集成电路的工作原理是什么？（集成电路通俗介绍ppt）

半导体是指导电性能介于导体与绝缘体之间的一种可控性材料，其导电能力受掺杂、温度和光照影响十分显著，进而可以制作各种半导体器件和集成电路，常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等世界上最早的电子产品是由电子真空管组成的，具有体积大、易碎、密封性差等一系列缺点，以硅晶圆材料为衬底制作的。

晶体管具有固态、体积小、质量轻、耗电低且寿命长的优点，被人们发现成为替代真空管的最佳材料，得到广泛应用从晶体管到集成电路再到高度集成晶体管的出现开启了半导体工业的篇章，接着将分立器件集成化、缩小结构尺寸、提升数量、降低功耗，成为技术发展的迫切需求，集成电路应运而生。

所谓集成电路，是指在单个半导体晶片上，将晶体管、电阻、电容及连接线等有机结合的电路结构，其本质上是晶体管制造工艺的延续集成电路、分立器件、被动元件以及各类模组器件通过PCB板连接，又构成了智能手机、PC等各类电子产品的核心部件。

集成电路的出现，在一定程度上预示着半导体工业走向规模产业化和技术上的成熟，也预示着半导体技术向微电子技术方向上的演变随着工艺水平和封装技术的提升，集成电路又逐步由小规模（SSI）、中规模（MSI），逐步发展至大规模（LSI）、特大规模（VLSI）乃至巨大规模（GSI）。

当前，半导体产业经过半个多世纪的发展，不仅带来了世界经济与技术的飞速发展，也带来了整个社会的深刻变革，从日常使用的电子产品到航空航天，处处都有半导体的身影可以毫不夸张的说，半导体技术是现代电子信息技术发展的原动力和重要基础。

通常人们所说的“芯片”是指封装好的集成电路集成电路（IntegratedCircuit，IC）又可细分为数字电路和模拟电路模拟电路是处理模拟信号的电路，如声音、温度、湿度、光照、压力、位置、速度等都可归到模拟信号的范畴。

模拟芯片把模拟信号先转换为数字信号，输入到大容量、高速、抗干扰能力强、保密性好的现代化数字系统处理后，再重新转换为模拟信号输出比较经典的模拟电路有射频芯片、指纹识别芯片等；数字电路是处理数字信号的电路，数字芯片包括微器件（MPU、MCU、DSP等）、存储器（DRAM、NANDFlash、NORFalsh等）和逻辑IC（手机基带、。

以太网芯片等）据WSTS统计，2018年存储IC、处理器IC、逻辑IC、模拟IC的全球市场规模分别为1651亿美元、680亿美元、1097亿美元和588亿美元，占集成电路市场整体规模的比例分别约为35%、14%、23%和12%。

从产业转移路径来看，由西向东转移，依次经历美国-日本-台湾、韩国-中国大陆的历程美国是IC产业的发源地，行业地位至今无可撼动，始终掌握行业价值链命脉，是游戏规则的制定者；日本紧抓美国产业转移契机，政府和企业合力突破设备环节，在设备和材料领域全球领先；韩国则通过借鉴日本的发展经验，把握发展契机在存储器制造领域实现赶超；台湾瞄准晶圆代工，开辟新赛道，实现跨越式发展；中国大陆是全球最大的半导体消费市场，庞大的市场驱动投资向中国转移，本土政策与资本驱动大陆向全球半导体制造中心转移，承接半导体产业第三次中心转移。

全球增速放缓，中国半导体发展迅速中国集成电路产业长期保持两位数增长，2019年销售达7591.3亿元人民币，比上年6531.4亿元增长16.2%，显著高于全球增速，产业起步晚但发展迅速产品集中在中低端，中国仍面临缺芯困扰。

尽管国内产业规模不断扩大，中国集成电路进出口差额依旧持续扩大，这主要受国内对高端半导体产品的需求持续增长因素影响，大陆产品多集中在中低端，芯片自给率仅10%左右，产业规模的增长不改进口依赖局面，中国半导体产业崛起道阻且长。

行行查，行业研究数据库 www.hanghangcha.com半导体材料是半导体产业链的重要支撑产业，按应用环节划分为晶圆制造材料和封装材料整个半导体产业链主要包括IC的设计、晶圆制造以及封装测试等环节，半导体材料主要应用在集成电路的制造和封装测试等领域。

集成电路的制造和封测对材料和装备需求巨大从材料角度看，涉及到大硅片光刻胶、掩膜版、特种气体等原材料；从装备角度看，涉及到光刻机、刻蚀机、PVD、CVD等各种核心设备本篇报告主要围绕晶圆制造材料角度展开

半导体产业链中游核心为集成电路产业，按工艺流程划分为IC设计、IC制造和IC封测三环节IC设计厂商根据下游客户需求设计芯片，并交给晶圆代工厂商制造，之后经由封测厂商进行封装并测试，最后将性能良好的IC产品交由整合厂商。

其中IC设计环节需购买专门的IP/EDA工具，IC制造和封测环节需购买专门的设备及化工材料集成电路生产需要用到包括硅基材、CMP抛光材料、高纯试剂（用于显影、清洗、剥离、刻蚀）、特种气体、光刻胶、掩膜版、封装材料等多种电子化学品材料。

根据Prismark数据，全球集成电路制造成本中，电子化学品占集成电路制造成本的比重约为20%

集成电路晶圆制造流程：6个独立的生产区构成完整晶圆制造流程（1）扩散：进行高温工艺和薄膜淀积的区域，将硅片彻底清洗并进行自然氧化；（2）光刻：对硅片进行预处理、涂胶、曝光、显影，随后清洗硅片再次烘干；（3）蚀刻：用高纯试剂（

氢氟酸、盐酸等）进行刻蚀，保留设计好的图案；（4）离子注入：注入离子（磷、硼），高温扩散，形成集成器件；（5）薄膜生长：进行各个步骤当中介质层和金属层的淀积；（6）抛光：抛光材料打磨，并再次清洗插入电极等后续处理，进行WAT测试。

设计环节具有依赖经验积累的特殊性，且对专业人才高度倚重，处于半导体价值链的最高端，毛利率高，主要为欧美、日韩企业垄断，我国设计企业快速发展，成为全球重要参与者，但短期赶超尚不可待，仍需时间积累；制造环节属于资本、技术密集型产业，台积电借助先发优势占取市场份额，并通过赚取的高额利润加大研发，取得技术上的领先，从而形成强者恒强的局面，国内则远远落后于台湾，中短期内难以超越；封测环节属于劳动密集型产业，技术含量最低，国内发展较快，并成功跻身第一梯队。

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