电子设计自动化技术-绪论

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1、电子设计自动化技术（EDA技术）ElectronicsDesignAutomation哈尔滨工业大学微电子中心1课程任务课程任务：超大规模集成电路（VeryLargeScaleIntegratedCircuits－VLSI）设计自动化方法及工具的基本原理参考书：超大规模集成电路设计方法学--杨之廉（清华）数字系统设计自动化---薛宏熙（清华）ULSI器件、电路与系统---李志坚（清华）2第一章绪论3本章内容大规模集成电路技术发展历程IC技术发展：IC发明摩尔定律光刻工艺发展其他技术生产线发展设计业发展4课程内容EDA技术发展IC设

2、计内容IC和Computer互相依赖发展集成电路设计自动化技术发展第一代:CAD第二代:CAE第三代:EDA：第四代:VDSMEDA5IC技术发展晶体管发明—1947年，BellLab.巴丁.布拉顿，发现Ge片上两个探针，当一个探针电极电流变化，另一个电极电流成比例变化Ge(Al)SbSb6IC技术发展1948年BellLib.肖克莱从理论上提出两个平行PN结构成结型晶体管的设想1949年BellLib.完成第一个PNP晶体管,1950年制成有良好结性能的生长结晶体管1956年巴丁.布拉顿和肖克莱共同获得诺贝尔物理奖PNN7IC技术

3、发展IC发明--1958年TI公司单管互连--1959年4个晶体管--1961年Fairchild公司平面技术（16个晶体管）Moor定律--1965年Fairchild公司Moor提出每一代（3年）硅芯片上的集成密度翻两番。加工工艺的特征线宽每代以30%的速度缩小。8IC技术发展MSILSIVLSIULSI102-103103-104105-107>108MSI(MiddleScaleIntegration)–中规模LSI(LargeScaleIntegration)–大规模VLSI(VeryLargeScaleIntegrati

4、on)–超大规模ULSI(UltraLargeScaleIntegration)–特大规模9Wafer,Chip,Die，16Transistors/chip（61’）10IC技术发展在ITRS（InternationalTechnologyRoadmapforSemiconductor,国际半导体技术发展路线图）2001版及其2002年修订版中，将2001-2007年定义为近期，而从2008-2016年定义为远期11生产年份定义：任意两公司达到每月1万个元件的生产量2112483213特征线宽（半节距）：亚微米（小于1微米）—SM

5、（SubMicron）深亚微米（小于0.5微米）—DSM（DeepSubMicron）超深亚微米(小于0.25微米）—VDSM（VeryDeepSubMicron）14今天一个家庭可能拥有100个CPU，一个汽车达40-50个CPU1516IC技术发展2001年8月，日本以下一代70~50nm器件技术开发为目标,开始启动一项称为MIRAI的计划(MillenniumResearchforAdvancedInforma-tionTechnology，新千年先进信息技术研究），2001~2007年2013年实现32nm芯片；目前分子、原

6、子器件已有突破。美国科学杂志评出2001年十大科技突破：以纳米碳管、纳米导线为基础的逻辑电路及使用一个分子晶体管的可计算电路氢原子的直径为1Å=1/10nm最近报道已制出4nm复杂分子，具有开关特性17IC技术发展光刻工艺发展Photolithography(photolightprocess)超微细光刻技术:采用分辨率增强技术；光学光刻的极限分辨率可以达到波长的1/2。因为光学光刻材料可达到的深紫外波为193nm和157nm，即光学光刻极限为0.1-0.07微米目前利用光刻胶的减量应用和边墙的剖面控制等多种方法来使有效栅长最小化，

7、可达到0.45微米,但对光刻胶、光刻工艺的（刻蚀控制等）的要求更高。成本还不能太高。18IC技术发展根据判断，世界微电子制造技术将在2013年前后－即0.032微米时产生一次大的变革，其主要内容是主流光刻技术从光学光刻转移到下一代光刻技术，包括电子束投影光刻、离子束投影光刻（激光等离子体光源）、X射线光刻（分辨率30-50nm）国际上正在研究利用毛细管放电获13.5nm强辐射EUV光源（ExtraUltraViolet）19IC技术发展Moor定律(线宽)在传统的CMOS器件制造工艺中已经表现出其极限性,要不断引入新材料和新器件，如

8、高k值栅介质、Cu引线等。保持按Moor定律给出的速度发展已成为业界发展集成电路技术和生产水平的目标，直到光刻掩膜版和工艺制造成本使线宽进一步缩小失去经济意义。20IC技术发展2122232425人脑开关速度1ms=0.1MHz262