集成电路芯片设计课件.ppt

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1、集成电路芯片设计及晶元初步制造目录集成电路芯片设计1芯片设计前端流程2芯片设计过程分析3晶元初步制造4自从芯片诞生以来，芯片的发展基本上遵循了英特尔公司创始人之一的Gordon E. Moore1965年预言的摩尔定律。该定律说：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。芯片设计是集成电路产业链中的关键环节，是连接市场需求和芯片加工的重要桥梁，是表现芯片创意、知识产权与专利的重要载体。设计的本质是创新，芯片加工工艺

2、存在着物理限制的可能，而芯片设计则可以在不同层次的加工舞台上发挥无尽的创造活力，从这个意义上说，忽略设计，就忽略了明天，掌握了设计，就掌握了未来。一、集成电路芯片设计芯片设计制版芯片制造光刻刻蚀注入退火薄膜电镀平整化装备制造业材料制造业芯片封装系统（PCB）封装光刻机光刻胶（单体、聚合物、光敏剂）刻蚀机离子注入机退火设备PVD、CVD、ALD等电镀设备CMP设备特种气体离子源高纯气体PVD靶、CVD/ALD前驱体电镀液CMP浆料印刷电路板图形化检测检测设备清洗清洗设备电子化学品封装设备封装材料根据电路功能和性能的要求，在

3、正确选择系统配置、电路形式、器件结构、工艺方案和设计规则的情况下，尽量减小芯片面积，降低设计成本，缩短设计周期，以保证全局优化，设计出满足要求的集成电路。一、集成电路芯片设计一、集成电路芯片设计CAD辅助设计支持规模越来越大、复杂度越来越高的芯片开发第一代IC设计CAD工具出现于20世纪60年代末70年代初，但只能用于芯片的版图设计及版图设计规则的检查。第二代CAD系统随着工作站的推出，出现于80年代。其不仅具有图形处理能力，而且还具有原理图输入和模拟能力。如今CAD工具已进入了第三代，称之为EDA系统。其主要标志是工具

4、支持全流程系统级到版图设计。设计规模：一般以等效逻辑门来计算，一个二输入与非门算1个门，一个触发器等效6个门，现在SoC（系统级芯片）都在100万门-1000万门级别。工艺节点：一般以MOS晶体管沟通长度的特征值来表征工艺节点，如0.18um、0.13um、90nm、65nm、40nm、28nm，为了降低成本，缩小芯片面积，还会有0.162um、0.11um、55nm等半工艺节点，它是通过光学的处理方法把版图数据X、Y方向各缩小10%，达到面积缩小20%。一、集成电路芯片设计市场需求产品需求需求分解产品规格系统设计模块设

5、计编码实现仿真验证设计实现流程二、芯片设计前端流程图二、芯片设计前端流程图三、芯片设计过程——芯片分层分级设计三、芯片设计过程——复杂模块的编码三、芯片设计过程——芯片仿真验证波形图能够直观看到芯片的功能，供设计者确认和debug使用三、芯片设计过程——模拟电路设计三、芯片设计过程——模拟电路仿真三、芯片设计过程——标准单元版图设计标准单元版图是已设计好的具有一定逻辑功能的单元电路,这些单元电路已经完成了紧凑的布局布线,经过严格测试,能保证逻辑功能和严格时序。三、芯片设计过程——标准单元版图设计Verilog编码示例MO

6、S管示例MOS工艺层立体图MOS版图MOS电路图VideoDisplayTVDecodeWirelessxDSLmCVideoProcessingCoreBasebandSignalProcessorOFDMModemProcessor5-10KLinesofMicrocode>100KLinesofAppSW20-50KLinesofProtocolfirmware5-10KLinesofControlCodeOver2MLinesofApplicationSW50-100KLinesofProtocolfir

7、mware250-300KLinesofDSPfirmwareUpto2MLinesofNetworkSW家庭网关设计案例思考：芯片设计产业发展芯片设计产业生态链四、晶元初步制造——芯片流程四、晶元初步制造——单晶硅锭和晶圆采用旋转拉伸的方式单晶硅锭，单晶硅锭：整体基本呈圆柱形，重约100千克，硅纯度99.9999％。然后经过切片、圆边、研磨、抛光得到晶圆（Wafer）。四、晶元初步制造——芯片制造谢谢！