dtl集成电路 dtc电路

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本文目录一览：

• 1、我想问一下集成电路目前的现状，希望有专业人士不吝赐教，大致介绍一下目前比较前沿的发展情况。
• 2、双极型集成电路的发展简况
• 3、数字集成电路的基本电路是什么?
• 4、集成电路各元件介绍
• 5、集成电路有哪些分类
• 6、集成电路对计算机有什么意义？

我想问一下集成电路目前的现状，希望有专业人士不吝赐教，大致介绍一下目前比较前沿的发展情况。

目前我国人工智能、汽车电子、物联网、5G等现代科技行业的发展都离不开集成电路的支持，换言之，集成电路是目前我国科技发展的核心零部件，因此我国政府高度重视集成电路的发展，出台了多项政策支持集成电路行业。尤其是在经济发达的长三角和泛珠三角区域，上海、广东等城市拥有强大的经济和人才优势，在“十四五”期间形成了集成电路集群化发展的趋势。

1、集成电路渗透到我国各个行业

集成电路是我国科技发展的重要组成部分，也是我国各行各业实现智能化、数字化的基础。目前我国集成电路渗透到我国各个行业，例如工业机器人、5G网络建设、汽车电子以及计算机等重要科技领域，可以说集成电路是我国科技发展的基石，集成电路技术发展到位，我国才能够在科技领域不受制于人。

2、我国集成电路行业依赖进口较为严重

目前集成电路已渗透到我国各个行业，对于我国科技、工业等领域发展显得尤为重要，但因集成电路行业具有较高的技术壁垒，我国目前尚未完全突破技术壁垒，因此在7nm等精度较高的集成电路领域，我国仍需要进口。换言之，在关键技术领域，我国集成电路依赖进口较为严重。

2017-2020年，我集成电路进出口数量均呈现上升趋势，且进出口逆差也在不断扩大。根据海关总署数据显示，2020年中国共进口集成电路5431亿个，较2019年增加985亿个;出口集成电路2596亿个，较2019年增加411个，贸易逆差为2835亿个。2021年1-2月，我国累计进口集成电路963亿个;出口集成电路468亿个，贸易逆差为495亿个。

3、多项规划指明集成电路发展方向

在《中国制造2025》中针对集成电路产业的市场规模、产能规模等提出了具体的量化目标，同时在全国两会发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中也提到在事关国家安全和发展全局的基础核心领域，制定实施战略性科学计划和科学工程。瞄准人工智能、量子信息、集成电路等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。

从国家急迫需要和长远需求出发，集中优势资源攻关关键元器件零部件和基础材料等领域关键核心技术。支持北京、上海、粤港澳大湾区形成国际科技创新中心，建设北京怀柔、上海张江、大湾区、安徽合肥综合性国家科学中心，支持有条件的地方建设区域科技创新中心。

3、政策规划下我国集成电路市场规模不断提升

在我国政策的促进下，我国集成电路行业主要代表企业不断突破技术壁垒，促进我国集成电路行业的发展，其中，中芯国际已能够生产n+1 nm的集成电路，虽不能完全替代7nm的芯片，但也能在短时间内解决我国机场电路短缺的问题。

根据中国半导体行业协会数据显示，2015-2020年我国集成电路市场规模呈逐年增加趋势。2020年我国集成电路市场规模为8848亿元，较2019年增加17.00%。

4、“十四五”期间各省份出台规划促进集成电路发展

目前长三角地区的安徽省、江苏省、上海市，泛珠三角地区的江西省、福建省、广东省、四川省均对“十四五”期间，集成电路的发展做出了明确的目标规划，形成了较为明确的集群化发展，除此之外，湖北省、重庆市以及山西省也针对“十四五”期间集成电路的发展做出了明确的目标规划。

综合来看，集成电路行业的发展对于我国工业智能化、5G网络、汽车电子、计算机等关键领域的发展起着至关重要的作用，但目前由于我国尚未完全突破集成电路的技术壁垒，到至我国对集成电路的进口依赖较为明显，未来在《中国智造2025》以及《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》的支持下，我国集成电路的发展会越来越好。

