集成電路的應用
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集成電路的應用范文第1篇
摘要：
測量系統分析(MSA)是六西格瑪管理的一項重要內容。在產品的質量管控中，高質量的測量數據，對產品的分析及改進有很大的幫助。在集成電路(IC)測試中，為了確保測試的準確性，獲得高質量的測試數據，就需要對的測試系統進行充分的分析。該文介紹了測量系統分析方法，著重介紹重復性和再現性研究、分析,并通過實例說明IC測試中的測量系統分析的應用。并根據測量系統能力的評價規則對所分析的測試系統能力進行評價，判斷測量系統是否滿足IC測試要求。
關鍵詞：
測量系統分析(MSA)；集成電路(IC)測試；重復性；再現性
0引言
測量是給具體事物(實體或系統)賦值得過程。此過程中輸入包括人(操作員)、機(量具或必備的設備和軟件)、料、法、環，過程的輸出即測量結果。測量系統就是由人、機、法以及測量對象構成的過程的整體。在集成電路制程中，IC測試主要由晶圓測試(即CP)、封裝成品測試(即FT)，IC測試是使用測試設備及針對集成電路制作的測試程序對晶圓或封裝成品進行測試，確保集成電路滿足IC設計的功能及性能要求。因此一個具有大量變差的測量系統，會造成IC測試所獲得測量值較電路真實值出現很大的偏差，在測試過程中，使用該測量系統是不適合的。若缺少對測量系統的有效控制，會影響到獲得測量值的準確性，造成IC測試的誤判，嚴重時會涉及到IC的大量失效，甚至報廢。因此，測量系統分析在IC測試中的應用，是識別測量系統是否適合的一個重要手段，通過該手段，可確保獲得測量值的準確性和精確性。
1測量系統分析的基本概念
1.1測量賦值
給具體事物以表示它們之間關于特殊特性之間的關系[1]。
1.2測量過程
給具體事物(實體或系統)賦值的過程被定義為測量過程[2]。也可以看作一個制造過程，這個過程的輸入有測量人員、設備、樣品、操作方法和測量環境，它產生數據作為輸出，如圖1所示。
1.3測量系統
是指用來對被測特性定量測量或定性評價的儀器或量具、標準、操作、方法、夾具、軟件、人員、環境和假設的集合；用來獲得測量結果的整個過程[1]。測量系統可分為“計量型”、“計數型”、“破壞性”等類型。測量后能夠給出具體的測量數值的為計量型測量系統分析；只能定性的給出測量結果的為計數型測量系統分析；對一些樣本不可重復測量的計量型測量系統，可以進行破壞型測量系統分析?！坝嬃啃汀睖y量系統分析通常包括“穩定性”、“重復性”、“再現性”、“偏倚”及“線性”(五性)的分析、評價。在測量系統分析的實際應用中，可同時進行，也可選項進行，根據具體應用情況確定?！坝嫈敌汀睖y量系統分析通常利用假設性試驗分析方法來進行判定。
1.4重復性
是用一個評價人使用相同的測量儀器對同一零件上的同一特性，進行多次測量所得到的測量變差；它是設備本身的固有變差或能力。傳統上將重復性稱為“評價人內部”的變異[1]。
1.5再現性
是指測量的系統之間或條件之間的平均值變差。傳統上將再現性稱為“評價人之間”的差異[1]。
1.6量具R&R或GRR
量具的R&R是結合了重復性和再現性變差的估計值。換句話說，GRR值等于系統內部變差和系統之間變差的和[1]。即：σ2GRR=σ2再現性+σ2重復性(1)
1.7系統變差
測量系統變差可分為：能力：短期間的誤差，是由線性、均一性和再現性結合的誤差量；性能：所有變差來源于長期的影響，是長期讀數的變化量；不確定度：有關被測值的數值估計范圍，相信真值包括在此范圍內[1]。
2測量系統分析的介紹
2.1測量系統變差
測量系統分析的目的之一是獲得測量系統與所處環境相互作用使其產生的測量變差的類型和結果的信息[1]。測量系統變差類型可分成五種類型：偏倚、重復性、再現性、穩定性和線性，其中重復性、偏倚、穩定性和線性屬于量具變差，再現性屬于操作員造成的變差。通常通過偏倚、線性及穩定性來判斷測量系統的準確性，通過重復性和再現性來判斷測量系統的精確性(即其波動)。
2.2測量數據特性
測量系統分析是為了更好的發現測量系統變差，從而通過對測量系統變差的控制來滿足測量產品質量特性的目的，也控制測量數據的質量。測量數據顯現出的4種狀態，如圖2所示。說明：圖2(a)中測量數據分布雖較集中，但偏離中心較大，屬于精確但不準確測量數據；圖2(b)中測量數據雖基本都在中心內，但數據分布較離散，屬于準確但不精確數據；圖2(c)中測量數據分布離散，且數據基本在中心外，屬于不準確且不精確數據；圖2(d)中測量數據分布集中，且均在中心內，屬于既準確又精確數據。圖2(a)、(b)、(c)這3中測量數據，是質量"低"的測量數據，圖2(d)的測量數據，是質量"高"的測量數據，也是測量過程期望獲取的數據。
2.3測量系統分析(MSA)方法分類
