大规模集成电路-01.pptVIP

Infineon：德国英飞凌 Numonyx：荷兰恒忆 Triguint： Skyworks：美国思佳讯，射频产品 NXP：荷兰 Wolfson：英国威胜 * * * * * Fairchild：美国仙童 * * * * Pericom：美国群芳 * AMLOGIC：美国晶晨 ATMEL：美国 * AU Optronics：友达光电 Hynix：韩国海力士 * 当闸极的长度小于5纳米时，就会开始产生隧道效应(Tunneling Effects)。由于源极和闸极会非常接近，因此电子将会自行穿越信道。英特尔的技术策略总监Paolo Gargini曾用行人走在路上碰到瀑布来比喻漏电现象：“如果不知道瀑布有多深，大家就会绕道而行；如果水幕只是薄薄一层，大家就会直接穿越它。”这个问题会随着晶体管间连线宽度的继续减小而日益严重。这时候，晶体管就变得不够稳定，因为其“自发传输”（Spontaneous Transmission）的机率大概是50%。换句话说，海森堡（Heisenberg）的“不确定定理”（Uncertainty Principle）就会开始发生作用，电子的位置就无法精确地预测。　　电子泄漏带来的另一个作用就是产生更多热量，而为了不让过多的热量损坏系统，就需要更完善也更昂贵的散热设备。尽管英特尔必威体育精装版的基于90纳米工艺的P4处理器已量产，但英特尔也承认，该处理器约30%能耗都以电流泄露的方式浪费了，而为了解决实际功率往往在100W以上的芯片散热，我们还要使用更加昂贵的风扇甚至是液冷装置。 * 建立时间（setup?time）是指在触发器的时钟信号上升沿到来以前，数据保持稳定不变的时间； 保持时间（hold?time）是指在触发器的时钟信号上升沿到来以后，数据保持稳定不变的时间 * 集成电路的发展 28 ◆ 1974年，RCA公司推出第一个CMOS微处理器1802： 主频3.58MHz，8位数据总线，支持8位或16位地址总线， 16个16位寄存器。 ◆ 1976年，16KB DRAM和4KB SRAM问世。 ◆ 1978年，64KB DRAM诞生，0.5cm2的硅片上集成了14万个晶体管，标志着VLSI时代的来临。 ◆ 1979年，Intel推出5MHz8088微处理器，IBM基于8088推出全球第一台PC。 ◆ 1985年，80386微处理器问世。 ◆ 1988年，16MBDRAM问世，1cm2的硅片上集成3500万个晶体管，标志着ULSI时代的来临。 ◆ 1989年，486微处理器推出，25MHz，1微米工艺。 Sony walkman,79年 ◆ 1995年，Pentium Pro,133MHz, 0.6-0.35微米工艺。 ◆ 1997年，Pentium II,300MHz, 0.25微米工艺。 ◆ 1999年，Pentium III,450MHz, 0.25微米工艺。 Toshiba,89年 集成电路的发展 ◆ 2000年，1GB RAM投放市场。 ◆ 2000年，Pentium 4问世，1.5GHz，0.18微米工艺。 ◆ 2004年，采用90纳米工艺的Pentium 4E推出。 ◆ 2005年，Intel推出65纳米工艺的微处理器。 ◆ 2007年，Intel推出45纳米工艺的微处理器。 ◆ 2008年，Intel宣布完成32纳米工艺的开发工作。 ◆ 2009年，IBM联盟展示22纳米的超紫外线光刻检验芯片。 ◆ 2008年，2400万像素的CMOS图像传感芯片开发成功。 Sony PS2,00年 Sony PSP,04年 Ipod, 01,05年 iphone 4,10年 iPad,10年 iphone 3G,07年 29 思考 30 ◆ 摩尔定律:晶体管的集成度每18个月将会增加1倍 ? 过去60年里，集成电路产业基本上遵循了这一规律的发展： 电子器件、光刻、封装技术的发展 → 每2年，芯片的制造工艺上一个新的台阶 CAD设计技术的发展 → 每1-2年，芯片的功能翻一番 ? 未来，摩尔定律是否同样成立？ 半导体发展面临的新挑战 31 ◆ 漏电流增大问题 ◆ 90nm工艺的栅极酸化膜厚度为2nm：5-6个硅原子 ? 总功耗增大 ? 散热问题 ? 接近物理极限 ? 可靠性降低 多核时代 火箭的喷射口 太阳表面 半导体发展面临的新挑战 32 ◆ 配线延迟问题 ? 制作工艺特征尺寸的降低 → 配线电阻增大 ? 芯片面积的增大 → 平均配线长度增大 配线的信号传播延迟增大 性能降低 thold + tcd + twd + tsetup = Tclock D Q D Q FF FF Clock 半导体发展面临的新挑战 33 ◆ 配线延迟问题 ◆ 漏电流增大问题 ◆ 栅极酸化膜厚度接近物理极限