除国家层面外，我国经济较为发达的省份也在不停的摸索集成电路的发展，目前在长三角和泛珠三角地区已形成了集成电路发展的集群效应。

—— 更多数据请参考前瞻产业研究院《中国集成电路行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》

双极型集成电路的发展简况

双极型集成电路是在硅平面晶体管的基础上发展起来的，最早的是双极型数字逻辑集成电路。在数字逻辑集成电路的发展过程中，曾出现过多种不同类型的电路形式。常见的双极型集成电路可分类如下。

DCTL电路是第一种双极型数字逻辑集成电路，因存在严重的“抢电流”问题（见电阻-晶体管逻辑电路)而不实用。RTL电路是第一种有实用价值的双极型集成电路。早期的数字逻辑系统曾采用过 RTL电路，后因基极输入回路上有电阻存在，限制了开关速度。此外，RTL逻辑电路的抗干扰的性能较差，使用时负载又不能多，因而被淘汰。电阻-电容-晶体管逻辑电路（RCTL）是为了改善RTL电路的开关速度而提出来的，即在RTL电路的电阻上并接电容。实际上 RCTL电路也未得到发展。DTL电路是继 RTL电路之后为提高逻辑电路抗干扰能力而提出来的。DTL电路在线路上采用了电平位移二极管，抗干扰能力可用电平位移二极管的个数来调节。常用的 DTL电路的电平位移二极管，是用两个硅二极管串接而成，其抗干扰能力可提高到1.4伏左右（见二极管-晶体管逻辑电路）。HTL电路是在 DTL电路的基础上派生出来的。HTL电路采用反接的齐纳二极管代替DTL电路的电平位移二极管，使电路的阈值提高到约7.4伏左右（见高阈值逻辑电路)。可变阈值逻辑电路（VTL)也是DTL电路系列中的另一种变形电路。阈值逻辑电路（TLC)是 HTL和VTL逻辑电路的总称。TTL逻辑电路是在DTL逻辑电路基础上演变而来，于1962年研制成功。为了提高开关速度和降低电路功耗，TTL电路在线路结构上经历了三代电路形式的改进（见晶体管-晶体管逻辑电路)。

以上均属饱和型电路。在进一步探索提高饱和型电路开关速度的同时，发现晶体管多余载流子的存储效应是一个极重要的障碍。存储现象实质上是电路在开关转换过程中由多余载流子所引起。要提高电路开关速度，除了减少晶体管PN结电容，或者设法缩短多余载流子的寿命以外，就得减少和消除晶体管内载流子存储现象。60年代末和70年代初，人们开始在集成电路中利用熟知的肖特基效应。在TTL电路上制备肖特基势垒二极管，把它并接在原有晶体管的基极和集电极上，使晶体管开关时间缩短到1纳秒左右；带肖特基势垒二极管箝位的TTL门电路的平均传输延迟时间达2～4纳秒。

肖特基势垒二极管-晶体管-晶体管逻辑电路（STTL)属于第三代 TTL电路。它在线路上采用了肖特基势垒二极管箝位方法，使晶体管处于临界饱和状态，从而消除和避免了载流子存储效应。与此同时，在TTL电路与非门输出级倒相器的基极引入晶体管分流器，可以改善与非门特性。三极管带有肖特基势垒二极管，可避免进入饱和区，具有高速性能；输出管加上分流器，可保持输出级倒相的抗饱和程度。这类双极型集成电路，已不再属于饱和型集成电路，而属于另一类开关速度快得多的抗饱和型集成电路。

发射极耦合逻辑电路（ECL)是电流型逻辑电路（CML)。这是一种电流开关电路，电路的晶体管工作在非饱和状态，电路的开关速度比通常TTL电路又快几倍。ECL逻辑电路把电路开关速度提高到 1纳秒左右，大大超过 TTL和STTL电路。ECL电路的出现，使双极型集成电路进入超高速电路范围。

集成注入逻辑电路 (I2L)又称合并晶体管逻辑电路（MTL)，是70年代研制成的。在双极型集成电路中，I2L电路的集成密度是最高的。

三层结构逻辑电路（3TL)是1976年中国在I2L电路的基础上改进而成，因有三层结构而得名。3TL逻辑电路采用NPN管为电流源，输出管采用金属做集电极（PNM)，不同于I2L结构。

