计算机芯片

发布时间：2023-05-16 15:14
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2481

　　计算机芯片，准确地说就是硅片，也叫集成电路。它是微电子技术的主要产品。所谓微电子是相对"强电"、"弱电"等概念而言，指它处理的电子信号极其微小，它是现代信息技术的基础。计算机芯片是一种用硅材料制成的薄片，其大小仅有手指甲的一半。一个芯片是由几百个微电路连接在一起的，体积很小，在芯片上布满了产生脉冲电流的微电路。计算机芯片利用这些微电流，就能够完成控制计算机、自动化装置制和其它各种设备所需要的操作。计算机芯片内的电路很小，它使用的电流也很小，所以也称芯片为微电子器件。微型计算机中的主要芯片有微处理芯片、接口芯片、存储器芯片。


计算机芯片发展历史

　　1950~1960 年的空中竞争非常激烈。美国为了在飞船有限的空间内做更多的事要求设备的体积小而再小，以便在很小的空间内能装更多的电子设备，从而发展芯片。许多生产者很快利用芯片体积小，消耗电流少的优点，进一步生产了微型计算器和微型计算机。

　　自从第一台电子管计算机发明后，1974 年，三个美国科学家巴丁、肖克莱和布拉坦发明了晶体管。最早的晶体管是用锗半导体制成的，后来才使用硅半导体晶体管。大约1953年晶体管才开始用于计算机。

　　1958年在美国得克萨斯仪器公司工作的美国人杰克吉尔比提出将两个晶体管放在一片芯片上的设想，从而发明了第一个集成电路。随着技术进步，集成电路规模越来越大，功能越来越强。

　　自从1958年发明芯片以来，芯片发展非常迅速，仍在继续发展。每当出现一个新的自动装置或功能更强的计算机，多是由于研制出了新的功能更强的芯片。计算机生产者们一直在努力制造功能更强的芯片，来提高芯片的集成度和工作速度。

　　重大发展史

　　1、1971年，英特尔公司推出了第一枚微处理器——4004芯片;

　　意义：开始了人类将智能内嵌于电脑和无生命设备的历程，标志着电脑芯片技术从此开始腾飞。

　　2、1974年，英特尔公司推出了划时代的处理器，Intel 8080;

　　特点：采用复杂的指令集以及40管脚封装，其功能是8008的10倍，每秒能执行29万条指令。

　　3、1993年，具有里程牌意义的Intel Pentium处理器正式发布;

　　意义：宣布个人电脑开始进入多媒体时代。

　　4、1998年，英特尔发布了Pentium II Xeon处理器;

　　设计：Xeon主要设计来运行商业软件、因特网服务、公司数据存储、数据归类、数据库、电子，机械的自动化设计等。

　　5、2003年3月，英特尔发布一种完整的计算机解决方案——迅驰移动计算技术。

计算机芯片工作原理

　　芯片的衬底材料是具有 n-或 p-型的轻掺杂质单晶硅层。它起两个作用，一是作为在其上面和内部制造集成电路的物理介质，另一作用是作为电路本身的一部分，构成芯片核心的半导体电路和微型晶体管通过沉积或刻蚀直接构建在单晶硅表面上。

　　芯片的工作速度与芯片内电路之间信号传送路程的长短有关，路程越短速度越快，反之则越慢。芯片的工作时间单位是以纳秒计量的。

　　芯片中的电路越紧密地挤在一起，芯片的工作速度越快，而且由于更多的电路被设计在同样面积的硅片上，芯片的功能更强。实际中芯片所做的工作都是由晶体管完成的。芯片的代码用两种信号表示，即电压信号代码。它包括两种状态，被分别称为高电平和低电平状态，也可以用数字表示这两种信号，即用“1”表示高电压信号，用“0”表示低电压信号(“1”和“0”在二进制代码中叫做“位”(bit， binary digits 的缩写))。

