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集積回路 歴史 SoC
System-on-a-chip は、従来別々のダイで構成されていたものを統合することで、独立して動作するシステム全体を1つの集積回路上に実現するものである。例えば、マイクロプロセッサとメモリ、周辺機器インターフェースなどを1つのチップに集積するものである。
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集積回路 集積度
略称 English 日本語 素子数
SSI Small Scale Integration 小規模集積回路 2 - 100
MSI Medium Scale Integration 中規模集積回路 100 - 1000
LSI Large Scale Integration 大規模集積回路 1000 - 100k
VLSI Very Large Scale Integration 超大規模集積回路 100k - 10M
ULSI Ultra Large Scale Integration 超々大規模集積回路 10Mを超える
GSI Giga Scale Integration ギガ・スケール集積回路 1Gを超える
製造技術の進化に伴う高集積化の進展に合わせて、新たな名称が付けられたが、規模の違いが使用方法に差異をもたらすものではないので、次第に廃れて行った。現在では「LSI」以外はほとんど使われなくなっている。
SSI Small Scale Integration 小規模集積回路 2 - 100
MSI Medium Scale Integration 中規模集積回路 100 - 1000
LSI Large Scale Integration 大規模集積回路 1000 - 100k
VLSI Very Large Scale Integration 超大規模集積回路 100k - 10M
ULSI Ultra Large Scale Integration 超々大規模集積回路 10Mを超える
GSI Giga Scale Integration ギガ・スケール集積回路 1Gを超える
製造技術の進化に伴う高集積化の進展に合わせて、新たな名称が付けられたが、規模の違いが使用方法に差異をもたらすものではないので、次第に廃れて行った。現在では「LSI」以外はほとんど使われなくなっている。
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集積回路 分類
1 システム構成
1 モノリシック集積回路
2 ハイブリッド集積回路
2 集積度
3 パッケージ
4 機能別分類
1 ASIC、システムLSI（特定用途向け IC・LSI）
2 ASSP
3 デジタル制御用LSI
4 汎用メモリ
5 専用メモリ
6 アナログ集積回路
7 複合製品
1 モノリシック集積回路
2 ハイブリッド集積回路
2 集積度
3 パッケージ
4 機能別分類
1 ASIC、システムLSI（特定用途向け IC・LSI）
2 ASSP
3 デジタル制御用LSI
4 汎用メモリ
5 専用メモリ
6 アナログ集積回路
7 複合製品
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集積回路 歴史 ICの誕生
実際に集積回路を考案したのはレーダー科学者ジェフリー・ダマー（英語版）（1909年生まれ）であった。彼は英国国防省の王立レーダー施設で働き、1952年5月7日ワシントンD.C.でそのアイデアを公表した。しかし、ダマーは1956年、そのような回路を作ることに失敗した。
最初の実際の集積回路は2人の科学者が別々に製作した。テキサス・インスツルメンツのジャック・キルビーはゲルマニウムでできた"Solid Circuit"に関する特許を1959年2月6日に出願し、キルビー側は1964年6月に付与された[1]。一方フェアチャイルドセミコンダクターのロバート・ノイスはシリコンでできたより複雑な"unitary circuit"に関する特許を1961年4月25日に与えられた。
この2社は特許優先権委員会においてどちらの特許が有効であるかを争った。争点となったのは、キルビーの特許において集積回路内の各素子をつないでいた配線である。キルビー特許では、素子をつなぐ配線はゲルマニウム基板から浮いて空中を飛んでいたのである。一方ノイスの特許では配線はシリコン基板上にプリントされており、現在の集積回路と同じ構造だった。この争いはキルビーの特許出願から10年10か月を経て決着し、ノイスの勝利が確定した。しかし、その勝利はすでにほとんど意味がなかった。1966年、テキサス・インスツルメンツ（米国）とフェアチャイルドセミコンダクターを含む十数社のエレクトロニクス企業が集積回路のライセンス供与について合意に達していたからである。
キルビーとノイスは後に、ともに国民栄誉賞を受け、同時に全米発明家の栄誉の殿堂入りをした。
最初の実際の集積回路は2人の科学者が別々に製作した。テキサス・インスツルメンツのジャック・キルビーはゲルマニウムでできた"Solid Circuit"に関する特許を1959年2月6日に出願し、キルビー側は1964年6月に付与された[1]。一方フェアチャイルドセミコンダクターのロバート・ノイスはシリコンでできたより複雑な"unitary circuit"に関する特許を1961年4月25日に与えられた。
