IC、LSI在制造程序上大致分为双极系列和MOS系列，还可以再分为混合两者的BiCMOS等复合型。
逻辑IC是执行数字信号处理的IC、LSI，双极系列（也就是双极逻辑）现在只有TTL和ECL，因此提及逻辑IC时，一般可以视为指CMOS逻辑系列以及BiCMOS系列。
逻辑IC可以分为制造工艺、应用领域、设计方法等3种，因此分类越来越困难。
逻辑IC、LSI的分类
О双极逻辑IC、LSI
目前，只有部分生产厂家在生产，市场也在不断缩小。
О代表性的CMOS逻辑IC/LSI
通用CMOS逻辑
MPU（MicroProcessingUnit）
MPR(MicroPeripherals)
ASIC(ApplicationSpecificIC)
GA(GateArray)
SC(StandardCell)
DSP的例子
面向各种用途的逻辑IC
CMOS和反相电路
CMOS技术
CMOS的结构是在N型基板中形成P通道的晶体管，在N型基板中做成较大的低浓度P型区域（叫娓娓动听P井），在P井中形成N通道晶体管。还有与基相反，使用P型基板做成N井的。
反相器
优点
·非常少的耗电量
·快速的动作速度
·抗杂音较强
·和TTL可兼弱容性
·以低电压动作简单
缺点
·制作和序复杂且耗时长
用途
·标准逻辑（相当于ＴＴＬ逻辑）
·几乎所有的数字ＬＳＩ（ＭＰＵ＼ＭＣＵ）＼ＤＳＰ＼图象处理ＬＳＩ＼语音处理）
·电子计算器＼钟表＼游戏机
·存储器（ＲＡＭ＼ＲＯＭ）
·其他＼客户规格逻辑电路等
CMOS反相器的图形记号和动作
CMOS反相器的电路图
例：CMOS反相器的结构图
通用逻辑（CMOS）
通用逻辑的主要功能
·逻辑运算功能（闸电路）图1
·开关功能
·数据的保持功能图2
·计数器/除频功能
·电平移动功能
品名和标准化
附加74XXX的品名的标准逻辑作为74规格，其功能、引脚配置都加以标准化。如果品名（上述XXX的部分）相同，则功能、引脚配置无论哪个生产厂商、哪个系列都相同。系列名不同，数据处理速度、驱动能力等性能将不同，相反，如果系列名相同，则无论哪个生产厂商的性能大致相同。各系列中有数十品种到百数十品种的产品（功能）。
图1闸IC例/74VHC04
图2正反器IC例/74VHC74
图3缓冲器IC例/74VHC244
通用逻辑的种类
微处理器（micro-computer,简称micon）,作为计算机，通过LSI实现必要功能的小型计算机。从身边的家电产品到计算机及小型控制机器，被广泛应用在系统中。
（1）地址总线：用于指定存储器及I/O地址的信号线；
（2）数据总线：用于将数据传输到地址总线指定的存储器及I/O的信号线；
（3）控制总线：用于指示是否读取或写入存储器及I/O、或其他从CPU进行各种控制的信号线。
CPU和各种总线连接图
计算机心脏部分——CPU大致分为两类。一类是具有实现复杂且高度功能的命令，旨在提高性能的CISC。还有一类是将命令设置单纯化，旨在提高命令执行速度的RISC。
CISC方式
RISC方式
CISC和RISO的特征
微处理器（MPU）
何谓MPU
我们将构成微处理器要素中的运算部分和控制部分合在一起的心脏部分叫做CPU，将这个CPU通过1个LSI加以实现的器件就是MPU（微处理器）。MPU不能单独作为计算机动作，因此将存储器及I/O进行组合后构成计算机。
MPU的基本动作
目前的大部分计算机都是从存储器读取命令、一个个逐步执行的被叫做诺依曼型的器件。MPU读取写在存储器内的程序，解读写在程序内的命令，按照指示，执行将数据存储到存储器内，或将数据取出等作业。
微处理器的功作单元例
微型周边设备（MPR）
MPR用于减轻对MPU的负担，提高整个微控制器系统的性能。因为通过专用LSI控制周边设备，因此也可以减轻软件的负担。MPR不断在必须采取图形用及MPEG等图像处理、声音识别等高速处理的领域中得到应用。
