi)部狀態(tài)復雜，對狀態(tài)的設置也非常困難。
解決芯片測試的最根本途徑是改變設計方法：在集成電路設計的初級階段就將可測性作為設計目標之一，而不是單純考慮電路功能、性能和芯片面積。實際上可測性設計就是通過增加對電路中的信號的可控性和可觀性以便及時、經(jīng)濟的產(chǎn)生一個成功的測試程序，完成對芯片的測試工作。
可測性設計的質(zhì)量可以用5個標準進行衡量：故障覆蓋率、面積消耗、性能影響、測試時間、測試費用。如何進行可行的可測性設計，使故障覆蓋率高，面積占用少，盡量少的性能影響，測試費用低，測試時間短，已成為解決集成電路測試問題的關鍵。
1 掃描設計
掃描設計是一種應用最為廣泛的可測性設計技術，測試時能夠獲得很高的故障覆蓋率。設計時將電路中的時序元件轉(zhuǎn)化成為可控制和可觀測的單元，這些時序元件連接成一個或多個移位寄存器(又稱掃描鏈)。這些掃描鏈可以通過控制掃描輸入來置成特定狀態(tài)，并且掃描鏈的內(nèi)容可以由輸出端移出。
掃描設計就是利用經(jīng)過變化的掃描觸發(fā)器連接成一個或多個移位寄存器，即掃描鏈。這樣的設計將電路主要分成兩部分：掃描鏈與組合部分(全掃描設計)或部分時序電路(部分掃描設計)，很明顯的降低了測試向量生成的復雜度。
掃描測試過程
在移位寄存器狀態(tài)下，第一個觸發(fā)器可以直接由初級輸入端置為特定值，最后一個觸發(fā)器可以在初級輸出直接觀察到。因此，就可以通過移位寄存器的移位功能將電路置為任意需要的初始狀態(tài)，并且移位寄存器的任一內(nèi)部狀態(tài)可以移出到初級輸出端，進行觀察，即達到了可控制和可觀察的目的。此時，每一個觸發(fā)器的輸入都可以看作是一個初級輸入，輸出可以看作一個初級輸出，電路的測試生成問題就轉(zhuǎn)化成一個組合電路的測試生成問題。電路的測試過程可以分成以下的步驟：
(1)將時序單元控制為移位寄存器狀態(tài)，即scan—en=l，并將O，1序列移入移位寄存器，然后移出，測試所有時序單元的故障；
(2)將移位寄存器置為特定的初始狀態(tài)；
(3)將所有時序單元控制為正常工作狀態(tài)，即scan一en=0，并將激勵碼加載到初級輸入端；
(4)觀察輸出端數(shù)據(jù)；
(5)向電路加時鐘脈沖信號，將新的結(jié)果數(shù)據(jù)捕獲到掃描單元中；
(6)將電路控制為移位寄存器狀態(tài)，即scan—en=l，在將移位寄存器置為下一個測試碼初態(tài)的同時，將其內(nèi)容移出，轉(zhuǎn)步驟。
2邊界掃描技術
邊界掃描技術是各集成電路制造商支持和遵守的一種可測性設計標準，它在測試時不需要其它的測試設備，不僅可以測試芯片或PCB板的邏輯功能，還可以測試IC之間或PCB板之間的連接是否存在故障。邊界掃描的核心技術是掃描設計技術。
邊界掃描的基本思想是在靠近待測器件的每一個輸入/輸出管腳處增加一個邊緣掃描單元，并把這些單元連接成掃描鏈，運用掃描測試原理觀察并控制待測器件邊界的信號。在圖3中，與輸入節(jié)點X1，X2…、Xm和輸出節(jié)點Y1，Y2…、Ym連接的SE即為邊界掃描單元，它們構(gòu)成一條掃描鏈(稱為邊界掃描寄存器一BSR)，其輸入為TDI(Test 數(shù)據(jù) Input)，輸出TD0(Test Data 0ut)。在測試時由BSR串行地存儲和讀出測試數(shù)據(jù)。此外，還需要兩個測試控制信號：測試方式選擇(Test Mode Select—TMS)和測試時鐘(Test C1ock—TCK)來控制測試方式的選擇。
