芯片是什么_分类有哪些_用途特点_破解方法知识

摘要:芯片,又称微电路、微芯片、集成电路。是指内含集成电路的硅片,体积很小,常常是计算机或其他电子设备的一部分。芯片应用的领域很广泛,向我们日常的电脑、手机、电器等产品的运作,都需要芯片来支持。很多人对于芯片的了解仍然是一知半解,下面为大家介绍芯片的材料、制作方法、用途等相关内容,帮助大家进一步了解芯片。

芯片是什么东西

芯片是半导体元件产品的统称,又称集成电路、微电路、微芯片。芯片是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。它的英文(integrated circuit)用字母“IC”表示。集成电路技术包括芯片制造技术与设计技术,主要体现在加工设备,加工工艺,封装测试,批量生产及设计创新的能力上。

芯片是什么材料制成的


芯片原材料主要是单晶硅,硅的性质是可以做半导体,高纯的单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素,形成p型硅半导体;掺入微量的第VA族元素,形成n型半导体。p型半导体和n型半导体结合在一起形成p-n结,就可做成太阳能电池,将辐射能转变为电能。在开发能源方面是一种很有前途的材料,广泛应用的二极管、三极管、晶闸管、场效应管和各种集成电路(包括人们计算机内的芯片和CPU)都是用硅做的原材料。

制造芯片还需要一种重要的材料就是金属,硅是地壳内第二丰富的元素,而脱氧后的沙子,尤其是石英,最多包含25%的硅元素,以二氧化硅的形式存在,这也是半导体制造产业的基础。使用单晶硅晶圆用作基层,然后使用光刻、掺杂、CMP等技术制成MOSFET或BJT等组件,再利用薄膜和CMP技术制成导线,如此便完成芯片制作。

ic芯片的分类有哪些

ic芯片的产品分类可以有下面分类方法:

1、电子组件的数量来分类

SSI(小型集成电路),晶体管数10~100个

MSI(中型集成电路),晶体管数100~1000个

LSI(大规模集成电路),晶体管数1000~100000

VLSI(超大规模集成电路),晶体管数100000以上。

2、按功能结构分类

集成电路按其功能、结构的不同,可以分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。

3、按制作工艺分类

集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和膜集成电路。膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。

4、按导电类型不同分类

集成电路按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路。双极型集成电路的制作工艺复杂,功耗较大,代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。

单极型集成电路的制作工艺简单,功耗也较低,易于制成大规模集成电路,代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等类型。

5、按ic芯片用途分类

集成电路按用途可分为电视机用集成电路。音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像机用集成电路、电脑(微机)用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。

