IC晶元檢測方法

㈠ 萬用表檢測IC晶元的幾種簡易方法

1.離線檢測測出IC晶元各引腳對地之間的正,反電阻值.以此與好的IC晶元進行比較,從而找到故障點.2.在線檢測1）直流電阻的檢測法同離線檢測.

㈡ 電路板上晶元壞了怎麼用萬用表測量

萬能表無法測量晶元的質量。

集成電路測晶元的質量：

檢查電源：用萬用表直接測量VCC和GND電平，以滿足要求。如果VCC與5V或3.3V的偏差過大，請檢查7805或其他穩壓器和濾波器電路的輸出。

檢查晶體振盪器：您可以更改晶體數量以重試。

檢查RESET引腳電平邏輯，注意所使用的型號是高電平復位還是低電平復位。

如果程序在設計時從擴展外部ROM運行，請檢查EA引腳。

檢查MCU是否損壞或無法下載快閃記憶體。最好嘗試新晶元。

如果確定上述要點是正確的，則可以合理地說硬體應該正常運行。

然後基本確定控製程序的問題，反復跟蹤keil中的調試器，注意調用子程序後是否預期工作寄存器組，累加器，DPTR等。

(2)IC晶元檢測方法擴展閱讀：

測量時要注意以下八項：

萬用表應具有較大的內阻，小於被測電路電阻的10倍，以免造成較大的測量誤差。

通常，每個電位計都旋轉到中間位置。如果是電視機，信號源應使用標准彩條信號發生器。

測試導線或探頭應防滑。可以使用以下方法防止筆滑動：取自行車的閥芯並將其放在手錶的尖端，並將手錶的尖端長到約0.5mm，這可以使手錶的尖端與測試點保持良好接觸，並能有效防止打滑。即使碰到相鄰的點，它也不會被短路。

當引腳的測量電壓與正常值不匹配時，應根據引腳電壓是否對ic的正常工作和其他引腳電壓的相應變化產生重要影響進行分析， ic可以判斷。

ic引腳電壓受外圍元件的影響。當外圍元件泄漏，短路，開路或可變值，或外圍電路連接到電阻可變的電位器時，電位器滑動臂的位置不同，這將改變引腳電壓。

如果每個引腳的電壓正常，通常認為ic是正常的;如果ic引腳電壓異常，應從最大偏離正常值開始檢查外部元件是否有故障。如果沒有故障，ic可能會被損壞。 。

對於動態接收設備，如電視機，當沒有信號時，每個引腳的電壓都不同。如果發現引腳的電壓沒有變化，則變化很大，並且信號大小的變化和可調節元件的位置不會改變，並且可以確定ic損壞。

對於具有多種工作模式的設備，如錄像機，在不同的工作模式下，每個引腳的電壓都不同。

㈢ 集成電路檢測方法與維修

先說說檢測集成電路需要的工具，電烙鐵，熱風槍，用來拆卸焊接集成電路的基本工具，萬用表這個也是基本的測量工具，調壓源可以輸出穩定的電壓給被測器件。
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在整個電路板中，如何判斷集成電路是否良好，可以首先判斷其輸入電壓是否正常，如果不正常。存在兩種情況，第一種就是外圍電路造成，排查外圍電路，另外一種就是集成電路造成，基本可以斷定集成電路出現問題，要麼焊接短路，要麼內部損壞。
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如果電壓正常，看電流，首先把外圍器件斷開，只給該集成電路供電，看其電流是否在正常范圍內，不在正常范圍，可以初步確定有問題。
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另外有些集成電路是需要器件控制部件來與其通訊的，這種集成電路還需要看通訊數據是否正常。
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如果確定了集成電路故障，可以用熱風槍拆卸下來，然後更換新的集成電路，由於管腳多，焊接要有經驗師傅來完成。
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焊接成功後，通過上面的方法再次測量，確保輸入電壓、工作電流正常後，再連接其他器件，防止其他器件造成集成電路損壞

㈣ 集成電路常用的檢測方法有哪些

(1)非在線測量法。非在線MAX208IDBR測量法是在集成電路未焊人電路時,通過測量其各引腳之間的直流電阻值與已知正常同型號集成電路引腳之間的正、反向直流電阻值進行對比來確定其是否正常。
(2)在線測量法。在線測量法是利用電壓測量法、電阻測量法及電流測量法等,通過在電路上測量集成電路的各引腳電壓值、電阻值和電流值是否正常來判斷該集成電路是否損壞。
(3)代換法。代換法是用已知完好的同型號、同規格集成電路來代換被測集成電路,可以判斷出該集成電路是否損壞。
微處理器集成電路的檢測。微處理器集成電路的關鍵測試引腳是ⅤDD電源端、RESET復位端、ⅪN晶振信號輸入端、Ⅹ0UT晶振信號輸出端及其他各輸人、輸出端。在線測量這些關鍵引腳對地的電阻值和電壓值,看是否與正常值(可從產品電路圖或有關維修資料中查出)相同。不同型號微處理器的RESET復位電也不相同,有的是低電平復位,即在開機瞬間為低電平,復位後維持高電平;有的是高電平復位,即在開關瞬間為高電平,復位後維持低電平。

