半導(dǎo)體集成電路原理共89張

第一章半導(dǎo)體集成電路原理第1頁，共89頁。課程的性質(zhì)和地位開課院系：微電子學(xué)系集成電路基礎(chǔ)課程4學(xué)時/周教材：《半導(dǎo)體集成電路》、《集成電路A、B》研究領(lǐng)域：ASIC、IC設(shè)計、半導(dǎo)體工藝、IC測試預(yù)備知識：《數(shù)、模電路》、《晶體管原理》、《半導(dǎo)體物理》等課程第2頁，共89頁。基本內(nèi)容第一章緒論：集成電路（IC）的分類和技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)狀況第二章雙極邏輯集成電路：寄生效應(yīng)、電路第三章雙極邏輯電路的設(shè)計：版圖設(shè)計第四章MOS邏輯集成電路：常用數(shù)字電路的設(shè)計第五章MOS集成電路的設(shè)計：版圖設(shè)計第六章模擬集成電路：基本電路和運算放大器第七章模擬集成電路的設(shè)計：版圖設(shè)計第八章專用集成電路（ASIC）：現(xiàn)狀和分析第3頁，共89頁。參考教材《MOSVLSI分析與設(shè)計》電子工業(yè)出版社《模擬CMOS集成電路設(shè)計》西安交通大學(xué)出版社《IntroductiontoASIC》清華大學(xué)影印版《數(shù)字集成電路設(shè)計透視》 JanM.Rabaey清華大學(xué)出版社第4頁，共89頁。課外參考《半導(dǎo)體技術(shù)》雜志（核心期刊）《微電子學(xué)》雜志（核心期刊）《微電子技術(shù)》雜志《電子工程師》雜志中國半導(dǎo)體行業(yè)網(wǎng)中電網(wǎng)中國電子制造網(wǎng)中國電子網(wǎng)成都IC產(chǎn)業(yè)化基地中國IC網(wǎng)BBS：北大、清華、電子科大（微電子與固體物理）

第5頁，共89頁。實驗室解剖芯片照片模擬數(shù)字第6頁，共89頁。設(shè)計芯片第7頁，共89頁。大家對半導(dǎo)體集成電路的認識集成電路（IC）工藝技術(shù)測試封裝生產(chǎn)線（流片）集成電路的設(shè)計方法（EDA）集成電路測試方法第8頁，共89頁。第一章、緒論基本概念？IC的種類及發(fā)展方向？IC技術(shù)發(fā)展的基本規(guī)律？IC技術(shù)的內(nèi)涵？IC產(chǎn)業(yè)的分類？集成電路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀？學(xué)習(xí)要求？第9頁，共89頁?；靖拍钗㈦娮樱合鄬τ凇叭蹼姟?、“強電”等概念而言，指它處理的電子信號極其微小。（電子和空穴）現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)微電子技術(shù)：基于半導(dǎo)體材料采用微米級加工工藝制造微小型化電子元器件和微型化電路的技術(shù)。主要包括芯片制造技術(shù)、計算機輔助設(shè)計與計算機輔助測試技術(shù)、掩膜制造技術(shù)、材料加工技術(shù)、封裝技術(shù)等。以芯片的設(shè)計與制造技術(shù)為核心第10頁，共89頁。集成電路（IntegratedCircuit，IC），是采用半導(dǎo)體工藝、或薄膜、厚膜工藝（或這些工藝的組合），把電路的有源器件、無源器件及互連布線以相互不可分離的狀態(tài)制作在半導(dǎo)體或絕緣材料的基片上，最后封裝在一個管殼內(nèi)，構(gòu)成一個完整的、具有特定功能的電路、組件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)。半導(dǎo)體工藝：包括外延、氧化、光刻、擴散等薄膜工藝：真空蒸發(fā)、濺射、化學(xué)氣相沉積、CVD等厚膜工藝：噴涂、電鍍、絲網(wǎng)漏印左圖：Anintegratedcircuit(IC)圖（a）：封裝好的器件（PGA） 人們常說的芯片（集成電路）圖（b）：內(nèi)部硅芯片

