三种与电容检测有关的芯片及其生产过程

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三种与电容检测有关的芯片

# g4 b, @' P+ J" X- J电容屏触控芯片

电容屏触控芯片对互电容式传感器起检测和控制作用，其工作原理为：互电容式触摸屏在玻璃表面用透明 ITO 导电材料制作成横向（X）与纵向（Y）电极阵列，纵横电极相互之间构成电容。当手指触摸电容屏表面时，由于人体影响了纵横电极之间的电场，从而改变了这两个电极之间的电容。芯片工作时，驱动电极依次输出特定的激励信号，感应电极同步检测所接收到的信号，由此可以得到所有电容的大小，即一组表征电容屏互电容大小的二维矩阵数据，根据该矩阵的数据变化计算出手指的坐标，即触摸点。同时，由于检测数据是二维的，因此可以真实反映多个触点的数据变化，从而实现多点触控。
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! S8 J6 d% }) b7 l$ S电容触摸按键芯片

电容触摸按键芯片的工作原理为：对于电容触摸按键（其原理如下图 3 所示）来说，当人体（手指）触摸按键的表面时，由于人体相当于一个接大地的电容，因此会加大按键感应片的对地电容，电容触摸按键芯片即通过检测感应片对地电容的变化，判断出是否有触摸的动作。
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指纹识别芯片

电容式指纹识别芯片较普通电容触控芯片具有更高的分辨率和灵敏度，基本原理与电容触控芯片相似，通过检测每个极板与手指的耦合电容以得到检测数据。手指触摸传感器表面时（其原理如下图 4 所示），指纹脊和谷与检测电极表面的距离会有细微差异，当检测极板的尺寸小于指纹的脊或谷的宽度时，则每个极板与手指的耦合电容大小会随位置的不同而不同，脊下面的极板由于与手指距离更近，其耦合电容大于谷下面的极板，因此通过检测整个极板阵列的电容大小，即可得到指纹图像。
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芯片产品研发流程说明
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. H( h( X5 a. ~* L7 ~! @（1）项目立项
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' n9 j( {9 [" k) k" M9 p, w$ A产品经理根据新技术发展趋势、市场信息、客户需求等信息，形成新产品构思，如初步判断技术可行，则向项目审核委员会提交《项目需求书》。项目需求提交人在项目正式成立前，应从技术、资源需求、时间、市场风险、客户风险、收益风险、对生产的影响、财务等多方面进行分析，并形成《NPI 评估审核表》。项目需求提交人将《NPI评估审核表》和《项目需求书》提交项目审核委员会审核，审核通过则项目正式立项。

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（2）项目计划制定
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项目计划包括产品规格、总体方案的制定。项目经理根据《项目需求书》、资源条件、技术难度等因素在项目组内讨论并制定《项目计划书》，计划书通常包括软硬件开发进度、产品规格书、文档、资源需求、里程碑、检查点、设计验证等。项目计划制定后，项目经理对方案的可行性和不确定性做出评估，组织产品经理、芯片开发负责人、应用设计负责人及相关技术人员进行总体方案评审。项目组根据评审意见修改整体方案，再提交评审，通过后即进入研发设计阶段。
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! p: o. M# ~/ g（3）产品设计
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$ D5 t; v. s; B- c( P9 j  a- d) |产品设计是具体落实前期制定的项目计划及总体方案，实现所定规格的过程。项目组根据项目计划安排研发进度，当项目进程达到某个里程碑时，不同类型的项目会因目的不同而进入不同的流程。在开发设计的过程中，项目组根据计划安排进行阶段验证。
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( {9 L1 A# S3 I) M) g) O产品型项目因完成后会投入生产，所以当到达里程碑时需要进行设计验证，以确保产品达到设计标准和预期要求。研究型项目完成后只用于演示或评估用途，一般不进行设计验证。
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+ _, A. U; G& ^, G! c（4）产品验证
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产品验证是一系列产品测试的过程。项目经理在测试节点前提出测试申请。提交测试前，研发人员需进行自测，并提供自测报告。测试人员进行性能测试和功能测试完成后，将《测试报告》提交给项目组。如验证不通过，项目组需进行设计修改，进入下轮测试，直至通过。最后，项目经理召集项目需求提交人、项目组、研发副总经理、产品支持副总经理、软件开发总监、生产运营部负责人及相关技术人员进行设计评审和确认。

