第1章 集成电路设计概述ppt课件.ppt

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1、集成电路设计目录第1章集成电路设计概述第2章集成电路材料、结构与理论第3章集成电路基本工艺第4章集成电路器件工艺第5章MOS场效应管的特性第6章集成电路器件及SPICE模型第7章SPICE数模混合仿真程序设计流程及方法第8章集成电路版图设计与工具第9章模拟集成电路基本单元第10章数字集成电路基本单元与版图第11章集成电路数字系统设计基础第12章集成电路的测试和封装2021/7/282第一章集成电路设计概述1.1集成电路的发展1.2集成电路设计流程及设计环境1.3集成电路制造途径1.4集成电路设计知识范围2021/7/283认识晶圆和集成电路2021/7/284裸片2021/7/285键合

2、(连接到封装的引脚)2021/7/286封装，成品2021/7/287应用2021/7/2881.1集成电路的发展1.2集成电路设计流程及设计环境1.3集成电路制造途径1.4集成电路设计知识范围2021/7/2891947年12月16日,美国贝尔实验室(Bell-Lab),WilliamShockley领导的研究小组发现了晶体管效应。☆1948年6月向全世界公布。1956年，W.Shockley,JohnBardeen,WalterBrattain获诺贝尔物理奖,‘fortheirresearchesonsemiconductorsandtheirdiscoveryofthetransi

3、storeffect’图1.1最原始的点接触式晶体管1.1集成电路的发展2021/7/2810硅时代的飞跃—集成电路的诞生Fig1.2JackKilby’sfirstIntegratedCircuits(IC)oftheworld2021/7/2811表1.1集成电路工艺、电路规模和产品的发展概况P-IV,手机芯片等P-III专用处理器,虚拟现实机,灵巧传感器16位32位微处理器,复杂外围电路8位微处理器,ROMRAM计数器复接器加法器平面器件:逻辑门触发器结型晶体管和二极管结型晶体管典型产品>50M>10M1M-10M20K-1M1K-20K100-1K1011产品芯片上大约晶体管数目

4、SOCGSIULSIVLSILSIMSISSI分立元件晶体管工艺200320001990198019711966196119501947年份2021/7/2812摩尔定律(Moore’sLaw)Moore'slaw:thenumberofcomponentsperICdoublesevery18months.Moore'slawholdtothisday.2021/7/2813Intel的CPU验证摩尔定律2021/7/2814Fig1.4Intel4004Micro-Processorby1971the4004thefirst4-bitmicroprocessorwasinproduc

5、tion.The4004wasa3chipsetwitha2kbitROMchip,a320bitRAMchipandthe4bitprocessoreachhousedina16pinDIPpackage.The4004processorrequiredroughly2,300transistorstoimplement,usedasilicongatePMOSprocesswith10µmlinewidths,hada108kHzclockspeedandadiesizeof13.5mm2.2021/7/2815IntelPentium(II)---1997Fig1.50.35µmC

6、MOSdiesize:209mm22021/7/281680年代以后—DRAM的发展表1.22021/7/281712英寸(300mm)0.09微米是目前量产最先进的CMOS工艺线关心工艺线2021/7/2818集成电路技术发展趋势1)特征尺寸：微米亚微米深亚微米，目前的主流工艺是0.35、0.25和0.18m，0.15和0.13m,90nm,65nm,45nm已开始走向规模化生产；2)电路规模：SSISOC；3）晶圆的尺寸增加,当前的主流晶圆的尺寸为8英寸,正在向12英寸晶圆迈进；4）集成电路的规模不断提高,先进的CPU(P-IV)已超过4000万晶体管,DRAM已达Gb规模

7、；2021/7/28195）集成电路的速度不断提高,人们已经用0.13mCMOS工艺做出了主时钟达2GHz的CPU；>10Gbit/s的高速电路和>6GHz的射频电路；6）集成电路复杂度不断增加，系统芯片或称芯片系统SoC(System-on-Chip)成为开发目标；7）设计能力落后于工艺制造能力；8）电路设计、工艺制造、封装的分立运行为发展无生产线（Fabless）和无芯片（Chipless）集成电路设计提供了条件，为微电子领域