測量系統分析(MSA)方法主要分為三類：計量型測量系統分析方法、計數型測量系統分析方法以及破環型測量系統分析方法。計量型測量系統分析方法主要分為兩類：位置分析、寬度分析。其中位置分析常用的有：偏倚分析、線性分析和穩定性分析，寬度分析常用的有：重復性分析和再現性分析，如圖3所示。計數型測量系統分析方法包括：風險分析法、信號分析法以及數據解析分析法。對于計數型測量系統，主要采用風險分析法進行研究。破壞性測量系統分析方法包括：偏倚分析、變異分析和穩定性分析。在IC測試過程中，測試所得的測試參數數據通常為一連串的測試數據，即計量型數據，因此測量系統分析時通常采用計量型測量系統分析。以下介紹重復性和再現性分析在IC測試中的應用，通過重復性和再現性分析評價測量系統能力。
3重復性和再現性分析在IC測試中的應用
3.1IC測試中評價測量系統要求
IC測試過程中，評價測量系統時，需確認三個基本問題：
1)測量系統的分辨能力(在IC測試中主要指測試設備)是否滿足測試要求，即系統的設計性能能否滿足測試過程中所需實現的性能，這個是系統本身決定；
2)測量系統在一定時間內是否在統計上保持一致，即測量系統是否經過校驗，以確保測量系統狀態處于穩定狀態；
3)這些統計性能是否在預期范圍內保持一致，并且用于過程分析或控制是否合格，即測量系統分析的結果是否在可接收范圍內。測量系統分析在評價測量系統中起到很重要的作用。在IC測試過程中，造成測量結果變差主要是由量具變差以及操作員造成的變差導致，而重復性分析是分析量具變差，再現性分析是分析操作員造成的變差。因此重復性和再現性在IC測試的測量系統分析中占重要的位置。
3.2重復性和再現性分析操作過程
1)測量樣品的選擇選定標準樣品，至少3只，并對標準樣品進行編號，以便測量時數據能一一對應；
2)選取評價人選取若干名(至少2名)操作員作為評價人執行研究，并指定為評價人A、B、C等，評價人最好為操作該測量設備的操作員，經過測量設備的操作培訓，避免由于操作員引起很大的測量誤差；
3)測量設備校準測量前需對被測量分析的設備進行校正，使用標準件對設備進行校正，校正合格后可進行測量；
4)每個評價人分別對標準樣品進行重復測量(至少2次)，并將測量數據記錄在數據采集表中，測量數據記錄時評價人、樣品編號應一一對應；
5)重復性和再現性研究
(a)重復性研究
重復性是研究測量設備本身的波動，測量條件(如測量環境、測量地點、測量標準樣品等)要盡可能統一。首先通過極差圖(R圖)分析測量過程是否受控，并通過R圖觀察評價人之間對每個標準樣品測量過程的一致性。若R圖上由數據出現失控現象，應對每一個輸入數據進行核對確認，若輸入數據正確，需分析失控原因并進行針對性糾正，通?？刹扇∪N糾正方式：忽略超出的點；刪除超出的點以及評價人重新測量標準樣品。然后計算重復性。重復性計算公式：EV=R軏×K1(2)其中R軏重復測量同一零件的極差的平均值，K1根據重復測量次數選值。
(b)再現性研究
再現性是研究不同評價人在相同的測量條件(如測量環境、測量設備、測量地點等)下測量同一標準樣品時產生的波動?？赏ㄟ^每個評價人測量每個標準樣品的平均值進行分析，通過均值控制圖觀察分析。首先計算出每位評價人測量標準樣品的總平均值，計算評價人之間的極差R0與標準差σ0，其中該標準差還包含了操作員重復測量引起的波動，因此需減去重復性部分，對該標準差進行修正，計算出的值即測量系統的再現性。再現性計算公式：AV=[R0d*2]-[(σe)2(nr)](3)
(c)標準樣品間的波動
測量的標準樣品間總是存在差異的。首先計算標準樣品測量總平均值的極差，然后計算出標準樣品間的波動PV。PV計算公式：PV=RP×K3(4)其中RP為標準樣品極差，K3根據標準樣品數量進行選值。
(d)測量過程
總波動測量過程輸出總波動TV包括測量過程的實際波動和測量系統的波動。TV公式：TV2=PV2+EV2＋AV2(5)以上已獲得AV、EV以及PV的值，那么總波動TV的值也可得出。
(e)測量系統能力的評價
通過已經計算出的重復性EV和再現性AV，可以計算出測量系統的波動GRR。GRR計算公式：GRR=EV2＋AV2(6)通過用測量系統的波動GRR與總波動(TV)之比來度量，即計算%GRR值。%GRR計算公式：%GRR=100[GRR/TV](7)根據測量系統能力判別準則，對測量系統進行評定，判別準則具體為：%GRR<10%，表明測量系統能力很好，可正常使用；10%≤%GRR≤30%，依據設備的重要性、成本及維修費用等因素，決定是否可使用或不可使用；%GRR＞30%，說明測量系統本身波動很大，由該測量系統得出的數據是不可靠的，測量系統必須改進。這時，需通過對測量系統的各種波動源，進行研究，若重復性變差本身較小，則說明問題出現在再現性上，可通過對加強對評價人的培訓，對作業方法的優化或提高評價人操作的一致性來減小評價人間的波動，若采取措施后仍不能滿足要求，或者重復性變差本身較再現性變差大很多，則需要將該設備停用做好標識，更換測量系統能力好的設備或采購新的測量系統。
4應用實例
使用測量設備對IC進行測試，主要是將流片過程、封裝過程中產生的缺陷產品挑選出來，這些缺陷產品在測試時主要體現為測試參數超出規范界限，判定為產品失效。而一個產品的測試需測試的參數項很多，在對測量設備進行測量系統分析時，需先確定出關鍵參數也就是對測試產品影響很大，客戶重點關注的參數)作為分析項目，如模擬電路測試中，部分產品在測試時一些參數需進行燒熔絲測試，該些參數一旦經過燒熔絲測試后，就不可逆，無法改變測試結果，若測量設備在測試該些參數出現偏差，參數測試均值的中心值偏移出允差范圍，直接會導致大量產品的失效、報廢。下面以某模擬電路測量設備為例，確定頻率參數FOSC為分析項目，參數單位為KHZ，對該分析項目進行重復性和再現性數據采集，并進行分析。采集的數據如表1所示。