芯片尺寸的衡量：一片硅芯片的邊長可以從幾毫米到1英寸；還可以用芯片中包含邏輯門或晶體管的數(shù)量來代替。邏輯門由兩輸入的NAND門等效或者四個晶體管，例如：一個10萬門的IC等效于10萬個兩輸入的NAND或40萬個晶體管 米制：1mm=10-3m1um=10-6m1nm=10-9m

英制：1inch=25.4mm 1mil=25.4um第11頁，共89頁。晶圓（WAFER）：多指單晶圓片，有普通硅沙拉制提煉而成，是最常用的半導(dǎo)體材料。按其直徑分為4英寸、5英寸、6英寸、8英寸、12英寸等規(guī)格，近年來已經(jīng)發(fā)展出16英寸甚至更大規(guī)格。晶圓越大，同一圓片上可生產(chǎn)同規(guī)格的IC就多，可有效降低IC成本。前、后道工序：在IC制造過程中，晶圓光刻的工藝過程（即所謂流片），被稱為前道工序，這是IC制造的最要害技術(shù)。晶圓流片后，其劃片、貼片、封裝等工序被稱為后工序。光刻：IC前道工序的主要工藝手段，指用光技術(shù)在晶圓上刻蝕電路。特征尺寸（即線寬）：指IC前道工序工藝可達到的最小導(dǎo)線寬度，是IC工藝先進水平的主要指標。線寬越小，集成度越高，在同一面積上可集成更多的IC。λlambdaASIC：application-specificintegratedcircuit第12頁，共89頁。封裝應(yīng)用4~12前道工序：流片過程第13頁，共89頁。流行的術(shù)語亞微米技術(shù)：集成電路通常把0.8—0.35μm稱為亞微米，0.25μm及其以下稱為深亞微米。Soc（系統(tǒng)級的芯片）:可定義為具備完整系統(tǒng)構(gòu)架與功能的晶片，其架構(gòu)包含可執(zhí)行控制/運算或信號處理功能的處理器、記憶體、周邊電路及系統(tǒng)IP特定邏輯電路。MPW（多項目晶圓）:是將多種具有相同工藝的集成電路設(shè)計項目放在同一晶圓片上流片，而費用由所有參加MPW的項目按照芯片面積分攤。第14頁，共89頁。問題硅片（晶圓）的利用率會不會達到100%？集成電路的發(fā)展和意義第15頁，共89頁。1、緒論基本概念？IC的種類及發(fā)展方向？IC技術(shù)發(fā)展的基本規(guī)律？IC技術(shù)的內(nèi)涵？IC產(chǎn)業(yè)的分類？集成電路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀？學(xué)習(xí)要求？第16頁，共89頁。1971年，Intel設(shè)計出第一個NMOS處理器4004集成電路設(shè)計的熱點（ICinsight）1、單片上的邏輯門增加半定制（一種約束性設(shè)計方法）半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，而知識經(jīng)濟又是建立在信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)之上的。大規(guī)模（LSI）1000~100000門—80’s了解集成電路設(shè)計的基本原理另一個主要參數(shù)：管殼最大允許功耗集成電路的計算機輔助設(shè)計IC技術(shù)發(fā)展的基本規(guī)律？（1963~1970年）是集成電路計算機。在1998年，日本和歐洲在寬帶CDMA建議的關(guān)鍵參數(shù)上取得一致，使之正式成為UMTS體系中FDD（頻分雙工）頻段的空中接口的入選技術(shù)方案，并由此通稱為WCDMA。IC的種類及發(fā)展方向？1956年Harris發(fā)明了第一個雙極邏輯門第七章模擬集成電路的設(shè)計：版圖設(shè)計IC的種類及發(fā)展方向IC按照工藝和結(jié)構(gòu)的不同分為：半導(dǎo)體IC、膜IC和混合ICIC按照功能不同來分：通用IC：CPU、memory等通訊網(wǎng)絡(luò)IC：3G網(wǎng)絡(luò)等ASIC：消費類電子等電源管理…：DC/DC,AC/DC“IC”按制造技術(shù)的發(fā)展分類：bipolartechnologyandtransistor–transistorlogic(TTL)Emitter-Coupled-Logic（ECL）

