IC产业及流程简介.pdf
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IC产业及流程简介产业及流程简介第一篇前言第一篇前言我在深圳的IC设计公司工作了多年时间，但是说真正接触到集成电路的产业情况及市场才在这五年左右的时间，更多是对设计公司内部流程等的接触。
在这里，我计划花一点时间给大家聊下我在这个行业的知识及理解，还请业界达人指正错漏之处。
抛砖引玉，并共同探讨分析产业的走势。
第二篇第二篇IC简介简介IC是指集成电路。
通常的电子产品，可以分为集成电路和外围元件电路两部分，并且这两部分可以相互地转化。
集成电路是将大面积的电路用硅等材料通过一定工艺技术做在一个小chip里面。
集成电路有面积小，生产成本低的优点，但也有前期成本高，电路功能固化，接口固化等缺点。
随着半导体制造技术的发展，将有越来越多的常用功能模块大规模地集成化，这也直接促进了电子产品的体积越来越小，生产成本越来越低。
但同时，工艺精度也越来越高，直接导致初期设计成本增加，对产品标准化和兼容性的要求也越来越高。
另外通过EPROM、EEPROM等工艺技术和MCU二次开发、微系统开发等软件技术，部分解决了功能固化的缺点。
第三篇第三篇IC设计流程设计流程先确认电路实现的功能，根据功能进行实现电路设计。
设计完成后，工程师会使用特定的软件进行仿真，验证电路与设计的初衷功能是否相符。
也可以通过FPGA进行硬件仿真，这样可以提供给客户DEMO板进行验证。
电路仿真调整好后，开始版图设计。
版图是根据晶圆（wafer）厂的工艺规则，将功能电路转化成可用于生产的版图的过程。
最终的版图会再与功能电路再比对，还可以进行版图级的仿真，以保证版图完全依照功能电路实现，所以版图设计通常不会在功能上出现错误，但对IC性能会有一定的影响。
设计好的版图文件，就可以拿去用于生产IC了。
第四篇第四篇IC前端生产流程前端生产流程光罩MASK版图文件先发给光罩厂生产光罩。
光罩相当于照片的底片，根据版图和工艺的情况，一颗IC要分为多层光罩。
光罩一般最少7层，随着工艺的复杂度的增加，光罩层数也会不断增加。
光罩做好后，拿到晶圆厂就可以进行晶圆的生产了。
光罩和晶圆是密不可分的过程，但是一般分立两家经营，也是为了保护IC产权的需要。
晶圆生产WaferProduce晶圆生产是IC生产的一个最主要的过程，通常这里占了IC总成本的70%以上。
晶圆生产在技术和环境上面要求都极其严格，一家晶圆厂的建设成本也是极其高的，一个8英寸晶圆制造工厂前期建设成本通常高达10亿美元。
晶圆工艺的发展，也是促进IC产业不断升级的最主要的源动力。
晶圆测试ChipProbe晶圆生产中，因为生产边角、工艺浓度的不均、或是生产过程中环境影响等等原因，晶圆中会有一些不符合要求的晶粒，要通过测试把这些不良品挑出来，打上标记。
测试的过程是由IC设计工程师提供产品的验证规格，然后测试工程师写测试程序，控制测试机台进行的。
晶圆切割Saw晶圆上面布满了晶粒，在生产时，晶粒与晶粒之间都留好了切割道，顺着切割道就可以将每颗晶粒分离成独立的裸片（dice）。
然后，通过挑晶的过程，把测试不良的裸片去掉，良品用TRAY盘真空包装。
第五篇第五篇IC后端生产流程后端生产流程封装PKG因为IC裸片极其娇嫩，不能暴露在空气中，而且体积很小，所以应用前一般将它们先进封装，将内部的脚位（PAD）用金属线引出来，核心的电路则用塑胶材料密封保护好。
对于外围应用简单，或是对体积有要求的产品，也可以直接采用板级封装（ChipOnBoard），将裸片直接封胶到PCB板上。
还有更小更简单的产品也可以不用PCB板，直接封胶成成品。
封装是IC应用中一个非常重要的部分，但我接触不多，欢迎专业人士补充。
成品测试IC在邦定和封装的过程中，因为静电击穿、邦线不牢等等原因，会导致封装好的IC出现功能不良的情况，因此，可能需要再一次进行成品测试。
正常情况下，成本的良率很高，一般在98%以上。
如果有大规模的不良，则需要检查生产的过程是否存在问题，或是IC的ESD保护能力是否过弱等问题。
OTP烧录这是专用于EPROM工艺制造的MCU产品的一个生产过程，它是将MCU数据通过烧录器灌进IC母体，使IC具有需要的逻辑功能。
如果IC用量大，也可以采用切割前的wafer级烧录。