㈤ 怎樣測量IC的好壞

一、 查板方法: 1．觀察法：有無燒糊、燒斷、起泡、板面斷線、插口銹蝕。 2．表測法：＋5V、GND電阻是否是太小（在50歐姆以下）。 3．通電檢查：對明確已壞板，可略調高電壓0．5－1V，開機後用手搓板上的IC，讓有問題的晶元發熱，從而感知出來。 4．邏輯筆檢查：對重點懷疑的IC輸入、輸出、控制極各端檢查信號有無、強弱。 5．辨別各大工作區：大部分板都有區域上的明確分工，如：控制區（CPU）、時鍾區（晶振）（分頻）、背景畫面區、動作區（人物、飛機）、聲音產生合成區等。這對電腦板的深入維修十分重要。 二、排錯方法： 1．將懷疑的晶元，根據手冊的指示，首先檢查輸入、輸出端是否有信號（波型），如有入無出，再查IC的控制信號（時鍾）等的有無，如有則此IC壞的可能*極大，無控制信號，追查到它的前一極，直到找到損壞的IC為止。 2．找到的暫時不要從極上取下可選用同一型號。或程序內容相同的IC背在上面，開機觀察是否好轉，以確認該IC是否損壞。 3．用切線、借跳線法尋找短路線：發現有的信線和地線、＋5V或其它多個IC不應相連的腳短路，可切斷該線再測量，判斷是IC問題還是板面走線問題，或從其它IC上借用信號焊接到波型不對的IC上看現象畫面是否變好，判斷該IC的好壞。 4．對照法：找一塊相同內容的好電腦板對照測量相應IC的引腳波型和其數來確認的IC是否損壞。 5．用微機萬用編程器（ALL－03／07）（EXPRO－80／100等）中的ICTEST軟體測試IC。 三、電腦晶元拆卸方法： 1．剪腳法：不傷板，不能再生利用。 2．拖錫法：在IC腳兩邊上焊滿錫，利用高溫烙鐵來回拖動，同時起出IC（易傷板，但可保全測試IC）。 3．燒烤法：在酒精燈、煤氣灶、電爐上燒烤，等板上錫溶化後起出IC（不易掌握）。 4．錫鍋法：在電爐上作專用錫鍋，待錫溶化後，將板上要卸的IC浸入錫鍋內，即可起出IC又不傷板，但設備不易製作。 5．電熱風槍：用專用電熱風槍卸片，吹要卸的IC引腳部分，即可將化錫後的IC起出（注意吹板時要晃動風槍否則也會將電腦板吹起泡，但風槍成本高，一般約2000元左右） 作為專業硬體維修，板卡維修是非常重要的項目之一。拿過來一塊有故障的主板，如何判斷具體哪個元器件出問題呢？引起主板故障的主要原因 1．人為故障：帶電插撥I/O卡，以及在裝板卡及插頭時用力不當造成對介面、晶元等的損害 2．環境不良：靜電常造成主板上晶元（特別是CMOS晶元）被擊穿。另外，主板遇到電源損壞或電網電壓瞬間產生的尖峰脈沖時，往往會損壞系統板供電插頭附近的晶元。如果主板上布滿了灰塵，也會造成信號短路等。 3．器件質量問題：由於晶元和其它器件質量不良導致的損壞。 清洗 首先要提醒注意的是，灰塵是主板最大的敵人之一。最好注意防塵，可用毛刷輕輕刷去主板上的灰塵，另外，主板上一些插卡、晶元採用插腳形式，常會因為引腳氧化而接觸不良。可用橡皮擦去表面氧化層，重新插接。當然我們可以用三氯乙烷--揮發*能好，是清洗主板的液體之一。還有就是在突然掉電時，要馬上關上計算機，以免又突然來電把主板和電源燒毀。流程。 BIOS 由於BIOS設置不當，如果超頻……可以跳線清處，摘重新設置。如果BIOS損壞，如病毒侵入……，可以重寫BIOS。因為BIOS是無法通過儀器測的，它是以軟體形式存在的，為了排除一切可能導致主板出現問題的原因，最好把主板BIOS刷一下。 拔插交換 主機系統產生故障的原因很多，例如主板自身故障或I/O匯流排上的各種插卡故障均可導致系統運行不正常。採用拔插維修法是確定故障在主板或I/O設備的簡捷方法。該方法就是關機將插件板逐塊拔出，每拔出一塊板就開機觀察機器運行狀態，一旦拔出某塊後主板運行正常，那麼故障原因就是該插件板故障或相應I/O匯流排插槽及負載電路故障。若拔出所有插件板後系統啟動仍不正常，則故障很可能就在主板上。採用交換法實質上就是將同型號插件板，匯流排方式一致、功能相同的插件板或同型號晶元相互晶元相互交換，根據故障現象的變化情況判斷故障所在。此法多用於易拔插的維修環境，例如內存自檢出錯，可交換相同的內存晶元或內存條來確定故障原因。 觀看 拿到一塊有故障主板先用眼睛掃一下，看看沒有沒燒壞的痕跡，外觀有沒損壞，看各插頭、插座是否歪斜，電阻、電容引腳是否相碰，表面是否燒焦，晶元表面是否開裂，主板上的銅箔是否燒斷。還要查看是否有異物掉進主板的元器件之間。遇到有疑問的地方，可以藉助萬能表量一下。觸摸一些晶元的表面，如果異常發燙，可換一塊晶元試試。（1）．如果連線斷，我們可以用刀把斷線處的漆刮干凈，在露出的導線處塗上蠟，再用針順著走線把蠟劃去，接下來就是在上面滴上硝酸銀溶液。接著就要用萬能表來確認是否把斷點連接好。就這樣一個一個的，把斷點接好就可以了。注意要一個一個的連，切不要心急，象主板上有的地方的走線間的距離很小，弄不好就會短路了。（2）．如果是電解電容，可以找匹配的換掉。萬能表、示波器工具 用示萬能表、波器測主板各元器件供電的情況。一個是檢測主板是否對這部分供電，再有就是供電的電壓是否正常。