中国集成电路标准现状分析

中国集成电路标准现状分析
■  徐平江      邵 瑾      付英春
(北京智芯微电子科技有限公司)
摘  要:本文阐述了集成电路标准组织发展情况及国家、行业、团体、地方及企业的集成电路标准及标准现状分析。首先按芯片设计、测试及生产三个子领域详述了国家标准的分布情况,金融、通信等行业集成电路标准的制修订情况及地方、团体及企业标准现状。然后通过标准现状分析,说明了标准与产业发展的相互关系及标准的薄弱环节。最后对集成电路标准未来发展提出可行的计划。本文为集成电力技术标准体系的全面建设提供了理论支撑。
关键词:技术标准,集成电路,标准体系
DOI编码:10.3969/j.issn.1002-5944.2021.02.012
Analysis of the Current Integrated Circuit Standards in China
XU Ping-jiang      SHAO Jin      FU Ying-chun
(Beijing Intelligent Microelectronics Technology Co., Ltd.)
Abstract: This paper analyzes the current development status of integrated circuit (IC) standards organizations in China as well as national, sector, association, local and enterprise standards in the area. Firstly, the paper elaborates on the distribution of national standards, the development and revision of IC standards in finance, communication and other industries, as well as the status quo of local, association and enterprise standards from the perspectives of chip design, test and production. Then it analyzes the relationship between standards and industrial development and the weakness of standards. Finally, a feasible plan for the future development of IC standards is proposed. This paper is aimed at providing theoretical support for the comprehensive construction of integrated power technology standards system.
Keywords: technical standard, integrated circuit, standards system
标准实践
线性驱动器
中国的集成电路行业自1956年研制出锗合金晶体管起步,1965年多家研究单位分别研制出集成电路,到1978年878厂建成中国第一条2英寸晶圆生产线,中国迎来了集成电路建设的小高潮。为了促进国家集成电路发展,电子工业部实施“909工程”,成立上海华虹微电子,并于1999年投产中国第一条8英寸芯片生产线。其后一大批芯片企业如中芯国际、大唐微电子、方正微电子、长江存储、复旦微电子、智芯微电子等企业在2000年以后迅速成长成为各专业领域芯片大厂,而海思半导体等企业依托智
基金项目:本文受国家重点研发计划(项目编号:2018YFB0407502)资助。
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能终端的普及,也成为国内半导体行业的翘楚[1]。
与国内集成电路行业的快速发展相比,半导体集成电路行业的国家标准都有哪些?对产业的发展又起到了什么作用呢?本文将就集成电路行业的技术标准如何支撑、促进芯片行业发展开论述。
1    集成电路标准组织
微冻技术>透水混凝土施工方案
技术标准的编制,通常是由专业的标准组织发起的,要搞清楚集成电路标准的制修订工作情况,首先需要了解技术标准背后的标准工作组织。
