芯片电源引脚为什么那么多？芯片为什么引脚接地

开关电源中通常反馈有电压和电流反馈，你在电路布线时，布置反馈电路元件位置有些诀窍。

当你画一个PCB时，有许多元件通路和网络线，功率线和信号线十分可能混合在一起。在设计反馈补偿时，相位裕度45°，如果进入到电流和电压反馈环路的噪声太大，系统可能不稳定。这就是初学者常碰到的问题。

如果一个人在画电路板，反馈最好采用双绞线，以减少进入这些线的噪声。不需要将线屏蔽，但是，如果需要，只应将屏蔽地接在信号端，远离功率浮动端（电压反馈线功率端参考输出电压端，对于电流反馈线，参考电流互感器次级）。希望所有效信号元件接近PWM芯片，而不是输出端。例如，如果有输出电压反馈分压器，将这些电阻接近PWM芯片，而不是输出端，并且由输出电压引出双绞线。不要将分压器放在接近输出端，且然后再用双绞线连到PWM芯片。

分压器位与低阻抗源，像变换器的输出，它比高阻抗源像10kΩ更容易阻挡噪声。

在你画PCB时，当然你不能用双绞线，但你仍可以画PCB线包含反馈线。（即在上层或底层）与PCB地线平行，或最好在上层或底层地线之间（多层PCB）、

对于面包板和PCB有一个更巧妙的方法。在电压检测双绞线或PCB线端接一个100nF电容。从电路观点看，此电容总是与输出并联。由噪声观点看，输出电容帮助不大，它的位置不对（对电压检测来说）。一个电容在终端滤波效果是非常好的，而且也不影响环路稳定。

电路布局奥妙

前面所述的所有电路布局技巧都是异曲同工：功率和信号线分离！在引线受到限制时，还有些附加规定。当布变换器功率级功率线时，最重要的是将所有功率元件尽可能靠近。这不仅使得效率提高（减少电路板PCB线电阻），而且也减少辐射到信号线的环路面积。

特别是使栅极驱动到功率MOSFET连线尽可能短，这是设计最重要的规则。或许最值得做的是将驱动芯片的输出引脚正对着MOSFET栅极引脚。不要通过任何其它途径连接－否则将会严重污染板上其它电路。

一：芯片为什么有那么多引脚

很多时候，我们都会看到芯片引脚旁边总会放一颗104小电容。这颗电容叫高频旁路电容，一般也叫去耦电容。作用是滤除IC供电电源中的高频谐波，降低电源中的杂波对芯片的干扰。

首先来看看电容，电容的作用简单的说就是存储电荷。我们都知道在电源中要加电容滤波，在每个芯片的电源脚放置一个0、1uF的电容去耦。为什么芯片的电源脚旁边的电容是0、1uF的或者0、01uF的，有什么讲究吗。要搞懂这个就要了解电容的实际特性。理想的电容它只是一个电荷的存储器，即C。而实际制造出来的电容却不是那么简单，分析电源完整性的时候我们常用的电容模型如下图所示。

图中ESR是电容的串联等效电阻，ESL是电容的串联等效电感，C才是真正的理想电容。ESR和ESL是由电容的制造工艺和材料决定的，没法消除。那这两个东西对电路有什么影响。ESR影响电源的纹波，ESL影响电容的滤波频率特性。

我们知道电容的容抗Zc=1/ωC，电感的感抗Zl=ωL，( ω=2πf)，实际电容的复阻抗为

Z=ESR+jωL-1/jωC= ESR+j2πf L-1/j2πf C。可见当频率很低的时候是电容起作用，而频率高到一定的时候电感的作用就不可忽视了，再高的时候电感就起主导作用了。电容就失去滤波的作用了。所以记住，高频的时候电容就不是单纯的电容了。实际电容的滤波曲线如下图所示。

参见上图，我们想要的最好的滤波效果是在“谷”底，就是曲线凹进去的尖尖，在这个尖尖的时候，滤波效果最好，当我们的芯片IC内部的逻辑门在10-50Mhz范围内执行的时候，芯片内部产生的干扰也在10-50Mhz，（比如51单片机），仔细看上图的曲线，0、1uF电容 （有两种，一种是插件，一种是贴片）的谷底刚好落在了这个范围内，所以能够滤除这个频段的干扰，但是，当频率很高的时候（50-100Mhz），就不是那么回事了，这个时候0、1uF电容个滤波效果就没有0、01uF好了，以此类推，频率再高，选用的滤波电容的量级还要变小，参考如下

