三芯片合一:BCD集成电路的历史
来源:内容由半导体行业观察(ID:icbank)编译自「IEEE」,谢谢。
集成电路已经成为消费类电子产品的支柱。它们被用于医疗设备、家用电器、个人电脑、手机、汽车等等。事实上,芯片的需求量如此之大,以至于目前出现了短缺。
上世纪50年代集成电路问世后,该技术出现了几种变体:基于上世纪50年代发明的双极晶体管(bipolar transistors);上世纪60年代的CMOS;和双扩散金属氧化物半导体(DMOS)。但是在20世纪80年代早期,一些应用需要所有这三种芯片——这就需要更高的电压和更快的开关速度。
1985年,意大利阿格拉特布里安扎的半导体制造商SGS(现在的意法半导体)发明了BCD芯片,该芯片采用了超集成硅栅工艺。BCD芯片结合了bipolar、CMOS和DMOS技术——因此得名。这种芯片有助于降低功耗,减少电磁干扰,并实现更快的交换速度。据EE Times Asia的一篇文章称,这项技术被汽车、计算机和工业制造商所采用,使芯片设计师能够灵活地结合电源、模拟和数字信号处理。
5月18日,超级集成硅门工艺获得了IEEE里程碑式的纪念。IEEE意大利分会赞赏了这项提名。
ST公司总裁兼首席执行官Jean-Marc Chery在揭幕仪式上表示:“在80年代早期,将双极晶体管的高精度能力与CMOS的数字控制以及DMOS的高功率优势结合在一起是一项非凡的成就。”“我们自豪地欢迎这个IEEE里程碑牌,这是对ST的BCD发明的认可,它是一系列先进的人类技术之一。”
里程碑项目由IEEE历史中心管理,并得到捐赠者的支持,表彰世界各地杰出的技术发展。
BCD的诞生
随着技术的发展,芯片承受的压力越来越大。根据《Engineering and Technology History Wiki》上的一篇文章,芯片的低效率限制了设备的切换模式。向电子设备输送的能量也受到了抑制。
意法半导体公司意识到,它的双极晶体管、CMOS和DMOS芯片已经不足以运行某些应用程序了。BCD晶体管研究团队的领头人、IEEE成员Bruno Murari在奉献仪式上说,我们需要更坚固的设备。
在20世纪80年代早期他们成立了一个研究小组,研究如何结合双极、CMOS和DMOS技术。其中包括芯片专家Antonio Andreoni、Claudio contero和Paola Galbiati。
Murari说:“我们的目标是在能够符合摩尔定律的数字逻辑控制下,提供数百瓦的电力。”开发的芯片还将支持精确的模拟功能,并将功耗降至最低,以消除散热器。
Murari拜访了客户,以便更好地了解他们需要什么样的芯片功能。他说,很明显,他们想要DMOS的功率和性能,以及CMOS和双极晶体管提供的控制逻辑、精度和低噪声。通过结合芯片技术,该公司将有能力将异构的晶体管和二极管集成在一个单一的芯片上。
虽然该团队知道这些需求是什么,但却难以提供这些需求。
Murari发现公司在Castellaneta工厂的研究人员开发了一种带有v形逻辑门的DMOS晶体管,这是一种小型晶体管组件。Murari意识到该设计可以克服双极晶体管现有的功率限制,并将其作为BCD芯片的基础。
Murari说:“虽然在单芯片上合并双极晶体管、CMOS和DMOS的目标是困难的,但这是非常令人兴奋的工作。”“每个人都致力于这个项目。”
该公司在1985年推出了第一个BCD超级集成电路- L6202全桥电机驱动器。它的电压为60伏,输出电流为1.5安培,开关功率为300千赫兹。
Chery 称,35年后,意法半导体已经生产了9代BCD芯片和500万片晶片,并售出了400亿块BCD芯片。
里程碑牌匾将在米兰的ST总部展出。牌匾上写着:
SGS(现在的意法半导体)是超级集成硅门工艺的先驱,该工艺将双极、CMOS和DMOS (BCD)晶体管结合在单芯片上,用于复杂的、功耗要求高的应用。第一个BCD超级集成电路,名为L6202,能够控制高达60V-5A在300 kHz。随后的汽车、计算机和工业应用广泛采用了这种工艺技术,使芯片设计者能够灵活可靠地将电源、模拟和数字信号处理结合起来。
本文是在IEEE历史中心的帮助下完成的,该中心是由IEEE基金会的捐款资助的。
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