　　芯片电路中由于晶体管的导通与断开而产生的一串电信号，也叫做信号流。信号流可以用来表示数字、字母和其它各种信息的代码。

（备注：文章来源于网络，信息仅供参考，不代表本网站观点，如有侵权请联系删除！）

上一篇：TVS二极管

下一篇：可变电容

在线留言询价

相关阅读
常见芯片失效原因—EOS/ESD介绍
行业新闻

常见芯片失效原因—EOS/ESD介绍

　　在半导体制造领域，电气过应力(EOS)和静电放电(ESD)是导致芯片失效的两大主要因素，约占现场失效器件总数的50%。它们不仅直接造成器件损坏，还会引发长期性能衰退和可靠性问题，对生产效率与产品质量构成严重威胁。　　关于ESD　　ESD(Electrostatic Discharge) 即静电放电，指物体因接触摩擦积累电荷后，与导体接近或接触时发生的瞬间电子转移现象。放电电压可达数千伏，能直接击穿敏感的半导体结构。　　其产生方式主要包括：人体放电模型(HBM)——人体静电经芯片引脚放电;机器放电模型(MM)——自动化设备累积静电传导至芯片;元件充电模型(CDM)——带电芯片引脚接触接地体时内部电荷释放;电场感应模型(FIM)——外部电场变化引发芯片内部电荷重分布。　　ESD的危害呈现多重性：一是直接造成晶体管击穿、金属连线断裂等物理损坏;二是引发阈值电压漂移等参数退化，导致性能不稳定;三是形成微观损伤，降低器件长期可靠性;四是导致数据丢失或误操作，威胁系统安全。其隐蔽性和随机性进一步增加了防控难度。　　关于ESD的防护需采取综合措施：　　耗散：使用表面电阻为10⁵–10¹¹Ω的防静电台垫、地板等材料;　　泄放：通过接地导线、防静电手环/服装/鞋实现人员与设备接地;　　中和：在难以接地的区域采用离子风机中和电荷;　　屏蔽：利用法拉第笼原理对静电源或产品进行主动/被动屏蔽;　　增湿：提高环境湿度作为辅助手段;　　电路设计：在敏感元器件集成防静电电路，但需注意其防护能力存在上限。　　关于EOS　　EOS(Electrical Over Stress) 指芯片承受的电压或电流超过其耐受极限，通常由持续数微秒至数秒的过载引发。　　主要诱因包括：电源电压瞬变(如浪涌、纹波)、测试程序热切换导致的瞬态电流、雷电耦合、电磁干扰(EMI)、接地点反跳(接地不足引发高压)、测试设计缺陷(如上电时序错误)及其他设备脉冲干扰。　　EOS的失效特征以热损伤为主：过载电流在局部产生高热，导致金属连线大面积熔融、封装体碳化焦糊，甚至金/铜键合线烧毁。即使未造成物理破坏，也可能因热效应诱发材料特性衰退，表现为参数漂移或功能异常。更严重的是，EOS损伤会显著降低芯片的长期可靠性，增加后期故障率。　　EOS防护的核心是限制能量注入：　　阻容抑制：串联电阻限制进入芯片的能量;　　TVS二极管：并联瞬态电压抑制器疏导过压能量，建议搭配电阻使用以分担浪涌冲击;　　材料防护：采用静电屏蔽包装和抗静电材料;　　工作环境：使用防脉冲干扰的安全工作台，定期检查无静电材料污染;　　设计加固：优化芯片耐压结构及布局走线，减少电磁干扰影响。　　芯片级保护器　　为应对ESD/EOS威胁，需在电路中增设专用保护器件：　　ESD保护器：吸收并分散静电放电的高能量，防止瞬时高压脉冲损伤核心芯片，作用类似"防护罩"。　　EOS保护器：限制过电压幅值，通过疏导能量充当"安全阀"，避免持续过应力导致热积累。　　不同应用场景对保护器参数要求各异：　　汽车领域：需耐受-55℃~150℃极端温度、36V高电压及300A浪涌电流，符合AEC-Q101认证;　　工业与物联网：要求-40℃~85℃工作范围及±15kV ESD防护能力，通过JEDEC标准;　　消费电子：侧重低结电容(0.1pF~2000pF)和±8kV ESD防护，适应2.5V~30V电压环境。　　保护器通常置于信号线/电源线与核心IC之间，确保过电压在到达敏感元件前被拦截，显著提升系统鲁棒性。　　失效分析与防控策略　　区分ESD与EOS失效是诊断的关键：ESD因纳秒级高压放电，多表现为衬底击穿、多晶硅熔融等点状损伤;而EOS因持续热效应，常引发氧化层/金属层大面积熔融或封装碳化。但短脉冲EOS与ESD损伤形态相似，且ESD可能诱发后续EOS，此时需通过模拟测试复现失效：对芯片施加HBM/MM/CDM模型(ESD)或毫秒级过电应力(EOS)，对比实际失效特征以确定根源。　　产线改良需针对性施策：　　加强ESD防护：检查人员接地设备、工作台防静电材料有效性，控制环境湿度;　　抑制电气干扰：为电源增加过压保护及噪声滤波装置，避免热插拔操作;　　优化接地设计：杜绝接地点反跳(电流转换引发高压);　　规范操作流程：严格执行上电时序，隔离外部脉冲干扰源。
2025-08-20 14:02 阅读量：250
全球芯片企业TOP 20，最新榜单！
行业新闻