DC-100K 10uF以上的钽电容或铝电解

100K-10M 100nF(0、1uF)陶瓷电容

10M-100M 10nF(0、01uF)陶瓷电容

>100M 1nF(0、001uF)陶瓷电容

所以，以后不要见到什么都放0、1uF的电容，有些高速系统中这些0、1uF的电容根本就起不了作用。

最后要注意，在PCB布局的时候，104要紧靠芯片并且电源和地回路要最短，否则起不到旁路的效果。参考如下

该内容是小编

二：芯片为什么这么多引脚

三：芯片为什么引脚接地

输入脚浮空的话，由线路板或外界噪声可能串入不定的输入信号，有可能导致输出不断振荡造成额外的功率损耗与电源干扰，严重情况下有可能导致芯片损坏。

四：为什么芯片引脚不是铜

你没见过芯片制造，就别低估制造芯片的难度，除了没有光刻机，还有更深层次的原因。

2020年，中国芯片进口额3800亿美元，占全部进口商品的18%；华为Mate40系列手机，因芯片供应受阻，被迫减产供货。

看到这样的消息，你或许会质疑，连北斗导航、嫦娥五号这样的顶尖科技，中国都实现了，为何偏偏做不出高端芯片？芯片制造真的这样难吗？

芯片是集成电路的简称，需要将数以亿的晶体管，按照预先设计的电路图，有序地实现布局。

芯片的出现，让电路的小型化成指数级发展，不仅让电子设备的体型更小，而且运算速度更快、耗能更低、可靠性更强。

我们可以做一个简单的对比，1964年，美国造出了世界第一台电子计算机，这个大家伙占地170平方米，比你家的房子还要大。

这台被命名为“埃尼阿克”的计算机，装有18000个电子管，每秒可运行5000次。

而如今一台普通的智能手机，虽然只有手掌这么大，但手机的内核芯片，晶体管的数量已多达数十亿个，运算速度高达数十亿次。

芯片被广泛地应用到智能手机、电脑、汽车，甚至卫星和火箭上。芯片的出现，为很多行业都带来了颠覆性的影响，也改变了现在人类的生活方式。

尤其是运算速度高达每秒亿亿次的超级计算机，发挥其运算速度的优势，能实现很多数据模拟和运算，而其价值的核心，就是芯片的完美呈现。

既然芯片如此重要，而且应用前景广泛，具备很强的科技和使用价值，为何我们自己却造不出高端芯片呢？

提到芯片，你可能会首先想到晶圆，这种用于芯片生产的关键原材料。不少人对晶圆有误解，不就是一堆沙子提纯吗，应该不会太难。

原理没有错，但芯片需要的纯度，却格外苛刻。之所有选择利用沙子提纯，得到生产芯片的晶圆，是因为硅是一种很好的半导体材料，而沙子的主要成分是二氧化碳，正好富含硅元素，而且价格便宜。

目前全球有能力生产晶圆的企业中，排在前十的仅有中芯国际一家，而且中芯国际目前仅能生产12寸晶圆。

排在前三位的，分别是韩国的三星、台湾省的台积电和美国的美光科技。仅凭中芯国际的产能，很难撑起国内半导体市场的巨大需求，目前晶圆的国产化率仅1%左右。

不过也有好消息，上海上海硅产业、中环股份已有能力生产12英寸的硅材料，相信晶圆的国产化也能很快到来。

石油不够可以进口，晶圆同样可以花钱买到，但纷繁复杂的芯片制造过程，才是芯片制造的核心技术。

沙子在经过净化和提纯后，会首先去除里面的镁、钙等杂质，随后加入碳进行还原，得到相对纯净的硅。

此时的硅纯度只能达到90%左右，依旧不能作为芯片的原材料。提纯之后，硅材料还要再次经过生产、成型等工艺，最终得到纯度高达99、9999%的高纯度硅棒。

有了硅棒之后，接下来就需要切片，就像切土豆片一样，需要将高纯度的硅棒切成薄片。

不过晶圆的切片，比切土豆要难太多，至于切片的过程，这里不做过多的分析，你只需要知道，晶圆需要被切割为厚度仅厚0、5-1、5mm的薄片。

经过切片之后，就能得到一张像光盘一样的单晶硅片，由于芯片的制造是纳米级，此时还需要对单晶硅片进行抛光处理。

抛光后的硅片，其表面平整度不能低于0、2纳米，即便是在显微镜下，硅片的表面依然光滑靓丽。

拥有了单晶硅片，芯片的制造才算正式开始，硅元素本身是一种半导体材料，芯片需要在硅片表面，形成数以亿计的电路和晶体管，为了避免相互干扰，此时需要对硅片进行二次处理。