(1)重復性分析和計算
根據采集的數據，按照第4章中所述的重復性和再現性的研究方法，先得出極差圖(R圖)，如圖4所示。從圖中可以看出測量過程處于受控狀態，且3個評價人對樣品的測量都在受控狀態，說明3個人的測量操作較一致，體現了測量的重復性。并通過重復性公式計算出EV=0.0003。
(2)再現性分析和計算
將采集的數據按照樣品編號，在圖中繪制出每個評價人對每個樣品測量的平均值，得出均值圖，如圖5所示。由于在測量時測量環境、測量條件以及測量設備均一致，因此可以通過不同評價人測量同一樣品的波動來研究再現性，從均值圖中，可以看出3位評價人分別測量的10個樣品，每個樣品均值波動最大的波動為33HZ，該樣品FOSC參數的均值允許偏差為±500HZ，測量波動大大小于參數的均值允差，說明具有良好的再現性。并通過再現性計算公式，可計算AV=0.0005。
(3)測量設備能力分析
①通過圖5均值圖分析。通過對該樣品電路不同批次的測試數據統計分析，該樣品的均值圖中控制線以內區域表示測量的敏感性。若圖中顯示的測量均值有一半以上(包括一半)落在控制線以外，則表明該測量系統適合進行測試該IC電路。若落在控制線以外的測量均值小于一半，則表明該測量系統缺乏足夠的分辨力，不適合進行該IC電路的測試。從圖中可以看出，3位評價人測試每個樣品的均值大部分都落在控制線以外，因此該測量設備有足夠的分辨力，有足夠能力測試該IC電路。②通過樣品鏈圖分析。將所有評價人測量每個樣品的數據，畫在一張圖上，得到樣品鏈圖，如圖6所示。從圖上可以看出10個樣品不同評價人測量的變差非常小(在10HZ以內)，與該樣品所要求的FOSC參數允許偏差(±500HZ)相比，大大小于該參數允許偏差，說明該測量設備能力非常號，精度完全可以滿足測試產品的要求。
(4)測量系統能力評價
根據第4章中內容計算出標準樣品間波動PV=0.0078、測量過程總波動TV=0.0078以及測量系統波動GRR=0.0006，再通過用測量系統的波動(GRR)與測量過程總波動(TV)之比即計算%GRR值，進行測量系統能力的判別。本次分析的測量設備，計算出的%GRR=7.24%。根據判別規則%GRR<10%，表明測量系統能力很好，測量設備的變差和人員變差對產品測試影響較小，完全滿足產品測試要求。
5結束語
IC測試主要目的是辨別電路的好壞，將不能滿足要求的電路剔除。IC測試過程中測量設備和人員的變差會對辨別結果有很大的影響，通過對重復性和再現性的研究與分析可以監控測量設備和人員變差，使之處于受控狀態，從而保證測量結果的準確性和精確性。
參考文獻：
集成電路的應用范文第2篇
作為一種全新的網絡傳輸體制，自從20世紀90年代出現以來，SDH網絡以其靈活性和方便性等各個方面的優越性，迅速成為通信網絡的骨干網絡?，F在我國雖然在開發研制SDH的通信設備方面取得了很大的成績，但是國內廠家SDH設備的關鍵核心芯片大多數是進口的。而從長遠的觀點來看，SOC片上系統是通信設備發展的趨勢。因此提高ASIC設計的水平，開始具有自主知識產權的通信專用集成電路，對降低通信設備的成本、提高國家通信產業的整體競爭能力都具有深遠的影響。
為了滿足通信產業國產化的迫切要求，清華大學電子工程系開發了一系列具有自主知識產權的大規模通信專用集成電路。其中MXTULPx8-5是最新開發的一種SDH指針下泄專用集成電路，能夠廣泛地應用在SDH的網絡設備中，具有很好的應用前景。
1 MXTULPx8-5芯片特性
當前，PMC-Sierra公司開發的PM5362和PC5363芯片是一種比較常見的SDH支路單元凈荷處理器，能夠分別處理一路STM-1和一路STM-4的數據流。它們被廣泛地應用于國產的SDH交叉連接的設備中。而清華大學電子工程系獨立開發的SDH指針下泄處理芯片MXTULPx8-5，能夠對齊八路STM-1或兩路STM-4的數據流中的支路單元，在功能上可以代替八片PM5362或兩片PM5362芯片。很明顯，MXTULPx8-5能夠大幅度降低交叉連接設備的成本和尺寸。
SDH指針下泄芯片MXTULPx8-5是一個用來對齊支路單元的可配置的多通道的支路凈荷處理器單元集成電路。它采用0.25μm低功耗CMOS 工藝，304管腳HQFP封裝，支持工業溫度范圍（-40℃～85℃），規模為150萬門。下面是它的一些工作特性：
·將輸入的2個STM-4或8個STM-1的字節串行流中的8個AU4管理單元中的支路凈荷，轉移到相應輸出的支路單元中。
·通過處理低階段支路（TU3、TU12或TU11）的指針，來補償輸入和輸出高階AU4管理單元同步凈荷封裝幀速率間的準同步關系。
·在TUG3基礎上可以配置成TU3、TU12、TU11支持的任何合法組合。
·在網管軟件的控制下可對任一支中插入全0碼、全1碼或NDF新數據標識。
·檢測每一支路的LOP指針丟失、AIS通道告警指示、支路指針正負調整和支路彈性存儲上溢下溢錯誤的狀態，并可配置在上述事件發生時產生中斷。
