什么是集成电路芯片和IC

什么是集成电路？
集成电路芯片，也被称为IC、微芯片或微电子电路，是一种半导体晶片，在其上制造数千或数百万个微型电阻器、电容器、二极管和晶体管。IC可以用作放大器、振荡器、定时器、计数器、逻辑门、计算机存储器、微控制器或微处理器。
IC是所有现代电子设备的基本组成部分。顾名思义，它是一个集成系统，由多个微型互连组件嵌入到半导体材料（通常为硅晶体）微控制器是控制嵌入式系统中特定操作的集成电路，由芯片上的处理器、内存和输入/输出外围设备组成。

单个IC可能包含数千或数百万个：
晶体管
电阻
电容器
二极管
其他组件也可能位于其上，所有组件通过半导体晶圆、硅、铜和其他材料的复杂网络互连。就尺寸而言，每种成分都很小，通常是微观的。由此产生的电路，一个单片芯片，也很小——通常只足以占据几平方毫米或几厘米的空间。
现代集成电路的一个常见例子是计算机处理器，它通常包含数百万或数十亿个晶体管、电容器、逻辑门等，连接在一起形成一个复杂的数字电路。虽然处理器是IC，但并非所有IC都是处理器。
集成电路的历史与发展
1947年晶体管的发明——转移和电阻的结合——为现代计算机时代奠定了基础。
在早期，每一个晶体管都装在一个单独的塑料封装中，每个电路都由分立的晶体管、电容器和电阻器组成。由于这些元件的尺寸很大，早期的集成电路只能在电路板上容纳其中的一小部分——用导线连接在一起。
随着时间的推移，固态电子学的发展使得缩小元件尺寸变得更加容易。
20世纪50年代末，德克萨斯仪器公司的发明家杰克·基尔比和费尔柴尔德半导体公司的罗伯特·诺伊斯发现了在器件上铺设薄金属路径并使其起到电线的作用的方法。他们对小型电气设备之间布线问题的解决是现代集成电路发展的开端。

现代集成电路：设计与构造
在过去的半个世纪里，集成电路以更快的速度、更大的容量和更小的尺寸取得了巨大的进步。
与早期相比，今天的集成电路复杂得令人难以置信，能够在一小块材料上容纳数十亿个晶体管和其他元件。现代集成电路是一个整体，单个元件直接嵌入硅晶体中，而不是简单地安装在硅晶体上。
IC依赖于多个抽象层次。构成集成电路的半导体晶片是易碎的，在其许多层之间包含许多复杂的连接。这些晶片的组合称为模具。
单个芯片上有数百万或数十亿个组件，不可能单独定位和连接每个组件。模具太小，无法焊接和连接。相反，设计者使用一种特殊用途的编程语言来创建小型电路元件，并将它们组合在一起，逐步增加芯片上元件的尺寸和密度，以满足应用要求。
集成电路被“封装”成一个黑色芯片，该芯片现在构成了数百个设备的基础，包括：
计算机
移动电话和智能手机
汽车和飞机
扩音器
网络交换机
其他电子设备：洗衣机、烤面包机、微波炉、电视等。

集成电路的类型
IC可以是线性（模拟）、数字或两者的某种组合，具体取决于其预期应用。
模拟或线性IC具有连续可变的输出，具体取决于输入信号电平。理论上，这样的集成电路可以获得无限多的状态。对于这种IC类型，输出信号电平是输入信号电平的线性函数。理想情况下，当瞬时输出与瞬时输入绘制图表时，绘图显示为一条直线。
模拟集成电路通常只使用几个组件，而且非常简单。
线性IC用作音频（AF）和射频（RF）放大器。运算放大器（op-amp）是这些应用中的常见设备。模拟IC的另一个常见应用是温度传感器。线性集成电路可编程为在信号达到特定值时打开或关闭各种设备。这些措施包括：
空调
加热器
烤箱
与模拟IC不同，数字IC不会在连续的信号幅度范围内工作。相反，它们只在几个定义的（离散的）级别或状态下运行。数字集成电路的基本构造块是逻辑门，它处理二进制数据，即只有两种不同状态的信号，称为低（逻辑0）和高（逻辑1）。
数字集成电路现在用于越来越多的应用，包括：
计算机
企业网络
调制解调器
频率计数器
混合集成电路结合了模拟和数字设计原理。它可以用作：
数模转换器
模数转换器
时钟/定时器集成电路

微处理器和集成电路
微处理器是最复杂的IC类型，每秒可执行数十亿次操作。在计算设备中，微处理器包含运行计算机的中央处理器（CPU）或专门渲染图像和视频的图形处理单元（GPU）。单个微处理器包含数十亿个互连晶体管，每个晶体管根据时钟指令执行特定的逻辑功能。
当时钟改变状态时，晶体管执行其编程执行的逻辑功能（例如，计算）。时钟频率决定这些功能的速度。

微处理器还包含不同种类的预定存储位置或存储信息的寄存器：
永久寄存器：存储各种操作的预编程指令。
临时寄存器：存储要操作的数字和操作结果。
计数器：包含下一条指令的内存地址。
堆栈指针：包含放入堆栈内存的最后一条指令的地址。
内存地址寄存器：包含要处理的数据的位置（地址）。
IC让我们的生活变得无限美好。现代笔记本电脑的功能是20世纪40年代开发的第一台电脑的数千倍，体积大约是第一台电脑的100倍。ENIAC大约有三到四辆双层巴士那么大，使用18000根真空管。
说我们已经走了很长一段路，这是一种与ENIAC一样的轻描淡写。IC是这一进展的关键。

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