多元逻辑电路（DYL)和双层逻辑电路（DLL)，是1978年中国研制成功的新型逻辑电路。DYL逻辑电路线性与或门，能同时实现开关逻辑和线性逻辑处理功能。DLL电路是通过ECL和TTL逻辑电路双信息内部变换来实现电路逻辑功能的。

此外，在双极型集成电路发展过程中，还有许多其他型式的电路。例如，发射极功能逻辑电路（EFL)、互补晶体管逻辑电路（CTL)、抗辐照互补恒流逻辑电路（C3L)、电流参差逻辑电路（CHL)、三态逻辑电路（TSL)和非阈值逻辑电路（NTL)等。

数字集成电路的基本电路是什么?

基本电路是与门，或门，非门，与非门、或非门、与或非门、异或们等几种的组合。组成了：OC门 TTL门，DTL门，及MOS门电路：NMOS,PMOS,CMOS门。这下是数字电路大的元件。 以以上各种门的变换，组成各种小的，中等，大的，超大的集成电路.

集成电路各元件介绍

双极型集成电路

bipolar integrated circuit

以通常的NPN或PNP型双极型晶体管为基础的单片集成电路。它是1958年世界上最早制成的集成电路。双极型集成电路主要以硅材料为衬底，在平面工艺基础上采用埋层工艺和隔离技术，以双极型晶体管为基础元件。按功能可分为数字集成电路和模拟集成电路两类。在数字集成电路的发展过程中，曾出现了多种不同类型的电路形式，典型的双极型数字集成电路主要有晶体管-晶体管逻辑电路(TTL)，发射极耦合逻辑电路(ECL)，集成注入逻辑电路(I2L)。TTL电路形式发展较早，工艺比较成熟。ECL电路速度快，但功耗大。I2L电路速度较慢，但集成密度高。

同金属-氧化物-半导体集成电路相比，双极型集成电路速度快，广泛地应用于模拟集成电路和数字集成电路。

在半导体内，多数载流子和少数载流子两种极性的载流子（空穴和电子）都参与有源元件的导电，如通常的NPN或PNP双极型晶体管。以这类晶体管为基础的单片集成电路，称为双极型集成电路。

双极型集成电路是最早制成集成化的电路，出现于1958年。双极型集成电路主要以硅材料为衬底，在平面工艺基础上采用埋层工艺和隔离技术，以双极型晶体管为基础元件。它包括数字集成电路和线性集成电路两类。

发展简况 　双极型集成电路是在硅平面晶体管的基础上发展起来的，最早的是双极型数字逻辑集成电路。在数字逻辑集成电路的发展过程中，曾出现过多种不同类型的电路形式。常见的双极型集成电路可分类如下。

DCTL电路是第一种双极型数字逻辑集成电路，因存在严重的“抢电流”问题(见电阻-晶体管逻辑电路)而不实用。RTL电路是第一种有实用价值的双极型集成电路。早期的数字逻辑系统曾采用过 RTL电路，后因基极输入回路上有电阻存在，限制了开关速度。此外,RTL逻辑电路的抗干扰的性能较差，使用时负载又不能多，因而被淘汰。电阻-电容-晶体管逻辑电路（RCTL）是为了改善RTL电路的开关速度而提出来的，即在RTL电路的电阻上并接电容。实际上 RCTL电路也未得到发展。DTL电路是继 RTL电路之后为提高逻辑电路抗干扰能力而提出来的。DTL电路在线路上采用了电平位移二极管,抗干扰能力可用电平位移二极管的个数来调节。常用的 DTL电路的电平位移二极管，是用两个硅二极管串接而成，其抗干扰能力可提高到1.4伏左右（见二极管-晶体管逻辑电路）。HTL电路是在 DTL电路的基础上派生出来的。HTL电路采用反接的齐纳二极管代替DTL电路的电平位移二极管,使电路的阈值提高到约7.4伏左右(见高阈值逻辑电路)。可变阈值逻辑电路(VTL)也是DTL电路系列中的另一种变形电路。阈值逻辑电路(TLC)是 HTL和VTL逻辑电路的总称。TTL逻辑电路是在DTL逻辑电路基础上演变而来，于1962年研制成功。为了提高开关速度和降低电路功耗,TTL电路在线路结构上经历了三代电路形式的改进(见晶体管-晶体管逻辑电路)。

