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集成電路的應(yīng)用范文第1篇

摘要：

測(cè)量系統(tǒng)分析(MSA)是六西格瑪管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在產(chǎn)品的質(zhì)量管控中，高質(zhì)量的測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)產(chǎn)品的分析及改進(jìn)有很大的幫助。在集成電路(IC)測(cè)試中，為了確保測(cè)試的準(zhǔn)確性，獲得高質(zhì)量的測(cè)試數(shù)據(jù)，就需要對(duì)的測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行充分的分析。該文介紹了測(cè)量系統(tǒng)分析方法，著重介紹重復(fù)性和再現(xiàn)性研究、分析,并通過(guò)實(shí)例說(shuō)明IC測(cè)試中的測(cè)量系統(tǒng)分析的應(yīng)用。并根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)能力的評(píng)價(jià)規(guī)則對(duì)所分析的測(cè)試系統(tǒng)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，判斷測(cè)量系統(tǒng)是否滿足IC測(cè)試要求。

關(guān)鍵詞：

測(cè)量系統(tǒng)分析(MSA)；集成電路(IC)測(cè)試；重復(fù)性；再現(xiàn)性

0引言

測(cè)量是給具體事物(實(shí)體或系統(tǒng))賦值得過(guò)程。此過(guò)程中輸入包括人(操作員)、機(jī)(量具或必備的設(shè)備和軟件)、料、法、環(huán)，過(guò)程的輸出即測(cè)量結(jié)果。測(cè)量系統(tǒng)就是由人、機(jī)、法以及測(cè)量對(duì)象構(gòu)成的過(guò)程的整體。在集成電路制程中，IC測(cè)試主要由晶圓測(cè)試(即CP)、封裝成品測(cè)試(即FT)，IC測(cè)試是使用測(cè)試設(shè)備及針對(duì)集成電路制作的測(cè)試程序?qū)A或封裝成品進(jìn)行測(cè)試，確保集成電路滿足IC設(shè)計(jì)的功能及性能要求。因此一個(gè)具有大量變差的測(cè)量系統(tǒng)，會(huì)造成IC測(cè)試所獲得測(cè)量值較電路真實(shí)值出現(xiàn)很大的偏差，在測(cè)試過(guò)程中，使用該測(cè)量系統(tǒng)是不適合的。若缺少對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的有效控制，會(huì)影響到獲得測(cè)量值的準(zhǔn)確性，造成IC測(cè)試的誤判，嚴(yán)重時(shí)會(huì)涉及到IC的大量失效，甚至報(bào)廢。因此，測(cè)量系統(tǒng)分析在IC測(cè)試中的應(yīng)用，是識(shí)別測(cè)量系統(tǒng)是否適合的一個(gè)重要手段，通過(guò)該手段，可確保獲得測(cè)量值的準(zhǔn)確性和精確性。

1測(cè)量系統(tǒng)分析的基本概念

1.1測(cè)量賦值

給具體事物以表示它們之間關(guān)于特殊特性之間的關(guān)系[1]。

1.2測(cè)量過(guò)程

給具體事物(實(shí)體或系統(tǒng))賦值的過(guò)程被定義為測(cè)量過(guò)程[2]。也可以看作一個(gè)制造過(guò)程，這個(gè)過(guò)程的輸入有測(cè)量人員、設(shè)備、樣品、操作方法和測(cè)量環(huán)境，它產(chǎn)生數(shù)據(jù)作為輸出，如圖1所示。

1.3測(cè)量系統(tǒng)

是指用來(lái)對(duì)被測(cè)特性定量測(cè)量或定性評(píng)價(jià)的儀器或量具、標(biāo)準(zhǔn)、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合；用來(lái)獲得測(cè)量結(jié)果的整個(gè)過(guò)程[1]。測(cè)量系統(tǒng)可分為“計(jì)量型”、“計(jì)數(shù)型”、“破壞性”等類型。測(cè)量后能夠給出具體的測(cè)量數(shù)值的為計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)分析；只能定性的給出測(cè)量結(jié)果的為計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)分析；對(duì)一些樣本不可重復(fù)測(cè)量的計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)，可以進(jìn)行破壞型測(cè)量系統(tǒng)分析?！坝?jì)量型”測(cè)量系統(tǒng)分析通常包括“穩(wěn)定性”、“重復(fù)性”、“再現(xiàn)性”、“偏倚”及“線性”(五性)的分析、評(píng)價(jià)。在測(cè)量系統(tǒng)分析的實(shí)際應(yīng)用中，可同時(shí)進(jìn)行，也可選項(xiàng)進(jìn)行，根據(jù)具體應(yīng)用情況確定?！坝?jì)數(shù)型”測(cè)量系統(tǒng)分析通常利用假設(shè)性試驗(yàn)分析方法來(lái)進(jìn)行判定。

1.4重復(fù)性

是用一個(gè)評(píng)價(jià)人使用相同的測(cè)量?jī)x器對(duì)同一零件上的同一特性，進(jìn)行多次測(cè)量所得到的測(cè)量變差；它是設(shè)備本身的固有變差或能力。傳統(tǒng)上將重復(fù)性稱為“評(píng)價(jià)人內(nèi)部”的變異[1]。

1.5再現(xiàn)性

是指測(cè)量的系統(tǒng)之間或條件之間的平均值變差。傳統(tǒng)上將再現(xiàn)性稱為“評(píng)價(jià)人之間”的差異[1]。

1.6量具R&R或GRR

量具的R&R是結(jié)合了重復(fù)性和再現(xiàn)性變差的估計(jì)值。換句話說(shuō)，GRR值等于系統(tǒng)內(nèi)部變差和系統(tǒng)之間變差的和[1]。即：σ2GRR=σ2再現(xiàn)性+σ2重復(fù)性(1)

1.7系統(tǒng)變差

測(cè)量系統(tǒng)變差可分為：能力：短期間的誤差，是由線性、均一性和再現(xiàn)性結(jié)合的誤差量；性能：所有變差來(lái)源于長(zhǎng)期的影響，是長(zhǎng)期讀數(shù)的變化量；不確定度：有關(guān)被測(cè)值的數(shù)值估計(jì)范圍，相信真值包括在此范圍內(nèi)[1]。

2測(cè)量系統(tǒng)分析的介紹

2.1測(cè)量系統(tǒng)變差

測(cè)量系統(tǒng)分析的目的之一是獲得測(cè)量系統(tǒng)與所處環(huán)境相互作用使其產(chǎn)生的測(cè)量變差的類型和結(jié)果的信息[1]。測(cè)量系統(tǒng)變差類型可分成五種類型：偏倚、重復(fù)性、再現(xiàn)性、穩(wěn)定性和線性，其中重復(fù)性、偏倚、穩(wěn)定性和線性屬于量具變差，再現(xiàn)性屬于操作員造成的變差。通常通過(guò)偏倚、線性及穩(wěn)定性來(lái)判斷測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，通過(guò)重復(fù)性和再現(xiàn)性來(lái)判斷測(cè)量系統(tǒng)的精確性(即其波動(dòng))。

2.2測(cè)量數(shù)據(jù)特性

測(cè)量系統(tǒng)分析是為了更好的發(fā)現(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)變差，從而通過(guò)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)變差的控制來(lái)滿足測(cè)量產(chǎn)品質(zhì)量特性的目的，也控制測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。測(cè)量數(shù)據(jù)顯現(xiàn)出的4種狀態(tài)，如圖2所示。說(shuō)明：圖2(a)中測(cè)量數(shù)據(jù)分布雖較集中，但偏離中心較大，屬于精確但不準(zhǔn)確測(cè)量數(shù)據(jù)；圖2(b)中測(cè)量數(shù)據(jù)雖基本都在中心內(nèi)，但數(shù)據(jù)分布較離散，屬于準(zhǔn)確但不精確數(shù)據(jù)；圖2(c)中測(cè)量數(shù)據(jù)分布離散，且數(shù)據(jù)基本在中心外，屬于不準(zhǔn)確且不精確數(shù)據(jù)；圖2(d)中測(cè)量數(shù)據(jù)分布集中，且均在中心內(nèi)，屬于既準(zhǔn)確又精確數(shù)據(jù)。圖2(a)、(b)、(c)這3中測(cè)量數(shù)據(jù)，是質(zhì)量"低"的測(cè)量數(shù)據(jù)，圖2(d)的測(cè)量數(shù)據(jù)，是質(zhì)量"高"的測(cè)量數(shù)據(jù)，也是測(cè)量過(guò)程期望獲取的數(shù)據(jù)。