第六篇第六篇IC的工艺指标的工艺指标IC工艺指标，决定于wafer生产的过程。
工艺通常分为METAL（铝栅）和POLY（硅栅）两类。
METAL（铝栅）工艺生产成本低，但IC内部的开关速度慢，一般应用于简单功能的低端产品，应用时衬底接VDD。
POLY（硅栅）工艺生产成本高，IC内部的开关速度快，一般应用于中高端产品，应用时衬底接GND。
工艺的另一个指标是线宽，常用线宽有0.18um（或更小）、0.35um、0.5um、1.0um、2.0um、3.0um等。
线宽决定了产品的面积，同样的电路用较小的线宽，面积会相应减小（注意：
要看工艺的具体情况，并不会完全成比例。
）第七篇第七篇IC应用之单片机开发应用之单片机开发第一步，根据要开发的功能选择合适的母体。
根据程序的装入形式母体分为OTP和MASK两种工艺。
OTP通常是通过烧写器接封装片灌入程序的，或进行整片的wafer级烧录。
相同的母体，采用OTP工艺价格较高，常用于小量的生产。
MASK是通过做一层Program的光罩的来实现程序与母体的结合。
这种形式单颗成本相对价格低廉，但前期需要付一层光罩费用，且生产要与固定数量级成比例，常用于大批量的生产。
第二步开发制样，客户确认如果是MASK母体，为保证与投产后的IC的完全一致性，通常用FPGADEMO送样。
如果是OTP母体，则直接烧录送样。
第三步量产OTP母体有两种量产形式：
封装片烧录和wafer级烧录。
MASK母体则只支持固定数量级的量产。
第八篇第八篇IC应用之常用外围应用之常用外围振荡器：
一般IC有外接晶振或内置RC（外接电阻或全省）两种形式。
传感器：
根据不同的应用，有压力传感器，温度传感器、光敏传感器、位置传感器等等，传感器回传大多是模拟信号，要经过采样等模数转换处理，才可以在数据电路中处理。
LCD：
用于输出显示，IC通常通过COM、SEG的脚位输出来控制LCD的显示。
IC脚位需与LCD的设计相匹配。
按键：
IC执行过程中的，与用户交互的简单信号输入控制器件。
数码管：
也用于输出显示，但显示内容相对固定，控制相对LCD简单。
蜂鸣器/片：
通过IC对应脚位输出频率，控制发出简单的声音。
常用做提醒。
第九篇第九篇IC应用之产品不良分析应用之产品不良分析电子产品不良会给生产商带来很大的困扰及经济损失。
稍复杂一点的电子产品涉及的生产工序及元件厂商都会比较多，给不良分析更加大了难度。
一般问题点有：
1、元件性能不良：
IC或是其它电子元器件，在某些特殊的条件下，如高/低温、干燥、潮湿、高/低电压、强磁干扰等，会出现功能上面错误。
2、PCB导致不良：
PCB布线时要考虑信号的强弱、相互干扰等问题。
3、产品结构导致：
特殊结构的不确定性、接触问题等也会导致产品的功能不良。
第十篇第十篇IC应用之应用之IC不良的原因及解决途径不良的原因及解决途径1、IC设计的缺陷：
一般IC经过工程批、试产等阶段，量产时一般比较成熟，功能上面不会有大的问题，但是因为设计的面向点不同，IC在某些特别应用的地方会存在问题。
这些问题通常可以通过调整外围避免。
2、生产的偏差：
同一片晶圆上面的IC也会有性能的差异，对于这种差异引起的不良，一般在晶圆测试阶段根据特定的应用情况，加强控制措施。
3、邦定损坏：
邦定时因为静电过大，导致IC内部电路损坏。
可以邦定时注意加强静电防护，或者选择抗静电能力强的IC。
第十一篇第十一篇IC指定功能设计指定功能设计有时候客户应用到的产品功能比较特殊，市场上面的标准产品不一定能满足需要，得重新设计IC。
重新设计功能的途径有四种：
1、MCUOTP型设计，特点：
开发周期一般20天左右，前期成本低，IC单价较高。
2、MCUMASK型设计，特点：
周期一般45天左右，前期需要光罩费用，IC单价中等。
（注：
单价方面具体看母体的选择，因为现在MCU的开发方式已经成为主流，随着设计水平的提高，有很多的低价母体出来，有些已经接近全新设计的方式成本）3、在原有标准产品上，部分修改光罩设计，特点：
开发周期一般5060天，前期需要光罩费用，IC单价较低，但是需存在合适修改的已有产品。
4、全新设计，特点：
开发周期一般在60天90天，前期需要较多的光罩费用，IC单价较低，适用于创意新颖，且有一定市场量的产品。
第十二篇第十二篇菉华公司产品介绍菉华公司产品介绍-温度计系列温度计系列温度计系列中，用于体温计的标准品主要有两颗：
