① 集成電路計算機的大規模集成電路計算機
大規模集成電路 大規模集成電路 (LSI) 可以在一個晶元上容納幾百個元件。到了 80 年代,超大規模集成電路 (VLSI) 在晶元上容納了幾十萬個元件,後來的甚大規模集成電路(ULSI) 上將數量擴充到百萬級。可以在硬幣大小的晶元上容納如此數量的元件使得計算機的體積和價格不斷下降,而功能和可靠性不斷增強。 70 年代中期,計算機製造商開始將計算機帶給普通消費者,這時的小型機帶有友好界面的軟體包,供非專業人員使用的程序和最受歡迎的字處理和電子表格程序。 1981 年, IBM 推出個人計算機(PC) 用於家庭、辦公室和學校。 80 年代個人計算機的競爭使得價格不斷下跌,微機的擁有量不斷增加,計算機繼續縮小體積。與 IBM PC 競爭的 Apple Macintosh 系列於 1984 年推出, Macintosh 提供了友好的圖形界面,用戶可以用滑鼠方便地操作。20世紀90年代,電腦向「智能」方向發展,製造出與人腦相似的電腦,可以進行思維、學習、記憶、網路通信等工作。 進入21世紀,電腦更是筆記本化、微型化和專業化,每秒運算速度超過100萬次,不但操作簡易、價格便宜,而且可以代替人們的部分腦力勞動,甚至在某些方面擴展了人的智能。於是,今天的微型電子計算機就被形象地稱做電腦了。
② 晶元電路有幾層
晶元雖然個頭很小。但是內部結構非常復雜,尤其是其最核心的微型單元——成千上萬個晶體管。我們就來為大家詳解一下半導體晶元集成電路的內部結構。一般的,我們用從大到小的結構層級來認識集成電路,這樣會更好理解。
1
系統級
我們還是以手機為例,整個手機是一個復雜的電路系統,它可以玩游戲、可以打電話、可以聽音樂... ...
它的內部結構是由多個半導體晶元以及電阻、電感、電容相互連接組成的,稱為系統級。(當然,隨著技術的發展,將一整個系統做在一個晶元上的技術也已經出現多年——SoC技術)
2
模塊級
在整個系統中分為很多功能模塊各司其職。有的管理電源,有的負責通信,有的負責顯示,有的負責發聲,有的負責統領全局的計算,等等 —— 我們稱為模塊級,這裡面每一個模塊都是一個宏大的領域。
3
寄存器傳輸級(RTL)
那麼每個模塊都是由什麼組成的呢?以占整個系統較大比例的數字電路模塊(它專門負責進行邏輯運算,處理的電信號都是離散的0和1)為例。它是由寄存器和組合邏輯電路組成的。
寄存器是一個能夠暫時存儲邏輯值的電路結構,它需要一個時鍾信號來控制邏輯值存儲的時間長短。
實際應用中,我們需要時鍾來衡量時間長短,電路中也需要時鍾信號來統籌安排。時鍾信號是一個周期穩定的矩形波。現實中秒鍾動一下是我們的一個基本時間尺度,電路中矩形波震盪一個周期是它們世界的一個時間尺度。電路元件們根據這個時間尺度相應地做出動作,履行義務。
什麼是組合邏輯呢,就是由很多「與(AND)、或(OR)、非(NOT)」邏輯門構成的組合。比如兩個串聯的燈泡,各帶一個開關,只有兩個開關都打開,燈才會亮,這叫做與邏輯。
一個復雜的功能模塊正是由這許許多多的寄存器和組合邏輯組成的。把這一層級叫做寄存器傳輸級。
4
門級
寄存器傳輸級中的寄存器其實也是由與或非邏輯構成的,把它再細分為與、或、非邏輯,便到達了門級(它們就像一扇扇門一樣,阻擋/允許電信號的進出,因而得名)。
5
晶體管級
無論是數字電路還是模擬電路,到最底層都是晶體管級了。所有的邏輯門(與、或、非、與非、或非、異或、同或等等)都是由一個個晶體管構成的。因此集成電路從宏觀到微觀,達到最底層,滿眼望去其實全是晶體管以及連接它們的導線。
雙極性晶體管(BJT)在早期的時候用的比較多,俗稱三極體。它連上電阻、電源、電容,本身就具有放大信號的作用。
③ 一集成電路晶元包含40萬個電子元件屬於什麼集成電路
DSP,MCU,等集成了40萬二極體 。
cpu集成了幾億個。
一塊集成電路晶元,包括一硅基板、集成電路晶元至少一電路、一固定封環、一接地環及至少一防護環。
電路形成於硅基板上,電路具有至少一輸出/輸入墊。固定封環形成於硅基板上,並圍繞電路及輸出/輸入墊。接地環形成於硅基板及輸出/輸入墊之間,並與固定封環電連接。防護環設置於硅基板之上,並圍繞輸出/輸入墊,用以與固定封環電連接。
二極體又稱晶體二極體,簡稱二極體(diode);它只往一個方向傳送電流的電子零件。它是一種具有1個零件號接合的2個端子的器件,具有按照外加電壓的方向,使電流流動或不流動的性質。晶體二極體為一個由p型半導體和n型半導體形成的p-n結,在其界面處兩側形成空間電荷層,並建有自建電場。當不存在外加電壓時,由於p-n 結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處於電平衡狀態。