2.3測(cè)量系統(tǒng)分析(MSA)方法分類

測(cè)量系統(tǒng)分析(MSA)方法主要分為三類：計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)分析方法、計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)分析方法以及破環(huán)型測(cè)量系統(tǒng)分析方法。計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)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(wěn)定性分析，寬度分析常用的有：重復(fù)性分析和再現(xiàn)性分析，如圖3所示。計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)分析方法包括：風(fēng)險(xiǎn)分析法、信號(hào)分析法以及數(shù)據(jù)解析分析法。對(duì)于計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)，主要采用風(fēng)險(xiǎn)分析法進(jìn)行研究。破壞性測(cè)量系統(tǒng)分析方法包括：偏倚分析、變異分析和穩(wěn)定性分析。在IC測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試所得的測(cè)試參數(shù)數(shù)據(jù)通常為一連串的測(cè)試數(shù)據(jù)，即計(jì)量型數(shù)據(jù)，因此測(cè)量系統(tǒng)分析時(shí)通常采用計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)分析。以下介紹重復(fù)性和再現(xiàn)性分析在IC測(cè)試中的應(yīng)用，通過(guò)重復(fù)性和再現(xiàn)性分析評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)能力。

3重復(fù)性和再現(xiàn)性分析在IC測(cè)試中的應(yīng)用

3.1IC測(cè)試中評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)要求

IC測(cè)試過(guò)程中，評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)時(shí)，需確認(rèn)三個(gè)基本問(wèn)題：

1)測(cè)量系統(tǒng)的分辨能力(在IC測(cè)試中主要指測(cè)試設(shè)備)是否滿足測(cè)試要求，即系統(tǒng)的設(shè)計(jì)性能能否滿足測(cè)試過(guò)程中所需實(shí)現(xiàn)的性能，這個(gè)是系統(tǒng)本身決定；

2)測(cè)量系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)是否在統(tǒng)計(jì)上保持一致，即測(cè)量系統(tǒng)是否經(jīng)過(guò)校驗(yàn)，以確保測(cè)量系統(tǒng)狀態(tài)處于穩(wěn)定狀態(tài)；

3)這些統(tǒng)計(jì)性能是否在預(yù)期范圍內(nèi)保持一致，并且用于過(guò)程分析或控制是否合格，即測(cè)量系統(tǒng)分析的結(jié)果是否在可接收范圍內(nèi)。測(cè)量系統(tǒng)分析在評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)中起到很重要的作用。在IC測(cè)試過(guò)程中，造成測(cè)量結(jié)果變差主要是由量具變差以及操作員造成的變差導(dǎo)致，而重復(fù)性分析是分析量具變差，再現(xiàn)性分析是分析操作員造成的變差。因此重復(fù)性和再現(xiàn)性在IC測(cè)試的測(cè)量系統(tǒng)分析中占重要的位置。

3.2重復(fù)性和再現(xiàn)性分析操作過(guò)程

1)測(cè)量樣品的選擇選定標(biāo)準(zhǔn)樣品，至少3只，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行編號(hào)，以便測(cè)量時(shí)數(shù)據(jù)能一一對(duì)應(yīng)；

2)選取評(píng)價(jià)人選取若干名(至少2名)操作員作為評(píng)價(jià)人執(zhí)行研究，并指定為評(píng)價(jià)人A、B、C等，評(píng)價(jià)人最好為操作該測(cè)量設(shè)備的操作員，經(jīng)過(guò)測(cè)量設(shè)備的操作培訓(xùn)，避免由于操作員引起很大的測(cè)量誤差；

3)測(cè)量設(shè)備校準(zhǔn)測(cè)量前需對(duì)被測(cè)量分析的設(shè)備進(jìn)行校正，使用標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)設(shè)備進(jìn)行校正，校正合格后可進(jìn)行測(cè)量；

4)每個(gè)評(píng)價(jià)人分別對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行重復(fù)測(cè)量(至少2次)，并將測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)采集表中，測(cè)量數(shù)據(jù)記錄時(shí)評(píng)價(jià)人、樣品編號(hào)應(yīng)一一對(duì)應(yīng)；

5)重復(fù)性和再現(xiàn)性研究

(a)重復(fù)性研究

重復(fù)性是研究測(cè)量設(shè)備本身的波動(dòng)，測(cè)量條件(如測(cè)量環(huán)境、測(cè)量地點(diǎn)、測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣品等)要盡可能統(tǒng)一。首先通過(guò)極差圖(R圖)分析測(cè)量過(guò)程是否受控，并通過(guò)R圖觀察評(píng)價(jià)人之間對(duì)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)量過(guò)程的一致性。若R圖上由數(shù)據(jù)出現(xiàn)失控現(xiàn)象，應(yīng)對(duì)每一個(gè)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)確認(rèn)，若輸入數(shù)據(jù)正確，需分析失控原因并進(jìn)行針對(duì)性糾正，通常可采取三種糾正方式：忽略超出的點(diǎn)；刪除超出的點(diǎn)以及評(píng)價(jià)人重新測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣品。然后計(jì)算重復(fù)性。重復(fù)性計(jì)算公式：EV=R軏×K1(2)其中R軏重復(fù)測(cè)量同一零件的極差的平均值，K1根據(jù)重復(fù)測(cè)量次數(shù)選值。

(b)再現(xiàn)性研究

再現(xiàn)性是研究不同評(píng)價(jià)人在相同的測(cè)量條件(如測(cè)量環(huán)境、測(cè)量設(shè)備、測(cè)量地點(diǎn)等)下測(cè)量同一標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí)產(chǎn)生的波動(dòng)?？赏ㄟ^(guò)每個(gè)評(píng)價(jià)人測(cè)量每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品的平均值進(jìn)行分析，通過(guò)均值控制圖觀察分析。首先計(jì)算出每位評(píng)價(jià)人測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣品的總平均值，計(jì)算評(píng)價(jià)人之間的極差R0與標(biāo)準(zhǔn)差σ0，其中該標(biāo)準(zhǔn)差還包含了操作員重復(fù)測(cè)量引起的波動(dòng)，因此需減去重復(fù)性部分，對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行修正，計(jì)算出的值即測(cè)量系統(tǒng)的再現(xiàn)性。再現(xiàn)性計(jì)算公式：AV=[R0d*2]-[(σe)2(nr)](3)

(c)標(biāo)準(zhǔn)樣品間的波動(dòng)

測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)樣品間總是存在差異的。首先計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)量總平均值的極差，然后計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)樣品間的波動(dòng)PV。PV計(jì)算公式：PV=RP×K3(4)其中RP為標(biāo)準(zhǔn)樣品極差，K3根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品數(shù)量進(jìn)行選值。

(d)測(cè)量過(guò)程

總波動(dòng)測(cè)量過(guò)程輸出總波動(dòng)TV包括測(cè)量過(guò)程的實(shí)際波動(dòng)和測(cè)量系統(tǒng)的波動(dòng)。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(dòng)TV的值也可得出。

(e)測(cè)量系統(tǒng)能力的評(píng)價(jià)

