集成电路生产管理范文

【关键词】电子元器件数据库PDM集成应用

电子元器件是PCB板级设计的基础，它的管理和使用贯穿了研发、供应、生产、成本等多个环节。由于相关人员信息沟通不畅、信息共享不够，造成了器件选型、质量、采购等方面问题。主要表现在：

研发人员未能严格按照优选手册选用元器件，尤其是对是否选用优选元器件没有控制和考核手段，随意性较大，从设计源头不能有效控制元器件的质量和种类。研发人员在自行绘制符号和封装时未能遵循相关的标准和规范，绘制的符号和封装的规格尺寸、标注方法等不统一、正确性不能保证，影响了产品研发的进度和产品本身的质量，给后续的工艺工序、生产制造等带来很大困难。供应部门、生产部门、财务部门不知道某个产品由多少元器件、零部件构成，生产准备、成本核算无法做到精细化管理。

为了突破元器件对产品开发、生产、质量等方面的影响，结合PDM平台建立电子元器件管理信息系统。主要思路是：将ECAD设计工具、PDM系统、电子元器件数据库有机集成，实现设计开发的流程控制和数据共用。

1利用PDM平台实现图文档和设计过程管理

PDM系统是企业进行项目管理、流程管理和产品数据管理的核心系统，主要有：电子图文档管理、工作流管理（电子审签）、设计变更管理、产品结构管理（BOM管理）、项目管理、ECAD和MCAD设计工具集成等功能。电路设计的原理图、PCB等设计数据、元器件汇总表、装配图、电路图等图文档，需按照要求进行PDM系统中进行流程签署和归档。

2构建电子元器件数据库

电子元器件数据库建设包括两部分内容：

（1）电子元器件数据库平台建设，主要包括物料编码、生产厂家、技术参数、器件手册等元器件信息。

（2）EDA图库建设，包括与相关ECAD工具密切相关的部分，比如原理图符号库、PCB封装库等。

建立电子元器件数据库信息平台，具有电子元器件信息查询、检索、使用、维护等功能。按照优选目录建立电子元器件数据库，主要包括：物料编码、生产厂家、技术参数、器件手册和EDA图库（原理图符号库、PCB封装库）等。元器件信息库建设的基础是结合企业实际制订各类标准和规范，以及管理流程实现建库规范化，减小出错率，保证电路符号与封装图的绘制过程有序可控，保证建库使用的元器件信息准确无误且为最新资料，确保电路符号与封装符号库的正确对应关系。

EDA图库建设是电子元器件数据库建设的重点，首先是制定立足于设计要求、符合国标、行业标准和企业标准的建库规范，第二步是依照规范制作原理图符号库、PCB封装库等信息。原理图符号库符合规范性、统一性、属性的可继承性等特点。PCB封装库要符合统一分类、规范焊盘设计等要求。元器件信息库建设，要考虑ECAD工具的要求、平台管理继承的要求进行整合，通过电子元器件数据库与ECAD设计工具的集成，设计人员可直接查询、使用元器件信息和EDA图库。

3实现PDM和电子元器件数据库的集成应用

集成应用的思路是：设计师运用ECAD设计工具进行电子线路设计，直接从电子元器件数据库中获取元器件的基本信息、原理图符号、PCB封装进行电路设计和PCB布线设计，设计完成后将设计结果输出到PDM数据库，PDM根据电子元器件数据库元器件种类的信息进行规格化检查。主要流程是：

（1）元器件新增和更改流程在PDM系统内发起和执行审批。在PDM系统中提供元器件数据库操作的入口管理，可设置、定义元器件数据增加、变更的业务流程。

（2）申请批准后，PDM系统向元器件库新增元器件信息；选择元器件的符号、封装文件由元器件管理员在EDA电子元器件库创建和维护。EDA电子元器件库管理元器件完整属性信息、符号、封装。

（3）线路设计时，ECAD设计工具AltiumDesigner（或Mentor等）直接调用EDA库内的电子元器件进行设计。线路图纸设计完成后，通过集成检入图纸到PDM系统时，解析原理图并调用PDM系统的电子元器件部件，创建出原理图的元器件BOM。设计师通过Altium选用电子元器件必须经过规格化审查，如果选用了电子元器件库中不存在的元器件，PDM系统将阻止设计输出。

4结束语

建立ECAD开发工具、PDM和电子元器件数据库集成应用的模式对于提升科研能力、知识重用水平具有积极和深远的意义。设计人员可从元器件数据库中获取元器件的基本信息、符号封装和原理图等，实现快速应用。同时可有效控制元器件种类的增加或变更，为采购、生产准备、成本管理等提供准确的基础信息支持。

参考文献

[1]奥肯思科技有限公司.企业级电子系统设计技术专辑[Z].2011.