邊界掃描技術降低了對測試系統(tǒng)的要求，可實現(xiàn)多層次、全面的測試，但實現(xiàn)邊界掃描技術需要超出7%的附加芯片面積，同時增加了連線數(shù)目，且工作速度有所下降。
3 內(nèi)建自測試設計
傳統(tǒng)的離線測試對于日趨復雜的系統(tǒng)和集成度日趨提高的設計越來越不適應：一方面離線測試需要一定的專用設備；另一方面測試向量產(chǎn)生的時間比較長。為了減少測試生成的代價和降低測試施加的成本，出現(xiàn)了內(nèi)建自測試技術(BIST)。BIST技術通過將外部測試功能轉(zhuǎn)移到芯片或安裝芯片的封裝上，使得人們不需要復雜、昂貴的測試設備；同時由于BIST與待測電路集成在一塊芯片上，使測試可按電路的正常工作速度、在多個層次上進行，提高了測試質(zhì)量和測試速度。
內(nèi)建自測試電路設計是建立在偽隨機數(shù)的產(chǎn)生、特征分析和掃描通路的基礎上的。采用偽隨機數(shù)發(fā)生器生成偽隨機測試輸入序列；應用特征分析器記錄被測試電路輸出序列(響應)的特征值：利用掃描通路設計，串行輸出特征值。當測試所得的特征值與被測電路的正確特征值相同時，被測電路即為無故障，反之，則有故障。被測電路的正確特征值可預先通過完好電路的實測得到，也可以通過電路的功能模擬得到。
由于偽隨機數(shù)發(fā)生器、特征分析器和掃描通路設計所涉及的硬件比較簡單，適當?shù)脑O計可以共享邏輯電路，使得為測試而附加的電路比較少，容易把測試電路嵌入芯片內(nèi)部，從而實現(xiàn)內(nèi)建自測試電路設計。
離散與集成
在產(chǎn)品設計中，離散元件具有很大靈活性。在進行需要超出標準解決方案要求的特定傳輸功率級或接受機靈敏度的電路設計時，這些設備(如LNA、大功率放大器等)是很有用的。然而，由離散有源元件決定的設計通常需要大量附加的離散有源元件、無源元件、濾波器及開關，以便補償發(fā)射線的阻抗不匹配、信號級轉(zhuǎn)換、隔離、及電壓增益分配。當鎵化砷設備與其它技術接口時(如雙極硅或鍺化硅)，這點很重要。不過，離散元件給生產(chǎn)過程增加了附加成本。比如說，當拾放設備無法組裝非標準尺寸的部件或當PCB需要返工時。值得注意的是在WLAN無線設備生產(chǎn)過程的大部分成本都來自于離線裝配的數(shù)量、測試和返工工藝，返工一個無線設備的成本相當于原料費用的20%。另一方面，集成RF芯片組生產(chǎn)成本一般較低并能制造較高性能的無線設備。把發(fā)射和接收功能如LNA、混頻器、LO、集成器、PLL和AGC集成到一個單模塊電路中有如下優(yōu)點：互聯(lián)阻抗易匹配
低噪聲設計，減少內(nèi)部調(diào)制產(chǎn)品
優(yōu)化了不同階段間的增益平衡
更少的外部無源元件
INTEL和AMD
ATI、英偉達在顯卡市場上的競爭延續(xù)多年，不過實際上英特爾才是顯卡市場上的絕對老大。對于傳統(tǒng)辦公用戶以及家庭用戶而言，采用非獨立設計的集成顯卡的PC系統(tǒng)超過60%，而英特爾在其中占據(jù)絕大多數(shù)。集成圖形芯片在性能上還無法達到獨立顯卡那樣的高度，但是它們售價更低，同時也可以滿足大多數(shù)主流應用的需要。我們今天要看到的就是新一代集成芯片組在游戲性能上的對比。
945G
i945G芯片組實際上就是在i945P芯片組上加入了圖形芯片，支持英特爾奔騰4、奔騰D和賽揚處理器。盡管英特爾已經(jīng)有了新產(chǎn)品，但是945G芯片組仍然有著相當大的銷量。不少主板廠商已經(jīng)推出了自己采用945G芯片組、支持LGA775接口英特爾酷睿2雙核處理器的主板產(chǎn)品，大大的延長了945G的產(chǎn)品壽命。