·可以將輸入和輸出接口獨立配置成77.76MHz的STM-4字節接口模式、19.44MHz的STM-1字節接口模式或38.88MHz的STM-1半字節接口模式。
·提供一個通用的8比特微處理器總線接口來對芯片進行配置、控制和狀態監控。
2 MXTULPx8-5芯片結構
MXTULPx8-5芯片功能模塊框圖如圖1所示，包含有以下幾個模塊：一個輸入和輸出接口模塊，一個MCU接口模塊和JTAG測試控制器，8個VC4處理器。當輸入接口為STM-4字節接口模式時，輸入的2路STM-4數據流被分成8個STM-1數據流，并被獨立地輸入到8個VC4處理器中。當輸出接口為STM-4接口模式時，處理過的8路STM-1數據流被合并成2路STM-4數據流輸出。MCU接口模塊提供了一個通用的8比特微處理器總線接口來對芯片進行配置、操作和狀態監控。JTAG測試控制器模塊提供邊界掃描功能。每一個VC4處理器處理一路STM-1數據流，它包括輸入解復用器、輸出復用器和3個TUG3處理器。輸入解復用器將輸入的STM-1數據流分發給三個TUG3支路凈荷處理器、輸出復用器將三個處理過的TUG3數據流合并在一起，形成一個VC4的數據流輸出。每一個TUG3支路凈荷處理器，可以配置成3種工作模式：TU3模式、TU12模式和TU11模式。它通過指針解釋和指針調整操作對齊支路完成指針下泄功能。
3 核心技術
按照ITU-T建議G.707的規定，低階虛容器在復用到STM-x幀結構之前，都應當選被映射到相應的TU支路單元中。一個TU支路單元承載一個低階虛容器，也就是說，在SDH幀結構中低階虛容器和TU是一一對應的。因此在SDH交叉連接中TU支路單元將代替虛容器（VC）作為交換的實體。因為不同大小的TU都可以在SDH數據幀中占據固定的例，因此可以用簡單的列交換方法來實現TU的交叉連接。如果想將輸入的TU交叉連接在輸出的STM-1數據流上，可以通過設置交換矩陣將特定的TU支路單元占據的列轉移到輸出流中STM-1幀中的具置。這種列交換方法的前提就是支路單元TU在輸入STM-1幀中占據固定的列。按照ITU-T建議規定，高階虛容器由于指針的緣故相對于STM-1幀可以有微小的頻率和相位差異。這樣就要求輸入的STM-1數據流在被送到交叉連接矩陣之前，必須經過預處理使它們符合交換。通過處理SDH支路單元TU指針可將高階虛容器同STM-1的幀嚴格對齊，從而保證高階虛容器中封裝的TU支路單元在處理過的STM-1幀中占據固定的列，為對齊后的支路單元TU進行列交換創造條件。從效果上看就好像高階AU4管理單元的指針調整事件被吸收到低價TU支路單元的指針調整事件中，從而消除了高階虛容器同STM-1幀之間的準同步關系，保證了兩者之間嚴格的頻率和相位同步。這種方法通常被稱為“指針下泄”。
4 時分處理
TUG3處理器可以支持三種不同的工作模式（TU3、TU12和TU11模式），是電路中用來實現指針下泄功能的核心部分。圖2是TUG3處理器的內部功能框圖，它主要包括輸入定時產生器、輸出定時產生器、指針解釋器、指針生成器和FIFO緩存器。它的基本工作原理是：通過指針解釋將各個支路單元中的有效凈荷低階VC解出來，寫入到相應的FIFO中；根據本地產生的定時信號從FIFO中讀出有效凈荷數據，通過指針生成器處理將其裝入到對應的支路單元TU中；對FIFO設置上下兩個門限，其狀態用來解決是否進行指地調整處理。TUG3處理器輸出的數據流中支路單元TU被對齊，從而為列交換提供條件。
按照G.707建議的規定，指針解釋和指針生成的算法都應該建模成有限狀態機。TUG3數據流中的所有支路信號都要被處理。如果每一個支路都有一套與之相對應的有限狀態機電路的話，要實現對TUG3數據流的處理將需要大量的電路，使得TUG3處理器非常復雜，電路量很大。例如：當配置成TU11模式時，最多可以處理28個獨立的支路，就要有28套獨立的有限狀態機電路。為了減小數字電路的規模，我們使用了時分處理這一新型經濟的電路設計方法。
指針解釋器和指針生成器都被設計成時分的有限狀態機，28個獨立的支路可以利用不同的隙復用相同的功能電路。同時在設計中一個最為明顯的變化就是狀態RAM的應用，在指針處理過程中產生的支路狀態量不被保存在通常情況下的寄存器中，而是在輸入和輸出定時產生器的指導下保存在狀態RAM相應的地址中。上述兩種情況都對電路的時序安排提出了更高的要求。在實際的電路中，VC4處理器的工作頻率為19.44MHz。在VC4處理器內部將輸入的數據流分解成3路TUG3數據流分別送到三個TUG3處理器。TUG3中封裝的每一支路單元在處理中都占據三個19.44MHz時鐘的周期。在第一個時鐘周期內，完成狀態RAM的讀操作，將支路的各種狀態向量讀出；在第二個時鐘周期時，根據完成有關指針解釋和指針生成狀態機的操作，生成支路的中間狀態；在第三個時鐘周期內，完成狀態RAM的寫操作，將有限狀態機生成的支路狀態向量存儲到狀態RAM中。上述三個周期正好對一個支路完成全部操作，在接下來的三個時鐘周期內則對另一個支路完成操作。上面的時序安排需要相關的RAM操作控制電路來實現，它雖然在一定程度上增加了電路的復雜度，但是這種時分復用的方法明顯地減小了電路的規模，大約為原來的4%。