電阻、電壓測量： 電源故障包括主板上＋12V、＋5V及＋3.3V電源和Power Good信號故障；匯流排故障包括匯流排本身故障和匯流排控制權產生的故障；元件故障則包括電阻、電容、集成電路晶元及其它元部件的故障。 為防止出現意外，在加電之前應測量一下主板上電源＋5V與地（GND）之間的電阻值。最簡捷的方法是測晶元的電源引腳與地之間的電阻。未插入電源插頭時，該電阻一般應為300Ω，最低也不應低於100Ω。再測一下反向電阻值，略有差異，但不能相差過大。若正反向阻值很小或接近導通，就說明有短路發生，應檢查短的原因。產生這類現象的原因有以下幾種： （1）系統板上有被擊穿的晶元。一般說此類故障較難排除。例如TTL晶元（LS系列）的＋5V連在一起，可吸去＋5V引腳上的焊錫，使其懸浮，逐個測量，從而找出故障片子。如果採用割線的方法，勢必會影響主板的壽命。 （2）板子上有損壞的電阻電容。 （3）板子上存有導電雜物。 當排除短路故障後，插上所有的I/O卡，測量＋5V，＋12V與地是否短路。特別是＋12V與周圍信號是否相碰。當手頭上有一塊好的同樣型號的主板時，也可以用測量電阻值的方法測板上的疑點，通過對比，可以較快地發現晶元故障所在。 當上述步驟均未見效時，可以將電源插上加電測量。一般測電源的＋5V和＋12V。當發現某一電壓值偏離標准太遠時，可以通過分隔法或割斷某些引線或拔下某些晶元再測電壓。當割斷某條引線或拔下某塊晶元時，若電壓變為正常，則這條引線引出的元器件或拔下來的晶元就是故障所在。 程序、診斷卡診斷 通過隨機診斷程序、專用維修診斷卡及根據各種技術參數（如介面地址），自編專用診斷程序來輔助硬體維修可達到事半功倍之效。程序測試法的原理就是用軟體發送數據、命令，通過讀線路狀態及某個晶元（如寄存器）狀態來識別故障部位。此法往往用於檢查各種介面電路故障及具有地址參數的各種電路。但此法應用的前提是CPU及基匯流排運行正常，能夠運行有關診斷軟體，能夠運行安裝於I/O匯流排插槽上的診斷卡等。編寫的診斷程序要嚴格、全面有針對*，能夠讓某些關鍵部位出現有規律的信號，能夠對偶發故障進行反復測試及能顯示記錄出錯情況。 IC集成電路的好壞判別方法 一、不在路檢測 這種方法是在ic未焊入電路時進行的，一般情況下可用萬用表測量各引腳對應於接地引腳之間的正、反向電阻值，並和完好的ic進行較。 二、在路檢測 這是一種通過萬用表檢測ic各引腳在路（ic在電路中）直流電阻、對地交直流電壓以及總工作電流的檢測方法。這種方法克服了代換試驗法需要有可代換ic的局限*和拆卸ic的麻煩，是檢測ic最常用和實用的方法。2．直流工作電壓測量 這是一種在通電情況下，用萬用表直流電壓擋對直流供電電壓、外圍元件的工作電壓進行測量；檢測ic各引腳對地直流電壓值，並與正常值相較，進而壓縮故障范圍， 出損壞的元件。測量時要注意以下八 ： (1)萬用表要有足夠大的內阻， 少要大於被測電路電阻的10倍以上，以免造成較大的測量誤差。 (2)通常把各電位器旋到中間位置，如果是電視機，信號源要採用標准彩條信號發生器。 3)表筆或探頭要採取防滑措施。因任何瞬間短路都容易損壞ic。可採取如下方法防止表筆滑動：取一段自行車用氣門芯套在表筆尖上，並長出表筆尖約0．5mm左右，這既能使表筆尖良好地與被測試點接觸，又能有效防止打滑，即使碰上鄰近點也不會短路。 (4)當測得某一引腳電壓與正常值不符時，應根據該引腳電壓對ic正常工作有無重要影響以及其他引腳電壓的相應變化進行分析，能判斷ic的好壞。 (5)ic引腳電壓會受外圍元器件影響。當外圍元器件發生漏電、短路、開路或變值時，或外圍電路連接的是一個阻值可變的電位器，則電位器滑動臂所處的位置不同，都會使引腳電壓發生變化。 (6)若ic各引腳電壓正常，則一般認為ic正常；若ic部分引腳電壓異常，則應從偏離正常值最大處入手，檢查外圍元件有無故障，若無故障，則ic很可能損壞。 (7)對於動態接收裝置，如電視機，在有無信號時，ic各引腳電壓是不同的。如發現引腳電壓不該變化的反而變化大，該隨信號大小和可調元件不同位置而變化的反而不變化，就可確定ic損壞。 (8)對於多種工作方式的裝置，如錄像機，在不同工作方式下，ic各引腳電壓也是不同的。 還要補充二 的是：3．交流工作電壓測量法 為了掌握ic交流信號的變化情況，可以用帶有db插孔的萬用表對ic的交流工作電壓進行近似測量。檢測時萬用表置於交流電壓擋，正表筆插入db插孔；對於無db插孔的萬用表，需要在正表筆串接一隻0．1～0．5μf隔直電容。該法適用於工作頻率 較低的ic，如電視機的視頻放大級、場掃描電路等。由於這些電路的固有頻率不同，波形不同，所以所測的數據是近似值，只能供參考。4．總電流測量法 該法是通過檢測ic電源進線的總電流，來判 ic好壞的一種方法。由於ic內部絕大多數為直接耦合，ic損壞時（如某一個pn結擊穿或開路）會引起後級飽和與截止，使總電流發生變化。所以通過測量總電流的方法可以判 ic的好壞。也可用測量電源通路中電阻的電壓降，用歐姆定律計算出總電流值。