通過(guò)已經(jīng)計(jì)算出的重復(fù)性EV和再現(xiàn)性AV，可以計(jì)算出測(cè)量系統(tǒng)的波動(dòng)GRR。GRR計(jì)算公式：GRR=EV2＋AV2(6)通過(guò)用測(cè)量系統(tǒng)的波動(dòng)GRR與總波動(dòng)(TV)之比來(lái)度量，即計(jì)算%GRR值。%GRR計(jì)算公式：%GRR=100[GRR/TV](7)根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)能力判別準(zhǔn)則，對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)定，判別準(zhǔn)則具體為：%GRR<10%，表明測(cè)量系統(tǒng)能力很好，可正常使用；10%≤%GRR≤30%，依據(jù)設(shè)備的重要性、成本及維修費(fèi)用等因素，決定是否可使用或不可使用；%GRR＞30%，說(shuō)明測(cè)量系統(tǒng)本身波動(dòng)很大，由該測(cè)量系統(tǒng)得出的數(shù)據(jù)是不可靠的，測(cè)量系統(tǒng)必須改進(jìn)。這時(shí)，需通過(guò)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的各種波動(dòng)源，進(jìn)行研究，若重復(fù)性變差本身較小，則說(shuō)明問(wèn)題出現(xiàn)在再現(xiàn)性上，可通過(guò)對(duì)加強(qiáng)對(duì)評(píng)價(jià)人的培訓(xùn)，對(duì)作業(yè)方法的優(yōu)化或提高評(píng)價(jià)人操作的一致性來(lái)減小評(píng)價(jià)人間的波動(dòng)，若采取措施后仍不能滿足要求，或者重復(fù)性變差本身較再現(xiàn)性變差大很多，則需要將該設(shè)備停用做好標(biāo)識(shí)，更換測(cè)量系統(tǒng)能力好的設(shè)備或采購(gòu)新的測(cè)量系統(tǒng)。

4應(yīng)用實(shí)例

使用測(cè)量設(shè)備對(duì)IC進(jìn)行測(cè)試，主要是將流片過(guò)程、封裝過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷產(chǎn)品挑選出來(lái)，這些缺陷產(chǎn)品在測(cè)試時(shí)主要體現(xiàn)為測(cè)試參數(shù)超出規(guī)范界限，判定為產(chǎn)品失效。而一個(gè)產(chǎn)品的測(cè)試需測(cè)試的參數(shù)項(xiàng)很多，在對(duì)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析時(shí)，需先確定出關(guān)鍵參數(shù)也就是對(duì)測(cè)試產(chǎn)品影響很大，客戶重點(diǎn)關(guān)注的參數(shù))作為分析項(xiàng)目，如模擬電路測(cè)試中，部分產(chǎn)品在測(cè)試時(shí)一些參數(shù)需進(jìn)行燒熔絲測(cè)試，該些參數(shù)一旦經(jīng)過(guò)燒熔絲測(cè)試后，就不可逆，無(wú)法改變測(cè)試結(jié)果，若測(cè)量設(shè)備在測(cè)試該些參數(shù)出現(xiàn)偏差，參數(shù)測(cè)試均值的中心值偏移出允差范圍，直接會(huì)導(dǎo)致大量產(chǎn)品的失效、報(bào)廢。下面以某模擬電路測(cè)量設(shè)備為例，確定頻率參數(shù)FOSC為分析項(xiàng)目，參數(shù)單位為KHZ，對(duì)該分析項(xiàng)目進(jìn)行重復(fù)性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行分析。采集的數(shù)據(jù)如表1所示。

(1)重復(fù)性分析和計(jì)算

根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，按照第4章中所述的重復(fù)性和再現(xiàn)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(cè)量過(guò)程處于受控狀態(tài)，且3個(gè)評(píng)價(jià)人對(duì)樣品的測(cè)量都在受控狀態(tài)，說(shuō)明3個(gè)人的測(cè)量操作較一致，體現(xiàn)了測(cè)量的重復(fù)性。并通過(guò)重復(fù)性公式計(jì)算出EV=0.0003。

(2)再現(xiàn)性分析和計(jì)算

將采集的數(shù)據(jù)按照樣品編號(hào)，在圖中繪制出每個(gè)評(píng)價(jià)人對(duì)每個(gè)樣品測(cè)量的平均值，得出均值圖，如圖5所示。由于在測(cè)量時(shí)測(cè)量環(huán)境、測(cè)量條件以及測(cè)量設(shè)備均一致，因此可以通過(guò)不同評(píng)價(jià)人測(cè)量同一樣品的波動(dòng)來(lái)研究再現(xiàn)性，從均值圖中，可以看出3位評(píng)價(jià)人分別測(cè)量的10個(gè)樣品，每個(gè)樣品均值波動(dòng)最大的波動(dòng)為33HZ，該樣品FOSC參數(shù)的均值允許偏差為±500HZ，測(cè)量波動(dòng)大大小于參數(shù)的均值允差，說(shuō)明具有良好的再現(xiàn)性。并通過(guò)再現(xiàn)性計(jì)算公式，可計(jì)算AV=0.0005。

(3)測(cè)量設(shè)備能力分析

①通過(guò)圖5均值圖分析。通過(guò)對(duì)該樣品電路不同批次的測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，該樣品的均值圖中控制線以內(nèi)區(qū)域表示測(cè)量的敏感性。若圖中顯示的測(cè)量均值有一半以上(包括一半)落在控制線以外，則表明該測(cè)量系統(tǒng)適合進(jìn)行測(cè)試該IC電路。若落在控制線以外的測(cè)量均值小于一半，則表明該測(cè)量系統(tǒng)缺乏足夠的分辨力，不適合進(jìn)行該IC電路的測(cè)試。從圖中可以看出，3位評(píng)價(jià)人測(cè)試每個(gè)樣品的均值大部分都落在控制線以外，因此該測(cè)量設(shè)備有足夠的分辨力，有足夠能力測(cè)試該IC電路。②通過(guò)樣品鏈圖分析。將所有評(píng)價(jià)人測(cè)量每個(gè)樣品的數(shù)據(jù)，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(gè)樣品不同評(píng)價(jià)人測(cè)量的變差非常小(在10HZ以內(nèi))，與該樣品所要求的FOSC參數(shù)允許偏差(±500HZ)相比，大大小于該參數(shù)允許偏差，說(shuō)明該測(cè)量設(shè)備能力非常號(hào)，精度完全可以滿足測(cè)試產(chǎn)品的要求。

(4)測(cè)量系統(tǒng)能力評(píng)價(jià)

根據(jù)第4章中內(nèi)容計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)樣品間波動(dòng)PV=0.0078、測(cè)量過(guò)程總波動(dòng)TV=0.0078以及測(cè)量系統(tǒng)波動(dòng)GRR=0.0006，再通過(guò)用測(cè)量系統(tǒng)的波動(dòng)(GRR)與測(cè)量過(guò)程總波動(dòng)(TV)之比即計(jì)算%GRR值，進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)能力的判別。本次分析的測(cè)量設(shè)備，計(jì)算出的%GRR=7.24%。根據(jù)判別規(guī)則%GRR<10%，表明測(cè)量系統(tǒng)能力很好，測(cè)量設(shè)備的變差和人員變差對(duì)產(chǎn)品測(cè)試影響較小，完全滿足產(chǎn)品測(cè)試要求。

5結(jié)束語(yǔ)

IC測(cè)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(cè)試過(guò)程中測(cè)量設(shè)備和人員的變差會(huì)對(duì)辨別結(jié)果有很大的影響，通過(guò)對(duì)重復(fù)性和再現(xiàn)性的研究與分析可以監(jiān)控測(cè)量設(shè)備和人員變差，使之處于受控狀態(tài)，從而保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確性。