[2]广州电子5所.企业元器件信息平台的建立[Z].2015.

集成电路生产管理范文篇2

关键词：CMOS集成电路；闩锁效应；集总器件模型；深槽隔离

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044（2013）25-5751-04

1概述

以CMOS（ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor）为基本单元的CMOS集成电路具有功耗低、抗干扰能力强和速度快的优点，已成为当今世界LSI（大规模集成电路）、VLSI（超大规模集成电路）和ULSI（甚大规模集成电路）中应用最为广泛的一种电路结构。但在CMOS工艺刚出现的时候，它并不被集成电路制造者所采纳，原因便在于CMOS工艺会使电路中产生一寄生低阻抗通路，导致闩锁效应，从而造成电路功能紊乱甚至使电路根本无法正常工作，更有甚者会直接烧毁电路，这是唯独CMOS工艺才会有的特点。但是目前随着科技的进步，这种效应已经可以采用很多方法（包括从版图设计和从工艺技术方面）来进行遏制甚至是加以消除，进而有助于发挥CMOS电路的各种优点，为集成电路的发展带来了极大的便利。

2CMOS反相器电路

图1为一个CMOS反相器的电路结构图，PMOS和NMOS均采用增强型，其中PMOS管的源极和衬底与电源电压VDD直接相连，NMOS管的源极和衬底与地线GND相连，PMOS管的漏极和NMOS管的漏极相连并引出输出信号Vout，PMOS管的栅极与NMOS管的栅极相连并作为输入信号Vin。当输入信号Vin为高电平逻辑1时，PMOS管截止，NMOS管导通，输出为低电平逻辑0；当输入信号Vin为低电平逻辑0时，PMOS管导通，NMOS管截止，输出为高电平逻辑1。由此可知这个电路完成了我们常说的“非”的功能，即对输入信号进行反相。

CMOS反相器中的NMOS管和PMOS管都是作为开关器件，PMOS管的作用是在其导通时将电路输出拉到高电平，我们称之为上拉开关；NMOS管的作用是在其导通时将输出拉到低电平，我们称之为下拉开关。由上我们可以看出，当CMOS反相器处于一个稳定状态的时候，PMOS和NMOS中只有一个导通，在电源VDD和地线GND之间并不存在直流导通电流，事实上，只有电路在两种状态的切换过程中才会有这样的电流存在，因此它在稳态时的功耗是非常小的，这也是CMOS电路一个非常大的优点。

图2是P型衬底的CMOS反相器的横截面图。为了能在P型衬底上面做出PMOS，我们需要在其上一片区域掺入与P型衬底不同的杂质用来形成N阱，并在N阱中加工PMOS。这样，就在一块衬底上制作成了两种管子，再加以外部偏置与信号，便构成了CMOS反相器。

3闩锁效应产生机理

由于CMOS工艺在电路中采用了阱的结构，这便会产生寄生的PNPN器件从而在一定条件下导致闩锁效应。如图3是计及CMOS寄生闩锁效应的反相器剖面图。在图中，存在一个横向的NPN双极型晶体管和一个纵向的PNP双极型晶体管，但是由于物理结构原因，这两个管子实际上都有两个发射极，因此又可以说是两个横向的NPN管和两个纵向的PNP管。可无论取哪一种说法，都不会影响我们对寄生效应的分析。对于图中的NPN管，P型衬底作为双极型晶体管的基极，N阱则作为集电极；对于PNP管，P型衬底作为集电极，N阱则作为基极。图3中，RS1和RS2是由于衬底接触或N阱接触而与本征基区之间产生的电阻，RW1和RW2则是基区与集电区之间的电阻。这样，这两个晶体管的基极都各自被另外一个晶体管的集电极所驱动，就构成了一个正反馈回路，这实际上就形成了一个双端PNPN器件。如果又有栅极控制，就变成了一个晶闸管。

在一定条件下，这个正反馈回路被触发导通，它将会支配整个电路的行为，这时我们完全可以把反相器部分忽略从而提取出这个PNPN结构的集总器件模型如图4所示。如果A点出现电流注入，A点电压即升高，这使得T1的VBE1增大，T1集电极电流增大，导致B点电压VB下降，从而又使T2的VBE2上升，T2集电极电流增加，结果又抬高了A点电压，如果环路增益大于或等于1，这种状态将持续下去，直到两个晶体管完全导通。这时在电源和地之间会形成大电流通路，电路即被闩锁。电路如果产生闩锁效应，需要两个必要条件：