以上均属饱和型电路。在进一步探索提高饱和型电路开关速度的同时，发现晶体管多余载流子的存储效应是一个极重要的障碍。存储现象实质上是电路在开关转换过程中由多余载流子所引起。要提高电路开关速度,除了减少晶体管PN结电容，或者设法缩短多余载流子的寿命以外，就得减少和消除晶体管内载流子存储现象。60年代末和70年代初，人们开始在集成电路中利用熟知的肖特基效应。在TTL电路上制备肖特基势垒二极管,把它并接在原有晶体管的基极和集电极上，使晶体管开关时间缩短到1纳秒左右；带肖特基势垒二极管箝位的TTL门电路的平均传输延迟时间达2～4纳秒。

肖特基势垒二极管-晶体管-晶体管逻辑电路(STTL)属于第三代 TTL电路。它在线路上采用了肖特基势垒二极管箝位方法，使晶体管处于临界饱和状态，从而消除和避免了载流子存储效应。与此同时,在TTL电路与非门输出级倒相器的基极引入晶体管分流器，可以改善与非门特性。三极管带有肖特基势垒二极管，可避免进入饱和区，具有高速性能；输出管加上分流器，可保持输出级倒相的抗饱和程度。这类双极型集成电路，已不再属于饱和型集成电路，而属于另一类开关速度快得多的抗饱和型集成电路。

发射极耦合逻辑电路(ECL)是电流型逻辑电路(CML)。这是一种电流开关电路, 电路的晶体管工作在非饱和状态,电路的开关速度比通常TTL电路又快几倍。ECL逻辑电路把电路开关速度提高到 1纳秒左右，大大超过 TTL和STTL电路。ECL电路的出现,使双极型集成电路进入超高速电路范围。

集成注入逻辑电路 (I2L)又称合并晶体管逻辑电路(MTL)，是70年代研制成的。在双极型集成电路中，I2L电路的集成密度是最高的。

三层结构逻辑电路(3TL)是1976年中国在I2L电路的基础上改进而成,因有三层结构而得名。3TL逻辑电路采用NPN管为电流源，输出管采用金属做集电极(PNM)，不同于I2L结构。

多元逻辑电路(DYL)和双层逻辑电路(DLL)，是1978年中国研制成功的新型逻辑电路。DYL逻辑电路线性与或门,能同时实现开关逻辑和线性逻辑处理功能。DLL电路是通过ECL和TTL逻辑电路双信息内部变换来实现电路逻辑功能的。

此外，在双极型集成电路发展过程中，还有许多其他型式的电路。例如,发射极功能逻辑电路(EFL)、互补晶体管逻辑电路(CTL)、抗辐照互补恒流逻辑电路(C3L)、电流参差逻辑电路(CHL)、三态逻辑电路(TSL)和非阈值逻辑电路(NTL)等。

特点和原理 　双极型集成电路的制造工艺，是在平面工艺基础上发展起来的。与制造单个双极型晶体管的平面工艺相比，具有若干工艺上的特点。

①　双极型集成电路中各元件之间需要进行电隔离。集成电路的制造，先是把硅片划分成一定数目的相互隔离的隔离区；然后在各隔离区内制作晶体管和电阻等元件。在常规工艺中大多采用PN结隔离，即用反向PN结达到元件之间相互绝缘的目的。除PN结隔离以外，有时也采用介质隔离或两者混合隔离法（见隔离技术）。

②　双极型集成电路中需要增添隐埋层。通常，双极型集成电路中晶体管的集电极，必须从底层向上引出连接点，因而增加了集电极串连电阻，这不利于电路性能。为了减小集电极串连电阻，制作晶体管时在集电极下边先扩散一层隐埋层，为集电极提供电流低阻通道和减小集电极的串联电阻。隐埋层，简称埋层，是隐埋在硅片体内的高掺杂低电阻区。埋层在制作集成电路之前预先“埋置”在晶片体内。其工艺过程是：在 P型硅片上，在预计制作集电极的正下方某一区域里先扩散一层高浓度施主杂质即N+区;而后在其上再外延生长一层N型硅单晶层。于是，N型外延层将N+区隐埋在下面,再在这一外延层上制作晶体管。