參考文獻(xiàn)：

集成電路的應(yīng)用范文第2篇

作為一種全新的網(wǎng)絡(luò)傳輸體制，自從20世紀(jì)90年代出現(xiàn)以來(lái)，SDH網(wǎng)絡(luò)以其靈活性和方便性等各個(gè)方面的優(yōu)越性，迅速成為通信網(wǎng)絡(luò)的骨干網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)在我國(guó)雖然在開(kāi)發(fā)研制SDH的通信設(shè)備方面取得了很大的成績(jī)，但是國(guó)內(nèi)廠家SDH設(shè)備的關(guān)鍵核心芯片大多數(shù)是進(jìn)口的。而從長(zhǎng)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來(lái)看，SOC片上系統(tǒng)是通信設(shè)備發(fā)展的趨勢(shì)。因此提高ASIC設(shè)計(jì)的水平，開(kāi)始具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的通信專用集成電路，對(duì)降低通信設(shè)備的成本、提高國(guó)家通信產(chǎn)業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)能力都具有深遠(yuǎn)的影響。

為了滿足通信產(chǎn)業(yè)國(guó)產(chǎn)化的迫切要求，清華大學(xué)電子工程系開(kāi)發(fā)了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大規(guī)模通信專用集成電路。其中MXTULPx8-5是最新開(kāi)發(fā)的一種SDH指針下泄專用集成電路，能夠廣泛地應(yīng)用在SDH的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，具有很好的應(yīng)用前景。

1 MXTULPx8-5芯片特性

當(dāng)前，PMC-Sierra公司開(kāi)發(fā)的PM5362和PC5363芯片是一種比較常見(jiàn)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(shù)據(jù)流。它們被廣泛地應(yīng)用于國(guó)產(chǎn)的SDH交叉連接的設(shè)備中。而清華大學(xué)電子工程系獨(dú)立開(kāi)發(fā)的SDH指針下泄處理芯片MXTULPx8-5，能夠?qū)R八路STM-1或兩路STM-4的數(shù)據(jù)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(shè)備的成本和尺寸。

    SDH指針下泄芯片MXTULPx8-5是一個(gè)用來(lái)對(duì)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(yè)溫度范圍（-40℃～85℃），規(guī)模為150萬(wàn)門。下面是它的一些工作特性：

·將輸入的2個(gè)STM-4或8個(gè)STM-1的字節(jié)串行流中的8個(gè)AU4管理單元中的支路凈荷，轉(zhuǎn)移到相應(yīng)輸出的支路單元中。

·通過(guò)處理低階段支路（TU3、TU12或TU11）的指針，來(lái)補(bǔ)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(zhǔn)同步關(guān)系。

·在TUG3基礎(chǔ)上可以配置成TU3、TU12、TU11支持的任何合法組合。

·在網(wǎng)管軟件的控制下可對(duì)任一支中插入全0碼、全1碼或NDF新數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)。

·檢測(cè)每一支路的LOP指針丟失、AIS通道告警指示、支路指針正負(fù)調(diào)整和支路彈性存儲(chǔ)上溢下溢錯(cuò)誤的狀態(tài)，并可配置在上述事件發(fā)生時(shí)產(chǎn)生中斷。

·可以將輸入和輸出接口獨(dú)立配置成77.76MHz的STM-4字節(jié)接口模式、19.44MHz的STM-1字節(jié)接口模式或38.88MHz的STM-1半字節(jié)接口模式。

·提供一個(gè)通用的8比特微處理器總線接口來(lái)對(duì)芯片進(jìn)行配置、控制和狀態(tài)監(jiān)控。

2 MXTULPx8-5芯片結(jié)構(gòu)

MXTULPx8-5芯片功能模塊框圖如圖1所示，包含有以下幾個(gè)模塊：一個(gè)輸入和輸出接口模塊，一個(gè)MCU接口模塊和JTAG測(cè)試控制器，8個(gè)VC4處理器。當(dāng)輸入接口為STM-4字節(jié)接口模式時(shí)，輸入的2路STM-4數(shù)據(jù)流被分成8個(gè)STM-1數(shù)據(jù)流，并被獨(dú)立地輸入到8個(gè)VC4處理器中。當(dāng)輸出接口為STM-4接口模式時(shí)，處理過(guò)的8路STM-1數(shù)據(jù)流被合并成2路STM-4數(shù)據(jù)流輸出。MCU接口模塊提供了一個(gè)通用的8比特微處理器總線接口來(lái)對(duì)芯片進(jìn)行配置、操作和狀態(tài)監(jiān)控。JTAG測(cè)試控制器模塊提供邊界掃描功能。每一個(gè)VC4處理器處理一路STM-1數(shù)據(jù)流，它包括輸入解復(fù)用器、輸出復(fù)用器和3個(gè)TUG3處理器。輸入解復(fù)用器將輸入的STM-1數(shù)據(jù)流分發(fā)給三個(gè)TUG3支路凈荷處理器、輸出復(fù)用器將三個(gè)處理過(guò)的TUG3數(shù)據(jù)流合并在一起，形成一個(gè)VC4的數(shù)據(jù)流輸出。每一個(gè)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(guò)指針解釋和指針調(diào)整操作對(duì)齊支路完成指針下泄功能。

3 核心技術(shù)

按照ITU-T建議G.707的規(guī)定，低階虛容器在復(fù)用到STM-x幀結(jié)構(gòu)之前，都應(yīng)當(dāng)選被映射到相應(yīng)的TU支路單元中。一個(gè)TU支路單元承載一個(gè)低階虛容器，也就是說(shuō)，在SDH幀結(jié)構(gòu)中低階虛容器和TU是一一對(duì)應(yīng)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(shí)體。因?yàn)椴煌笮〉腡U都可以在SDH數(shù)據(jù)幀中占據(jù)固定的例，因此可以用簡(jiǎn)單的列交換方法來(lái)實(shí)現(xiàn)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(shù)據(jù)流上，可以通過(guò)設(shè)置交換矩陣將特定的TU支路單元占據(jù)的列轉(zhuǎn)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(jù)固定的列。按照ITU-T建議規(guī)定，高階虛容器由于指針的緣故相對(duì)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(shù)據(jù)流在被送到交叉連接矩陣之前，必須經(jīng)過(guò)預(yù)處理使它們符合交換。通過(guò)處理SDH支路單元TU指針可將高階虛容器同STM-1的幀嚴(yán)格對(duì)齊，從而保證高階虛容器中封裝的TU支路單元在處理過(guò)的STM-1幀中占據(jù)固定的列，為對(duì)齊后的支路單元TU進(jìn)行列交換創(chuàng)造條件。從效果上看就好像高階AU4管理單元的指針調(diào)整事件被吸收到低價(jià)TU支路單元的指針調(diào)整事件中，從而消除了高階虛容器同STM-1幀之間的準(zhǔn)同步關(guān)系，保證了兩者之間嚴(yán)格的頻率和相位同步。這種方法通常被稱為“指針下泄”。

4 時(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)指針下泄功能的核心部分。圖2是TUG3處理器的內(nèi)部功能框圖，它主要包括輸入定時(shí)產(chǎn)生器、輸出定時(shí)產(chǎn)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(guò)指針解釋將各個(gè)支路單元中的有效凈荷低階VC解出來(lái)，寫入到相應(yīng)的FIFO中；根據(jù)本地產(chǎn)生的定時(shí)信號(hào)從FIFO中讀出有效凈荷數(shù)據(jù)，通過(guò)指針生成器處理將其裝入到對(duì)應(yīng)的支路單元TU中；對(duì)FIFO設(shè)置上下兩個(gè)門限，其狀態(tài)用來(lái)解決是否進(jìn)行指地調(diào)整處理。TUG3處理器輸出的數(shù)據(jù)流中支路單元TU被對(duì)齊，從而為列交換提供條件。

