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一个芯片上有多少集成电路

发布时间:2023-11-14 08:28:39

① 集成电路计算机的大规模集成电路计算机

大规模集成电路 大规模集成电路 (LSI) 可以在一个芯片上容纳几百个元件。到了 80 年代,超大规模集成电路 (VLSI) 在芯片上容纳了几十万个元件,后来的甚大规模集成电路(ULSI) 上将数量扩充到百万级。可以在硬币大小的芯片上容纳如此数量的元件使得计算机的体积和价格不断下降,而功能和可靠性不断增强。 70 年代中期,计算机制造商开始将计算机带给普通消费者,这时的小型机带有友好界面的软件包,供非专业人员使用的程序和最受欢迎的字处理和电子表格程序。 1981 年, IBM 推出个人计算机(PC) 用于家庭、办公室和学校。 80 年代个人计算机的竞争使得价格不断下跌,微机的拥有量不断增加,计算机继续缩小体积。与 IBM PC 竞争的 Apple Macintosh 系列于 1984 年推出, Macintosh 提供了友好的图形界面,用户可以用鼠标方便地操作。20世纪90年代,电脑向“智能”方向发展,制造出与人脑相似的电脑,可以进行思维、学习、记忆、网络通信等工作。 进入21世纪,电脑更是笔记本化、微型化和专业化,每秒运算速度超过100万次,不但操作简易、价格便宜,而且可以代替人们的部分脑力劳动,甚至在某些方面扩展了人的智能。于是,今天的微型电子计算机就被形象地称做电脑了。

② 芯片电路有几层

芯片虽然个头很小。但是内部结构非常复杂,尤其是其最核心的微型单元——成千上万个晶体管。我们就来为大家详解一下半导体芯片集成电路的内部结构。一般的,我们用从大到小的结构层级来认识集成电路,这样会更好理解。

1

系统级

我们还是以手机为例,整个手机是一个复杂的电路系统,它可以玩游戏、可以打电话、可以听音乐... ...

它的内部结构是由多个半导体芯片以及电阻、电感、电容相互连接组成的,称为系统级。(当然,随着技术的发展,将一整个系统做在一个芯片上的技术也已经出现多年——SoC技术)

2

模块级

在整个系统中分为很多功能模块各司其职。有的管理电源,有的负责通信,有的负责显示,有的负责发声,有的负责统领全局的计算,等等 —— 我们称为模块级,这里面每一个模块都是一个宏大的领域。

3

寄存器传输级(RTL)

那么每个模块都是由什么组成的呢?以占整个系统较大比例的数字电路模块(它专门负责进行逻辑运算,处理的电信号都是离散的0和1)为例。它是由寄存器和组合逻辑电路组成的。

寄存器是一个能够暂时存储逻辑值的电路结构,它需要一个时钟信号来控制逻辑值存储的时间长短。

实际应用中,我们需要时钟来衡量时间长短,电路中也需要时钟信号来统筹安排。时钟信号是一个周期稳定的矩形波。现实中秒钟动一下是我们的一个基本时间尺度,电路中矩形波震荡一个周期是它们世界的一个时间尺度。电路元件们根据这个时间尺度相应地做出动作,履行义务。

什么是组合逻辑呢,就是由很多“与(AND)、或(OR)、非(NOT)”逻辑门构成的组合。比如两个串联的灯泡,各带一个开关,只有两个开关都打开,灯才会亮,这叫做与逻辑。

一个复杂的功能模块正是由这许许多多的寄存器和组合逻辑组成的。把这一层级叫做寄存器传输级。

4

门级

寄存器传输级中的寄存器其实也是由与或非逻辑构成的,把它再细分为与、或、非逻辑,便到达了门级(它们就像一扇扇门一样,阻挡/允许电信号的进出,因而得名)。

5

晶体管级

无论是数字电路还是模拟电路,到最底层都是晶体管级了。所有的逻辑门(与、或、非、与非、或非、异或、同或等等)都是由一个个晶体管构成的。因此集成电路从宏观到微观,达到最底层,满眼望去其实全是晶体管以及连接它们的导线。

双极性晶体管(BJT)在早期的时候用的比较多,俗称三极管。它连上电阻、电源、电容,本身就具有放大信号的作用。

③ 一集成电路芯片包含40万个电子元件属于什么集成电路

DSP,MCU,等集成了40万二极管 。
cpu集成了几亿个。
一块集成电路芯片,包括一硅基板、集成电路芯片至少一电路、一固定封环、一接地环及至少一防护环。
电路形成于硅基板上,电路具有至少一输出/输入垫。固定封环形成于硅基板上,并围绕电路及输出/输入垫。接地环形成于硅基板及输出/输入垫之间,并与固定封环电连接。防护环设置于硅基板之上,并围绕输出/输入垫,用以与固定封环电连接。

二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode);它只往一个方向传送电流的电子零件。它是一种具有1个零件号接合的2个端子的器件,具有按照外加电压的方向,使电流流动或不流动的性质。晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电场。当不存在外加电压时,由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

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