㈥ 用萬用表測量晶元的好壞如何測量

一、如果壞的話最常見的也是擊穿損壞，你可以用萬用表測量一下晶元的供電端對地的電阻或電壓，一般如果在幾十歐姆之內或供電電壓比正常值低，大部分可以視為擊穿損壞了，可以斷開供電端，單獨測量一下供電是否正常。如果測得的電阻較大，那很可能是其他埠損壞，也可以逐一測量一下其他埠。看是否有對地短路的埠。

二、專門具有檢測IC的儀器，萬用表沒有這個能力。一般使用萬用表都是檢測使用時的引腳電壓做大約的判斷，沒有可靠性。並且是在對於這款IC極其熟悉條件下做判斷。

(6)IC晶元檢測方法擴展閱讀

萬用表是一種帶有整流器的、可以測量交、直流電流、電壓及電阻等多種電學參量的磁電式儀表。對於每一種電學量,一般都有幾個量程。又稱多用電表或簡稱多用表。萬用表是由磁電系電流表(表頭),測量電路和選擇開關等組成的。通過選擇開關的變換,可方便地對多種電學參量進行測量。其電路計算的主要依據是閉合電路歐姆定律。萬用表種類很多,使用時應根據不同的要求進行選擇。

萬用表的直流電流檔是多量程的直流電壓表。表頭並聯閉路式分壓電阻即可擴大其電壓量程。萬用表的直流電壓檔是多量程的直流電壓表。表頭串聯分壓電阻即可擴大其電壓量程。分壓電阻不同，相應的量程也不同。萬用表的表頭為磁電系測量機構，它只能通過直流，利用二極體將交流變為直流，從而實現交流電的測量

（參考資料 網路 萬用表）

㈦ 檢查IC的五步驟是什麼

最近，三星以及台積電在先進半導體製程打得相當火熱，彼此都想要在晶圓代工中搶得先機以爭取訂單，幾乎成了 14 納米與 16 納米之爭，然而 14 納米與 16 納米這兩個數字的究竟意義為何，指的又是哪個部位？而在縮小工藝後又將來帶來什麼好處與難題？以下我們將就納米工藝做簡單的說明。

納米到底有多細微？

在開始之前，要先了解納米究竟是什麼意思。在數學上，納米是 0.000000001 米，但這是個相當差的例子，畢竟我們只看得到小數點後有很多個零，卻沒有實際的感覺。如果以指甲厚度做比較的話，或許會比較明顯。

用標尺實際測量的話可以得知指甲的厚度約為 0.0001 米（0.1 毫米），也就是說試著把一片指甲的側面切成 10 萬條線，每條線就約等同於 1 納米，由此可略為想像得到 1 納米是何等的微小了。

知道納米有多小之後，還要理解縮小工藝的用意，縮小晶體管的最主要目的，就是可以在更小的晶元中塞入更多的晶體管，讓晶元不會因技術提升而變得更大；其次，可以增加處理器的運算效率；再者，減少體積也可以降低耗電量；最後，晶元體積縮小後，更容易塞入行動裝置中，滿足未來輕薄化的需求。

再回來探究納米工藝是什麼，以 14 納米為例，其工藝是指在晶元中，線最小可以做到 14 納米的尺寸，下圖為傳統晶體管的長相，以此作為例子。縮小晶體管的最主要目的就是為了要減少耗電量，然而要縮小哪個部分才能達到這個目的？左下圖中的 L 就是我們期望縮小的部分。藉由縮小閘極長度，電流可以用更短的路徑從 Drain 端到 Source 端（有興趣的話可以利用 Google 以 MOSFET 搜尋，會有更詳細的解釋）。

（Source：www.slideshare.net）

此外，計算機是以 0 和 1 作運算，要如何以晶體管滿足這個目的呢？做法就是判斷晶體管是否有電流流通。當在 Gate 端（綠色的方塊）做電壓供給，電流就會從 Drain 端到 Source 端，如果沒有供給電壓，電流就不會流動，這樣就可以表示 1 和 0。（至於為什麼要用 0 和 1 作判斷，有興趣的話可以去查布爾代數，我們是使用這個方法作成計算機的）

尺寸縮小有其物理限制

不過，工藝並不能無限制的縮小，當我們將晶體管縮小到 20 納米左右時，就會遇到量子物理中的問題，讓晶體管有漏電的現象，抵銷縮小 L 時獲得的效益。作為改善方式，就是導入 FinFET（Tri-Gate）這個概念，如右上圖。在 Intel 以前所做的解釋中，可以知道藉由導入這個技術，能減少因物理現象所導致的漏電現象。

（Source：www.slideshare.net）

更重要的是，藉由這個方法可以增加 Gate 端和下層的接觸面積。在傳統的做法中（左上圖），接觸面只有一個平面，但是採用 FinFET（Tri-Gate）這個技術後，接觸面將變成立體，可以輕易的增加接觸面積，這樣就可以在保持一樣的接觸面積下讓 Source-Drain 端變得更小，對縮小尺寸有相當大的幫助。