按照G.707建議的規(guī)定，指針解釋和指針生成的算法都應(yīng)該建模成有限狀態(tài)機(jī)。TUG3數(shù)據(jù)流中的所有支路信號(hào)都要被處理。如果每一個(gè)支路都有一套與之相對(duì)應(yīng)的有限狀態(tài)機(jī)電路的話，要實(shí)現(xiàn)對(duì)TUG3數(shù)據(jù)流的處理將需要大量的電路，使得TUG3處理器非常復(fù)雜，電路量很大。例如：當(dāng)配置成TU11模式時(shí)，最多可以處理28個(gè)獨(dú)立的支路，就要有28套獨(dú)立的有限狀態(tài)機(jī)電路。為了減小數(shù)字電路的規(guī)模，我們使用了時(shí)分處理這一新型經(jīng)濟(jì)的電路設(shè)計(jì)方法。

指針解釋器和指針生成器都被設(shè)計(jì)成時(shí)分的有限狀態(tài)機(jī)，28個(gè)獨(dú)立的支路可以利用不同的隙復(fù)用相同的功能電路。同時(shí)在設(shè)計(jì)中一個(gè)最為明顯的變化就是狀態(tài)RAM的應(yīng)用，在指針處理過(guò)程中產(chǎn)生的支路狀態(tài)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(shí)產(chǎn)生器的指導(dǎo)下保存在狀態(tài)RAM相應(yīng)的地址中。上述兩種情況都對(duì)電路的時(shí)序安排提出了更高的要求。在實(shí)際的電路中，VC4處理器的工作頻率為19.44MHz。在VC4處理器內(nèi)部將輸入的數(shù)據(jù)流分解成3路TUG3數(shù)據(jù)流分別送到三個(gè)TUG3處理器。TUG3中封裝的每一支路單元在處理中都占據(jù)三個(gè)19.44MHz時(shí)鐘的周期。在第一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，完成狀態(tài)RAM的讀操作，將支路的各種狀態(tài)向量讀出；在第二個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)，根據(jù)完成有關(guān)指針解釋和指針生成狀態(tài)機(jī)的操作，生成支路的中間狀態(tài)；在第三個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，完成狀態(tài)RAM的寫操作，將有限狀態(tài)機(jī)生成的支路狀態(tài)向量存儲(chǔ)到狀態(tài)RAM中。上述三個(gè)周期正好對(duì)一個(gè)支路完成全部操作，在接下來(lái)的三個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)則對(duì)另一個(gè)支路完成操作。上面的時(shí)序安排需要相關(guān)的RAM操作控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，它雖然在一定程度上增加了電路的復(fù)雜度，但是這種時(shí)分復(fù)用的方法明顯地減小了電路的規(guī)模，大約為原來(lái)的4%。

5 彈性存儲(chǔ)器容量

在SDH的指針調(diào)整中，由于FIFO的讀寫時(shí)鐘都是帶有缺口的時(shí)鐘，所以FIFO彈性存儲(chǔ)器容量的計(jì)算不同于PDH中碼速調(diào)整的緩存容量的計(jì)算。為了得到更好的性能，通過(guò)相位檢測(cè)的方法來(lái)決定緩存器的大小，同時(shí)在計(jì)算過(guò)程殊的情況要加以考慮。在ITU-T建議G.783中，對(duì)不同級(jí)別VC的指針調(diào)整的正調(diào)整和負(fù)調(diào)整門限的最小差值作了規(guī)定，以滿足在接收端的性能要求，它們分別為：對(duì)于VC-12和VC-11，值為2字節(jié)；對(duì)VC-3，值為4字節(jié)。下面以VC-12為例計(jì)算緩存容量的大小。

相位檢測(cè)的方法是比較緩存器的讀寫時(shí)鐘。當(dāng)相位差φ（t）小于在調(diào)整門限Tp時(shí)，指針對(duì)調(diào)整事件發(fā)生；當(dāng)相位差φ（t）大于負(fù)調(diào)整門限Tn時(shí)，指針負(fù)調(diào)整事件發(fā)生；當(dāng)相位差φ（t）在正調(diào)整門限Tp和Tn負(fù)調(diào)整門限時(shí)，沒(méi)有指針調(diào)整事件發(fā)生。按照G.783建議的規(guī)定，有Tn-Tp≥2byte。

當(dāng)φ(t)剛剛大于正調(diào)整門限Tp時(shí)，輸入的VC又有一個(gè)正調(diào)整時(shí)鐘的缺口，此時(shí)有φmin(t)=Tp-1byte，對(duì)于緩存要保證無(wú)誤碼，需有φ(t)>0，從而計(jì)算出Tp應(yīng)大于1個(gè)字節(jié)。

當(dāng)φ（t）剛剛小于負(fù)調(diào)整門限Tn時(shí)，輸入的VC又有一個(gè)負(fù)調(diào)整時(shí)鐘的缺口，此時(shí)讀寫時(shí)差為φmax（t）=Tn+1byte。

    如果要保證無(wú)誤碼傳輸，設(shè)緩存讀寫時(shí)差的最小差值為1個(gè)字節(jié)，由此可以得出VC-12指針調(diào)整時(shí)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(yùn)用同樣的方法，可以計(jì)算出VC-11指針調(diào)整所需的最小容量為6byte，而VC-3指針調(diào)整所需的最小容量為12byte。

集成電路的應(yīng)用范文第3篇

【關(guān)鍵詞】激光微加工 集成電路 制造業(yè)

激光能夠非常好的適應(yīng)空間，并且具有良好的空間適應(yīng)性以及時(shí)間適應(yīng)性。尤其是能夠針對(duì)不同的材質(zhì)、形狀尺寸等加工適應(yīng)度非常高，非常適合自動(dòng)化加工體驗(yàn)。激光微加工技術(shù)能夠?qū)⒓庸な侄闻c計(jì)算機(jī)數(shù)控進(jìn)行完美的結(jié)合，并且進(jìn)一步成為現(xiàn)代化制造業(yè)優(yōu)質(zhì)、高效、低成本、適應(yīng)性強(qiáng)的關(guān)鍵技術(shù)。一般情況下，激光微加工技術(shù)主要適用于電子產(chǎn)品，因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品對(duì)于加工技術(shù)的要求比較嚴(yán)格，利用激光微加工技術(shù)進(jìn)行各種高科技的應(yīng)用，能夠進(jìn)一步提高電子產(chǎn)品的質(zhì)量。

1 激光微加工技術(shù)的主要特點(diǎn)

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(qū)域小，這樣一來(lái)加工的速度也就會(huì)進(jìn)一步提高，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于微電子產(chǎn)業(yè)中各種高硬度、高脆性以及高熔點(diǎn)的材料進(jìn)行加工。

1.2 無(wú)需機(jī)械接觸

激光束不需要針對(duì)加工材料進(jìn)行傳統(tǒng)的機(jī)械擠壓或者機(jī)械應(yīng)力，這樣對(duì)于加工材料的損害就會(huì)相應(yīng)減少，也不至于損壞被加工的物體。由于這樣的特性，也不會(huì)由于加工而引起有毒氣體、廢液、廢料的產(chǎn)生，對(duì)于環(huán)境也不會(huì)造成影響，代表著未來(lái)電子制造業(yè)的最先進(jìn)的加工工藝。

1.3 激光直寫

激光直寫技術(shù)能夠突破傳統(tǒng)的模板限制，并且根據(jù)加成法和減成法的制造方式都能夠統(tǒng)一完成，可以說(shuō)激光微加工技術(shù)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(shù)與計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)相結(jié)合

通過(guò)激光微加工技術(shù)與計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)相結(jié)合的方式，能夠保證計(jì)算加工的內(nèi)容和方式變得更為精確，也能夠保證激光微加工技術(shù)易于導(dǎo)向、聚焦，從而針對(duì)經(jīng)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(shù)的應(yīng)用

2.1 激光微調(diào)