5 彈性存儲器容量
在SDH的指針調整中，由于FIFO的讀寫時鐘都是帶有缺口的時鐘，所以FIFO彈性存儲器容量的計算不同于PDH中碼速調整的緩存容量的計算。為了得到更好的性能，通過相位檢測的方法來決定緩存器的大小，同時在計算過程殊的情況要加以考慮。在ITU-T建議G.783中，對不同級別VC的指針調整的正調整和負調整門限的最小差值作了規定，以滿足在接收端的性能要求，它們分別為：對于VC-12和VC-11，值為2字節；對VC-3，值為4字節。下面以VC-12為例計算緩存容量的大小。
相位檢測的方法是比較緩存器的讀寫時鐘。當相位差φ（t）小于在調整門限Tp時，指針對調整事件發生；當相位差φ（t）大于負調整門限Tn時，指針負調整事件發生；當相位差φ（t）在正調整門限Tp和Tn負調整門限時，沒有指針調整事件發生。按照G.783建議的規定，有Tn-Tp≥2byte。
當φ(t)剛剛大于正調整門限Tp時，輸入的VC又有一個正調整時鐘的缺口，此時有φmin(t)=Tp-1byte，對于緩存要保證無誤碼，需有φ(t)>0，從而計算出Tp應大于1個字節。
當φ（t）剛剛小于負調整門限Tn時，輸入的VC又有一個負調整時鐘的缺口，此時讀寫時差為φmax（t）=Tn+1byte。
如果要保證無誤碼傳輸，設緩存讀寫時差的最小差值為1個字節，由此可以得出VC-12指針調整時所需緩存的最小容量為：
C=1byte+φman（t）=1byte+Tn+1byte
=1byte+(Tn-Tp)+Tp+1byte
=1byte+2byte+2byte+1byte=6byte。
運用同樣的方法，可以計算出VC-11指針調整所需的最小容量為6byte，而VC-3指針調整所需的最小容量為12byte。
集成電路的應用范文第3篇
【關鍵詞】激光微加工 集成電路 制造業
激光能夠非常好的適應空間，并且具有良好的空間適應性以及時間適應性。尤其是能夠針對不同的材質、形狀尺寸等加工適應度非常高，非常適合自動化加工體驗。激光微加工技術能夠將加工手段與計算機數控進行完美的結合，并且進一步成為現代化制造業優質、高效、低成本、適應性強的關鍵技術。一般情況下，激光微加工技術主要適用于電子產品，因為電子產品對于加工技術的要求比較嚴格，利用激光微加工技術進行各種高科技的應用，能夠進一步提高電子產品的質量。
1 激光微加工技術的主要特點
1.1 激光微加工速度快
由于激光的能量束密度非常高，所以熱影響區域小，這樣一來加工的速度也就會進一步提高，從而實現對于微電子產業中各種高硬度、高脆性以及高熔點的材料進行加工。
1.2 無需機械接觸
激光束不需要針對加工材料進行傳統的機械擠壓或者機械應力，這樣對于加工材料的損害就會相應減少，也不至于損壞被加工的物體。由于這樣的特性，也不會由于加工而引起有毒氣體、廢液、廢料的產生，對于環境也不會造成影響，代表著未來電子制造業的最先進的加工工藝。
1.3 激光直寫
激光直寫技術能夠突破傳統的模板限制，并且根據加成法和減成法的制造方式都能夠統一完成，可以說激光微加工技術的工藝集成度非常的高，也尤為符合集成電路制造的小批量、快速試制的要求。
1.4 激光技術與計算機集成系統相結合
通過激光微加工技術與計算機集成制造系統相結合的方式，能夠保證計算加工的內容和方式變得更為精確，也能夠保證激光微加工技術易于導向、聚焦，從而針對經常變換不同加工模式的用戶非常的方便。
2 激光微加工技術的應用
2.1 激光微調
所謂的激光微調，就是利用激光束聚焦點的光斑來達到要求的能量密度，并且盡可能的選擇汽化一部分材料，進一步保證電子元器件的精密調解。通過激光未加工技術來針對電阻、電容、石英晶體、集成電路等進行調解，能夠保證以集中的能量來進行加工材料，并且對于附近的元器件影響非常小，也不會產生一定的污染，與其他加工方式相比，激光微調具有速度快、成本低、效率高的有點，并且能夠精確到每秒中調解200個電阻。從目前激光微調技術發展的方向來看，激光微調技術融合了激光、光學、精密機械、電子學、計算機等一系列高科技項目，而且激光微調技術未來的發展方式也在朝向多功能、高速高自動化的發展方向。
2.2 激光打孔
目前我們使用的各種銀行卡中IC芯片封裝都是利用激光打孔技術嵌入的，目前最常用的多層電路板過孔加工的方法主要包括了光輔助化學刻蝕、等離子體蝕孔、機械打孔、激光打孔等方式，但是由于其他方法的使用成本太高、設備前期投資巨大，工藝要求無法滿足，所以激光打孔已經逐漸發展成為主要的打孔方式，而且激光打孔更加的便宜、高柔性、低成本、適應材料豐富。
2.3 激光清洗
從目前來看，激光清洗的機理主要包括兩種方式。一種是激光的能量被周圍的微粒和清洗劑吸收，這樣造成清洗劑快速升溫，并且出現爆炸性汽化，這樣就能夠直接將材料表面的微粒沖出，從而達到清洗的目的。另一種方式并不需要清洗劑，而只需要激光照射在材料的表面，通過激光吸收的能量產生熱能量，將微粒沖出表面，這樣的方式需要激光的精度夠高，被稱為干式激光清洗法。