③　双极型集成电路通常采用扩散电阻。电路中按电阻阻值大小选择制备电阻的工艺，大多数是利用晶体管基区P型扩散的同时，制作每方约 150～200欧·厘米的P型扩散电阻。但是,扩散电阻存在阻值误差大、温度系数高和有寄生效应等缺点。除采用扩散电阻外，有时也采用硅单晶体电阻。

④　双极型集成电路元件间需要互连线，通常为金属铝薄层互连线。单层互连布线时难以避免交叉的位置，必要时可采用浓磷扩散低阻区，简称磷桥连接法。

⑤　双极型集成电路存在寄生效应。双极型集成电路的纵向NPN晶体管，比分立晶体管多一个P型衬底层和一个PN结。它是三结四层结构。增加的衬底层是所有元件的公共衬底，增加的一个PN结是隔离结(包括衬底结)。双极型集成电路因是三结四层结构而会产生特有的寄生效应：无源寄生效应、扩散电阻的寄生电容和有源寄生效应。隔离电容是集电极N型区与隔离槽或衬底P型区形成的PN结产生的电容。隔离和衬底接最低电位，所以这个电容就是集电极对地的寄生电容。扩散电阻的寄生电容是扩散电阻P型区与集电极外延层N型区产生的PN结电容，也属无源寄生效应。这一PN结电容总是处于反偏置工作状态。有源寄生效应即 PNP寄生晶体管。在电路中，NPN晶体管的基区、集电区（外延层）和衬底构成PNP寄生晶体管。在通常情况下，因PN结隔离，外延层和衬底之间总是反向偏置。只有当电路工作时,NPN管的集电结正偏，寄生PNP管才进入有源区。

工艺制备 　（见彩图）是利用PN结隔离技术制备双极型集成电路倒相器的工艺流程，图中包括一个NPN晶体管和一个负载电阻R。原始材料是直径为75～150毫米掺P型杂质的硅单晶棒，电阻率ρ=10欧·厘米左右。其工艺流程是：先经过切片、研磨和抛光等工艺(是硅片制备工艺)制备成厚度约300～500微米的圆形硅片作为衬底，然后进行外延生长、氧化、光刻、扩散、蒸发、压焊和多次硅片清洗，最后进行表面钝化和成品封装。

制作双极型集成电路芯片需要经过 5次氧化，对氧化硅 (SiO2)薄层进行5次光刻，刻蚀出供扩散掺杂用的图形窗口。最后还经过两次光刻，刻蚀出金属铝互连布线和钝化后用于压焊点的窗口。因此，整套双极型集成电路掩模版共有 7块。即使通常省去钝化工艺，也需要进行6次光刻，需要6块掩模版。

集成电路有哪些分类

集成电路有多种分类方法dtl集成电路，常见dtl集成电路的几种分类如下。

1.按使用功能分类

按使用功能主要分为模拟集成电路和数字集成电路两大类别。

（1）模拟集成电路。

主要有集成稳压器、运算放大器、功率放大器及专用集成电路等。

（2）数字集成电路。

按结构不同可分为单极型和双极型电路，单极型电路有JFET、NM0S、PM0S、CM0S四种，双极型电路有DTL、TTL、ECL、HTL等。

数字集成电路中最常用dtl集成电路的主要有TTL和CM0S两大系列。

①TTL集成电路。

双极型三极管—三极管集成电路，简称TTL电路，是一种性能优良的集成门电路，其开关速度快、抗干扰能力强、负载能力强，因此应用也最广泛。

TTL集成电路为正逻辑系统，即高电平（“1”）是大约3.6V的正电压，低电平（“0”）是大约0.2～0.35V。TTL集成电路主要有54系列和74系列两种。其中，54系列为军用产品，74系列为民用产品。在54／74系列后不加字母表示标准TTL电路（如7410），如加有L、H、S或LS等字母，则分别表示低功耗、高速、肖特基和低功耗肖特基TTL电路（如74H00表示高速TTL电路、74LS00表示低功耗肖特基TTL电路）。54／74系列产品，只要尾数相同（如74LS10和7410），则逻辑功能和引脚排列完全相同。

