IC为Integrate Circuit的缩写，译名集成电路。它是采用半导体硅平面制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多层布线或隧道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路。杰出的研发生产厂家有上海益深电子有限公司，下面以上海益深电子有限公司为例讲解IC原理和结构。 1、工艺简介
关键词：硅平面工艺，照相技术和光刻技术。（掩膜、光罩、MASK）
硅平面工艺借鉴了黑白相片冲洗技术，所不同的是使用材料不同，而且 IC 制作工艺是多层的，而洗相片是单层的。最后一层为保护层，防止 IC 表面氧化，导致 IC 内部材料性质的改变。特别是 PAD(邦定)脚，氧化以后因为氧化层的存在而难以打线邦定，影响IC加工和使用。
一般，我们为了加快IC 投片速度，往往先把IC 中通用部分的电路先制作一定数量的晶圆（wafer）出来，这种晶圆我们叫BANK。 没有制作的部分一定包含 ROM这一层， 这层 RO M部分的内容需要工程师制作完成以后，再由芯片厂掩膜。所以，BANK 一般不能在芯片厂存放太久，以防氧化。一般情况下不超过二年。
对于芯片厂来说，为考虑投片效率，规定最低投片量为三个 wafer。所以，掩膜芯片有最低起订量，最低起订量的多少取决于每个芯片的大小。例如，语音秒数高，ROM 部分大，芯片面积也大，每片 wafer 上的芯片数量少，起订量也少。反之亦然。
此外，硅平面工艺的制程对芯片的特性和价格也是极为重要。举例来说，用于玩具发声的语音 IC 其制程一般为0.5 微米（μm），指的是在光刻过程中紫外激光分子步进器的解析能力，也就是说制作IC 内部元器件的过程中最小的单位为 0.5 微米，低于这个标准精度会无法控制，导致 IC 产生漏电、击穿等一系列的问题。一般来讲，相同的电路，制程越低，IC 越小，成本就越低。不过，并不是所有电路可以完全按比例缩小的，还要看门电路的开关速度在时序上做适当调整。一般来讲，制程越低，门电路开关速度越快，使用电压要低一些，否则 IC 的功耗会增加甚至无法工作。例如，上海益深电子有限公司的 DSP 系列的制程是0.18 微米，系统频率达到20MHZ以上，使用电压为 2.4~3.6V，而其他语音 IC 公司的掩膜语音芯片一般为2.1~5.1V，系统频率为1MHZ左右。
2、IC 分类
（1）、按工艺分类：TTL 和 MOS
TTL = Transistor-Transistor Logic 晶体管-晶体管逻辑(电路)
MOS = Metal Oxide Semiconductor 金属氧化物半导体
MOS又分为 PMOS、NMOS 和 CMOS。
CMOS 主要优点：功耗很小，适合制作逻辑数字电路，缺点是管子多，工艺复杂。目前市场上主流产品和上海益深电子有限公司的 IC 制作工艺均为 CMOS 工艺。
（2）、语音 IC 按功能分类：pure speech 和 power speech
pure speech 与 power speech 最大的区别在于前者没有 CPU 而后者有，即 pure speech 只适用于简单播放语音，而 power speech 可以对外部信号做逻辑判断，以及对语音做基本上无限制的组合。power speech的另一个名字就是语音单片机。
1) 每个纯语音 IC（Pure Speech 或叫 table speech）的 ROM 由两部分组成：Sub-table（Voice Section、Group）和 Voice Step。
Voice step：存放在 IC 内部的最基本的语音段，包括语音分段的地址、结束标志、静音长度、输出口置能等。
Sub-table：存放 Voice Step的组合。一个 Sub-table 为一个语音段（一首歌）。
2)每个 power speech(又称 MCU)内部结构包含 CPU、ROM、DAC、IO 处理单元等。ROM 部分由程序 program 和语音数据data 构成，应用灵活性很大，可以处理比较复杂的情形。
（3）、按数据录入方式分类：MASK 和OTP
OTP ：one time program 的缩写，译：一次编程。
IVR ：instant voice rom 的缩写，译：立即烧录的语言存储器。
MTP：multi time program 的缩写，译：多次编程。