MPU支持用MPR
存储器管理单元（MemoryManagementUnit：MMU）
采用大量且多种存储器的系统中，管理存储器变得复杂，因此要使用MMU，减轻MPU的负担。
在需要多个中断输入的系统中，通过PIC扩大中断处理的功能。在连接很多周边设备等情况时，发挥整理交通的作用。
通过使用DMAC，可以在不通过MPU的情况下，直接在周边设备及存储器之间高速传输数据。在DMAC传输数据期间，MPU也可以进行其它处理，因此可以大幅度提高系统的效率。
周边控制用MPR
硬盘控制器（Hard-DiscController：HDC）
这是用于控制硬盘驱动器的专用LSI。硬盘可以高速保存大容量的数据，因此成为计算机的辅助存储装置的主流。
微控制器（MCU）
微控制器是将除了执行运算及控制的MPU功能以外，还有存储功能、输入输出控制功能集成在一块芯片LSI上的器件。也叫做单芯片微控制器。
何谓MCU
MCU在1个LSI中，收纳应用设备所必须的大部分功能，做成极为小型的电路，因此成本低，适合量产。作为安装在家电设备及产业设备等中的控制器，被大量使用。应该内置的周边功能根据应用设备不同而不同，因此针对特定用途的性格较强，根据各种用途，做成多品种的MCU。
芯片放大照片
芯片的放框（左面照片）
微控制器的内部结构例
MCU应用到彩色串联打印机的举例
微控制器开发系统
开发应用了微控制器的产品时，必须开发产品本身（硬件）及使微控制器动作的程序（软件）。这些开发以及验证所必须的一套器材统称为开发系统。
★语言工具
★设计支持工具（CASE工具）
★嵌入控制
嵌入控制是对用户源编程提供特定功能的软件的总称。
<实时OS>
用于控制安装系统中多任务动作的软件。
<中间件>
通过软件实现以往靠硬件实现的功能。
测试工具
用于确认对象文件动作的系统的总称。
<调试工具>
<模拟器>
用软件模拟MCU动作的软件。无须控制器的系统，适合于理论调试。
<实时仿真器>
<辅助工具>
用于联结“实时仿真器”和用户对象的工具的总称。
开发系统的概念图
系统的结构例
何谓系统LSI
系统LSI没有明确的定义。好像各公司有不同的定义，以下是一般的例子。
·具有多内核（MPU、存储器、逻辑或模拟）的单块集成电路LSI；
·担当系统或子系统主要功能的LSI；
·10万栅以上规模的LSI；
·针对单个或多用户的特定应用所开发的LSI。
不包括单芯片的微控制器及电子计算器用、时钟用LSI、SRAM及快闪式存储器的多芯片封装产品、系统模块。
用于数码相机的系统ＬＳＩ
系统ＬＳＩ的具体应用领域有数码家电（数字ＴＶ＼机顶盒＼ＤＶＤ＼数码相机＼数码摄像机等）
下一代多媒体LSI的系统图
手机的方框图
何谓DSP
DSP正如其名（DigitalSignalProcessor），是将数字信号处理加以特殊化的处理器。一般被称为DSP的信号处理用处理器的内部硬件或结构和一般的MPU有几大不同点。
DSP的重要特征如下所示。
·拥有高速乘法器（一般情况下也具有累加运算结果的功能）；
·具有哈佛型结构（针对程序和数据拥有多个专用总线的结构）；
·将程序存储器和数据存储器进行分离、独立；
·拥有高速化数据地址计算单元。
应用领域
·数字TV等数码家电的各种信号处理用；
·数字手机的模拟、数字式基带处理、声音压缩、调制/解调制用；
·硬盘、DVD-ROM等存储设备的轴马达及磁头（读取器）传动器的旋转控制以及精密定位用；
·自动控制马达的转矩控制、速度控制、精密定位用。
系统LSI应该以最适合的信号处理运算法则以及必须的结构，来符合其所需要的功能。无论是DSP还RISC处理器，甚至CISC处理器的主要功能、硬件，都是上述整合的方向。
DSPIC的结构例
CD用DSP(将应用加以特殊化的专用DSP例）
ASIC