最後，則是為什麼會有人說各大廠進入 10 納米製程將面臨相當嚴峻的挑戰，主因是 1 顆原子的大小大約為 0.1 納米，在 10 納米的情況下，一條線只有不到 100 顆原子，在製作上相當困難，而且只要有一個原子的缺陷，像是在製作過程中有原子掉出或是有雜質，就會產生不知名的現象，影響產品的良率。

如果無法想像這個難度，可以做個小實驗。在桌上用 100 個小珠子排成一個 10×10 的正方形，並且剪裁一張紙蓋在珠子上，接著用小刷子把旁邊的的珠子刷掉，最後使他形成一個 10×5 的長方形。這樣就可以知道各大廠所面臨到的困境，以及達成這個目標究竟是多麼艱巨。

隨著三星以及台積電在近期將完成 14 納米、16 納米 FinFET 的量產，兩者都想爭奪 Apple 下一代的 iPhone 晶元代工，我們將看到相當精彩的商業競爭，同時也將獲得更加省電、輕薄的手機，要感謝摩爾定律所帶來的好處呢。

【半導體科普】半導體產業的根基：硅晶圓是什麼？

在半導體的新聞中，總是會提到以尺寸標示的晶圓廠，如 8 吋或是 12 吋晶圓廠，然而，所謂的晶圓到底是什麼東西？其中 8 吋指的是什麼部分？要產出大尺寸的晶圓製造又有什麼難度呢？以下將逐步介紹半導體最重要的基礎——「晶圓」到底是什麼。

何謂晶圓？

晶圓（wafer），是製造各式計算機晶元的基礎。我們可以將晶元製造比擬成用樂高積木蓋房子，藉由一層又一層的堆棧，完成自己期望的造型（也就是各式晶元）。然而，如果沒有良好的地基，蓋出來的房子就會歪來歪去，不合自己所意，為了做出完美的房子，便需要一個平穩的基板。對晶元製造來說，這個基板就是接下來將描述的晶圓。

（Souse：Flickr/Jonathan Stewart?CC BY 2.0）

首先，先回想一下小時候在玩樂高積木時，積木的表面都會有一個一個小小圓型的凸出物，藉由這個構造，我們可將兩塊積木穩固的迭在一起，且不需使用膠水。晶元製造，也是以類似這樣的方式，將後續添加的原子和基板固定在一起。因此，我們需要尋找表面整齊的基板，以滿足後續製造所需的條件。

在固體材料中，有一種特殊的晶體結構──單晶（Monocrystalline）。它具有原子一個接著一個緊密排列在一起的特性，可以形成一個平整的原子表層。因此，採用單晶做成晶圓，便可以滿足以上的需求。然而，該如何產生這樣的材料呢，主要有二個步驟，分別為純化以及拉晶，之後便能完成這樣的材料。

如何製造單晶的晶圓

純化分成兩個階段，第一步是冶金級純化，此一過程主要是加入碳，以氧化還原的方式，將氧化硅轉換成 98% 以上純度的硅。大部份的金屬提煉，像是鐵或銅等金屬，皆是採用這樣的方式獲得足夠純度的金屬。但是，98% 對於晶元製造來說依舊不夠，仍需要進一步提升。因此，將再進一步採用西門子製程（Siemens process）作純化，如此，將獲得半導體製程所需的高純度多晶硅。

▲硅柱製造流程（Source: Wikipedia）

接著，就是拉晶的步驟。首先，將前面所獲得的高純度多晶硅融化，形成液態的硅。之後，以單晶的硅種（seed）和液體表面接觸，一邊旋轉一邊緩慢的向上拉起。至於為何需要單晶的硅種，是因為硅原子排列就和人排隊一樣，會需要排頭讓後來的人該如何正確的排列，硅種便是重要的排頭，讓後來的原子知道該如何排隊。最後，待離開液面的硅原子凝固後，排列整齊的單晶硅柱便完成了。

單晶硅柱（Souse：Wikipedia）

然而，8吋、12吋又代表什麼東西呢？他指的是我們產生的晶柱，長得像鉛筆筆桿的部分，表面經過處理並切成薄圓片後的直徑。至於製造大尺寸晶圓又有什麼難度呢？如前面所說，晶柱的製作過程就像是在做棉花糖一樣，一邊旋轉一邊成型。有製作過棉花糖的話，應該都知道要做出大而且扎實的棉花糖是相當困難的，而拉晶的過程也是一樣，旋轉拉起的速度以及溫度的控制都會影響到晶柱的質量。也因此，尺寸愈大時，拉晶對速度與溫度的要求就更高，因此要做出高質量 12 吋晶圓的難度就比 8 吋晶圓還來得高。

只是，一整條的硅柱並無法做成晶元製造的基板，為了產生一片一片的硅晶圓，接著需要以鑽石刀將硅晶柱橫向切成圓片，圓片再經由拋光便可形成晶元製造所需的硅晶圓。經過這么多步驟，晶元基板的製造便大功告成，下一步便是堆棧房子的步驟，也就是晶元製造。至於該如何製作晶元呢？接著往下看。

【半導體科普】IC 晶元的製造，層層打造的高科技工藝

在介紹過硅晶圓是什麼東西後，同時，也知道製造 IC 晶元就像是用樂高積木蓋房子一樣，藉由一層又一層的堆棧，創造自己所期望的造型。然而，蓋房子有相當多的步驟，IC 製造也是一樣，製造 IC 究竟有哪些步驟？本文將將就 IC 晶元製造的流程做介紹。