而且，隨著集成電路的密封等級不斷提高，制造過程中如果被微粒等污染，會導致材料出現嚴重不足，傳統的化學清洗法、機械清洗法、超聲波清洗法等對于材料表面的微粒處理非常的困難，但是激光清洗法能夠通過無研磨、非接觸、無熱效應的方式針對各種材料進行清洗，從而有效的去除材料表面的微小顆粒，而且又不會使得模板出現碎裂或者其他污染，所以說激光清洗法師目前最有效、最安全的方法。
2.4 激光柔性布線
激光柔性布線技術是最近興起的電路板布線技術，通過激光束的掃描光、熱的作用來直接在集成路表面進行預涂層、溶液或者氣體等，從而發生物理化學法寧，進一步形成金屬導線的柔性不限技術。利用激光柔性不限技術能夠針對集成電路板中封裝結構的導線布線或者及時修復。激光柔性布線技術具有多樣化的生產方式，適用于小批量生產。
2.5 激光微焊
激光微焊技術能夠在集成電路中進行封裝處理，對于引線和印刷電路板的焊接、引線和硅板之間的焊接、細導線和薄膜的焊接、集成電路的焊接等用途。激光微焊與其他的焊接技術相比較來說具有很明顯的特點，比如激光強度更高、對周圍加工產生熱影響較小，而且激光可以達到其他方式無法進入的區域，從而保證激光與不同材料之間進行相同組合，這樣也能夠增強激光焊點的高精度。
3 結論
對于激光微加工技術來說，激光微加工技術的好與壞直接影響到產品的質量，所以激光是整個激光微加工技術過程中的重要環節。但是在目前的技術條件和水平之下，對于激光微加工技術無法實現全面的檢驗，對焊縫的無損檢測技術也無法保證激光微加工技術。所以要對于激光環節的各個步驟進行嚴格的控制與管理，強化激光微加工技術過程中的激光微加工技術。本文通過對于激光微加工技術過程激光微加工技術保證的重要意義進行全面的分析，并且結合筆者在從事集成電路制造的多年經驗進行深入的分析，從激光微加工技術不足入手，并且針對性的提出解決辦法，促進集成電路制造的質量得到提升。
參考文獻
[1]蔡志祥，曾曉雁.激光微熔覆技術的發展及應用[J].中國光學與應用光學，2010（05）：405-414.
[2]曹宇，李祥友，蔡志祥，曾曉雁.激光微加工技術在集成電路制造中的應用[J].光學與光電技術，2006（04）：25-28.
集成電路的應用范文第4篇
論文摘要：電子線路CAD技術在高職的電子信息工程技術專業中是非常重要的一門課程，在電子設計以及畢業設計中都講用到該技術。電子線路CAD技術主要是用來繪制電路圖，并在計算機上利用該繪圖軟件對電路進行排列，從而讓設計出的電路更加的美觀。本文主要是針對電子線路CAD技術在高職電子設計中的應用進行研究。
對于高職學生而言，要學習的不僅僅是專業知識，動手能力是在學好專業知識的基礎上更高的一個層次，也是他們必須擁有的一種能力。在高職院校中，電子信息工程技術專業的學生經常會遇到電子設計等問題，因此，在進行電子設計的時候需要用到的很多專業知識他們是必須掌握的。而電子線路CAD技術在電路板的制作方面的應用就必不可少了。下面我們將對電子線路CAD技術在電子設計中的應用進行研究與探索，說明電子線路CAD技術與電子設計的關系以及在電子設計中發揮的作用。
1、電子線路CAD技術與電子設計的關系
隨著電子技術的廣泛發展以及新型元器件和集成電路的廣泛應用，電路在設計方面也越來越復雜與集成化，因此，對電路的要求也越來越精密。而為了達到電路在復雜與集成化方面的要求，在制作電路的時候單靠手工的操作已經不能完成設計的目的了。所以，就產生了現在我們所用到的電子線路CAD技術。我們在電子設計過程中利用它就能達到電路所要求的精密度。
2、電子線路CAD技術在電子設計中的應用
電子線路CAD技術是使用當前被廣泛應用的計算機輔助繪圖和設計軟件，然后結合學過的專業知識進行設計，以加快設計進程、縮短設計周期、提高設計質量等。電子線路CAD技術在電子設計中的應用主要是一下幾個方面：
2.1 繪制電路圖
在進行電子設計的過程中，要實現電路的功能最重要的就是編程，但是只有編程并不能完善整個設計，還需要有一個完善的電路來承載這個程序，讓它實現它本該實現的功能。在電子設計中，我們一般運用的軟件是PROTEL，繪制電路原理圖的時候就會用到PROTEL的原理圖輸入功能。該繪圖軟件在電路原理圖輸入方面有著非常豐富的電子器件庫，能夠為我們電子設計的繪圖提供所需的各種電子器件。利用該軟件進行電子設計確保了電路原理圖的精密度，并且繪制過程也更為方便。比如：我們在畫好一個元器件后，覺得它應該放在其他的位置，則只要將它拖動到我們想要放置的位置即可。
2.2 計算機仿真
電子線路CAD技術在電子設計的應用過程中還具備運用其仿真的功能，檢查電路的功能是否達到了我們所預期的功能，并且能夠對一些數據進行仿真，可進一步對電路進行分析。對于PROTEL軟件而言，在它的MULTISIM中有很多種仿真功能，這些仿真功能可以進行直流工作電的分析、瞬態分析、溫度掃描分析、參數掃描分析、靈敏度分析、零極點分析、傅里葉變換分析、噪聲和失真度分析、最壞情況分析以及蒙特卡羅分析等。在進行仿真的時候，我們首先要進行一個功能仿真，大致了解一下該電路的功能是否達到了預期的功能，然后進行數據仿真，對該電路進行具體的分析，并改正錯誤的地方。在進行仿真過后，分析結果一般都是以數值或波形的方式顯示出來。
2.3 PCB板的設計