集成电路行业最早的标准组织是成立于1981年的“全国集成电路标准化技术委员会”。1986年成立了“全国半导体器件标准化技术委员会”TC78,集成电路标委会成为半导体标委会的一个分委会SC2。集成电路标委会负责全国半导体集成电路、混合电路等专业领域的标准化工作,其标准化对象是集成电路行业共有的、通用的要求[2]。该分委会下面还设置了细分领域标准工作组,例如电磁兼容工作组[3]。
芯片在不同行业领域应用,也会有相应的标准化组织来指导相应的标准工作。例如2008年成立的“全
国生物芯片标准化技术委员会”TC421负责生物芯片基础、产品及检测方法的标准化。在全国信息技术标委会TC28下设立了卡及身份识别设备分委会SC17主要从事集成电路卡的标准工作。 TC425/SC2全国宇航技术及应用标委会宇航电子分委会负责专业范围内的电子产品的设计、制造及测试等工作。全国半导体设备和材料标准化技术委员会TC203负责集成电路基础材料、封装及光刻等技术领域的标准化。以上都是由国家标准化管理委员会筹建,在相关主管部门的指导下开展工作的标准组织。
在各个团体协会下面也有一些集成电路标准组织,2018年中国计量测试学会成立集成电路测试专业委员会致力于提升我国集成电路测试技术及产业化水平。中国电子学会半导体与集成电路技术分会成立于1962年,依托中科院半导体所,是国内集成电路团体标准制定的优秀平台。中国电子元器件行业协会混合集成电路分委会成立于1988年,拥有会员单位49个,在集成电路团体标准制定方面也做出很大贡献。中国通信学会通信专用集成电路委员会成立于2002年,专业从事通信领域集成电路的标准化工作。中国半导体行业协会集成电路设计分会成立于2001年。
如图1所示,近30年来众多的标准组织制定了大量的集成电路相关标准,极大的支撑了集成电路行业发展。
图1  集成电路各级标准的制定情况
2    集成电路国家标准
按照标准规定的范围不同,可以将现有的集成电路标准分为以下3类。基础通用类集成电路标准、功能类集成电路标准,相关标准数量如图2所示。
图2  集成电路子领域标准的制定情况
2.1  基础通用类
GB/T 3431-1986《半导体集成电路文字符号》标准规定了集成电路的电参数文字符号、引出端功能符号。GB/T 3430-1989《半导体集成电路型号命名方法》规定了半导体集成电路的命名方法。
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GB/T 9178-1988《集成电路术语》采用了国际标准IEC 748,规定了集成电路行业常见的术语,GB/T 14113-1993《半导体集成电路封装术语》规定了半导体集成电路封装领域的专业术语。GB/T 12842-1991《膜集成电路和混合集成电路术语》规定了薄膜集成电路的术语,和常用的半导体集成电路术语有一定的区别。GB/T 2900.66-2004《电工术语 半导体器件和集成电路》界定了半导体技术、半导体设计和半导体类型的通用术语,而GB/T 2900电工术语规范则是一个包括诸多专业领域的术语集合,半导体仅是其中一部分。
GB/T 15138-1994《膜集成电路和混合集成电路外形尺寸》和GB/T 7092-1993《半导体集成电路外形
尺寸》分别规定了半导体、薄膜集成电路的外观与大小。GB/T 20296-2012《集成电路记忆法与符号》来源于国际标准IEC TR 61352,规定了集成电路使用的符号及记忆法与限定符号的一致性,并定义了白盒子与黑盒子符号的概念用于集成电路设计。
2.2  芯片设计类
全国半导体器件标委会TC78引进、采纳了国际标准IEC 60748相关部分,形成了集成电路系列国家标准。其中GB/T 16464-1996作为第1部分规定了半导体集成电路总则,GB/T 17574为第2部分定义了数字集成电路技术要求,该部分又细分为6项子标准,内容包括低压集成电路族规范、数字集成电路、可编程只读存储器规范、动态读写存储器等数字集成电路技术要求。国标GB/T 17940-2000规定了模拟集成电路相关技术要求,目前涵盖了运放、电压电流调整器、开关电源及振荡器的分型标准。国标GB/T 20515-2006为第5部分定义了半定制集成电路子类的技术要求。IEC 60748标准体系连同标准修订部分共计发布了53项,TC78标委会目前仅转化了一小部分,更多的采标工作正在进行中。GB/T 18500标准分为两部分,分别规定了模数及数模转换器的空白技术规范。
GB/T 35010系列标准规定了半导体芯片产品的采购使用要求、包装存储、使用者和供应商、热仿真、电学仿真、XML及EXPRESS的设计交换格式等要求,该系列标准主要采标自国际标准IEC 60749[4-5]。