metal-oxide-silicon(MOS)complementaryMOS(CMOS)BiCMOS第17頁，共89頁。半導(dǎo)體IC“IC”按集成度高低分類：（集成電路的發(fā)展史）小規(guī)模（SSI）小于10個門—1958中規(guī)模（MSI）100~1000個門—70’s大規(guī)模（LSI）1000~100000門—80’s超大規(guī)模（VLSI）超過100000門—90’s—

λ<1微米甚大規(guī)模（ULSI）1M-10M門按設(shè)計技術(shù)方法分類：全定制半定制（一種約束性設(shè)計方法）門陣列標準單元可編程邏輯芯片設(shè)計第18頁，共89頁。MPW（多項目晶圓）:是將多種具有相同工藝的集成電路設(shè)計項目放在同一晶圓片上流片，而費用由所有參加MPW的項目按照芯片面積分攤。StandardCell集成電路的計算機輔助設(shè)計隨著系統(tǒng)芯片SOC提出，它是微電子設(shè)計領(lǐng)域的一場革命?！段㈦娮訉W(xué)》雜志（核心期刊）芯片尺寸的衡量：一片硅芯片的邊長可以從幾毫米到1英寸；集成電路產(chǎn)業(yè)是國家的戰(zhàn)略性支柱與基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)數(shù)字電路和模擬電路兩大類，也可以混合使用既為混合電路。專門為設(shè)計和工藝線提供服務(wù)的設(shè)計服務(wù)：IP-core服務(wù)等設(shè)計服務(wù)和設(shè)計室主要包括芯片制造技術(shù)、計算機輔助設(shè)計與計算機輔助測試技術(shù)、掩膜制造技術(shù)、材料加工技術(shù)、封裝技術(shù)等。布線層數(shù)增加（設(shè)計復(fù)雜度增加）人工邏輯化減(數(shù)字電路)、電路分析(模擬電路一種基于晶體管級的設(shè)計方法；metal-oxide-silicon(MOS)芯片面積、硅大圓片面積和成品率的關(guān)系主要包括芯片制造技術(shù)、計算機輔助設(shè)計與計算機輔助測試技術(shù)、掩膜制造技術(shù)、材料加工技術(shù)、封裝技術(shù)等。全定制設(shè)計方法（CPU）

一種基于晶體管級的設(shè)計方法；追求最高速度、最低功耗和最省面積的芯片設(shè)計；設(shè)計周期很長、設(shè)計成本很高；僅僅適用于高性能或大批量的產(chǎn)品設(shè)計。計算機輔助設(shè)計第19頁，共89頁。半定制設(shè)計方法門陣列法設(shè)計者僅對金屬層進行設(shè)計設(shè)計簡單、周期短、成本低；利用率不高、芯片面積較大、性能不高；標準單元法邏輯單元符號庫功能單元庫（仿真描述）拓撲單元庫版圖單元庫標準單元第20頁，共89頁?？删幊踢壿嬈骷≒LD（ProgrammableLogicDevice）可編程邏輯器件FPGA（FieldProgrammableGateArray）現(xiàn)場可編程門陣列選修課提示第21頁，共89頁。各種ASIC設(shè)計方法的比較ASICPLD門陣列StandardCellFullyCustomize單價成本高適中適中低掩模版無一些全部全部速度性能低適中適中高設(shè)計周期極短短中長門數(shù)中~低高~適中高~適中適中~低第22頁，共89頁。按封裝不同分類所謂封裝形式就是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼。衡量一個芯片封裝技術(shù)先進與否的重要指標是芯片面積與封裝面積之比另一個主要參數(shù)：管殼最大允許功耗DIP(Dual.In－linePackage)雙列直插式封裝PQFP（PlasticQuadFlatPackage）塑料方型扁平式封裝和PFP（PlasticFlatPackage）塑料扁平組件式封裝PGA(PinGridArrayPackage)插針網(wǎng)格陣列封裝BGA(BallGridArrayPackage)球柵陣列封裝CSP（ChipSizePackage）芯片尺寸封裝MCM(MultiChipModel)多芯片組件目的：減少引腳的延遲時間，提高集成技術(shù)。第23頁，共89頁。按產(chǎn)品分類數(shù)字電路和模擬電路兩大類，也可以混合使用既為混合電路。第24頁，共89頁。發(fā)展方向英飛凌推出全球最小的納米晶體管實驗室溝槽長度僅為18納米高速SOC存儲密度ASIC技術(shù)計算機發(fā)展史無線專業(yè)用途邏輯芯片(增長46%)NAND型閃存(增長43%)計算機專用邏輯芯片(增長42%)汽車用邏輯芯片(增長38%)

第25頁，共89頁。ICInsightsRanks"Hot"ICMarketsfor2005

第26頁，共89頁。第一臺計算機（電工機械式計算機）第27頁，共89頁。第一臺電子計算機（電子數(shù)字積分計算機）第28頁，共89頁。Intel4004微處理器奔騰II微處理器1971年intel第29頁，共89頁。微處理器的發(fā)展情況年份型號晶體管數(shù)量工藝說明1971INTEL4004230010微米4位微處理器1972INTEL800860006微米8位微處理器1978INTEL8086290003微米16位微處理器1985INTEL803862750001.5微米32位微處理器1989~90INTEL804861.2million1微米面向人工智能的微處理器2000~2004Pentium系列42million0.18微米0.13微米64位微處理器并行處理器現(xiàn)在PentiumD系列65納米第30頁，共89頁。集成電路起源1947年Bell實驗室發(fā)明了世界上第一只晶體管1949年Schockley發(fā)明了雙極型晶體管1956年Harris發(fā)明了第一個雙極邏輯門1962年，第一個成功的邏輯門家族TTL1963年，第一個MOS門1971年，Intel設(shè)計出第一個NMOS處理器4004第31頁，共89頁。復(fù)雜程度左圖中顯示：1、單片上的邏輯門增加2、單片上的DRAM增加3、工藝特征尺寸在縮小第32頁，共89頁。晶體管的集成度每次推出的CPU芯片上晶體管的數(shù)量在增加！第33頁，共89頁。速度和性能CPU的工作頻率也在增加工作電壓下降功耗在降低性能提高第34頁，共89頁。布線層數(shù)增加（設(shè)計復(fù)雜度增加）00.511.522.533.54199719992001200320062009延遲值(ns)器件內(nèi)部延遲2厘米連線延遲（O）2厘米連線延遲（U）2厘米連線延遲約束第35頁，共89頁。計算機發(fā)展史與晶體管的發(fā)展（1963~1970年）是集成電路計算機。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，1958年夏，美國德克薩斯公司制成了第一個半導(dǎo)體集成電路。第三代集成電路計算機的基本電子元件是小規(guī)模集成電路和中規(guī)模集成電路，磁芯存儲器進一步發(fā)展電子計算機發(fā)展進入了第四代。第四代計算機的基本元件是大規(guī)模集成電路，甚至超大規(guī)模集成電路......2002年以前，計算機的發(fā)展速度推動了晶體管的發(fā)展第36頁，共89頁。集成電路的產(chǎn)生（從概念到應(yīng)用）隨著系統(tǒng)芯片SOC提出，它是微電子設(shè)計領(lǐng)域的一場革命。通訊網(wǎng)絡(luò)、消費電子等集體的作用！第37頁，共89頁。2021年硅IC芯片面積：工作電壓：0.6V特征尺寸：0.07μм第38頁，共89頁。