全球芯片企业TOP 20，最新榜单！

　　根据WSTS的数据，2025年第二季度全球半导体市场规模为1800亿美元，较 2025年第一季度增长7.8%，较2024年第二季度增长19.6%。2025年第二季度是连续第六个季度同比增长超过18%。　　下表按收入列出了排名前二十的半导体公司。该名单包括在公开市场上销售器件的公司，不包括台积电等代工公司以及仅生产供内部使用的半导体的公司，例如苹果。大多数情况下，收入指的是公司整体收入，其中可能包含一些非半导体收入。如果单独列出收入，则使用半导体收入。　　根据英伟达预测，其2025年第二季度营收将达到450亿美元，因此仍是全球最大的半导体公司。存储芯片制造商三星和SK海力士分列二三位。博通排名第四，长期占据榜首的英特尔则跌至第五。　　大多数公司报告称，2025年第二季度的收入较第一季度稳健增长，加权平均增幅为7%。存储器公司增幅最大，SK 海力士增长26%，美光科技增长16%，三星增长11%。非存储器公司中，收入增幅最大的是微芯片科技(11%)、意法半导体(10%)和德州仪器(9.3%)。五家公司的收入较 2025 年第一季度有所下降。　　几乎所有提供业绩指引的公司都预计，2025年第三季度的收入将较第二季度实现健康增长。其中，增幅最大的依然是内存公司，美光公司预计增幅为20%，铠侠公司预计增幅为30%。两家公司均表示，人工智能应用的需求是关键驱动因素。　　意法半导体(STMicroelectronics)预计其营收将增长15%，除汽车市场外，所有终端市场均实现增长。AMD预计在人工智能的推动下，其营收将增长13%。其他六家公司提供的收入增长预期在1.7%至7.7%之间。唯一一家预计营收将下降的公司是联发科，由于移动市场疲软，其2025年第三季度的营收将下降10%。　　人工智能仍然是最大的增长动力。许多公司在其传统市场中看到了增长。一些公司的汽车收入正在增长，而另一些公司则认为汽车行业持续疲软。在与金融分析师的电话会议中，大多数公司都提到了关税和全球贸易方面的不确定性是令人担忧的领域。　　2025年上半年半导体市场的强劲增长几乎保证了全年两位数的增长。最近的预测普遍在14%至16%的窄幅区间内。WSTS根据2025年第二季度的数据，将其6月份的预测从11.2%下调至15.4%。由于全球贸易的不确定性，半导体情报公司(SC IQ)对此持谨慎态度。但基于2025年上半年的强劲表现，我们将2025年的预测从5月份的7%上调至13%。　　由于威胁征收的关税和已实施的关税频繁变化，预测美国关税对全球贸易的影响十分困难。就中国而言，特朗普政府在4月份威胁征收高达145%的关税。5月份，特朗普政府暂停加征关税90天，并将对华关税定为30%。本周，暂停加征关税的期限被延长至11月。　　对半导体直接征收关税的不确定性很高。本月早些时候，特朗普总统宣布美国将对进口半导体征收100%的关税。他表示，承诺在美国生产半导体的公司将不会面临关税。该计划的具体细节尚未公布。　　本月，特朗普政府达成协议，为英伟达和AMD提供出口许可证，允许其向中国出口部分人工智能芯片。两家公司将被要求将销售收入的15%上缴给美国政府。该协议的合法性值得怀疑。美国宪法禁止国会对出口产品征税。《EE Times》称该协议“独一无二”。　　智能手机是已经受到关税影响的一个领域。正如我们在之前的新闻通讯中所指出的，近几个月来，美国的智能手机进口量急剧下降。2025年第二季度，美国智能手机进口量以美元计算下降了58%，进口量以数量计算下降了47%。从中国进口的智能手机数量下降了85%。尽管目前对智能手机进口没有征收关税，但关税威胁已产生重大影响。Canalys 估计，2025年第二季度美国智能手机销量将较2025年第一季度下降约20%。2025年第二季度的许多销量来自现有库存。然而，美国智能手机销量应该会在2025年下半年大幅下降。尽管对美出口下降，但中国智能手机制造业依然强劲，2025年第二季度的产量较2025年第一季度增长了5%。　　当前半导体市场表现强劲。持续的全球贸易争端令人担忧，但迄今为止尚未产生实质性影响。特朗普政府的关税威胁或许会像莎士比亚戏剧《麦克白》中所说的那样，“成为喧嚣与骚动，却毫无意义”。
2025-08-18 13:51 阅读量：354
如何理解芯片设计中的后端布局布线
行业新闻