CH2116B该产品全兼容HT7500，经过多年多次改版及升级制程，此产品功能已经非常稳定，在市场应用非常广泛。
CH2115S是我们新一代体温计产品，功能兼容多个市场标准品型号，如8492、31106等，并加入了一些新功能（如显示前次温度值等），可以通过不同的邦定选择实现。
另，用于室温测量宽温产品，因为现在市场的需要过于多样，功能和显示都不统一，所以一般根据具体的需要，来选择用合适的MCU开发实现。
第十三篇第十三篇菉华公司产品介绍菉华公司产品介绍-计数控制系列计数控制系列该系列IC主要用于计步器、计数器、自行车里程表等产品。
计步器根据LCD显示的范围可以分为4位（00009999）、5位（0000099999）、6位（000000999999）等。
计步器根据其功能情况也可以分为单功能和多功能两种，其中单功能的计步器只有纯粹的计步及显示功能，一般采用纯电路的形式开发，价格便宜，代表型号有C5153C等。
多功能的计步器会同时带有时间、距离换算（设置步长）、卡路里换算等等附加功能，因为涉及复杂计算，一般采用单片机形式开发，价格相对较高，代表型号有CP1350。
自行车里程表的工作原理与多功能计步器有类似，但是计算更为复杂。
代表型号有C5285M。
单纯的计数器，在日常中应用不是很广泛，暂时没有推出标准产品。
这三类产品，我们都可以根据客人的指定功能进行开发。
第十四篇第十四篇菉华公司产品介绍菉华公司产品介绍-时间控制系列时间控制系列该系列IC主要用于时钟、正倒计时、万年历等产品。
简单标准的时钟IC在市面上面很多，我们主推一颗功能相对复杂点的应用，型号C4231，功能为4位时钟，带闹钟，贪睡，LED背光功能。
带LCD正倒计时功能，我们带有三颗比较经典的标准型号C4321、C4331C、C4332。
客户可以根据自己的需要选择。
不带LCD的计时功能，我们有一颗母体，可以改一层MASK实现多种时间的计时。
同时提供两个标准功能：
八种时间定时BUZ&LED指示（型号C4401B）和8小时ON与16小时OFF定时（C4402B）。
万年历产品通常带有温湿测量等多种的功能，客户需要的规格也呈多样化，暂无提供标准产品，仅提供按客户要求设计。
同时，对于特殊功能的时钟和定时产品，我们也提供针对性的MCU母体进行设计，并在此类产上面具有丰富的设计经验。
第十五篇第十五篇菉华公司产品介绍菉华公司产品介绍-灯串系列灯串系列灯串产品现在市场成熟度已经很高，产品功能也已经都非常的标准，价格也都比较低廉。
在这一块我们比较有价格优势的产品是C7181C。
另有小部份库存低价处理。
有需要可以联系我咨询。
因为有一些上游厂家加入，灯串系列我们是逐渐淡出的方向。
但经营多年，我们在这一块产品设计和应用上面，仍有较丰富的经验和技术实力，有相关复杂的应用可以提供ASIC设计服务。
第十六篇第十六篇菉华公司产品介绍菉华公司产品介绍-闪灯控制系列闪灯控制系列闪灯系列产品的应用非常广泛，应用量也非常大，一直是我们比较重要一条产品线。
虽然像灯串产品一样面临价格的激烈竞争，但是在这一块我们仍以产品质量稳定、价格实惠等特点，具有一定的市场份额。
C7116、C7117、C3049、C3179系列、C3242等都是我们比较有优势的老产品。
C71323、C7154、C7551、C7161、C7162等型号功能相对复杂灵活，主要面向市场的一些特殊应用。
对于更多更特需要闪灯控制需求，我们还提供MCU的MASK和OTP两种设计形式。
您所需要的功能，我们都有适应的方式尽量去做到。
EL控制和音效是伴随闪灯玩具市场而生的两条产品线，目前产品尚不丰富，正式的语音产品，我们也暂不能提供，但期望能最大限度地帮助到您的市场需要。
第十七篇第十七篇菉华公司产品介绍菉华公司产品介绍-红外遥控器系列红外遥控器系列红外遥控器IC是我们最具实力的产品之一。
此领域我们有着丰富的市场及设计经验。
对于遥控器的按键扫描电路，我们有自主研发的核心电路，并拥有此项目的技术专利权。
红外遥控器IC根据市场大的应用方向，分为电视机遥控器（包括DVD等）、空调遥控器、其它遥控器等。
电视机遥控器IC通常分为单功能产品和母体两大类。
单功能产品为市场上通用的单种格式和编码的IC，应用比较固定，通常价格较低。
我们提供标准产品有C3010、C50462、C7461、C9012、C50560、C6121/C6122、C2222等多种，包括了绝大多数市场上面最常见的遥控器型号。