層層堆棧的晶元架構

在開始前，我們要先認識 IC 晶元是什麼。IC，全名集成電路（Integrated Circuit），由它的命名可知它是將設計好的電路，以堆棧的方式組合起來。藉由這個方法，我們可以減少連接電路時所需耗費的面積。下圖為 IC 電路的 3D 圖，從圖中可以看出它的結構就像房子的梁和柱，一層一層堆棧，這也就是為何會將 IC 製造比擬成蓋房子。

▲ IC 晶元的 3D 剖面圖。（Source：Wikipedia）

從上圖中 IC 晶元的 3D 剖面圖來看，底部深藍色的部分就是上一篇介紹的晶圓，從這張圖可以更明確的知道，晶圓基板在晶元中扮演的角色是何等重要。至於紅色以及土黃色的部分，則是於 IC 製作時要完成的地方。

首先，在這里可以將紅色的部分比擬成高樓中的一樓大廳。一樓大廳，是一棟房子的門戶，出入都由這里，在掌握交通下通常會有較多的機能性。因此，和其他樓層相比，在興建時會比較復雜，需要較多的步驟。在 IC 電路中，這個大廳就是邏輯閘層，它是整顆 IC 中最重要的部分，藉由將多種邏輯閘組合在一起，完成功能齊全的 IC 晶元。

黃色的部分，則像是一般的樓層。和一樓相比，不會有太復雜的構造，而且每層樓在興建時也不會有太多變化。這一層的目的，是將紅色部分的邏輯閘相連在一起。之所以需要這么多層，是因為有太多線路要連結在一起，在單層無法容納所有的線路下，就要多迭幾層來達成這個目標了。在這之中，不同層的線路會上下相連以滿足接線的需求。

分層施工，逐層架構

知道 IC 的構造後，接下來要介紹該如何製作。試想一下，如果要以油漆噴罐做精細作圖時，我們需先割出圖形的遮蓋板，蓋在紙上。接著再將油漆均勻地噴在紙上，待油漆干後，再將遮板拿開。不斷的重復這個步驟後，便可完成整齊且復雜的圖形。製造 IC 就是以類似的方式，藉由遮蓋的方式一層一層的堆棧起來。

製作 IC 時，可以簡單分成以上 4 種步驟。雖然實際製造時，製造的步驟會有差異，使用的材料也有所不同，但是大體上皆採用類似的原理。這個流程和油漆作畫有些許不同，IC 製造是先塗料再加做遮蓋，油漆作畫則是先遮蓋再作畫。以下將介紹各流程。

1.金屬濺鍍：將欲使用的金屬材料均勻灑在晶圓片上，形成一薄膜。
2.塗布光阻：先將光阻材料放在晶圓片上，透過光罩（光罩原理留待下次說明），將光束打在不要的部分上，破壞光阻材料結構。接著，再以化學葯劑將被破壞的材料洗去。
3.蝕刻技術：將沒有受光阻保護的硅晶圓，以離子束蝕刻。
4.光阻去除：使用去光阻液皆剩下的光阻溶解掉，如此便完成一次流程。
最後便會在一整片晶圓上完成很多 IC 晶元，接下來只要將完成的方形 IC 晶元剪下，便可送到封裝廠做封裝，至於封裝廠是什麼東西？就要待之後再做說明啰。

▲ 各種尺寸晶圓的比較。（Source：Wikipedia）

【半導體科普】IC 功能的關鍵，復雜繁瑣的晶元設計流程

在前面已經介紹過晶元製造的過程就如同用樂高蓋房子一樣，先有晶圓作為地基，再層層往上迭的晶元製造流程後，就可產出必要的 IC 晶元。然而，沒有設計圖，擁有再強製造能力都沒有用，因此，建築師的角色相當重要。但是 IC 設計中的建築師究竟是誰呢？接下來要針對 IC 設計做介紹。

在 IC 生產流程中，IC 多由專業 IC 設計公司進行規劃、設計，像是聯發科、高通、Intel 等知名大廠，都自行設計各自的 IC 晶元，提供不同規格、效能的晶元給下游廠商選擇。因為 IC 是由各廠自行設計，所以 IC 設計十分仰賴工程師的技術，工程師的素質影響著一間企業的價值。然而，工程師們在設計一顆 IC 晶元時，究竟有那些步驟？設計流程可以簡單分成如下。

設計第一步，訂定目標

在 IC 設計中，最重要的步驟就是規格制定。這個步驟就像是在設計建築前，先決定要幾間房間、浴室，有什麼建築法規需要遵守，在確定好所有的功能之後在進行設計，這樣才不用再花額外的時間進行後續修改。IC 設計也需要經過類似的步驟，才能確保設計出來的晶元不會有任何差錯。

規格制定的第一步便是確定 IC 的目的、效能為何，對大方向做設定。接著是察看有哪些協議要符合，像無線網卡的晶元就需要符合 IEEE 802.11 等規范，不然，這晶元將無法和市面上的產品兼容，使它無法和其他設備聯機。最後則是確立這顆 IC 的實作方法，將不同功能分配成不同的單元，並確立不同單元間鏈接的方法，如此便完成規格的制定。

設計完規格後，接著就是設計晶元的細節了。這個步驟就像初步記下建築的規畫，將整體輪廓描繪出來，方便後續制圖。在 IC 晶元中，便是使用硬體描述語言（HDL）將電路描寫出來。常使用的 HDL 有 Verilog、VHDL 等，藉由程序代碼便可輕易地將一顆 IC 地菜單達出來。接著就是檢查程序功能的正確性並持續修改，直到它滿足期望的功能為止。