IC在國民經(jīng)濟中的地位集成電路產(chǎn)業(yè)是國家的戰(zhàn)略性支柱與基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)加強微電子技術(shù)創(chuàng)新，發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)是提升信息產(chǎn)業(yè)綜合實力和國際競爭力，實現(xiàn)社會生產(chǎn)力跨越式發(fā)展的基礎(chǔ)戰(zhàn)役。社會生產(chǎn)力的發(fā)展史是科技進步與產(chǎn)業(yè)革命相互推進的歷史。微電子技術(shù)是信息技術(shù)的核心，集成電路是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，集成電路與軟件作為核心技術(shù)，是國家信息安全的基石。第39頁，共89頁。2004年中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售情況第40頁，共89頁。IC在信息產(chǎn)業(yè)中的地位硅片是高科技發(fā)展的面包，高科技的發(fā)展離不開硅片。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，而知識經(jīng)濟又是建立在信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)之上的。知識經(jīng)濟的基本特征就是知識不斷創(chuàng)新。形成以芯片為基礎(chǔ)的現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)第41頁，共89頁。通訊術(shù)語3G技術(shù)：第三代移動通訊技術(shù)。在上世紀90年代初期，歐洲電信標準協(xié)會（ETSI）就開始為3G標準征求技術(shù)方案，并雄心勃勃地把3G技術(shù)統(tǒng)稱為UMTS，意即通用移動通信系統(tǒng)。寬帶CDMA（帶寬5MHz）建議是其多種方案之一。其后，日本的積極參與極大地推動了3G標準的全球化步伐。在1998年，日本和歐洲在寬帶CDMA建議的關(guān)鍵參數(shù)上取得一致，使之正式成為UMTS體系中FDD（頻分雙工）頻段的空中接口的入選技術(shù)方案，并由此通稱為WCDMA。W即寬帶，以有別于源于北美的窄帶CDMA（帶寬1.25MHz）標準。UMTS還相繼引入了TD－SCDMA(時分雙工同步碼分多址)和HSDPA（高速下行鏈路數(shù)據(jù)分組接入）技術(shù)。前者是中國的技術(shù)提案，中國的提案首次成為國際主流通信標準。它可利用單邊的頻譜提供高速移動通信組網(wǎng)能力。后者是引入了利于超高速數(shù)據(jù)傳送的速率控制技術(shù)，使下行鏈路無線數(shù)據(jù)傳輸速率達到10Mbps。CDMA:碼分多址(CodeDivisionMultipleAccess),基于擴頻技術(shù)的一種嶄新而成熟的無線通信技術(shù)第42頁，共89頁。1、緒論基本概念？IC的種類及發(fā)展方向？IC技術(shù)發(fā)展的基本規(guī)律？IC技術(shù)的內(nèi)涵？IC產(chǎn)業(yè)的分類？集成電路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀？學(xué)習(xí)要求？第43頁，共89頁。集成電路中的重要參數(shù)參看表1-1：速度、功耗和噪聲容限速度功耗乘積（電路優(yōu)值）來綜合表示邏輯IC性能優(yōu)劣第44頁，共89頁。提高集成度的途徑衡量一種IC技術(shù)進步的主要標志是集成度。集成度：指一個硅片上所集成的元器件的數(shù)目集成度提高的三個主要技術(shù)因素：器件尺寸縮小、芯片面積增大及芯片集成效率提高器件尺寸縮?。