實際上945G芯片組的技術規(guī)格并不是太過時，盡管無法支持DDR2-800內(nèi)存，但同樣提供了4個SATA接口和8個USB 2.0接口，對于DDR2-667內(nèi)存也有很好的支持，并不比其它集成芯片組差多少。
不過就芯片組的集成圖形芯片GMA950而言，這款芯片的規(guī)格確實有些落后了。GMA950是英特爾第二代硬件支持T&L技術的產(chǎn)品，最高工作頻率400Mhz，可以提供1600MPixel/s的象素填充率，擁有4條象素渲染管線，最高可以支持224MB的共享顯存。英特爾在這款產(chǎn)品的開發(fā)中對于視頻解碼播放能力投入了不小精力，在其它地方就有些欠缺了。
GMA950的核心對于Shader Model 3.0提供有限的支持，對于DirectX 9也同樣如此，不過它可以在微軟的Windows Vista中支持Aero特效界面。只是GMA950的T&L引擎并不是由硬件實現(xiàn)的，而是由顯卡驅(qū)動轉(zhuǎn)交給CPU來進行處理。
在輸出接口上，GMA950的集成RAMDAC工作頻率400MHz，可以支持最高2048×1536×75Hz分辨率。GMA950也可以支持DVI輸出，不過這里需要一塊額外的子卡（PCIe ×16接口）。
G965
G965是英特爾推出的最新集成芯片組，也是和英特爾酷睿2雙核處理器同期發(fā)布的。這款芯片組可以支持DDR2-800內(nèi)存（非正式），ICH8南橋同時提供了10個USB 2.0接口和6個SATA接口，不過同時也省卻了PATA接口。所以采用ICH8南橋的主板只能通過額外的控制器才能提供傳統(tǒng)的IDE接口支持。
在圖形芯片上，G965可以說是英特爾對自己的一次突破。集成的圖形芯片組代號GMA X3000，芯片采用了很多全新設計和架構(gòu)，擁有自己的硬件象素、頂點處理單元，支持SM 3.0技術，完全符合微軟Windows Vista Aero Premium的要求。同時英特爾還在GMA X3000上加入了更多的視頻解碼能力，首次支持WMV9的硬件加速。
GMA X3000擁有8個處理單元，采用統(tǒng)一架構(gòu)設計的處理單元可以根據(jù)需要進行象素/頂點處理工作，也可以用作視頻播放時的加速。這樣的設計實際上和英偉達的G80一樣，硬件設計上是符合DirectX 10的要求，英特爾稱只要加上合適的驅(qū)動就可以提供DX 10的完善支持。
GMA X3000核心工作頻率667MHz，象素填充率為1333Mpixel/s。這樣的數(shù)據(jù)還比不上GMA 950，使得GMA X3000核心會在一些應用中比不上后者。核心最高可以支持384MB的共享顯存，集成RAMDAC工作頻率同樣400MHz，在顯示輸出特性上和GMA 950一樣。
這里需要提醒一下，G965芯片組是唯一集成GMA X3000圖形芯片的產(chǎn)品。965系列的其它產(chǎn)品使用的圖形核心為GMA 3000，不具有硬件著色處理單元和視頻加速能力，更接近GMA 950的規(guī)格。
Geforce6150
上面介紹的兩款芯片組自然是針對英特爾平臺的，下面要說的當然就是AMD平臺上的選擇了。我們首先要看到的是英偉達的GeForce 6150。