PCB板是PROTEL軟件將電路原理圖進行布線后的一種電路板。在進行PCB板的設計之前，首先要將電路原理圖導入，而導入的電路原理圖必須是通過仿真的，而且電路原理圖中各元器件的電器特性必須與PCB板相同元器件的電器特性相同。最后，設計者就可以利用PCB板自動布線以及手動布線的功能對其進行布線。采用該軟件對電路圖進行布線，設計者可以先采用自動布線功能對電路進行大致的布線，然后用手動布線功能對其進行美化。這樣的過程能夠讓電路的布線更加美觀。
2.4 三維視圖
在將PCB板設計好之后，在這樣的繪圖軟件上都有三維視圖的菜單，只要點擊三維視圖的菜單就可以觀看設計電路板的三維視圖。
3、讓學生更好地掌握電子線路CAD技術
如上所述，掌握了電子線路CAD技術對于學生而言，可以更好地進行電子線路方面的設計工作。但在學習這一項技術的過程中，我們往往會發現學生心有余而力不足。部分教材多以PROTEL軟件為藍本，介紹軟件的功能、菜單等，輔以一些應用的例子。學生學習后多呈現一種臨時性的記憶，即在課程中會用，考核結束后在不長的時間后就不再掌握的現象。
解決這一問題的方法以，通過實踐我們認為采用類似德國職業教育所推行的以行動為導向的項目教學法為好。其基本的思路是：
(1)先整體后具體：在學習CAD技術時，先期進行總體介紹，讓學生有全局的認識，打消畏難的情緒；而后開始進入各項目的的學習實踐。
(2)先低頻后高頻：總體而言學生進入學習后應從簡而繁，低頻的一些電子產品其電路較之高頻的簡單，學習應從其中入手。
(3)先規范后異型：突出異型電路板的設計制做，其目的是讓學生今后在實際工作中具有變通的能力，在CAD技術中也手工調整電路布局的精華所在。
(4)先單層后多層，先分立后貼片。此處不再綴言。
最后一點是，對于各個CAD制作的電路，不應僅停留于電腦的設計，在教學的過程中應讓學生的設計成為成品。這樣可使學習更為直觀，并更有成就感，隨之的效果是學生對學習到的技術彌久常新。當然，這種做法也會使教學的成本大幅上揚，但從人才培養的角度看，這樣的投入是值得的。
4、結語
在電子設計中運用電子線路CAD技術，不僅解決了電子設計中電路原理圖繪制以及功能分析和布線方面的苦難。同時，讓學生通過在自主地進行一些電子設計，并在的過程中運用該技術，適于鍛煉他們使用電子線路CAD技術的實際能力并有助于其真正了解和掌握這一技術。
參考文獻
[1]朱潔.電子線路CAD技術在高職電子信息工程專業畢業設計中的應用[J].中國現代教育裝備，2010，(15):55～57.
集成電路的應用范文第5篇
【關鍵詞】Muhisimll仿真實驗技術電子線路課程教學 應用
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2012）09C-0185-02
電子線路是中職電類專業一門重要的專業課，內容較多、原理復雜，只有把理論與實踐有機結合起來進行教學，才能取得較好的教學效果。為解決理論教學與實驗實踐相互脫節的矛盾，把Muhisim11虛擬仿真實驗引入課堂教學，把理論教學和實驗實踐有機結合起來，可以使課堂教學變得更為形象、生動、直觀，有效激發學生的學習興趣，從而提高課堂教學質量和教學效果。
一、Multisim11介紹
Muhisim11軟件是由美國National Instrument公司（簡稱NI公司）所開發的一種集多種功能于一體的電子仿真（EDA）高層次工具軟件，該軟件不僅僅能夠用于電子線路的虛擬仿真，同時還能夠用于LabVIEW虛擬儀器、單片機仿真等方面，而且其在技術方面也有著許多的創新。Muhisim11通過更加直觀的圖形界面來幫助進行電路的創建，并且在計算機的屏幕上展示了所模仿的真實實驗室的工作臺，這就為模擬各種電路實驗提供了條件，同時該軟件中還包括了各種電路仿真所需要的各種測試儀器，只需要在進行電路仿真時根據需要選取就可以了。Multi-simll提供了多種虛擬儀器，這就能夠很好地克服傳統的實驗室的那種呆板的實驗方法，而且能夠將實驗帶到教室中去，為教學提供更多的方便?？偟膩碚fMul-tisimll具有如下特點：第一，擁有良好的圖形界面，通過計算機能夠模擬真實的電子實驗室工作平臺，其中包含了各種繪制電路圖所需要的元器件以及進行測試所需要的測試儀器，這些都能夠直接從屏幕上進行選取。第二，提供了多種虛擬儀器，而且這些虛擬儀器與真實的事物都十分相似（操作與外形），并且還能夠保存測量結果。第三，擁有相當完善的分析手段，Muhisim11提供了多種分析手段，能夠完全滿足中職電子線路課程的電路分析；第四，具有相當強的仿真能力，不僅僅是能夠對各種元件進行模擬仿真，同時還能夠對多種電路以及單片機等進行仿真；第五，可以用來作為電路設計工具，同時該軟件還能夠與其他的各種電路分析、設計和制板軟件進行數據交換。
同時，還必須要認識到的是，教學版的Muhisim11本就是圍繞著教師的教學所進行設計的，具有更強的教學特性，而這也能夠與學生的知識水平或課堂內容相匹配，這就能夠使得教學更加簡單。
二、Multisim11仿真實驗技術在電子線路課程應用課堂教學中的作用
（一）實現理論教學與學生動手實踐相結合，提高課堂教學質量和教學效果