后w現(xiàn)在線條寬度的變化上，從最早的IC線寬：30微米到現(xiàn)在的90納米芯片面積、硅大圓片面積和成品率的關(guān)系硅片邊緣部分由于不平整型和存在大量缺陷，因此在制作IC時，實際可利用的是大圓片的中間部分。增大芯片面積，成品率下降，所以要增大大圓片直徑。從2英寸到現(xiàn)在16英寸簡化單元電路結(jié)構(gòu)和向立體結(jié)構(gòu)發(fā)展：BJT-MOS-CMOS第45頁，共89頁。比例縮小法則（動力）隨著結(jié)構(gòu)尺寸的縮小，將會使工作速度增加，使功耗降低，其結(jié)果是使速度與功耗的乘積（開關(guān)能量）變小。MOS晶體管：當尺寸和電源電壓縮小為原來的1/k時，速度將為原來的K倍，消耗的功率將為原來的1/k2倍，開關(guān)能量減少到原來的1/k2倍。由于尺寸縮小，可容納更多的元器件，從而提高了集成度、擴大了功能，提高了可靠性。第46頁，共89頁。摩爾定律（1965年，GordonMoore）第47頁，共89頁。發(fā)展規(guī)律1965年，GordonMoore指出：IC的集成度每三年增長四倍，每三年λ縮小至倍。這一規(guī)律正是IC產(chǎn)品集成度不斷提升的寫照。通過下面表理解IC集成度的變化DRAMIC集成的發(fā)展歷程內(nèi)存規(guī)格晶體管數(shù)/設(shè)計工藝報紙量電話錄音時間1M220萬個/1.0微米4頁1分4M870萬個/0.7微米16頁4分16M3700萬個/0.55微米64頁15分64M13400萬個/0.35微米256頁1小時第48頁，共89頁。半導(dǎo)體材料的進步（硅鍺材料）半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，而知識經(jīng)濟又是建立在信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)之上的。70年代計算機輔助設(shè)計追求最高速度、最低功耗和最省面積的芯片設(shè)計；芯片中同時包括軟件和硬件INTEL80486模擬IC主要采用BICMOS和BIPOLAR工藝，大于0.metal-oxide-silicon(MOS)第三代集成電路計算機的基本電子元件是小規(guī)模集成電路和中規(guī)模集成電路，磁芯存儲器進一步發(fā)展電子計算機發(fā)展進入了第四代。設(shè)計簡單、周期短、成本低；隨著系統(tǒng)芯片SOC提出，它是微電子設(shè)計領(lǐng)域的一場革命。PGA(PinGridArrayPackage)插針網(wǎng)格陣列封裝北京大學(xué)MOS雙極1949年Schockley發(fā)明了雙極型晶體管1971年，Intel設(shè)計出第一個NMOS處理器4004超大規(guī)模（VLSI）超過100000門—90’s—λ<1微米工藝演變(1997年預(yù)測值)第49頁，共89頁?？偨Y(jié)摩爾定律將被遵守障礙功率供給、散熱、功率密度熱噪聲以及放射線加工偏差等工藝問題利用存儲器的低功率密度——產(chǎn)生性能差距巨大的片上Cache將有助于保持性能的發(fā)展第50頁，共89頁。課后作業(yè)超大規(guī)模集成電路的優(yōu)點？摩爾定律會終止嗎？為什么第51頁，共89頁。1、緒論基本概念？IC的種類及發(fā)展方向？IC技術(shù)發(fā)展的基本規(guī)律？IC技術(shù)的內(nèi)涵？IC產(chǎn)業(yè)的分類？集成電路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀？學(xué)習(xí)要求？第52頁，共89頁。IC設(shè)計技術(shù)、工業(yè)技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)第53頁，共89頁。（1）IC設(shè)計技術(shù)IC設(shè)計是將系統(tǒng)、邏輯與性能的設(shè)計要求轉(zhuǎn)化為具體的物理版圖的過程。