▲ 32 bits 加法器的 Verilog 範例。

有了計算機，事情都變得容易

有了完整規畫後，接下來便是畫出平面的設計藍圖。在 IC 設計中，邏輯合成這個步驟便是將確定無誤的 HDL code，放入電子設計自動化工具（EDA tool），讓計算機將 HDL code 轉換成邏輯電路，產生如下的電路圖。之後，反復的確定此邏輯閘設計圖是否符合規格並修改，直到功能正確為止。

▲ 控制單元合成後的結果。

最後，將合成完的程序代碼再放入另一套 EDA tool，進行電路布局與繞線（Place And Route）。在經過不斷的檢測後，便會形成如下的電路圖。圖中可以看到藍、紅、綠、黃等不同顏色，每種不同的顏色就代表著一張光罩。至於光罩究竟要如何運用呢？

▲ 常用的演算晶元- FFT 晶元，完成電路布局與繞線的結果。

層層光罩，迭起一顆晶元

首先，目前已經知道一顆 IC 會產生多張的光罩，這些光罩有上下層的分別，每層有各自的任務。下圖為簡單的光罩例子，以集成電路中最基本的組件 CMOS 為範例，CMOS 全名為互補式金屬氧化物半導體（Complementary metal–oxide–semiconctor），也就是將 NMOS 和 PMOS 兩者做結合，形成 CMOS。至於什麼是金屬氧化物半導體（MOS）？這種在晶元中廣泛使用的組件比較難說明，一般讀者也較難弄清，在這里就不多加細究。

下圖中，左邊就是經過電路布局與繞線後形成的電路圖，在前面已經知道每種顏色便代表一張光罩。右邊則是將每張光罩攤開的樣子。製作是，便由底層開始，依循上一篇 IC 晶元的製造中所提的方法，逐層製作，最後便會產生期望的晶元了。

至此，對於 IC 設計應該有初步的了解，整體看來就很清楚 IC 設計是一門非常復雜的專業，也多虧了計算機輔助軟體的成熟，讓 IC 設計得以加速。IC 設計廠十分依賴工程師的智能，這里所述的每個步驟都有其專門的知識，皆可獨立成多門專業的課程，像是撰寫硬體描述語言就不單純的只需要熟悉程序語言，還需要了解邏輯電路是如何運作、如何將所需的演算法轉換成程序、合成軟體是如何將程序轉換成邏輯閘等問題。

在了解 IC 設計師如同建築師，晶圓代工廠是建築營造廠之後，接下來該暸解最終如何把晶元包裝成一般用戶所熟知的外觀，也就是「封裝」。下面將介紹 IC 封裝是什麼以及幾個重要的技術。

【半導體科普】封裝，IC 晶元的最終防護與統整

經過漫長的流程，從設計到製造，終於獲得一顆 IC 晶元了。然而一顆晶元相當小且薄，如果不在外施加保護，會被輕易的刮傷損壞。此外，因為晶元的尺寸微小，如果不用一個較大尺寸的外殼，將不易以人工安置在電路板上。因此，本文接下來要針對封裝加以描述介紹。

目前常見的封裝有兩種，一種是電動玩具內常見的，黑色長得像蜈蚣的 DIP 封裝，另一為購買盒裝 CPU 時常見的 BGA 封裝。至於其他的封裝法，還有早期 CPU 使用的 PGA（Pin Grid Array；Pin Grid Array）或是 DIP 的改良版 QFP（塑料方形扁平封裝）等。因為有太多種封裝法，以下將對 DIP 以及 BGA 封裝做介紹。

傳統封裝，歷久不衰

首先要介紹的是雙排直立式封裝（Dual Inline Package；DIP），從下圖可以看到採用此封裝的 IC 晶元在雙排接腳下，看起來會像條黑色蜈蚣，讓人印象深刻，此封裝法為最早採用的 IC 封裝技術，具有成本低廉的優勢，適合小型且不需接太多線的晶元。但是，因為大多採用的是塑料，散熱效果較差，無法滿足現行高速晶元的要求。因此，使用此封裝的，大多是歷久不衰的晶元，如下圖中的 OP741，或是對運作速度沒那麼要求且晶元較小、接孔較少的 IC 晶元。

▲ 左圖的 IC 晶元為 OP741，是常見的電壓放大器。右圖為它的剖面圖，這個封裝是以金線將晶元接到金屬接腳（Leadframe）。（Source ：左圖Wikipedia、右圖Wikipedia）

至於球格數組（Ball Grid Array，BGA）封裝，和 DIP 相比封裝體積較小，可輕易的放入體積較小的裝置中。此外，因為接腳位在晶元下方，和 DIP 相比，可容納更多的金屬接腳，相當適合需要較多接點的晶元。然而，採用這種封裝法成本較高且連接的方法較復雜，因此大多用在高單價的產品上。

▲ 左圖為採用 BGA 封裝的晶元，主流的 X86 CPU 大多使用這種封裝法。右圖為使用覆晶封裝的 BGA 示意圖。（Source： 左圖Wikipedia）

移動設備興起，新技術躍上舞台

然而，使用以上這些封裝法，會耗費掉相當大的體積。像現在的移動設備、可穿戴設備等，需要相當多種組件，如果各個組件都獨立封裝，組合起來將耗費非常大的空間，因此目前有兩種方法，可滿足縮小體積的要求，分別為 SoC（System On Chip）以及 SiP（System In Packet）。