ASIC（ApplicationSpecificIntegratedCircuit）是面向特定IC的总称，包括全定制LSI、半定制LSI等各种LSI。代表性的有门阵列、单元基IC、嵌入式阵列。
★门阵列（GateArray）
★单元基IC（CellBasedIC）
单元基IC（CellBasedIC）
ASIC实施例（嵌入式阵列）
·小型化、重量轻
·高可靠性
·开发效率的提高
·高速化
·低价格化
·保持机密
·低耗电
·OA设备
·通信设备
·数字AV设备
·一般产业用电子设备
·家庭用电子设备、游戏机等。
CMOSASIC的芯片照片
主体芯片的部分扩大图
门阵列布线后的部分扩大图
单元基IC的说明图
嵌入式阵列的概念
ASIC产品开发流程
逻辑合成、测试设计
使用逻辑合成系统，从上位设计记述生成栅极的设计记述。还根据需要进行考虑了测试的设计。
逻辑合成工具
测试设计工具
逻辑最适化
当逻辑仿真时序解析的结构发生违反情况的话，则必须修正电路。只要违反的地方、程序不明显，都可以通过部分修正原先的电路进行对应。时序违反的电路修正可以使用逻辑合成工具执行。
逻辑仿真时序解析（配置布线前）
使用预估值进行仿真。如果没有违反，则快速sign-lff（签名发布），但如果违反情况，则必须进行逻辑最适化。
★EDA工具
VHDL模拟工具
时序解析工具
配置布线
以sing-off（签名发布）后的栅层级设计记述为基础，以满足时序之规定进行配置布线。一旦结束配置布线处理，将计算出基于实际配置布线的时序信息。
★使用EDA工具
配置布线工具
CTS（ClockTreeSynthesis）工具
论逻辑仿真时序解析（配置布线后）
使用实际的配置布线结果，进行验证。处理内容和配置布线之彰相同。如果结果没有问题，将第二次sing-off（签名发布），如果有违反的情况，则必须再次进行电路修正，反馈到配置布线工程。
Sign-off:就是半导体制造商和用户就LSI设计正确性相互进行确认并承诺。
ASIC的完成（表面）
ASIC的完成（背面）
IP
IP的种类
IP作为设计资产，大体分为以下两大类。
·硬件IP（硬件宏）
用于LSI制造的掩模数据。
因模拟及配置（布置）使得时序变为严格的IP。
·软件IP（软件宏）
RTL或网络表
大部分的数字逻辑IP。
容易对应设计规则时代的变迁。
IP的流通和标准界面化的重要性
现在若由一家公司准备所有的IP，适时地提供是比较困难的。对系统机器生产厂商而言，用于提高功能的附加价值较高的IP由自己公司开发，除此以外的标准性IP从外部（从半导体供应商或IP专业供应商）调配的体制非常有必要。而且，为了将从不同供应商获得的IP进行组合，从而开发效率良好的系统LSI，需要公开的标准界面，现在除了VSI（VirtualSocketInterface）联盟以外，还有几个标准化团体正在不断推进该进程。
使用IP的有效性
将IP进行组合后的系统LSI
主要的IP应用领域
可编程器件是指使用RAM或ROM，在可以实现程序的范围，使用者可以实现任意电路的器件。代表性的器件有CPLD、FPGA。
★CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice：复杂可编程逻辑器件）
拥有多个逻辑块（PLD块），可利用内部布线网连接任意块之间的结构。EEPROM、FLASH方式为主流方式。
CPLD的结构
★FPGA（FieldProgrammableGateArray：现场可编程门阵列）
是一种同时包括用户可以自由设定、更改功能的正反器等存储器件在内的集成电路，拥有整体可以相互连接的逻辑单元阵列，有2种类型。与CPLD相比，容量较大，适合于大规模的电路
（基于SRAM）可重复编程（reprogrammable）
指SRAM决定相互连接或是以检查表格（LUT）决定逻辑功能的器件，所以可以多次重写覆盖。但是，一旦电源断开，写入的内容不能保存下来，因此采取安装到线路板时，附上电池或准备好非挥发性存储器，将布线信息保存到内部，在接入电源时装载该内容的方法。
