集成电路设计方法-ch1讲义.pptVIP

第一章 集成电路设计概述 集成电路（IC）的发展 IC的分类、制造工艺 IC设计的要求 设计方法及其特点 典型的设计流程 自顶向下 由底向上 集成电路设计方法和工具的变革 设计系统的结构框架 EDA设计工具 集成电路（IC）的发展 1959世界第一块IC诞生于德州仪器和西物电气公司 4个晶体管/芯片 30年的发展，经历了从SSI、MSI、LSI、VLSI和ULSI的发展，目前可达到： 40亿个晶体管/芯片 600MHz ~ 4GHz 工作频率 0.1um的工艺线宽 有人通过计算得到这样的结论：假如用真空电子管而不是集成电路，现在的便携式计算机的内存容量所占体积相当于纽约世界贸易中心；假如按集成电路降价的速度降价，现在的一辆汽车仅需27美元 摩尔定律： 1960年Intel公司创始人之一Gordon Moore预言：集成电路的功能随时间呈指数增长规律。 每过18个月,微处理器处理能力增加一倍而价格不变（集成度按18个月翻番） 1960提出、1965年发表、1971得到第一次公开验证， IC近40年的发展历史完全证实了Moore的预言 目前尽管速度放慢，但仍可至少持续到2012，达物理极限0.05?m线宽工艺，2017年？ 摩尔定理还灵吗？ 经济摩尔定律 纳斯达克指数的摩尔定律（从96个月减至12个月翻番的加速定律） 技术摩尔定律仍然有效 芯片发展的摩尔定律（集成度3年翻两番的发展速度）目前尽管速度放慢，但仍可至少持续到2012，达物理极限0.05 ?m，2017年？ 光纤带宽需求的超摩尔定律（核心网带宽需求按9个月翻番速度发展）尽管速度放慢，但需求仍达14个月翻番，远高于摩尔定律 缺乏能有效消耗带宽资源的应用，特别是视频应用是制约网络技术进一步发展的关键 IC的分类 按处理的信号类型分类 模拟IC 模拟信号是在一定连续时间范围内和一定连续幅度范围内具有确定值的信号，能表达物理系统状态或行为的信息，或简单地说，是随时间变化的物理量，如电压、电流(或电荷值)、压力、温度和电磁波等 对模拟信号进行处理的IC称为模拟IC，如运算放大器、A／D和D／A转换器、连续时间滤波器、开关电容滤波器、乘法器、调制器和振荡器等 数字IC 数字信号是在时间和幅度的某些离散点上有确定值的信号 对数字信号进行处理的IC称为数字IC，如控制器、微处理器、ROM和RAM等 数-模混合IC 由于模拟采样技术和MOS工艺的发展，一个芯片能同时处理数字和模拟两种信号，这种IC称为数-模混合IC 数-模混合集成电路的发展，出现了系统级芯片(SOC)，它结合了数字技术和模拟技术，把D／A转换器、微处理器和存储器等集成在单个芯片上。 按生产的目的分类 通用集成电路： 如微处理器(CPU)芯片、存储器芯片、计算机外围电路芯片等等。这些芯片生产批量大，对电路的性能和芯片的利用率要求高，而对设计的成本、设计周期的要求可以放宽。 专用集成电路 ASIC (application specific integrated circuit):或用户专用IC(customer specific IC) 为某些用户的专门用途而生产的芯片，或者说是除了通用芯片以外的均属于ASIC。其特点与通用IC正相反，并且对EDA(电子设计自动化)工具的要求较高。 如半定制、定制特殊电路、PLD和FPGA电路，也包括采用门阵列和标准单元设计并制造的电路。 ASSP (application specific standard product)专用的标准产品 这类集成电路也是采用ASIC技术设计和制造的，但它是作为标准产品买给多个用户，它被列入制造商的产品目录中。 如LAN用电路、图形处理用集成电路、通信用CODEC等 半定制(semi-custom)方式。 通常是指门阵列(gate-array)和标准单元(standard-cell)的设计方法。半定制芯片设计比较容易，用户一般不需要进行最低层的版图设计，初期投资少，从设计到成品所需的时间短。 另外，由于半定制设计有规则的结构，故有利于CAD软件设计。其缺点是芯片的面积比较大，芯片利用率低，适合于要求设计成本低、周期短而生产批量小的芯片设计。 可编程逻辑器件 (programmable logic device，PLD)方式 其特点是“可编程”，由IC生产厂家提供已经封装好的芯片，芯片的功能由用户使用EDA工具“写入”其中，编程后的芯片便成为专用集成电路。 PLD包括可编程逻辑阵列(PLA)、可编程阵列逻辑(PAL)、通用阵列逻辑(GAL)、可编程门阵列(PGA)和现场可编程门阵列(FPGA)，其中FPGA的发展最活跃，其产品的等效门可达几十万门。 PLD进一步缩短了设计周期，降低了设计成本，有的PLD器件允许用户多次“重写”，大大方便了