ic芯片用途

1、减少元器件的使用

集成电路的诞生,小规模的集成电路使内容元器件的数量减少,在零散元器件上有了很大的技术提高。

2、产品性能得到有效提高

将元器件都集合到了一起,不仅减少了外电信号的干扰,也在电路设计方面有了很大的提升,提高了运行速度。

3、更加方便应用

一种功能对应一种电路,将一种功能集中成一个集成电路,如此一来,在以后应用中,要什么功能就可以应用相应的集成电路,从而大大方便了应用。

芯片是如何制造的

1、沉积:将材料薄膜沉积到晶圆上。材料可以是导体、绝缘体或半导体。

2、光刻胶涂覆:在晶圆上涂覆光敏材料“光刻胶”或“光阻”,然后将晶圆放入光刻机。

3、曝光:在掩模版上制作需要印刷的图案蓝图。

4、计算光刻:对掩模版上的图案进行调整,确保最终光刻图案的准确。

5、烘烤与显影:洗去多余光刻胶,部分涂层留出空白部分。

6、刻蚀:气体等材料去除多余的空白部分,形成3D电路图案。

7、计量和检验:进行计量和检验,过程确保没有任何误差。检测结果反馈至光刻系统。

8、离子注入:用正离子或负离子轰击晶圆,对部分图案的半导体特性进行调整。

9、视需要重复制程步驟:从薄膜沉积到去除光刻胶,整个流程为晶圆片覆盖上一层图案,这一流程需要不断重复100多次。

10、封装芯片:最后一步,切割晶圆,获得单个芯片,封装在保护壳中。

如何判断ic芯片的好坏

不在路检测

这种方法是在ic未焊入电路时进行的,一般情况下可用万用表测量各引脚对应于接地引脚之间的正、反向电阻值,并和完好的ic进行比较。

在路检测

这是一种通过万用表检测IC各引脚在路(IC在电路中)直流电阻、对地交直流电压以及总工作电流的检测方法。这种方法克服了代换试验法需要有可代换IC的局限性和拆卸IC的麻烦,是检测IC最常用和实用的方法。

1、直流工作电压测量

这是一种在通电情况下,用万用表直流电压挡对直流供电电压、外围元件的工作电压进行测量;检测IC各引脚对地直流电压值,并与正常值相比较,进而压缩故障范围, 出损坏的元件。测量时要注意以下8点:

1)万用表要有足够大的内阻, 少要大于被测电路电阻的10倍以上,以免造成较大的测量误差。

2)通常把各电位器旋到中间位置,如果是电视机,信号源要采用标准彩条信号发生器。

3)表笔或探头要采取防滑措施。因任何瞬间短路都容易损坏IC。可采取如下方法防止表笔滑动:取一段自行车用气门芯套在表笔尖上,并长出表笔尖约0.5mm左右,这既能使表笔尖良好地与被测试点接触,又能有效防止打滑,即使碰上邻近点也不会短路。

4)当测得某一引脚电压与正常值不符时,应根据该引脚电压对ic正常工作有无重要影响以及其他引脚电压的相应变化进行分析, 能判断ic的好坏。

5)ic引脚电压会受外围元器件影响。当外围元器件发生漏电、短路、开路或变值时,或外围电路连接的是一个阻值可变的电位器,则电位器滑动臂所处的位置不同,都会使引脚电压发生变化。

6)ic各引脚电压正常,则一般认为ic正常;若ic部分引脚电压异常,则应从偏离正常值最大处入手,检查外围元件有无故障,若无故障,则ic很可能损坏。

7)对于动态接收装置,如电视机,在有无信号时,ic各引脚电压是不同的。如发现引脚电压不该变化的反而变化大,该随信号大小和可调元件不同位置而变化的反而不变化,就可确定ic损坏。

8)对于多种工作方式的装置,如录像机,在不同工作方式下,ic各引脚电压也是不同的。

2、交流工作电压测量法

为了掌握ic交流信号的变化情况,可以用带有db插孔的万用表对ic的交流工作电压进行近似测量。检测时万用表置于交流电压挡,正表笔插入db插孔;对于无db插孔的万用表,需要在正表笔串接一只0.1~0.5μf隔直电容。该法适用于工作频率较低的ic,如电视机的视频放大级、场扫描电路等。由于这些电路的固有频率不同,波形不同,所以所测的数据是近似值,只能供参考。

3、总电流测量法

该法是通过检测IC电源进线的总电流,来判IC好坏的一种方法。由于IC内部绝大多数为直接耦合,IC损坏时(如某一个pn结击穿或开路)会引起后级饱和与截止,使总电流发生变化。所以通过测量总电流的方法可以判IC的好坏。也可用测量电源通路中电阻的电压降,用欧姆定律计算出总电流值。

芯片破解方法

1、软件攻击

该技术通常使用处理器通信接口,并利用协议、加密算法或这些算法中的安全漏洞进行攻击。软件攻击成功的典型例子是早期ATMELAT89C系列单片机的攻击。攻击者利用该系列单片机消除操作时序设计上的漏洞,使用自编程序消除加密锁定位后,停止下一步消除单片内程序存储器数据的操作,使加密的单片机成为没有加密的单片机,使用编程读取单片内程序在其他加密方法的基础上,可以研究一些设备,配合一定的软件进行软件攻击。