所謂的激光微調(diào)，就是利用激光束聚焦點(diǎn)的光斑來(lái)達(dá)到要求的能量密度，并且盡可能的選擇汽化一部分材料，進(jìn)一步保證電子元器件的精密調(diào)解。通過(guò)激光未加工技術(shù)來(lái)針對(duì)電阻、電容、石英晶體、集成電路等進(jìn)行調(diào)解，能夠保證以集中的能量來(lái)進(jìn)行加工材料，并且對(duì)于附近的元器件影響非常小，也不會(huì)產(chǎn)生一定的污染，與其他加工方式相比，激光微調(diào)具有速度快、成本低、效率高的有點(diǎn)，并且能夠精確到每秒中調(diào)解200個(gè)電阻。從目前激光微調(diào)技術(shù)發(fā)展的方向來(lái)看，激光微調(diào)技術(shù)融合了激光、光學(xué)、精密機(jī)械、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)等一系列高科技項(xiàng)目，而且激光微調(diào)技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方式也在朝向多功能、高速高自動(dòng)化的發(fā)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(shù)嵌入的，目前最常用的多層電路板過(guò)孔加工的方法主要包括了光輔助化學(xué)刻蝕、等離子體蝕孔、機(jī)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(shè)備前期投資巨大，工藝要求無(wú)法滿足，所以激光打孔已經(jīng)逐漸發(fā)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(yīng)材料豐富。

2.3 激光清洗

從目前來(lái)看，激光清洗的機(jī)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(xiàn)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(dá)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(guò)激光吸收的能量產(chǎn)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(jí)不斷提高，制造過(guò)程中如果被微粒等污染，會(huì)導(dǎo)致材料出現(xiàn)嚴(yán)重不足，傳統(tǒng)的化學(xué)清洗法、機(jī)械清洗法、超聲波清洗法等對(duì)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(guò)無(wú)研磨、非接觸、無(wú)熱效應(yīng)的方式針對(duì)各種材料進(jìn)行清洗，從而有效的去除材料表面的微小顆粒，而且又不會(huì)使得模板出現(xiàn)碎裂或者其他污染，所以說(shuō)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(shù)是最近興起的電路板布線技術(shù)，通過(guò)激光束的掃描光、熱的作用來(lái)直接在集成路表面進(jìn)行預(yù)涂層、溶液或者氣體等，從而發(fā)生物理化學(xué)法寧，進(jìn)一步形成金屬導(dǎo)線的柔性不限技術(shù)。利用激光柔性不限技術(shù)能夠針對(duì)集成電路板中封裝結(jié)構(gòu)的導(dǎo)線布線或者及時(shí)修復(fù)。激光柔性布線技術(shù)具有多樣化的生產(chǎn)方式，適用于小批量生產(chǎn)。

2.5 激光微焊

激光微焊技術(shù)能夠在集成電路中進(jìn)行封裝處理，對(duì)于引線和印刷電路板的焊接、引線和硅板之間的焊接、細(xì)導(dǎo)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(shù)相比較來(lái)說(shuō)具有很明顯的特點(diǎn)，比如激光強(qiáng)度更高、對(duì)周圍加工產(chǎn)生熱影響較小，而且激光可以達(dá)到其他方式無(wú)法進(jìn)入的區(qū)域，從而保證激光與不同材料之間進(jìn)行相同組合，這樣也能夠增強(qiáng)激光焊點(diǎn)的高精度。

3 結(jié)論

對(duì)于激光微加工技術(shù)來(lái)說(shuō)，激光微加工技術(shù)的好與壞直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，所以激光是整個(gè)激光微加工技術(shù)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。但是在目前的技術(shù)條件和水平之下，對(duì)于激光微加工技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)全面的檢驗(yàn)，對(duì)焊縫的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)也無(wú)法保證激光微加工技術(shù)。所以要對(duì)于激光環(huán)節(jié)的各個(gè)步驟進(jìn)行嚴(yán)格的控制與管理，強(qiáng)化激光微加工技術(shù)過(guò)程中的激光微加工技術(shù)。本文通過(guò)對(duì)于激光微加工技術(shù)過(guò)程激光微加工技術(shù)保證的重要意義進(jìn)行全面的分析，并且結(jié)合筆者在從事集成電路制造的多年經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行深入的分析，從激光微加工技術(shù)不足入手，并且針對(duì)性的提出解決辦法，促進(jìn)集成電路制造的質(zhì)量得到提升。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡志祥，曾曉雁.激光微熔覆技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].中國(guó)光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)，2010（05）：405-414.

[2]曹宇，李祥友，蔡志祥，曾曉雁.激光微加工技術(shù)在集成電路制造中的應(yīng)用[J].光學(xué)與光電技術(shù)，2006（04）：25-28.

集成電路的應(yīng)用范文第4篇

論文摘要：電子線路CAD技術(shù)在高職的電子信息工程技術(shù)專業(yè)中是非常重要的一門課程，在電子設(shè)計(jì)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)中都講用到該技術(shù)。電子線路CAD技術(shù)主要是用來(lái)繪制電路圖，并在計(jì)算機(jī)上利用該繪圖軟件對(duì)電路進(jìn)行排列，從而讓設(shè)計(jì)出的電路更加的美觀。本文主要是針對(duì)電子線路CAD技術(shù)在高職電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

對(duì)于高職學(xué)生而言，要學(xué)習(xí)的不僅僅是專業(yè)知識(shí)，動(dòng)手能力是在學(xué)好專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上更高的一個(gè)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(shù)專業(yè)的學(xué)生經(jīng)常會(huì)遇到電子設(shè)計(jì)等問(wèn)題，因此，在進(jìn)行電子設(shè)計(jì)的時(shí)候需要用到的很多專業(yè)知識(shí)他們是必須掌握的。而電子線路CAD技術(shù)在電路板的制作方面的應(yīng)用就必不可少了。下面我們將對(duì)電子線路CAD技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行研究與探索，說(shuō)明電子線路CAD技術(shù)與電子設(shè)計(jì)的關(guān)系以及在電子設(shè)計(jì)中發(fā)揮的作用。

1、電子線路CAD技術(shù)與電子設(shè)計(jì)的關(guān)系

隨著電子技術(shù)的廣泛發(fā)展以及新型元器件和集成電路的廣泛應(yīng)用，電路在設(shè)計(jì)方面也越來(lái)越復(fù)雜與集成化，因此，對(duì)電路的要求也越來(lái)越精密。而為了達(dá)到電路在復(fù)雜與集成化方面的要求，在制作電路的時(shí)候單靠手工的操作已經(jīng)不能完成設(shè)計(jì)的目的了。所以，就產(chǎn)生了現(xiàn)在我們所用到的電子線路CAD技術(shù)。我們?cè)陔娮釉O(shè)計(jì)過(guò)程中利用它就能達(dá)到電路所要求的精密度。

2、電子線路CAD技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

電子線路CAD技術(shù)是使用當(dāng)前被廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)輔助繪圖和設(shè)計(jì)軟件，然后結(jié)合學(xué)過(guò)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以加快設(shè)計(jì)進(jìn)程、縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量等。電子線路CAD技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要是一下幾個(gè)方面：

2.1 繪制電路圖

在進(jìn)行電子設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要實(shí)現(xiàn)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(gè)設(shè)計(jì)，還需要有一個(gè)完善的電路來(lái)承載這個(gè)程序，讓它實(shí)現(xiàn)它本該實(shí)現(xiàn)的功能。在電子設(shè)計(jì)中，我們一般運(yùn)用的軟件是PROTEL，繪制電路原理圖的時(shí)候就會(huì)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(kù)，能夠?yàn)槲覀冸娮釉O(shè)計(jì)的繪圖提供所需的各種電子器件。利用該軟件進(jìn)行電子設(shè)計(jì)確保了電路原理圖的精密度，并且繪制過(guò)程也更為方便。比如：我們?cè)诋嫼靡粋€(gè)元器件后，覺(jué)得它應(yīng)該放在其他的位置，則只要將它拖動(dòng)到我們想要放置的位置即可。