這款產(chǎn)品實際上是一年多以前發(fā)布的，不過在市場上的反響不錯，一直延續(xù)到今天。芯片組支持Socket AM2處理器接口的AMD處理器，配合nForce 430南橋芯片可以提供8個USB 2.0接口、4個SATA接口、千兆網(wǎng)卡和HD Audio音頻系統(tǒng)。
GeForce 6150集成的圖形芯片只有2個象素管線，不過硬件對于SM 3.0提供完備的支持。核心工作頻率475Mhz，象素填充率950Mpixel/s，最高支持256MB顯存，可以全效支持Windows Vista的Aero界面。
英偉達同樣為GeForce 6150提供了視頻硬件加速功能，支持高畫質(zhì)縮放和高清視頻解碼。RAMDAC工作頻率300Mhz，最高支持1920×1440×75Hz分辨率，提供DVI輸出功能，一般不需要子卡。
使用維護
內(nèi)電容
現(xiàn)代集成電路工藝的發(fā)展使得上百萬的晶體管被集成到一塊小硅片上，生產(chǎn)工藝達到了0.18 μm線寬。雖然硅片尺寸不斷收縮，但元件數(shù)量增加了，使得產(chǎn)品的批量生產(chǎn)、降低制造成本成為可能。同時，線 寬越小，兩個邏輯門元件之間的傳輸延時就越短。但邊沿速率加快，輻射能力也就隨之增強，狀態(tài)切換效 應在集成芯片內(nèi)部之間感應的作用下，加大了能量損耗。
硅片需要從電源分配網(wǎng)絡中獲得電流，只有當電流達到一定數(shù)值時才能驅(qū)動傳輸線。邊沿速率越快，就 需要提供達到更快速率的直流電流。切換開關在電源分配網(wǎng)絡中的來回轉(zhuǎn)換，會在電源板和接地板之間引 起差模電流的不平衡。隨著共模、差模電流的失調(diào)，在EMI測試中，會發(fā)現(xiàn)共模電流在電纜組裝連接處或 PCB元件中產(chǎn)生輻射。
元器件供應商可以采用不同的技術把去耦電容嵌入到集成芯片當中。一種方法是把硅晶片放到集成芯片 之前先嵌入去耦電容。
雙層金屬膜中間再加一層介質(zhì)層，就形成了一個質(zhì)量可靠的平板電容器。由于外加電壓很低，所以介質(zhì) 層可以做得很薄。對于一個很小的區(qū)域，它產(chǎn)生的電容完全可以滿足需要，并且有效的引線長度趨于零。另外，平行板結(jié)構(gòu)獲得的諧振頻率非常高。這種技術的優(yōu)勢突出在成本很低，在不需要分立去耦電容的情 況下可以提高性能。
強壓技術
另外一種方法是在集成芯片中來用強壓技術形成去耦。高密度元件常常直接把表面安裝（SMT）電容加 入到集成芯片之中。分立電容常在這個時候用于多芯片模塊中。根據(jù)硅盤入侵峰值電流沖激情況，以設各 所需的充電電流為基礎來選擇合適的電容。此外，在元件產(chǎn)生自激時能對差模電流產(chǎn)生抑制作用。雖然內(nèi)嵌有電容，在模塊外部同樣需要加上分立電容。
正如前面所述，元件在開關周期內(nèi)，去耦電容提供了瞬時的充、放電。去耦電容必須向器件提供足夠快 的充、放電過程以滿足開關操作的需要。電容的自激頻率取決于很多因素，不僅包括電容大小，還包括ESL、ESR等。
對于高速同步設計而言，CMOS功率損耗表現(xiàn)為容性放電效應。例如，—個在3.8V、200MHz頻率下的設備損耗4800 mW的功率時，就會大約有4000 pF的容性損耗。這可以在每個時鐘觸發(fā)下觀測得到。
CMOS邏輯門通過自身的輸入電容，對設備的耦合和輸入晶體的串聯(lián)電容來提供分有電容。這些內(nèi)部電容并不等于運行所需的電容值。硅盤不允許使用另外的硅材料制作大眭容底板，這是因為制造工藝決定了亞微米設計會消耗布線空間，同時需要支持氧化物層獻裝配。
參考資料 >