1）PNPN结构的环路电流增益大于1，亦即βPNP·βNPN≥1；

2）保持电压Vhold小于电源电压VDD。

针对第二个必要条件，我们可以由可控硅器件的I-V特性图来看出，如图5所示。

4几种预防措施的介绍

在我们知道了闩锁效应的触发条件之后，我们便可以对症下药，从而找出抑制它产生的一些方法。具体的思路无非就是从这两个条件出发，其一是使得环路电流增益βPNP·βNPN

4.1版图设计方面

要使得寄生电路不被触发，我们可以合理选择阱区和衬底掺杂浓度，在版图设计中合理地安排N阱接VDD和P型衬底接地的引线孔，减小寄生双极型晶体管基极到阱或衬底引出端的距离。同时减小寄生双极型晶体管的增益，保证NMOS与PMOS的有源区之间有足够大的距离。然而，更为有效的一种方法是给有可能产生闩锁效应的CMOS电路增加保护环，在NMOS周围增加接地的保护环，在PMOS周围增加接VDD的保护环，这能够大大削弱寄生NPN晶体管和寄生PNP晶体管之间的耦合作用，当然这要以增加面积作为代价。

4.2工艺技术方面

采用SOICMOS技术是消除闩锁效应的最有效的途径。SOI（SilicononInsulator）中文名称作绝缘体上硅，它可以在一层绝缘膜上面正反两面生长硅，由于SOI器件的有源区可以由二氧化硅进行包围隔离，这样就不会形成纵向和横向的寄生双极型晶体管，因此也就从根本上消除了闩锁效应，同时也极大的减小了寄生电容，有利于提高器件的工作速度。

除此之外，还可以采用深槽隔离技术对闩锁效应进行抑制。如图6所示，通过反应离子刻蚀（RIE）技术，令沟槽穿透外延层和埋层直至衬底，将相邻的晶体管隔开，以此来切断寄生环路，降低寄生晶体管的电流增益，从而达到抑制闩锁效应的目的。容易看出，绝缘槽沟道越深，对闩锁效应的抑制能力就越好。

5结束语

综上所述，CMOS工艺在集成电路制造中具有极大的优势，不仅可以对电路进行等比例缩小，便于集成化，而且还拥有低功耗、高速度和抗噪能力强等优点。但是随着器件的尺寸不断缩小，闩锁效应的预防问题也会越来越重要。

文章先详细介绍了CMOS反相器的工作原理以及结构，进而以CMOS反相器为例对闩锁效应进行了比较深入的分析，得出了闩锁效应的产生条件，并由此对一些对抗CMOS闩锁效应的方法进行了一定程度的介绍，但是防止闩锁效应的方法还有很多，随着科技的进步，更多对抗闩锁效应的有效方法也在被提出。

参考文献：

[1]甘学温，赵宝瑛，陈中建，金海岩.集成电路原理与设计[M].北京：北京大学出版社，2006.

[2]施敏.半导体器件物理与工艺[M].赵鹤鸣，钱敏，等译.2版.苏州：苏州大学出版社，2002.

[3]曾树荣.半导体器件物理基础[M].2版.北京：北京大学出版社，2007.

集成电路生产管理范文

【关键词】集成电路；优势；温度传感器技术

一、导言

傳感器是能感知外界信息并能按一定规律将这些信号转换成可用信号的装置。传感器种类繁多，如果按照所测量的物理量进行分类，主要包括温度传感器，湿度传感器等。温度传感器研究开发最早，应用领域也最广泛。集成电路温度传感器具有线性好、抗干扰能力强、灵敏度高、体积小和使用方便等优点。随着微电子技术的快速发展，新型集成电路传感器不断涌现，并广泛应用于科学研究、工农业生产和家用电器等诸多领域。

二、关于集成电路温度传感器比热敏电阻器具有的优势

温度传感元件几乎是无处不在。从空调系统、冰箱、电饭煲、电风扇等家电产品直至PC机、服务器、计算机外设、移动电话手机等，都需要具有温度传感功能的器件。虽然长期以来热敏电阻器是最常用的元件，目前在一些工业应用领域仍然起重要的作用；但是，集成电路温度传感器比起热敏电阻器有着明显的优点，包括准确度更高，体积更小，功耗更低，更加适合在集成电路系统中应用。温度传感器集成电路的电压输出与温度成正比，在相当宽的温度范围内，都具有很高的准确度。反之，热敏电阻器的电压输出与温度不具有线性关系，需通过查表或外加线性化电路，才能得到准确的温度。而且，热敏电阻器在高温区段电压变化率较小，不易分辨，造成温度测量的误差较大。这是热敏电阻器的最大缺点。相比之下，集成电路温度传感器因其电压输出与温度成线性关系，无论在高温或低温范围内，准确度都是一样的。其次，热敏电阻器产品在不同的批次间存在差异，电子响应性能不一致。因而，使用前都需要进行调校，在大量生产时增加成本和时间。集成电路温度传感器的输出阻抗较低，功耗也较低；热敏电阻器通过消耗电流感受温度，功耗较高。而且，长时间感受温度使热敏电阻器本身的温度也升高，测量温度的准确性降低。