②CM0S集成电路。

CM0S集成电路以单极型晶体管为基本元件制成，是互补金属氧化物半导体集成电路的简称。由于CM0S电路功耗低、电源电压范围宽（3～18V）、抗干扰能力强、输入阻抗高、扇出能力强、温度稳定性好、成本低等，故应用范围极广，尤其是其制造工艺简单，为大量生产提供了方便。CM0S集成电路主要有4000系列、54／74HC×××系列、54／74HCT×××系列和54／74HCU×x×四大类。

2.按制作工艺分类

按制作工艺分类主要有膜集成电路和混合集成电路两大类别。其中，膜集成电路又分为厚膜集成电路（1～10（tm）和薄膜集成电路（小于1 gm）。膜集成电路和混合集成电路一般用于专用集成电路，通常称为模块，简称集成电路（IC）。

3.按集成度分类

集成度是指一个硅片上含有元器件的数目，按集成度分主要有小规模、中规模、大规模及超大规模集成电路等。集成类型及集成度如表1所示。

表1 集成类型及其集成度

4.按应用领域分类

按应用领域不同，可以分为军用品、工业品和民用品（商用）3大类。

5.按器件类型分类

按器件类型不同，主要分为双极型集成电路、单极型（MOS）集成电路或BiMOS型集成电路3大类。其中，MOS集成电路又分为P沟道、N沟道、互补对称型绝缘栅场效应管集成电路dtl集成电路；BiMOS集成电路又分为双极与PM0S相结合、双极与NM0S相结合、双极与CM0S相结合的集成电路。

集成电路对计算机有什么意义？

1958年制成dtl集成电路的第一个单块集成电路，只包括一个晶体管，两个电阻和一个“电阻—电容”网络。随着集成电路工艺日趋完善，集成电路所包含dtl集成电路的元件数量以每一两年翻一番dtl集成电路的速度增长。到20世纪70年代初期，大部分电路元件都以集成电路的形式出现。至今，在指甲那样大(1平方厘米)的芯片上可以集成上百万个电子元件。集成电路从外表看来它们只是一块小小的硅片，因此人们常把它称为芯片。

集成电路的发展还促使计算机的更新换代，它在电子时代举足轻重，就像金属加工业在过去工业革命中所起的作用一样。

1964年4月，最早采用集成电路的通用计算机系列IBM—360问世，标志着计算机进入dtl集成电路了集成电路计算机时代。

与晶体管相比，集成电路的体积更小，功率消耗更低，可靠性更高，成批生产的集成电路造价很低。集成电路的这些优点，使它在问世后迅速得到发展。1960年，第一块数字集成电路研制成功，1962年、1963年又先后研制出DTL(二极管—晶体管逻辑)集成电路和TTL(晶体管—晶体管逻辑)集成电路……这些为集成电路计算机的问世创造了条件。

计算机由于采用集成电路，计算速度进一步提高到每秒几十万次到上千万次，内存容量达几百K(1K为1024位)，可靠性也进一步提高，体积大大缩小，价格不断下降。机种多样化，各机种的相互兼容性强，结构实现了积木化，生产达到了系列化。磁芯存贮器被速度更快、价格更低、体积更小、功耗更低的半导体存贮器(大规模集成电路)取代。

由于应用了集成电路，计算机出现了新的发展方向，即计算机小型化。功能虽较少，但可靠、价低的小型机得到很大的发展。小型机的价格只及大型机的几分之一或几十分之一，但功能却与低档通用计算机不相上下，而且维修简便，于是计算机进入了一个空前的高速发展阶段，计算机开始普及到商业管理领域、自动控制行业和一般的科学单位等。

计算机事业出现上述兴旺的局面，都得益于集成电路的发明，而20世纪30年代至40年代印刷电路技术的发展，已经为集成电路的问世作了必要的技术准备。

和人类最亲密的发明

每个人心中都有一位创造大师，不过，这位大师特别爱睡觉，当dtl集成电路他醒来的时候，我们就成了发明家。

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