OTP 与IVR 两者性质相同，都是一次编程，两种说法而已，实质是一样的，IVR 即是OTP。
OTP 早期的结构特点是在由一个存储单元加快速熔断丝而组成，熔断丝通常用低熔点的合金或很细的多晶硅导线制成，在写入数据时，只要设法把要存入的那些单元的熔断丝切断就可以了。所以，一般 OTP 烧录电压比较高、电流较大、速度比较慢。一般OTP 都有两个电压：烧录电压 VPP和正常电压VCC，VPP较VCC高。
上海益深电子有限公司的 OTP 技术与 EPROM 结构类似，EPROM 结构是在 ROM 单元 MOS 管的栅极植入一层很薄的浮置栅，用这个浮置栅来决定是否建立载流子沟道，以确立数据单元是 1还是0。一般情况下，空白ROM 区域为1。在内容写入ROM 区以后，用紫外线将栅极的浮置栅中的电子擦除，只是硬封装以后就无法实现紫外线擦除功能。 OTP 与 MASK的区别：
1）OTP 不需要付掩膜费，直接将程序烧录即可使用。MASK 要付掩膜费送至晶圆厂生产。
2）OTP 交货时间短，MASK 周期长。
3）OTP 不限制出货量，MASK有MOQ 限制。一般以晶圆片三片为最低数量。
4）就成本而言，OTP的成本要高于 MASK，增加了读写等单元，但这是相对的概念，如果将OTP 的制程降低，芯片面积和成本也将随之成倍减小。
所以 OTP 适用于数量少、交货时间短的客户。上海益深电子有限公司未来的长远目标是以 OTP 取代 MASK，使公司拥有强大的竞争力。
3、IC 结构和重要单元
IC 结构大体分为两部分，第一部分为硬件执行电路，包括 CPU、I/O 电路、时钟振荡电路等等，第二部分是存储空间部分，用来存放语音数据和程序机器码。存储空间部分分为 RAM 和 ROM部分，我们一般用SRAM，ROM 主要存放程序和 DATA 数据。
4、IC 封装形式
IC 封装形式有两种：硬封装和软封装。
两者的主要区别在于：1、硬封装有标准的规格，软封装则没有，而是根据 IC 和 PCB 的走线方便灵活设计的。2、硬封装与软封装所用封装材料不同，导致两者散热、耐低温等可靠性有差异。硬封装材料以树脂和陶瓷居多，比较均匀，而软封装材料以黑胶、白胶和 AB 胶（透明）为主，固化以后材质相对较软。3、硬封装相对软封装价格便宜，软封装主要按封装口线计算价格。4、硬封装和软封装的金属连线不同。硬封装脚位基材一般使用铜材料，bonding 线一般用金线，而软封装 bonding 线一般采用铝线。
IC 封装就是将晶圆切割下来，再安装至导线架上，并以金属线（金线）连接晶圆和导线架的线路，接着在晶粒外面装绝缘的塑料或陶瓷外壳，就完成了 IC的封装。完成后必须再做测试，将不良品剔除。其步骤主要由：晶圆切割（die saw）→粘晶（die attach）→焊线（wire bond）→封胶（mold）→剪切成型（trim/form）→印字（mark）→检测（inspection）程序组成，都由机器自动化操作完成。
衡量IC 封装技术先进与否主要看芯片面积和封装面积的比值，比值接近 1，封装效率越高。
上海益深电子有限公司所采用的硬封装形式主要由以下几种：
DIP=Dual In Line Package 双列直插式封装
SDIP=Small Double In-line Package 小双列直插式封装
SOP=Small Outline Package 小外形封装
TSOP=Thin Small Outline Package 薄小外形封装
QFP=Quad Flat Package 四边扁平封装
软封装主要是针对裸片做邦定加工，其出货形式为 COB（chip on board）。
Die 裸片
PCB=Print Ciruit Board 印刷电路板
COB=Chip On Board 带芯片电路板
SMT=Surface Mount Technbology 表面装贴技术
邦定（Bonding）：将 IC 的PAD脚和PCB板之间的引脚采用高周波震动加热的方式用铝线焊接起来。
邦定时注意，如果 IC铝层比较薄，邦定太强会导致铝层穿透。冬天空气干燥，静电强，有时需要加湿。温度一般恒定在常温下。
IC 的 PAD 脚规格大小分为：50x50μm、60x60μm、70x70μm、80x80μm。普通的语音芯片的 PAD 为80x80μm，上海益深电子有限公司 OTP 芯片的PAD为70x70μm。
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