設(shè)計方法：正向設(shè)計和逆向設(shè)計。正向設(shè)計由以層次化和結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法為主計算機輔助技術(shù)（CAD）設(shè)計水平：數(shù)字IC主要采用CMOS工藝，0.13~0.25模擬IC主要采用BICMOS和BIPOLAR工藝，大于0.35第54頁，共89頁。設(shè)計的抽象層次構(gòu)思模型門級電路電路器件軟件實現(xiàn)硬件實現(xiàn)第55頁，共89頁。高級語言卡洛圖電路圖版圖第56頁，共89頁。計算機輔助工具行為行為綜合邏輯綜合邏輯掩膜版圖布局與布線圖形生成功能70年代計算機輔助設(shè)計80年代計算機輔助工程90年代高層次設(shè)計自動化第57頁，共89頁。集成電路設(shè)計方法的演變手工方式電路圖，手工layout.計算機輔助設(shè)計硬件描述語言邏輯綜合自動布局布線軟硬件協(xié)同設(shè)計第58頁，共89頁。手工設(shè)計集成電路(1)二十世紀六、七十年代的主流方法人工邏輯化減(數(shù)字電路)、電路分析(模擬電路卡諾圖(數(shù)字電路)公式推導(dǎo)(模擬電路)手工版圖設(shè)計全定制第59頁，共89頁。CPU（數(shù)電)，ADC(模電)晶圓流片后，其劃片、貼片、封裝等工序被稱為后工序。第七章模擬集成電路的設(shè)計：版圖設(shè)計上海華虹集成電路有限責(zé)任公司2、單片上的DRAM增加90年代高層次設(shè)計自動化摩爾定律會終止嗎？為什么晶圓（WAFER）：多指單晶圓片，有普通硅沙拉制提煉而成，是最常用的半導(dǎo)體材料。集成電路的計算機輔助設(shè)計各種ASIC設(shè)計方法的比較CPU的工作頻率也在增加隨著系統(tǒng)芯片SOC提出，它是微電子設(shè)計領(lǐng)域的一場革命。手工設(shè)計集成電路(2)典型的電路計數(shù)器、運算放大器設(shè)計權(quán)衡盡量減小晶體管數(shù)，以降低成本受限于當時的工藝設(shè)計速度很慢每天設(shè)計幾個～幾十個晶體管第60頁，共89頁。集成電路的計算機輔助設(shè)計二十世紀80年代后興起通過計算機進行電路的輔助設(shè)計邏輯綜合，計算機仿真自動布局布線出現(xiàn)的原因?qū)嶋H應(yīng)用的需要半導(dǎo)體工藝水平的提高第61頁，共89頁。集成電路的計算機輔助設(shè)計典型電路CPU（數(shù)電)，ADC(模電)設(shè)計權(quán)衡提高性能和減小芯片面積變得同等重要設(shè)計效率大為提升每天可設(shè)計幾百~幾千個晶體管線路可靠性顯著提高。第62頁，共89頁。軟硬件協(xié)同設(shè)計20世紀90年代后出現(xiàn)顯著特征芯片中同時包括軟件和硬件芯片必須進行軟硬件劃分軟硬件協(xié)同設(shè)計軟硬件協(xié)同驗證迎接設(shè)計復(fù)雜度的挑戰(zhàn)第63頁，共89頁。軟硬件協(xié)同設(shè)計典型電路手機芯片，機頂盒芯片設(shè)計權(quán)衡TimeToMarket(TTM)100MGatesin100daysPerformanceLowpower,highspeed…第64頁，共89頁。軟件和硬件程序?qū)崿F(xiàn)電路實現(xiàn)可編程器件的發(fā)展（reconfigurable可重構(gòu)）第65頁，共89頁?？偨Y(jié)與展望集成電路的設(shè)計方法在不斷演變制造能力已大大超過了設(shè)計能力必須提出效率更高的設(shè)計方法新興的技術(shù)IP復(fù)用高層次綜合…第66頁，共89頁。（2）IC工藝技術(shù)（制造技術(shù)）加工方案、技巧和操作方法，與加工設(shè)備的使用密切相關(guān)工藝參數(shù)第67頁，共89頁。