如何理解芯片设计中的后端布局布线

　　后端布局布线(Place and Route，PR)是集成电路设计中的一个重要环节，它主要涉及如何在硅片上合理地安排电路元器件的位置，并通过布线将这些元器件连接起来，以确保芯片能够正确地工作。这个过程是芯片设计的最后阶段之一，它将前端的逻辑设计转化为物理实现。　　1、布局(Place)：　　布局阶段的主要任务是确定电路元器件(如标准单元、存储单元等)在芯片上的具体位置。可以将布局比作一个城市的规划，设计师需要将不同的功能区域(如住宅区、商业区等)合理安排，以确保所有区域都能高效运作，并能提供足够的空间和基础设施。　　布局的关键步骤：　　元器件选择：首先，需要选择并定义设计中使用的标准单元(Standard Cells)。这些标准单元包括逻辑门、触发器、加法器等基本元件，所有这些元件将组合成完整的电路。　　位置优化：通过布局优化工具，设计人员将根据设计要求优化元器件的位置。例如，要考虑信号传输的距离、元器件之间的相互影响，以及芯片的功耗、面积等因素。　　区域划分：布局过程中，还会对芯片进行区域划分，确保高功耗电路与低功耗电路、模拟电路与数字电路的合理分布，避免信号干扰或不必要的功耗浪费。　　时钟树布局：时钟树是整个芯片的关键，布局时需要确保时钟信号能够均匀分布到每个触发器，避免时钟偏移等问题，保证芯片的同步工作。　　2、布线(Route)：　　布线是指将布局阶段确定的位置进行连接，形成完整的电路网络。布线过程类似于城市规划中的道路建设，设计人员需要为各个区域(元器件)之间提供有效的交通路线(电气连接)。布线不仅要确保各个元器件之间的连接，而且要优化信号传输的延迟和噪声。　　布线的关键步骤：　　信号线铺设：在布线阶段，设计工具会根据布局好的元器件位置，自动或手动设计信号线。每条信号线必须连接合适的元器件，并且避免交叉或短路。　　层次规划：布线不仅仅是在一个平面上进行，现代芯片的布线通常会使用多层金属线。每层金属线负责不同的功能，如电源、信号传输等。设计人员需要根据芯片的需求选择合适的布线层次和布线宽度，确保每条线路的承载能力和信号传输质量。　　时序优化：布线过程中需要优化信号传输的时序，确保数据能够在时钟周期内正确地传递。如果信号传输路径过长或者过于复杂，可能导致时序违例，影响芯片的稳定性和性能。　　信号完整性：在布线时，除了确保连接正确外，还需要注意信号的完整性。例如，减少串扰、避免信号反射、合理布置电源和地线等，以确保信号不会受到干扰。　　3、布局布线的优化目标：　　面积优化：在满足性能要求的前提下，尽量减少芯片的面积。面积过大不仅影响成本，还可能增加功耗和散热问题。　　功耗优化：布线时需要考虑功耗分布，减少高功耗元件与其他部分的交互，优化电源管理和时钟分布。　　时序优化：通过合理的布局和布线设计，确保信号的传输延迟符合时序要求，避免时序违例。　　制造可行性：布线过程中需要考虑到芯片制造工艺的限制，例如线路宽度、层间间距等，确保设计的物理实现能够顺利通过制造。　　4、后端布局布线的挑战：　　时序收敛问题：由于布线和布局优化的影响，时序收敛往往是一个挑战。设计人员需要多次迭代优化布局布线，以确保时序的满足。　　复杂度和规模：随着芯片规模的增大，布局布线的复杂度也大大增加。特别是对于多核、SoC芯片，布局布线的工作量和难度更为复杂。　　