通过设计评审的项目进入产品发布流程，未通过的项目重回设计流程。

, c2 D. U7 O5 E+ ], e" K' H（5）试量产
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试量产是产品正式量产前的试生产阶段。试量产发现产品缺陷，根据问题的具体情况进行芯片设计改版，重回产品设计阶段。试量产无问题后即开始量产。

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+ R' M7 B2 u: j- J- \/ ^# V行业经营模式

  q5 l1 t0 v4 e' X/ O1、集成电路行业产业链
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% \0 R9 j( u; l# D* z3 [集成电路产业链通常由芯片设计制造、芯片产品分销以及终端电子产品设计制造三个环节组成。



对芯片制造来说，需要经芯片设计、晶圆生产、芯片封装和芯片测试等环节，具体流程如下图所示：
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主要生产环节说明：

（1）芯片设计
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. g/ p' ^8 b; r' x# W芯片设计是芯片的研发过程，具体来说，是通过系统设计和电路设计，将设定的芯片规格形成设计版图的过程。设计版图是一款芯片产品的最初形态，决定了芯片的性能、功能和成本，因此在芯片的生产过程中处于至关重要的地位，是集成电路设计企业技术水平的体现。设计版图完成后进行光罩制作，形成模版，光罩成功则表明芯片设计成功，可以进入晶圆生产环节。
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（2）晶圆生产

晶圆生产过程是利用晶圆裸片，将光罩上的电路图形信息大批量复制到晶圆裸片

上，在晶圆裸片上形成电路的过程，即晶圆的量产。晶圆生产后通常要进行晶圆测试，检测晶圆的电路功能和性能，将不合格的晶粒标识出来。

（3）芯片封装

芯片封装是将生产出来的合格晶圆进行切割、焊线、塑封，使芯片电路与外部器件实现电气连接，并为芯片提供机械物理保护的工艺过程。针对指纹识别芯片的技术特点和要求，在此环节对指纹识别芯片需要进行晶圆级封装：晶圆级封装是对未切割的晶圆上每颗 IC 进行过孔、重布线、生成焊盘和植上可焊接锡球等动作，实现芯片 3D 堆叠或封装最小化。
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2 d: R; K# I/ ~2 A（4）芯片测试

芯片测试是指利用集成电路设计企业提供的测试工具，对封装完毕的芯片进行功能和性能测试。测试合格后，即形成可供整机产品使用的芯片产品。

上述过程是芯片生产的一般流程，不同的集成电路设计企业，或者针对不同的芯片产品，在生产流程上可能存在一定差异。例如，在晶圆生产的良率有充分保障的情况下，集成电路设计企业出于成本的考虑，可以选择在晶圆生产环节后不进行晶圆测试；有的芯片需要在封装后写入软件程序，因此在程序烧录后再对整颗芯片进行测试。
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集成电路行业的企业类型
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2 ?' Y) C8 l6 T+ O: ^' a1 s3 w集成电路行业经过多年发展，产业分工不断细化，目前已形成 Fabless、Foundry、封装和测试以及 IDM 等企业类型，各类型的特征及代表性企业如下： （1）Fabless

9 k" [3 |, U; Z( ^Fabless 指的是无晶圆厂的集成电路设计企业，其主要从事集成电路的设计和销售，而将晶圆制造、封装及测试环节通过委外方式进行。该模式下，集成电路设计企业可以专注于集成电路的研发，而不必投资大量资金建设晶圆生产线、封装测试工厂等。目前，全球绝大多数集成电路企业均为 Fabless 模式，包括美国高通、Synaptics（新突思）等。

（2）Foundry

Foundry 指的是晶圆委外加工厂商，其自身不设计集成电路，而是受集成电路设计企业的委托，为其提供晶圆制造服务。由于晶圆生产线的投入很大，且工艺水平要求较高，这类企业一般具有较强的资金实力和工艺水平。采用此类模式的企业包括台积电、X-FAB、中芯国际等。
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  D0 p% i" }# f. E9 H/ ]! e（3）封装、测试企业

封装和测试企业负责晶圆生产出来后的封装和测试工作，本身不从事集成电路的设计，而是接受集成电路设计企业的委托，为其提供封装测试服务。该模式也要求较大的资金投入进行生产线的建设。采用此类模式的企业包括日月光、长电科技等。
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! q9 m4 p4 ?7 U" U* h/ T! e（4）IDM
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IDM 指的是垂直整合制造商，即涵盖了集成电路设计、晶圆制造、封装和测试所

有环节的模式。该模式对技术和资金实力均具有很高的要求，为少数国际大型企业所采纳，如英特尔、三星、德州仪器等。

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指纹识别芯片 生产流程