この2社は特許優先権委員会においてどちらの特許が有効であるかを争った。争点となったのは、キルビーの特許において集積回路内の各素子をつないでいた配線である。キルビー特許では、素子をつなぐ配線はゲルマニウム基板から浮いて空中を飛んでいたのである。一方ノイスの特許では配線はシリコン基板上にプリントされており、現在の集積回路と同じ構造だった。この争いはキルビーの特許出願から10年10か月を経て決着し、ノイスの勝利が確定した。しかし、その勝利はすでにほとんど意味がなかった。1966年、テキサス・インスツルメンツ（米国）とフェアチャイルドセミコンダクターを含む十数社のエレクトロニクス企業が集積回路のライセンス供与について合意に達していたからである。
キルビーとノイスは後に、ともに国民栄誉賞を受け、同時に全米発明家の栄誉の殿堂入りをした。
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ワイヤボンディング 材料
ボンディングワイヤは金、銅、アルミニウムが広く使用されている。
金(Au)
金を使ったボンディングワイヤには、純度99.99%以上の高純度金に様々な微量元素を添加し使用される。 これは金線と呼ばれる。 ワイヤ径は15マイクロメートルから大電力を扱うICのための数百マイクロメートルのものまである。
金線を使ったボンディングでは、ボールボンディングとウェッジボンディングが行われる。 金の場合酸化しづらいため、ボールの形成は空気中で行われる。 集積回路側にボールボンディングを行い、外部電極側にウェッジボンディングを行うことが多い。 ボンディング中には、たるみを防ぐためにループの形状などを制御している。
銅(Cu)
銅を使ったボンディングワイヤには、純度99.99%以上の高純度銅に様々な微量元素を添加し使用される。 75マイクロメートル程度まではボールボンディングを行い、250マイクロメートル程度までの大電流用の太い銅ボンディングワイヤではウェッジボンディングが行われる。
銅は酸化しやすいため、ボールの形成が金のように空気中で行うことが出来ず、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中か、水素等の還元ガス雰囲気中で行う必要がある。 銅の酸化しやすさは、製品の保存期間にも影響を与える。 保存期間を伸ばすには、銅ワイヤの酸化を防ぐ特別なパッケージが必要となる。 また、銅ワイヤは金やアルミニウムなどと比べて硬度が高く、接続する集積回路にダメージを与えることがあるためボンディングが困難な場合がある。
アルミニウム(Al)
アルミニウムボンディングワイヤには、 主に細線で使用されるアルミニウム合金ワイヤと、主に100マイクロメートル以上の太線で使用される純アルミニウムワイヤとがある。
アルミニウムは表面に強固な酸化物が形成されるため、ボールボンディングができない。集積回路電極側、外部電極側共にウェッジボンディングが使用される。
集積回路の配線、電極には主にアルミニウムが使用されている。 金とアルミニウムなど異なる種類の金属を接合することは、長期信頼性において問題が起こる場合がある。 そのため、アルミニウムでワイヤボンディングを行うと、同種の金属を接合することになるため、信頼性の問題が起こりにくくなるという利点がある。
金(Au)
金を使ったボンディングワイヤには、純度99.99%以上の高純度金に様々な微量元素を添加し使用される。 これは金線と呼ばれる。 ワイヤ径は15マイクロメートルから大電力を扱うICのための数百マイクロメートルのものまである。
金線を使ったボンディングでは、ボールボンディングとウェッジボンディングが行われる。 金の場合酸化しづらいため、ボールの形成は空気中で行われる。 集積回路側にボールボンディングを行い、外部電極側にウェッジボンディングを行うことが多い。 ボンディング中には、たるみを防ぐためにループの形状などを制御している。
銅(Cu)
銅を使ったボンディングワイヤには、純度99.99%以上の高純度銅に様々な微量元素を添加し使用される。 75マイクロメートル程度まではボールボンディングを行い、250マイクロメートル程度までの大電流用の太い銅ボンディングワイヤではウェッジボンディングが行われる。
銅は酸化しやすいため、ボールの形成が金のように空気中で行うことが出来ず、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中か、水素等の還元ガス雰囲気中で行う必要がある。 銅の酸化しやすさは、製品の保存期間にも影響を与える。 保存期間を伸ばすには、銅ワイヤの酸化を防ぐ特別なパッケージが必要となる。 また、銅ワイヤは金やアルミニウムなどと比べて硬度が高く、接続する集積回路にダメージを与えることがあるためボンディングが困難な場合がある。
アルミニウム(Al)
アルミニウムボンディングワイヤには、 主に細線で使用されるアルミニウム合金ワイヤと、主に100マイクロメートル以上の太線で使用される純アルミニウムワイヤとがある。
アルミニウムは表面に強固な酸化物が形成されるため、ボールボンディングができない。集積回路電極側、外部電極側共にウェッジボンディングが使用される。
集積回路の配線、電極には主にアルミニウムが使用されている。 金とアルミニウムなど異なる種類の金属を接合することは、長期信頼性において問題が起こる場合がある。 そのため、アルミニウムでワイヤボンディングを行うと、同種の金属を接合することになるため、信頼性の問題が起こりにくくなるという利点がある。
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