对于多数单功能型号，我们都配置了三极管内置和外置两个不同的版本的IC，以方便客户根据需要进行选择。
母体通常是通过修改一层MASK达到不同型号或特殊型号的产品功能需求，应用灵活，但价格相对较高。
标准的母体比较少，一般根据客户的要求设计。
空调遥控器通常要求带LCD显示，控制较复杂多变，一般根据客户要求设计。
其它遥控器可用于遥控灯、遥控玩具、智能家居等产品，技术上面一般综合电视机和空调的相关编码方法，或是独立简化编码结构。
从成本上考虑，一般优先选择已有的标准码格式，或根据客户的具体要求设计。
另外，在遥控器的编解码这一块，我们也有一定的设计实力。
可以提供给客户合适的红外遥控产品的解决方案。
第十八篇第十八篇菉华公司产品介绍菉华公司产品介绍-家用电器系列家用电器系列家电控制的情况复杂多变，产品更新换代频率快，使用环境复杂，所以一般是采用特定MCU的设计。
在这一块我们提供以下少量的几个标准品：
C6928/C6961VCD/DVD面板LED显示驱动IC。
C9803人体热红外控制IC，适用于楼道灯、感应玩具等。
C9332高压智能定时控制IC，适用于电熨斗等。
CS223单按键触摸和接近感应开关控制IC。
另外，有一些全专用于家电类产品的MCU，全兼容HT46R47，可提供MASK和OTP两个版本。
第十九篇第十九篇菉华公司产品介绍菉华公司产品介绍-MASK型型MCU系列系列MASK型MCU：
生产周期30天，需光罩费一层。
投产前提供EVADEMO确认功能。
我们主要提供以下几个型号：
CM8411：
工作电压1.5V，主要面向带LCD计时、计数等应用，带Melody功能。
CM8412：
工作电压1.5V，主要面向带LCD计时、计数、测温等应用，资源比CM8411丰富。
CM8414：
工作电压3V，主要面向遥控器、温度计、万年历等应用。
CM8416：
工作电压3V，主要面向万能遥控器的应用。
CM8419：
工作电压1.5V/3V，主要面向带LCD计时、计数等简单的功能应用，相对价格低廉。
CM8421：
工作电压3.0V，主要面向复杂或特殊LED闪法控制应用，价格便宜。
第二十篇第二十篇菉华公司产品介绍菉华公司产品介绍-OTP型型MCU系列系列OTP型MCU：
生产周期封装片3天，裸片7天。
投产前可提供IC确认功能。
另OTP因为OTP工艺的限制，工作电压都在3.0V。
我们主要提供以下几个型号：
CB12：
主要面向最简单的OTP应用，闪灯控制、马达控制、简单遥控等等。
CM8U13：
面向USB游戏杆等应用（现小范围推广中）。
CM8U14：
面向USB键盘等应用（现小范围推广中）。
CM8U15：
面向USB鼠标等应用（现小范围推广中）。
CM8B11：
带AD转换功能，面向小家电，全兼容HT46R47（现小范围推广中）。
第二十一篇第二十一篇菉华公司产品介绍菉华公司产品介绍-LED室内外照明室内外照明ICLED室内外照明IC是我公司新发展的一条产品线，主要面向LED节能照明产品市场，现阶段主要是恒流源类，主要有：
CJC2801:
CJC2801:
3-channelnormalvoltageLEDlightingdriverCJC5026:
CJC5026:
16-channelLEDdisplaypaneldriver兼容市场同型号产品，另也可以根据客人的具体需求做相关定制开发。
第二十二篇第二十二篇菉华公司产品介绍菉华公司产品介绍-Audio和和Video系列系列该系列产品主要面向AudioAudio和VideoVideo成品上面用到的ADC和DAC及Codec等功能。
主要产品有：
CJC5357CJC5357：
Sigma-delta24bitADCCJC4386CJC4386：
Sigma-delta24bitDACCJC8731CJC8731：
Sigma-delta24bitcodecCJC7113CJC7113：
CVBSvideocodec以兼容市场同型号产品，另也可以根据客人的具体需求做相关定制开发。
第二十三篇第二十三篇结束语结束语以上粗浅介绍，希望对大家能有所帮助！
如有错漏之处还请见谅，并不吝指教！
非常感谢您的支持！
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