用Multisim11仿真實驗進行課堂教學，教師在進行理論講授的同時應用計算機進行仿真實驗演示給學生觀察，然后讓學生在計算機上進行仿真實驗，仿真實驗成功之后，再讓學生用電子元器件進行實踐，把理論教學與實驗實踐有機結合起來。使原來抽象難學的理論知識，變成形象、直觀、易學，學生從被動接受轉變成為主動學習，從而有效激發學生的學習興趣，提高課堂教學質量和教學效果。
（二）可以有效減少耗材，提高實驗實踐的成功率
Multisim11仿真軟件里儀器設備種類齊全、電子元器件豐富，要進行某個電路仿真，只需要運行該軟件，簡單從計算機屏幕的元件庫中調出所需的虛擬元件，并連接成具有實物功能的電路，再調出虛擬電源和測量儀器連接好后，接通虛擬開關即可開始自動仿真，就可以和實物實驗一樣對電路進行測試分析。學生先用Mul-tisim11仿真軟件進行實驗，成功之后再用實物實踐，避免了實驗儀器的損壞與實驗材料的無意損壞，大大提高了實踐的成功率，有利于增強學生的學習信心，有效促進學生學習專業知識和專業技能。
（三）有利于培養學生的創新能力
虛擬仿真實驗的引入，突破了實驗受元器件、儀器設備、時間和空間的限制，元器件和儀器設備使用時只需從計算機里調出，取之不盡、用之不竭，學生的實驗也不必局限于實驗室和實驗時間，可以根據自己的興趣愛好，隨時利用計算機進行各部分電路仿真實驗，使學生提出問題、分析問題和解決問題的能力不斷增強。引入虛擬仿真實驗，學生可以放心大膽做各種自己想做的實驗和測試，不會因接線出錯而造成短路事故，也不會因操作失誤造成人員或儀器設備的損傷；實驗時還可以任意設置故障，如：電阻開路、電容或三極管極間短路或開路等，在不同的故障狀態下觀察電路的工作情況，有利于拓寬學生的視野和知識面，培養他們排除故障、解決實際問題的能力。應用仿真軟件進行電路測試訓練時，學生可以不斷改變電路中各種元器件的參數、晶體二極管、三極管及集成電路的型號來調整電路，使之更加合乎要求，得出較為理想的電路，培養學生不斷開拓創新的思維和能力。
三、Multisim11軟件在電子線路課程教學中的實際應用
以橋式整流電路的仿真實驗為例，Muldsim11軟件在電子線路教學中的實際應用有如下方面：
（一）利用Multisim11創建電路圖
利用Multisim11創建電路圖，可以節省各種實物連接的時間。利用Multisim11來創建電路圖，不需要在課前進行相關的實物準備，同時在課堂教學時也能夠省下很多實物連接的時間，為課堂教學留出更多的時間，但是卻能夠起到實物實驗的相同作用。首先就是利用Multisim11來創建電路圖，并且通過多媒體來讓學生們看到整個過程，這樣就能夠讓學生們在了解這堂課的同時，也能夠對Multisim11的使用有所了解。為此，先從Multisim11的元件庫中選取仿真實驗所需要的元器件，并且將這些選取好的元器件放到適當的位置上，然后是根據需要進行參數的設置，用以確保仿真的結果能夠與實際的電路相一致，讓學生能夠有一個正確的認識。在仿真電路中所使用的二極管和變壓器都采用實物元器件的模型，這樣就能夠讓學生對于實物也有所認識。在進行導線連接時，只需要將鼠標的指針移動到所要進行連線的元器件或者是儀器的引腳處即可，然后當看到鼠標指針變為一個中心為小圓點的十字形時，點擊鼠標左鍵，這樣就將連線起點拉到連線的終點，這樣就能夠完成自動布線，這樣不僅能夠讓教師更加的省心、省時，而且也能夠讓學生更加的清楚整個過程、了解整個過程。同時為了能夠讓學生們更加方便地進行觀察，還可以使用不同的顏色來代表不同的導線。電路圖如圖1。
（二）保存電路圖
保存電路圖，方便隨時使用。將電路圖繪制完畢后，就將電路圖進行保存，這樣就能夠在課堂教學中隨時進行調用，這樣就能夠通過電路圖與課堂教學內容進行良好的配合，加深學生對知識的理解。而且在保存之后，如果以后的教學中有需要的時候也能夠進行重復使用。
（三）對電路進行仿真分析
Multisim11軟件仿真的開始與停止都非常的簡單，只需要通過軟件上的“啟動／停止”開關，就能對整個仿真過程進行控制，從而使其能夠配合整個教學過程，使得教學能夠更加生動形象。
讓學生觀察變壓器輸入端以及整流電路輸出端的波形：將開關J1置于斷開的狀態，然后觀察示波器XSC1所顯示的波形圖，如圖2所示，此時打開萬用表U1、U2，讀取其中的數據。然后讓學生自己畫出示波器上所顯示的輸入與輸出波形。將兒進行閉合，然后讓學生再次觀察示波器所顯示的輸入波形和輸出波形，如圖3所示，并讀取萬用表上的讀數。
通過對仿真電路中的示波器的波形變化以及萬用表讀數觀察，就能很好地發現：整流電路能夠將交流電轉換成脈動直流電，并且整流電路的輸出電壓與輸出電路中的元件存在一定的關系，當加入電容進行濾波后，輸出電壓變得更加的平滑，而且電壓的平均值也有提高。
（四）整流原理講解
通過Multisim11的仿真實驗已經讓學生對整個整流電路都有了一定的了解，此時只需要根據教材內容為學生們進行整流原理的講解就能讓學生對整流原理有著更加深刻的認識。此時可以利用多媒體來為學生進行說明。
當V2為正半周時，電壓極性為上正下負，此時二極管D1、D3正偏導通，D2、D4反偏截止，負載RL上獲得自上而下的電流。
當V2為負半周時，電壓極性為上負下正，此時二極管D2、D4正偏導通，D1、D3反偏截止，負載RL上也獲得自上而下的電流。
