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数字集成电路,數位積體電路,Digital IC
来源: | 作者:LiLi | 发布时间: 2023-11-15 | 365 次浏览 | 分享到:

数字集成电路(Digital IC)具有集成度极高、体积很小、功耗超低、系统可靠性高及便于电子系统(如计算机)处理等特点。数字集成电路(如 CPU 芯片、DSP芯片、SoC芯片、各种存储芯片或专门功能模组芯片等)被广泛用于通信、军事、医疗、工业数控、消费电子、航空航天、物联网、机器人与人工智能等各个领域。

第一块商业化基于 CMOS 技术的数字集成电路 4000 系列于 1968 年由美国RCA 公司推出。Intel 公司 1970 年发布了采用 10μm pMOS 工艺的 1103 芯片,并于1971 年量产,产品为 1Kbit 容量的动态随机存取存储器 (Dynamic Random Access Memory, DRAM),标志了大规模集成电路(LSI,一块芯片上的晶体管数大于500)的出现;1971年,Intel 推出了全球第一个微处理器 4004,其上集成了2300 个晶体管;1980年,超大规模集成电路(VLSI,一块芯片上的晶体管数大于10)问世;1989年,特大规模集成电路(ULSI,一块芯片上的晶体管数大于10)时代到来;2005 年,一块数字集成电路的规模超过了 10 亿个元器件(一块芯片上的晶体管数大于 10),即进入了巨大规模的 SoC 产品时代。

数字集成电路通常是由各种功能模块组成的。例如,数字存储器(ROM 或RAM)是由若干存储单元集成的;SoC 是由 CPU、若干标准单元 ( Standard Cell)、数字存储器、输入/输出接口单元(I/O Cell)和其他 IP 模块等构成的。

数字集成电路产品类型多种多样,它们的功能性能及其适用范围也不尽相同。20世纪90 年代产品以 CPU/DSP、存储器、微控制器 ( Microcontroller Unit,MCU)/微处理器 ( Microprocessor Unit, MPU)和 ASIC 等设计为主,应用范围侧重于“3C”,即计算机、通信和消费 ( Computer, Communication, Consumer)市场。早期的 ASIC芯片设计则以专用目的为主,例如大量用于计算机显示器、电视机的 CGA、VGA 芯片等。同时,随着各种家电和消费电子产品对芯片需求的日益增长,而各种家电和消费电子产品对操作系统的要求简单,MCU 和 MPU 设计从而得到发展。21 世纪初期,SoC 概念得到重视和大力推广,人们热衷将PCB 上的多个独立芯片,如 CPU、存储器集成到一块芯片上,大大推动了智能电子产品的进展。近5年来,更加复杂的系统设计不断呈现,基于 GPU、异构系统架构和卷积神经网络等的数字产品已经出现。