在智能型手機剛興起時，在各大財經雜志上皆可發現 SoC 這個名詞，然而 SoC 究竟是什麼東西？簡單來說，就是將原本不同功能的 IC，整合在一顆晶元中。藉由這個方法，不單可以縮小體積，還可以縮小不同 IC 間的距離，提升晶元的計算速度。至於製作方法，便是在 IC 設計時間時，將各個不同的 IC 放在一起，再透過先前介紹的設計流程，製作成一張光罩。

然而，SoC 並非只有優點，要設計一顆 SoC 需要相當多的技術配合。IC 晶元各自封裝時，各有封裝外部保護，且 IC 與 IC 間的距離較遠，比較不會發生交互干擾的情形。但是，當將所有 IC 都包裝在一起時，就是噩夢的開始。IC 設計廠要從原先的單純設計 IC，變成了解並整合各個功能的 IC，增加工程師的工作量。此外，也會遇到很多的狀況，像是通訊晶元的高頻訊號可能會影響其他功能的 IC 等情形。

此外，SoC 還需要獲得其他廠商的 IP（intellectual property）授權，才能將別人設計好的組件放到 SoC 中。因為製作 SoC 需要獲得整顆 IC 的設計細節，才能做成完整的光罩，這同時也增加了 SoC 的設計成本。或許會有人質疑何不自己設計一顆就好了呢？因為設計各種 IC 需要大量和該 IC 相關的知識，只有像 Apple 這樣多金的企業，才有預算能從各知名企業挖角頂尖工程師，以設計一顆全新的 IC，透過合作授權還是比自行研發劃算多了。

折衷方案，SiP 現身

作為替代方案，SiP 躍上整合晶元的舞台。和 SoC 不同，它是購買各家的 IC，在最後一次封裝這些 IC，如此便少了 IP 授權這一步，大幅減少設計成本。此外，因為它們是各自獨立的 IC，彼此的干擾程度大幅下降。

▲ Apple Watch 採用 SiP 技術將整個計算機架構封裝成一顆晶元，不單滿足期望的效能還縮小體積，讓手錶有更多的空間放電池。（Source：Apple 官網）

採用 SiP 技術的產品，最著名的非 Apple Watch 莫屬。因為 Watch 的內部空間太小，它無法採用傳統的技術，SoC 的設計成本又太高，SiP 成了首要之選。藉由 SiP 技術，不單可縮小體積，還可拉近各個 IC 間的距離，成為可行的折衷方案。下圖便是 Apple Watch 晶元的結構圖，可以看到相當多的 IC 包含在其中。

▲ Apple Watch 中採用 SiP 封裝的 S1 晶元內部配置圖。（Source：chipworks）

完成封裝後，便要進入測試的階段，在這個階段便要確認封裝完的 IC 是否有正常的運作，正確無誤之後便可出貨給組裝廠，做成我們所見的電子產品。至此，半導體產業便完成了整個生產的任務。

㈧ 怎麼檢測IC的好壞

要想檢測IC的好壞，首先檢測一下lc的輸入輸出電壓是否正常，其次，測量IC的各引腳對地阻值的大小，如果阻值特別小，說明對地短路

㈨ 咋檢則TA7640晶元好壞

怎樣測量晶元好壞

1. 檢查供電：直接用萬用表測量VCC和GND的電平，是否符合要求。如果VCC偏離5V或3.3V過多，檢查7805或其他穩壓、濾波電路的輸出。

2. 檢查晶振…… 這個我也不知道怎麼檢查晶振好壞，我的方法比較土：一般是多換幾個晶振上電試試，反正石英晶振不值很多錢：） 

3. 檢查RESET引腳電平邏輯，注意所用機型是高電平復位還是低電平復位的，如果MCU一直處於反復被復位狀態，呵呵，結果不言而喻。

4. 如果設計時，程序是從擴展的外部ROM開始運行的，還需檢查EA腳。

5. 檢查MCU是否損壞或flash無法下載，最好換塊新的晶元試試。

6. 如果確定上述幾點都沒問題，按道理說硬體是應該正常運行的了（為了防止萬一，也可以寫一段較簡短的並口亮燈程序測試下最小系統）……如果測試程序運行正常。那就基本確定是控製程序的問題了，在keil里反復跟蹤調試程序，留意調用子程序後工作寄存器組、累加器、DPTR等是否為預期值。



如何判斷ic晶元的好壞

一、不在路檢測

這種方法是在ic未焊入電路時進行的，一般情況下可用萬用表測量各引腳對應於接地引腳之間的正、反向電阻值，並和完好的ic進行 較。

二、在路檢測

這是一種通過萬用表檢測ic各引腳在路（ic在電路中）直流電阻、對地交直流電壓以及總工作電流的檢測方法。這種方法克服了代換試驗法需要有可代換ic的局限性和拆卸ic的麻煩，是檢測ic最常用和實用的方法。

2．直流工作電壓測量

這是一種在通電情況下，用萬用表直流電壓擋對直流供電電壓、外圍元件的工作電壓進行測量；檢測ic各引腳對地直流電壓值，並與正常值相 較，進而壓縮故障范圍， 出損壞的元件。測量時要注意以下八 ：

（1）萬用表要有足夠大的內阻， 少要大於被測電路電阻的10倍以上，以免造成較大的測量誤差。

（2）通常把各電位器旋到中間位置，如果是電視機，信號源要採用標准彩條信號發生器。

3）表筆或探頭要採取防滑措施。因任何瞬間短路都容易損壞ic。可採取如下方法防止表筆滑動：取一段自行車用氣門芯套在表筆尖上，並長出表筆尖約0．5mm左右，這既能使表筆尖良好