2.2 計(jì)算機(jī)仿真

電子線路CAD技術(shù)在電子設(shè)計(jì)的應(yīng)用過(guò)程中還具備運(yùn)用其仿真的功能，檢查電路的功能是否達(dá)到了我們所預(yù)期的功能，并且能夠?qū)σ恍?shù)據(jù)進(jìn)行仿真，可進(jìn)一步對(duì)電路進(jìn)行分析。對(duì)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(jìn)行直流工作電的分析、瞬態(tài)分析、溫度掃描分析、參數(shù)掃描分析、靈敏度分析、零極點(diǎn)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(jìn)行仿真的時(shí)候，我們首先要進(jìn)行一個(gè)功能仿真，大致了解一下該電路的功能是否達(dá)到了預(yù)期的功能，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真，對(duì)該電路進(jìn)行具體的分析，并改正錯(cuò)誤的地方。在進(jìn)行仿真過(guò)后，分析結(jié)果一般都是以數(shù)值或波形的方式顯示出來(lái)。

2.3 PCB板的設(shè)計(jì)

PCB板是PROTEL軟件將電路原理圖進(jìn)行布線后的一種電路板。在進(jìn)行PCB板的設(shè)計(jì)之前，首先要將電路原理圖導(dǎo)入，而導(dǎo)入的電路原理圖必須是通過(guò)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(shè)計(jì)者就可以利用PCB板自動(dòng)布線以及手動(dòng)布線的功能對(duì)其進(jìn)行布線。采用該軟件對(duì)電路圖進(jìn)行布線，設(shè)計(jì)者可以先采用自動(dòng)布線功能對(duì)電路進(jìn)行大致的布線，然后用手動(dòng)布線功能對(duì)其進(jìn)行美化。這樣的過(guò)程能夠讓電路的布線更加美觀。

2.4 三維視圖

在將PCB板設(shè)計(jì)好之后，在這樣的繪圖軟件上都有三維視圖的菜單，只要點(diǎn)擊三維視圖的菜單就可以觀看設(shè)計(jì)電路板的三維視圖。

3、讓學(xué)生更好地掌握電子線路CAD技術(shù)

如上所述，掌握了電子線路CAD技術(shù)對(duì)于學(xué)生而言，可以更好地進(jìn)行電子線路方面的設(shè)計(jì)工作。但在學(xué)習(xí)這一項(xiàng)技術(shù)的過(guò)程中，我們往往會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)生心有余而力不足。部分教材多以PROTEL軟件為藍(lán)本，介紹軟件的功能、菜單等，輔以一些應(yīng)用的例子。學(xué)生學(xué)習(xí)后多呈現(xiàn)一種臨時(shí)性的記憶，即在課程中會(huì)用，考核結(jié)束后在不長(zhǎng)的時(shí)間后就不再掌握的現(xiàn)象。

解決這一問(wèn)題的方法以，通過(guò)實(shí)踐我們認(rèn)為采用類似德國(guó)職業(yè)教育所推行的以行動(dòng)為導(dǎo)向的項(xiàng)目教學(xué)法為好。其基本的思路是：

(1)先整體后具體：在學(xué)習(xí)CAD技術(shù)時(shí)，先期進(jìn)行總體介紹，讓學(xué)生有全局的認(rèn)識(shí)，打消畏難的情緒；而后開(kāi)始進(jìn)入各項(xiàng)目的的學(xué)習(xí)實(shí)踐。

(2)先低頻后高頻：總體而言學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)后應(yīng)從簡(jiǎn)而繁，低頻的一些電子產(chǎn)品其電路較之高頻的簡(jiǎn)單，學(xué)習(xí)應(yīng)從其中入手。

(3)先規(guī)范后異型：突出異型電路板的設(shè)計(jì)制做，其目的是讓學(xué)生今后在實(shí)際工作中具有變通的能力，在CAD技術(shù)中也手工調(diào)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(diǎn)是，對(duì)于各個(gè)CAD制作的電路，不應(yīng)僅停留于電腦的設(shè)計(jì)，在教學(xué)的過(guò)程中應(yīng)讓學(xué)生的設(shè)計(jì)成為成品。這樣可使學(xué)習(xí)更為直觀，并更有成就感，隨之的效果是學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)到的技術(shù)彌久常新。當(dāng)然，這種做法也會(huì)使教學(xué)的成本大幅上揚(yáng)，但從人才培養(yǎng)的角度看，這樣的投入是值得的。

4、結(jié)語(yǔ)

在電子設(shè)計(jì)中運(yùn)用電子線路CAD技術(shù)，不僅解決了電子設(shè)計(jì)中電路原理圖繪制以及功能分析和布線方面的苦難。同時(shí)，讓學(xué)生通過(guò)在自主地進(jìn)行一些電子設(shè)計(jì)，并在的過(guò)程中運(yùn)用該技術(shù)，適于鍛煉他們使用電子線路CAD技術(shù)的實(shí)際能力并有助于其真正了解和掌握這一技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]朱潔.電子線路CAD技術(shù)在高職電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2010，(15):55～57.

集成電路的應(yīng)用范文第5篇

【關(guān)鍵詞】Muhisimll仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)電子線路課程教學(xué)　應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】G　【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2012）09C-0185-02

電子線路是中職電類專業(yè)一門重要的專業(yè)課，內(nèi)容較多、原理復(fù)雜，只有把理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行教學(xué)，才能取得較好的教學(xué)效果。為解決理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐相互脫節(jié)的矛盾，把Muhisim11虛擬仿真實(shí)驗(yàn)引入課堂教學(xué)，把理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來(lái)，可以使課堂教學(xué)變得更為形象、生動(dòng)、直觀，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

一、Multisim11介紹

Muhisim11軟件是由美國(guó)National　Instrument公司（簡(jiǎn)稱NI公司）所開(kāi)發(fā)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(shí)還能夠用于LabVIEW虛擬儀器、單片機(jī)仿真等方面，而且其在技術(shù)方面也有著許多的創(chuàng)新。Muhisim11通過(guò)更加直觀的圖形界面來(lái)幫助進(jìn)行電路的創(chuàng)建，并且在計(jì)算機(jī)的屏幕上展示了所模仿的真實(shí)實(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái)，這就為模擬各種電路實(shí)驗(yàn)提供了條件，同時(shí)該軟件中還包括了各種電路仿真所需要的各種測(cè)試儀器，只需要在進(jìn)行電路仿真時(shí)根據(jù)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(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室的那種呆板的實(shí)驗(yàn)方法，而且能夠?qū)?shí)驗(yàn)帶到教室中去，為教學(xué)提供更多的方便。總的來(lái)說(shuō)Mul-tisimll具有如下特點(diǎn)：第一，擁有良好的圖形界面，通過(guò)計(jì)算機(jī)能夠模擬真實(shí)的電子實(shí)驗(yàn)室工作平臺(tái)，其中包含了各種繪制電路圖所需要的元器件以及進(jìn)行測(cè)試所需要的測(cè)試儀器，這些都能夠直接從屏幕上進(jìn)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(shí)的事物都十分相似（操作與外形），并且還能夠保存測(cè)量結(jié)果。第三，擁有相當(dāng)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(dāng)強(qiáng)的仿真能力，不僅僅是能夠?qū)Ω鞣N元件進(jìn)行模擬仿真，同時(shí)還能夠?qū)Χ喾N電路以及單片機(jī)等進(jìn)行仿真；第五，可以用來(lái)作為電路設(shè)計(jì)工具，同時(shí)該軟件還能夠與其他的各種電路分析、設(shè)計(jì)和制板軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

同時(shí)，還必須要認(rèn)識(shí)到的是，教學(xué)版的Muhisim11本就是圍繞著教師的教學(xué)所進(jìn)行設(shè)計(jì)的，具有更強(qiáng)的教學(xué)特性，而這也能夠與學(xué)生的知識(shí)水平或課堂內(nèi)容相匹配，這就能夠使得教學(xué)更加簡(jiǎn)單。

二、Multisim11仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)在電子線路課程應(yīng)用課堂教學(xué)中的作用

（一）實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐相結(jié)合，提高課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果