可一次编程（OTP）
·低廉的开发费
·备通信设备
·家庭用电子设备、游戏机等通信机器
FPGA的结构
复合器件技术和混载技术
没有明确的定义，但作为复合器件技术，拥有将双极型和CMOS逻辑或功率器件等集成在单片电路的制造技术。混载技术是指将向系统LSI、ASIC等逻辑LSI中混合安装存储器的技术。
复合器件技术
电子设备中有数字信号处理、模拟信号处理、大功率控制，甚至还有高频信号处理等很多信号处理，使用符合各自用途的半导体。例如，复合器件技术是将数字和模拟信号处理集成在一块芯片上、或同样将数字信号处理和功率控制电路集成在一块芯片上所必须的半导体技术。
这是将模拟信号处理电路、数字信号处理电路、功率器年、存储器等集成在一块芯片上的技术，根据混合安装的电路、器件不同，有很多种类。
目前，正在开发系统LSI内混合安装存储器、显示用专用LSI的器件、马达、螺线管等制动器的驱动器、逻辑LSI内混合安装一部分模拟电路等多种混合LSI、复合器件装置。
混载技术
电子设备很少有只采用一种半导体的应用，一般情况下使用很多半导体。例如，如图所示的PDA（便携式信息末端）中，只是信号处理电路中就使用了专用LSI、微控制器、存储器、驱动器IC等很多半导体。
将这些器件集成在一块芯片上，可以节省空间、减小体积、提高可靠性、降低成本等，但必须解决各种半导体制程工艺上的不同而引起的各种问题。
过去，曾经在高集成化的存储器工艺中混合安装了追求高速化的逻辑，而目前是在同一制程中将存储器和逻辑集成在一块芯片上，也就是混合化。
PDA的系统结构
系统LSI和混载技术
在图形等图像处理所必需的系统中混合安装了存储器，旨在提高信号处理速度。
当然在系统LSI中也采用了混载技术。但是，采用了和一些目的不同的其他小规模逻辑IC使用。也就是除系统LSI以外，都是集成在一块芯片上，这样可以提高可靠性、减小体积重量等，但很少是以提高信号处理上的特性为目的的。
微控制器一般为了储存程序等，搭载ROM或RAM等存储器，但这个不叫做存储器混载技术。
针对ITS(高度交通系统)的图像识别LSI
存储器混载技术
而且，对EMI（ElectroMagneticInterference，电磁波干扰）采取对策方面也非常有效，还可以灵活设定存储器容量。像这样，混合安装存储器的LSI不是单纯的将外置存储器内置，而是积极用于图像处理或图形等超高速信号处理所必须的电路中。
混合安装了可以重复写入的闪存后，写入的程序在设计后也可以修正，因此可以实现灵活的开发量产体制。
内嵌针对手机用MPEG4混合安装DRAM的系统LSI
SOI、IPD、BiCMOS技术
作为器件之间的分离，从以往PN接合时到利用绝缘物氧化硅的制程技术就是SOI。作为混合功率器件、逻辑、模拟电路的制程技术，有IPD、BiCMOS技术。
★SOI
SOI（SiliconOnInsulator）是一种在氧化硅的绝缘体上形成单结晶硅的制程技术。IC可以将很多器件集成在一块芯片上是因为将分离各器件之间的P型及N型半导体区域反偏置，在各器件之间进行电气性绝缘。将PN接合反偏置后进行绝缘的方法会由于寄生器件产生故障、或由于泄漏电流引起各种问题，通过采用绝缘体—氧化硅改善问题的制程就是SOI技术。
该技术大致可以分为功率系列和信号系列。
★IPD（IntelligentPowerDevice）
IPD是采用可以内置逻辑电路、模拟电路以及功率器件的数百个到数千个器件的较小规模复合器件技术的器件。
★BiCMOS
这是一种将善于处理模拟信号的双极器件技术和善于处理逻辑信号的CMOS技术进行融合后的制程技术。
右图为发挥后者特征的TV用混合信号LSI方框图、芯片照片、结构图。TV用LSI中也不断发展引进模拟CMOS技术，以内置滤波电路。