信号完整性和噪声问题：复杂的布线可能引入信号干扰和噪声，尤其是在高速信号传输时，这对电路的稳定性和性能产生很大影响。　　物理设计规则：在布线过程中，必须遵循制造工艺的物理设计规则(Design Rule)，如线路宽度、间距、过孔设计等，否则可能导致制造失败。　　5、后端布局布线的验证：　　在布局布线完成后，设计人员需要通过一系列验证工具进行检查：　　后仿验证：验证布局布线后的电路是否能够按预期功能工作，是否存在时序违例、信号丢失等问题。　　静态时序分析(STA)：检查所有信号的传播时间是否符合时钟周期要求，确保时序满足。　　设计规则检查(DRC)：验证版图是否符合制造工艺的设计规则，如线路宽度、层间间距等。　　版图与原理图一致性检查(LVS)：确保版图设计与原理图设计一致，电路逻辑没有错误。　　总结：后端布局布线(Place and Route，PR)是芯片设计中至关重要的步骤，它将抽象的电路设计转化为具体的物理实现。布局确定了电路元器件的位置，而布线则确保了这些元器件之间的电气连接。布局布线的优化不仅要考虑时序、面积、功耗等多个因素，还需要遵循制造工艺的要求。通过有效的布局布线设计，可以确保芯片的性能、稳定性和可靠性，为后续的制造和测试奠定基础。
2025-08-15 14:01 阅读量：280
热门分类
盒子，外壳，机架 电缆，电线 电路保护 连接器，互连器件 开发套件 机电产品 嵌入式解决方案 风扇，热管理 光电元件 其它 无源元件 电源 半导体 传感器，变送器 测试与测量
  • 一周热料
  • 紧缺物料秒杀
型号 品牌 询价
RB751G-40T2R ROHM Semiconductor
BD71847AMWV-E2 ROHM Semiconductor
TL431ACLPR Texas Instruments
MC33074DR2G onsemi
CDZVT2R20B ROHM Semiconductor
型号 品牌 抢购
BU33JA2MNVX-CTL ROHM Semiconductor
ESR03EZPJ151 ROHM Semiconductor
IPZ40N04S5L4R8ATMA1 Infineon Technologies
STM32F429IGT6 STMicroelectronics
BP3621 ROHM Semiconductor
TPS63050YFFR Texas Instruments
热门标签
ROHM
Aavid
Averlogic
开发板
SUSUMU
NXP
PCB
传感器
半导体
原厂授权品牌
更多授权品牌>>
资讯排行榜
  • 周排行榜
  • 月排行榜

相关百科
3116功放芯片 北桥芯片 硅光芯片 电压基准芯片 flash芯片 ARM芯片 驱动芯片 语音识别芯片 音频芯片 微流控芯片 基带芯片 3D图形芯片 DSP芯片 电源管理芯片 Dram芯片
关于我们
AMEYA360微信服务号 AMEYA360微信服务号
AMEYA360商城(www.ameya360.com)上线于2011年，现 有超过3500家优质供应商，收录600万种产品型号数据，100 多万种元器件库存可供选购，产品覆盖MCU+存储器+电源芯 片+IGBT+MOS管+运放+射频蓝牙+传感器+电阻电容电感+ 连接器等多个领域,平台主营业务涵盖电子元器件现货销售、 BOM配单及提供产品配套资料等，为广大客户提供一站式购 销服务。

请输入下方图片中的验证码：

验证码