用Multisim11仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行課堂教學(xué)，教師在進(jìn)行理論講授的同時(shí)應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)演示給學(xué)生觀察，然后讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，仿真實(shí)驗(yàn)成功之后，再讓學(xué)生用電子元器件進(jìn)行實(shí)踐，把理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來(lái)。使原來(lái)抽象難學(xué)的理論知識(shí)，變成形象、直觀、易學(xué)，學(xué)生從被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變成為主動(dòng)學(xué)習(xí)，從而有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

（二）可以有效減少耗材，提高實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的成功率

Multisim11仿真軟件里儀器設(shè)備種類齊全、電子元器件豐富，要進(jìn)行某個(gè)電路仿真，只需要運(yùn)行該軟件，簡(jiǎn)單從計(jì)算機(jī)屏幕的元件庫(kù)中調(diào)出所需的虛擬元件，并連接成具有實(shí)物功能的電路，再調(diào)出虛擬電源和測(cè)量?jī)x器連接好后，接通虛擬開(kāi)關(guān)即可開(kāi)始自動(dòng)仿真，就可以和實(shí)物實(shí)驗(yàn)一樣對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試分析。學(xué)生先用Mul-tisim11仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，成功之后再用實(shí)物實(shí)踐，避免了實(shí)驗(yàn)儀器的損壞與實(shí)驗(yàn)材料的無(wú)意損壞，大大提高了實(shí)踐的成功率，有利于增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)信心，有效促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能。

（三）有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的引入，突破了實(shí)驗(yàn)受元器件、儀器設(shè)備、時(shí)間和空間的限制，元器件和儀器設(shè)備使用時(shí)只需從計(jì)算機(jī)里調(diào)出，取之不盡、用之不竭，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)也不必局限于實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)時(shí)間，可以根據(jù)自己的興趣愛(ài)好，隨時(shí)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行各部分電路仿真實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力不斷增強(qiáng)。引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以放心大膽做各種自己想做的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，不會(huì)因接線出錯(cuò)而造成短路事故，也不會(huì)因操作失誤造成人員或儀器設(shè)備的損傷；實(shí)驗(yàn)時(shí)還可以任意設(shè)置故障，如：電阻開(kāi)路、電容或三極管極間短路或開(kāi)路等，在不同的故障狀態(tài)下觀察電路的工作情況，有利于拓寬學(xué)生的視野和知識(shí)面，培養(yǎng)他們排除故障、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。應(yīng)用仿真軟件進(jìn)行電路測(cè)試訓(xùn)練時(shí)，學(xué)生可以不斷改變電路中各種元器件的參數(shù)、晶體二極管、三極管及集成電路的型號(hào)來(lái)調(diào)整電路，使之更加合乎要求，得出較為理想的電路，培養(yǎng)學(xué)生不斷開(kāi)拓創(chuàng)新的思維和能力。

三、Multisim11軟件在電子線路課程教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用

以橋式整流電路的仿真實(shí)驗(yàn)為例，Muldsim11軟件在電子線路教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用有如下方面：

（一）利用Multisim11創(chuàng)建電路圖

利用Multisim11創(chuàng)建電路圖，可以節(jié)省各種實(shí)物連接的時(shí)間。利用Multisim11來(lái)創(chuàng)建電路圖，不需要在課前進(jìn)行相關(guān)的實(shí)物準(zhǔn)備，同時(shí)在課堂教學(xué)時(shí)也能夠省下很多實(shí)物連接的時(shí)間，為課堂教學(xué)留出更多的時(shí)間，但是卻能夠起到實(shí)物實(shí)驗(yàn)的相同作用。首先就是利用Multisim11來(lái)創(chuàng)建電路圖，并且通過(guò)多媒體來(lái)讓學(xué)生們看到整個(gè)過(guò)程，這樣就能夠讓學(xué)生們?cè)诹私膺@堂課的同時(shí)，也能夠?qū)ultisim11的使用有所了解。為此，先從Multisim11的元件庫(kù)中選取仿真實(shí)驗(yàn)所需要的元器件，并且將這些選取好的元器件放到適當(dāng)?shù)奈恢蒙?，然后是根?jù)需要進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置，用以確保仿真的結(jié)果能夠與實(shí)際的電路相一致，讓學(xué)生能夠有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)。在仿真電路中所使用的二極管和變壓器都采用實(shí)物元器件的模型，這樣就能夠讓學(xué)生對(duì)于實(shí)物也有所認(rèn)識(shí)。在進(jìn)行導(dǎo)線連接時(shí)，只需要將鼠標(biāo)的指針移動(dòng)到所要進(jìn)行連線的元器件或者是儀器的引腳處即可，然后當(dāng)看到鼠標(biāo)指針變?yōu)橐粋€(gè)中心為小圓點(diǎn)的十字形時(shí)，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，這樣就將連線起點(diǎn)拉到連線的終點(diǎn)，這樣就能夠完成自動(dòng)布線，這樣不僅能夠讓教師更加的省心、省時(shí)，而且也能夠讓學(xué)生更加的清楚整個(gè)過(guò)程、了解整個(gè)過(guò)程。同時(shí)為了能夠讓學(xué)生們更加方便地進(jìn)行觀察，還可以使用不同的顏色來(lái)代表不同的導(dǎo)線。電路圖如圖1。

（二）保存電路圖

保存電路圖，方便隨時(shí)使用。將電路圖繪制完畢后，就將電路圖進(jìn)行保存，這樣就能夠在課堂教學(xué)中隨時(shí)進(jìn)行調(diào)用，這樣就能夠通過(guò)電路圖與課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行良好的配合，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。而且在保存之后，如果以后的教學(xué)中有需要的時(shí)候也能夠進(jìn)行重復(fù)使用。

（三）對(duì)電路進(jìn)行仿真分析

Multisim11軟件仿真的開(kāi)始與停止都非常的簡(jiǎn)單，只需要通過(guò)軟件上的“啟動(dòng)／停止”開(kāi)關(guān)，就能對(duì)整個(gè)仿真過(guò)程進(jìn)行控制，從而使其能夠配合整個(gè)教學(xué)過(guò)程，使得教學(xué)能夠更加生動(dòng)形象。

讓學(xué)生觀察變壓器輸入端以及整流電路輸出端的波形：將開(kāi)關(guān)J1置于斷開(kāi)的狀態(tài)，然后觀察示波器XSC1所顯示的波形圖，如圖2所示，此時(shí)打開(kāi)萬(wàn)用表U1、U2，讀取其中的數(shù)據(jù)。然后讓學(xué)生自己畫出示波器上所顯示的輸入與輸出波形。將兒進(jìn)行閉合，然后讓學(xué)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(wàn)用表上的讀數(shù)。

通過(guò)對(duì)仿真電路中的示波器的波形變化以及萬(wàn)用表讀數(shù)觀察，就能很好地發(fā)現(xiàn)：整流電路能夠?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換成脈動(dòng)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(guān)系，當(dāng)加入電容進(jìn)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(guò)Multisim11的仿真實(shí)驗(yàn)已經(jīng)讓學(xué)生對(duì)整個(gè)整流電路都有了一定的了解，此時(shí)只需要根據(jù)教材內(nèi)容為學(xué)生們進(jìn)行整流原理的講解就能讓學(xué)生對(duì)整流原理有著更加深刻的認(rèn)識(shí)。此時(shí)可以利用多媒體來(lái)為學(xué)生進(jìn)行說(shuō)明。

當(dāng)V2為正半周時(shí)，電壓極性為上正下負(fù)，此時(shí)二極管D1、D3正偏導(dǎo)通，D2、D4反偏截止，負(fù)載RL上獲得自上而下的電流。

當(dāng)V2為負(fù)半周時(shí)，電壓極性為上負(fù)下正，此時(shí)二極管D2、D4正偏導(dǎo)通，D1、D3反偏截止，負(fù)載RL上也獲得自上而下的電流。