在识别卡、集成电路卡领域,TC28/SC17国家卡及身份识别分委会同样在国际标准的采纳转化方面做出很多工作,为集成电路智能卡方向建立了较为完善的标准体系。其中GB/T 16649系列标准共分为15部分,涵盖识别卡的物理特性、传输协议、应用指令、应用标识符注册管理、卡片管理指令、行业间数据元及指令、身份验证方法及密码信息应用,该系列标准来源于国际标准ISO/IEC 7816[6]。为了支持集成电路卡的应用,TC28/SC17分委会制定了GB/T 29271系列标准,规定了集成电路卡的编程接口,来源于国际标准ISO/IEC 24727系列标准。GB/T 22351系列标准规定了非接触卡的物理特性和传输协议,来源于ISO/IEC 15693。非接触卡的应用指令及安全要求等上层技术要求同接触卡相同。磁条卡由于安全性较低,目前已经逐步退出主流识别卡市场,和M1卡一样仅做低成本、低安全的应用,GB/T 15120定义了磁条卡相关技术要求。GB/T 17550系列标准规定了光记忆卡技术要求。
为了在金融行业扩大智能卡应用,TC28/SC17分委会制定了国标GB/T 37720-2019规定了金融IC卡芯片的技术要求,GB/T 17552-2008规定了金融交易卡的结构和数据内容。金融行业对智能卡更全面的技术要求体现在银联卡的行业标准中。GB/T 30962-2014规定了大容量卡的概念、逻辑结构、传输接口、数据库相关命令、操作、事务管理等要求。
GB/T 6648-1986《半导体集成电路静态读/写存储器空白详细规范》、GB/T 9424-1998和GB/ T 17572-1998规定了CMOS数字集成电路4000B和4000UB系列空白详细规范及系列族规范。GB/T 5965-2000《半导体器件 集成电路 第2部分:数字集
配煤
成电路 第一篇 双极型单片数字集成电路门电路空白详细规范》。GB/T 12750-2006《半导体器件 集成电路 第11部分:半导体集成电路分规范》。
在薄膜集成电路领域,GB/T 11498-2018《半导体器件 集成电路 第21部分:膜集成电路和混合膜集成电路分规范(采用鉴定批准程序)》、GB/ T 8976-1996规定了膜及混合膜集成电路的整体要求,GB/T 16466-1996及GB/T 16465-1996规定了膜及混合膜集成电路空白详细规范及技术要求。GB/T 14619-2013和GB/T 14620-2013规定了薄膜与厚膜集成电路氧化铝陶瓷基片的技术要求。
国标GB/T 38345-2019《宇航用半导体集成电路通用设计要求》定义了航天航空领域应用集成电路的结构设计、逻辑电路设计、版图设计、封装设计、可靠性设计及测试相关要求。
GB/T 28856-2012规定了硅压阻式压力敏感芯片的术语、分类、基本参数、要求、实验方法、检验规则、标志、包装及运输存储要求。由机械工业联合会提出,沈阳仪表科学研究院牵头起草。
2.3  芯片测试类
GB/T 17554系列标准规定了智能卡相关测试要求,包括磁条卡、接触卡、非接触卡及相关接口设备的测试内容。GB/T 14028-2018《半导体集成电路 模拟开关测试方法》规定了双极、MOS、结型场效应管集成电路模拟开关的参数测试方法。
GB/T 35004-2018、GB/T 35005-2018、GB/T 35006-2018、GB/T 35007-2018分别规定了集成电路输入输出电气接口模型、倒装焊试验方法、电平转换器测试方法、低压差分信号电路测试方法。
GB/T 36474-2018、GB/T 36477-2018、GB/ T 36479-2018分别定义了半导体集成电路DDR3 SDRAM、FLASH及焊柱阵列试验方法。
GB/T 19403.1-2003《半导体器件 集成电路 第11部分:第1篇:半导体集成电路 内部目检》规定了集成电路内部材料、结构和工艺的检验要求,及时发现可能导致器件在正常使用时失效的内部缺陷。
GB/T 14114-1993、GB/T 14115-1993规定了压频/频压转换器、采样/保持放大器测试方法的基本原理。
GB/T 14029-1992、GB/T 14030-1992、GB/T 14031-1992、GB/T 14032-1992分别规定了半导体集成电路乘法器、时基电路、模拟数字锁相环的测试方法。
GB/T 15136-1994《半导体集成电路石英钟表电路测试方法的基本原理》由上海无线电十九厂牵头编制,规定了时钟电路电参数测试方法的基本原理。
GB/T 14862-1993《半导体集成电路封装结到外壳热阻测试方法》适用于半导体集成电路陶瓷、金属、塑料封装结到外壳热阻的测量,由上海无线电七厂牵头编制。