2、电子检测攻击

该技术通常以高时间分辨率监视处理器在正常操作时所有电源和接口连接的模拟特性,通过监视其电磁辐射特性实施攻击。因为单片机是活动的电子设备,在执行不同的指令时,对应的电源功耗也发生了相应的变化。这样,通过使用特殊的电子测量仪器和数学统计方法检测这些变化,可以获得单片机中的特定重要信息。关于RF编程器可以直接读取旧型号的加密MCU的程序,采用这个原理。

3、过错产生技术

该技术使用异常工作条件使处理器出错,提供额外的访问进行攻击。使用最广泛的错误发生攻击手段包括电压冲击和钟表冲击。低压和高压攻击可用于禁止保护电路工作或强制处理器误操作。时钟的瞬态跳跃可能会重置保护电路,而不会破坏保护信息。电源和时钟的瞬态跳变可以影响一些处理器中单指令的解码和执行。

4、探针技术

该技术直接暴露芯片内部连接,观察、操作、干扰单片机达到攻击目的。

5、紫外线攻击方法

紫外线攻击又称UV攻击方法,是利用紫外线照射芯片,将加密的芯片变成不加密的芯片,然后用编程器直接读取程序。该方法适用于OTP芯片,制作单片机的工程师知道OTP芯片只能用紫外线擦拭。

6、利用芯片漏洞

很多芯片在设计时都有加密的漏洞,这样的芯片可以利用漏洞攻击芯片读取内存中的代码。另外,搜索代码中是否包含特殊的字节,如果有这样的字节,可以利用这个字节导出程序。目前市场上可以看到的芯片解密器是利用芯片和程序的脆弱性来解密的。但是,在外面能买到的解密基本上很少能解密型号。因为一般的解密公司不会公开或转让核心东西。解密公司自身内部为了解密方便,自己使用自己制作的解密工具。

7、FIB恢复加密熔丝的方法

该方法适用于许多具有熔丝加密的芯片,最具代表性的芯片是TIMSP430解密方法,MSP430加密时烧熔丝,只要能恢复熔丝,就成为不加密的芯片。例如MSP430F101A解密、MSP430F149解密、MSP430F425解密等。这种方法需要设备和消耗品,所以不是好方法,但是很多芯片没有更好的方法,就需要这种方法来实现。

8、修改加密线路的办法

目前市场CPLD和DSP芯片设计复杂,加密性能要高,采用上述方法是很难做到解密的,那么就需要对芯片结构作前面的分析,然后找到加密电路,然后利用芯片线路修改的设备将芯片的线路做一些修改,让加密电路失效,让加密的DSP或CPLD变成了不加密的芯片从而可以读出代码。

关于芯片的其他问题

处理器和芯片的区别

处理器和芯片是包含与被包含的关系,芯片是半导体元件产品的统称,只要是包含了各种半导体元件的集成电路都是芯片。而处理器只是芯片的一种,指可以执行程序的逻辑机器。简单来说,芯片未必一定是处理器,但处理器一定是芯片。

我们所说的处理器一般指中央处理器,是计算机系统的运算和控制核心,是信息处理、程序运行的最终执行单元。中央处理器主要包括两个部分,即控制器、运算器,其中还包括高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制的总线。

芯片是半导体元件产品的统称,又称为微电路、集成电路等,它是一个国家科技发展水平最真实也最前沿的体现。

二者的区别是芯片集成了上外围器件,处理器不带外围器件(例如存储器阵列),是高度集成的通用结构,处理器是一种数字芯片,是众多芯片中的一类。

芯片组和主板的区别

1、性质不同

1)芯片组:芯片组是一组共同工作的集成电路“芯片”,是决定主板级别的重要部件。

2)主板:主板上面安装了组成计算机的主要电路系统,一般有芯片组、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。

2、用途不同

1)芯片组:芯片组负责将计算机的核心微处理器和机器的其他部分相连接。

2)主板:主板提供一系列接合点,供处理器、显卡、声效卡、硬盘、存储器、对外设备等设备接合。

3、影响不同

1)芯片组:芯片组决定了主板的功能,进而影响到整个电脑系统性能的发挥。

2)主板:主板影响着整个电脑系统的性能。

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