单晶硅片的表面，需要分次铺上一层二氧化硅和氧化氮，为了保证均匀分布，往往采用真空沉淀法。接下来，就要用到芯片生产的另一种关键辅助材料，俗称光刻胶。

按字面意思理解，其实就是一种特殊的胶水，这种胶水在紫外线的照射下，会变得容易溶解，但在显影液中，它却又极其稳定，光刻胶在芯片电路的印刻中，发挥了很好的阻隔作用。

光刻胶目前也是国产芯片技术的难点，国产化率不足10%，而且光刻胶还分为i线光刻胶、KrF光刻胶、G线光刻胶等数个类别。

飞凯材料、南大光电、晶瑞股份这些企业，目前都在聚焦光刻胶的研发，为光刻胶的国产化努力。

涂上光刻胶的单晶硅片，依然是一片空白，接下来就需要将设计好的芯片电路图，印刻到硅片上。

芯片设计虽然是半导体行业的难点，不过海思半导体已提前攻克相关技术，具备世界一流的芯片设计技术，这里让我们再次为华为点个赞。

芯片上的电路错综复杂，凭人工印刻，几乎没有办法实现，即使在显微镜下手工刻制电路，产品的良率和效率都没法保证。

芯片制造中，采用的是光刻法，就是利用光线沿直线传播的固有特性，将电路图绘制到硅片表面。

不少人对日本的半导体发展历程都有些了解，你也必然听说过索尼、佳能这些相机企业，其实他们都曾为日本半导体的发展，做出了很大贡献，这其中的关键就是对光刻技术的贡献。

光刻就是利用掩膜和透镜，将电路图投射到硅片表面，这个过程有点像过去的投影仪，只不过设计会更加复杂。

掩膜分为透明和不透明，当紫外线照射到掩膜表面，通过透镜将电路图的比例缩小，这样一张完整的电路图，就完美地投射到硅片表面。

顺便提一下，光掩膜的国产化率也并不高，大约20%左右。

前面提到，光刻胶在遇到紫外线后，会变得很容易溶解，这样没有被掩膜遮挡的部分，就不会受到紫外线的照射，光刻胶就能完好保留。

而当紫外线经过透明部分的掩膜后，会直达硅片表面，与这部分区域的光刻胶直接接触。经过紫外线的照射，硅片表面形成了两种状态，一种是被紫外线照射过的光刻胶表面，另一种则是没有被紫外线照射过的光刻胶表面。

再将硅片放置到显影液中，被紫外线照射过的光刻胶，会迅速分解，这样硅片表面有一部分的光刻胶就会被溶解。

此时的硅片表面，又会变成两种状态，一种覆盖有光刻胶，而另一种则没有光刻胶，但整个过程都是在按芯片设计的规划进行。

接下来的过程将变得更加微观和细腻，清洗掉显影液和杂质后，硅片将被投放到一种腐蚀液中。

腐蚀液能快速溶解二氧化硅和氧化氮，但是光刻胶却又能很好的阻挡腐蚀液，经过腐蚀液的腐蚀后，硅片表面没有光刻胶覆盖的部分，硅会直接显露在表层。

为了起到绝缘的作用，此时会再将镀上一层二氧化硅。经过这些复杂的供需，芯片表面会形成有规律的凹凸不平，在进行粒子注入，填充凹下去的部分，芯片制造的光刻环节基本完成。

此时的芯片还不具备实用性，随后技术人员会将二氧化硅上开槽，并将铜和钨作为各个晶体管之间的导线。

就如同盖房子的管道一样，这些连接线会将数以亿计的晶体管相连，并具备电流连通性。

到这里，芯片的一层电路就完成制造，现在的芯片往往多达数层电路，后面的原理很简单，只需不断重复上面的操作即可。但电路层数越多，对芯片的制造要求就越高，原理相同，考验的是制造的精度。

完成所有电路的刻蚀后，将晶圆切割为需要的大小，并将引脚连接，用盖子封装起来，一块完整的芯片，才算制造完成。

芯片的制造原理并不复杂，但每道工序对技术和设备的要求都极为苛刻，曾有一种说法，即便把图纸给中国，我们也造不出光刻机，如此看来并不是完全没有道理。

芯片的整个制造过程中，最受

目前全球先进的光刻机，大多被三星、台积电买走，为什么会卖给台积电。其实道理很简单，台积电是ASML的股东之一，有优先供货权。

看到这里，你脑子里或许只剩下一个概念，芯片制造太难了，别说没有光刻机，即便有了光刻机，也不一定能造出芯片。

先别着急否定自己，虽然芯片制造很难，我们也有很多短板，但我国依然是半导体行业佼佼者，除了中国，目前依然能在芯片制造领域突飞猛进的，恐怕很难再找出第二个。

在过去的2020年，半导体行业投入1400亿元，中芯国际、海思半导体等国产科技企业，依然在不竭余力地聚焦芯片制造。

有消息认为，中国将在2025年，基本实现芯片国产化，从此芯片将不再成为痛点，而将成为新的科技发展点和经济动力源。

芯片国产化后，手机和电脑将更加便宜，迭代速度将更快，再也不会出现高端手机，一机难求的局面，这样的盛况，你期待吗？