GB/T 4937-2018是由中电13所牵头制定的半导体器件的机械和气候试验方法系列标准,覆盖了半导体器件工作时可能会遭遇的外部条件。包括盐雾、湿热、振动、剪切、管脚强度、可焊性、辐照等测试要求,共计17项。该系列标准采标自国际标准IEC60749,该系列标准已经发布44项,是各个国家开展芯片环境测试的指导性文件。
GB/T 33922-2017规定了压阻式压力敏感芯片的术语定义、试验条件、试验内容和方法。
2.4  芯片封装类
GB/T 15876-2015、GB/T 15877-2013、GB/T 15878-2015分别规定了集成电路蚀刻型双列封装、小外形封装、塑料四面引线扁平封装引线框架规范。
GB/T 14112-2015、16525-2015规定了塑料双列封装、塑料有引线片式载体封装引线框架要求。
GB/T 36614-2018《集成电路 存储器引出端排列》规定了存储器芯片的管脚排列顺序。
3    行业集成电路标准
集成电路在不同行业应用的水平不同,行业标
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准主要集中在电子、金融及通信行业,
如图3所示。
图3  不同行业集成电路标准数量
3.1  电子行业防静电推车
电子行业是集成电路标准最为集中的行业,现行集成电路标准约105项。这些标准主要规定了一些具体芯片产品的行业技术要求。SJ/T 10250/10249-1991、SJ/T 10255/266/259等标准介绍了不同的模拟、数字集成电路的技术要求,包括模拟锁相环、时基电路、译码器、比较器、加法器、乘法器、稳压器、放大器、触发器、逻辑门。
SJ/Z 11351-11359等标准约定了集成电路IP相关要求,包括软硬核建模规范、模拟/混合IP核规范、IP核转让、IP开发与集成、IP功能验证、IP核保护要求、测试数据交换格式、IP属性格式等。
SJ/T 11220/21/22/30/32这5项标准规定了集成电路卡的通用技术要求,包括命令、安全、接口、测试等内容。
SJ/T 10805、SJ/T 11702、SJ/T 11706、SJ/T 10427.2相关标准规定了集成电路器件的测试方法,包括电压比较器、串口、门阵列、放大器、变频器测试方法的原理。
SJ/T 11506/07/08/12/66等标准规定了集成电路生产的辅助材料及设备的技术要求,包括缓冲腐蚀液、铝腐蚀液、显影液及冲切成型设备。
3.2  通信行业
通信行业的集成电路标准主要涉及SIM卡类产品。伴随着移动通信的更新换代,SIM卡产品也历经2G、3G、4G及5G标准的制定工作。YD/T 1763系列标准定义了TD-SCDMA/WCDMA制式移动通信对于SIM的技术要求,YD/T 2582系列标准定义了LTE制式移动通信对于SIM的技术要求,YD/T 2522/23/24/25标准定义了CDMA对SIM卡的要求。YD/T 3514/15则规定了支持远程管理的通用集成电路要求。
3.3  金融行业
金融行业集成电路行业标准主要是J R/T 0025-2018《中国金融集成电路(IC)卡规范》系列标准。该系列标准由中国人民银行提出并牵头编制,共分为14部分,围绕金融IC卡展开。内容包括金融应用规范、卡片规范、终端规范、安全规范、卡片发行、支付规范等内容。JR/T 0045《中国金融集成电路(IC)卡检测规范》是与技术规范对应的测试系列标准,分为5部分,内容包括应用检测、卡片检测、终端检测及发行检测要求。金融卡完整的标准体系支撑了银行卡的普及与应用,国内银行卡累计发卡量超过80亿张[7]。
3.4  建设、安全及密码行业
城镇建设行业标准主要是CJ/T 166-2014《建设事业集成电路(IC)卡应用技术条件》、CJ/T 243-2016《建设事业集成电路(IC)卡产品检测》、CJ/ T 334-2010《集成电路(IC)卡燃气流量计》、CJ/ T 306-2009《建设事业非接触式CPU卡芯片技术要求》标准。这4项标准主要围绕城建领域应用的智能卡展开。
公共安全行业标准主要是GA/T 1091-2019《基于13.56MHz的电子证件芯片环境适应性评测规范》、GA/T 1171-2014《芯片相似性检验方法》。
密码行业有2项涉及芯片的行业标准,由国家密码局主导制定。GM/T 0008-2012规定了安全芯片密码检测准则,GM/T 0035.2-2014规定了电子标签芯片密码应用的技术要求。
4    团体、地方及企业集成电路标准
在全国团体标准信息平台上可以查询的集成徐平江,邵瑾,付英春:中国集成电路标准现状分析
显示器玻璃

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