（3）IC生產(chǎn)技術(shù)質(zhì)量控制和成品率規(guī)劃的技術(shù)輔助性產(chǎn)業(yè)第68頁，共89頁。集成電路的發(fā)展工藝的迅猛發(fā)展微電子學(xué)的發(fā)展目標：減少電子器件和電路面積光刻工藝的進步（特征尺寸）半導(dǎo)體材料的進步（硅鍺材料）EDA的迅猛發(fā)展流片廠與集成電路設(shè)計的分離綜合工具的進步設(shè)計工具的進步IC設(shè)計技術(shù)的發(fā)展集成單片系統(tǒng)（SOC）IP核復(fù)用技術(shù)模擬與數(shù)字系統(tǒng)級SOC及VLSI等第69頁，共89頁。1、緒論基本概念？IC的種類及發(fā)展方向？IC技術(shù)發(fā)展的基本規(guī)律？IC技術(shù)的內(nèi)涵？IC產(chǎn)業(yè)的分類？集成電路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀？學(xué)習(xí)要求？第70頁，共89頁。IC產(chǎn)業(yè)分類Fabless集成電路的設(shè)計：無生產(chǎn)線的芯片設(shè)計，產(chǎn)品的創(chuàng)新和知識產(chǎn)權(quán)Foundry芯片加工：無知識產(chǎn)權(quán)專門為設(shè)計和工藝線提供服務(wù)的設(shè)計服務(wù)：IP-core服務(wù)等設(shè)計服務(wù)和設(shè)計室封裝測試：assembleandtestIDM（IntegratedDeviceManufacturer）：設(shè)計、制造一體化模式第71頁，共89頁。第72頁，共89頁。IC設(shè)計IC制造封裝測試營銷商標IDMYYYYYYFablessYNNNYYIC設(shè)計YNNNNNFoundryNYNNNNAssembleandtestNNYYNN第73頁，共89頁。1、緒論基本概念？IC的種類及發(fā)展方向？IC技術(shù)發(fā)展的基本規(guī)律？IC技術(shù)的內(nèi)涵？IC產(chǎn)業(yè)的分類？集成電路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀？學(xué)習(xí)要求？第74頁，共89頁。集成電路設(shè)計的熱點（ICinsight）MCU（micro–controllerunit）4位8位16位32位總銷售額（億美元）2001645301996.62002643292393.520035402827103.920045372731122.8增長最快就是32位MCU。第75頁，共89頁。續(xù)Flashmemory化合物半導(dǎo)體IC（具有工作頻率高、信號接收能力強等優(yōu)勢）通信用IC：不再僅僅是由計算機的發(fā)展推動IC進步消費類IC：消費類市場驅(qū)動IC工業(yè)的增長第76頁，共89頁。全球集成電路Intel、AMD等芯片巨頭采用IDM模式設(shè)計與制造分立運行的F&F模式TSMC、UMC、華虹NEC、中芯國際等Xilinx、Altera、華為、國騰等第77頁，共89頁。fabless第78頁，共89頁。foundry第79頁，共89頁。foundry第80頁，共89頁。10大芯片供應(yīng)商INTELSAMSUNGTI瑞薩科技INFINEONTOSHIBASTMicroNECFreescalePHILIPS2004年排名第81頁，共89頁。10大芯片供應(yīng)商第82頁，共89頁。我國近年來的發(fā)展形成了上海、西安、無錫、北京、成都、杭州和深圳—7個國家級集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)化基地“世界電子產(chǎn)品代工產(chǎn)”Foundry：芯片線2000年底2003年8寸1條MOS1條3條MOS3條6寸3條MOS雙極3條5條MOS雙極4條1條5寸6條MOS雙極3條3條7條MO