三、关于集成电路IC温度传感器技术

（一）热二极管

热二极管传感器的优点是能与IC工艺兼容，且成本较低。当二极管由一恒定正向电流驱动时，其正向偏置电压随着温度的升高而线性降低，这一性质被用于制作IC温度传感器。若要进一步增加灵敏度，可以采用2个或多个二极管串联的方式，典型的可用温度范围是-100℃～250℃。

（二）热晶体管

在集成电路中，热二极管实际由基极连在一起的双极晶体管构成。普通二极管作为温度传感器，虽然制作工艺简单，但其线性度差。因此，将NPN晶体管的BC结短接，在基极和射极扩散区形成唯一有源结，利用BC结作为感温元件，即通常的2个三极管形式。若先对三极管的两端加上高正向偏置电流，再加上低的正向偏置电流，让这2个电压的电压差ΔVBE仅仅取决于这2个电流的比值，使其接近理想的PN结，其线性度接近理论推导值，从而获得较高的温度检测精度。

（三）遥感传感

将1个遥感热二极管（或者热晶体管）安装于封装之内或安装在发热系统同一芯片上，传感器的其他部分不与系统直接接触，可通过遥感进行控制。传感器还包括A/D转换器、逻辑电路以及读出电路，可向微控制器发送优化系统所需的电热信号。

（四）带隙基准

带隙基准电路是先进IC温度传感器的基本单元，用于产生独立于温度的基准电压VREF。带隙电路提供的基准电压等于硅在零温度时带隙电压的外推值1.205V。Widlar单元作为与温度无关的输出基准电压源，可将带隙电压电路转化为电压正比于绝对温度（VPTAT）的传感器。观察电阻R2两端的电压降，它正比于绝对温度并且被R2/R3放大。而电流正比于绝对温度（IPTAT），视为恒流发生器，与绝对温度呈线性变化。一般地，VPTAT增益为6～20mV/℃的模拟传感器以及IPTAT增益为1～10μA/℃的模拟温度传感器，其精度的变化范围约为0.5%～2%。

（五）CMOS传感器

1.敏感器件。

大多数CMOS（如BiCMOS和BCD）传感器利用了双极晶体管的特性。基本的、精度最高的CMOS温度传感器是硅PN结二极管（即热二极管）。硅双极结型晶体管工作于二极管模式时，可作为温度传感器。标准CMOS传感器工艺主要利用2种类型的寄生双极晶体管作为感温器件。

2.CMOS横向双极晶体管（CLBT）和CMOS纵向双极晶体管（CVBT）。

标准CMOS传感器主要利用CLBT和CVBT这2种类型的寄生双极晶体管作为感温器件。CLBT是分别与NMOS管或PMOS管处于平行位置的横向NPN或PNP晶体管，如果MOS管的栅极处于空置状态，并且对双极管基极-发射结进行正向偏置，双极晶体管就处于工作状态。CVBT以源漏扩散作为发射极，阱作为基区，衬底作为集电极，其性能与双极晶体管较接近，缺点是集电极被固定在芯片的衬底，使用范围受到限制。CLBT以MOSFET的源-漏扩散作为发射极和集电极，沟道作为基区，工序相对简单，且集电极不受限制。由于基区掺杂浓度偏差造成沟道载流子迁移率不均匀，以及侧向扩散导致基区发射极面积和基极宽带无法精确控制，工艺精确控制困难，晶体管的电流增益一般小于5。采用双极晶体管制作的温度传感器存在如下缺陷：当该结构工作在AC电源下，因为衬底漏电流的存在，会出现信号幅度随频率变动的现象。可通过采用具有N型埋层的CMOS偏置源来解决。

（六）脉宽调制（PWM）传感器

脉宽调制（PWM）温度传感器基于温度占空比的输出信号，可以通过VPTAT和频率转换器的电压获得。

四、总结

总之，在传感与控制技术、通信技术和计算机技术三大技术中，传感器是一种获得信息的手段，它将感受或影响规定的被测量，按一定规律转换成可输出信号，以满足信息的传输、存储、处理、显示和控制等要求。在各种测量信号中，由于电信号测量技术和手段发展的较好，其采集、传输、处理、显示最为方便，因而，人们常将各种非电量转换为电量来测量。所以，本文探讨关于集成电路（IC）温度传感器具有重要意义。

参考文献：

[1]谌正艮，赵青生，廖艳林.AD590设计数字温度计的原理分析与改进[J].2014.

[2]逄玉台，王团部.集成温度传感器AD590及其应用[J].2013.