第一讲 集成电路绪论.pdf

主讲教师：谢 亮 Email: xlstoner@ 课程内容  集成电路的基本概念及常用的电路单元结构  模拟集成电路的基本分析方法及设计流程  集成电路设计的性能指标分析及解决思路  通过具体工程实例讲解基本电路单元的设计方法 参考书  模拟集成电路与系统（清华大学出版社）  Razavi B:Design of analog CMOS integrated circuits  Allen P E: CMOS Analog Circuit Design  R. Jacob Baker: CMOS Mixed-Signal Circuit Design  超大规模集成电路与系统导论（电子工业出 版社）  微电子概论（高等教育出版社）  微电子学概论（北京大学出版社） 第一章集成电路绪论 近期美国工程技术界评出了20世纪世界最伟大 的20项工程技术成就。对于其中的第五项电子技术 是这样评价的：“从真空管到半导体，集成电路已 成为当代各行各业工作的基石。” 当前微电子技术的发展已进入集成系统芯片 （SOC）的时代，可将整个系统或子系统集成在一 个硅芯片上，经过进一步的发展，它可以将各种物 理的、化学的、生物的敏感器（执行信息获取功能） 和执行器与信息处理系统集成在一起，从而完成从 信息获取、处理、存储、传输到执行的系统功能， 这是一个更广义的集成系统芯片，可以认为是微电 子技术的又一次革命性变革。 目前，以集成电路为核心的电子信息产业超过了以汽 车、石油、钢铁为代表的传统工业而成为第一大产业， 成为改造和拉动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄 厚基石。1999年全球集成电路的销售额为1250亿美元， 而以集成电路为核心的电子信息产业的世界贸易总额占 世界GDP的3% 。现代经济发展的数据表明，每1~2元的 集成电路产值，带动了10元左右电子工业产值的形成， 进而带动了100元GDP的增长。在今后10~15年内，我国 将是世界制造中心之一。目前，我国的移动电话、固定 电话用户和产量居世界第一；相关通信市场增长率也是 世界第一；彩电等家用电器产量居世界第一；个人计算 机（PC ）市场增长率居世界第一，其市场规模也居世 界前列。整机系统的巨大需求使我国成为世界最大的集 成电路芯片市场之一。 集成电路的发展历史（一）  1947年：贝尔实验室肖特莱等人发明了晶体管，这是微电子技术发展中第 一个里程碑；  1950年：结型晶体管诞生  1950年：R.Ohl和肖特莱发明了离子注入工艺  1951年：场效应晶体管发明  1956年：C.S.Fuller发明了扩散工艺  1958年：仙童公司Robert Noyce与德仪公司基尔比间隔数月分别发明了集 成电路，开创了世界微电子学的历史；  1960年：H.H Loor和E.Castellani发明了光刻工艺  1962年：美国RCA公司研制出MOS场效应晶体管  1963年：F.M.Wanlass和C.T.Sah首次提出CMOS技术，今天，95% 以上的 集成电路芯片都是基于CMOS工艺  1964年：Intel摩尔提出摩尔定律，预测晶体管集成度将会每18个月增加1 倍； 集成电路的发展历史（二）  1966年：美国RCA公司研制出CMOS集成电路，并研制出第一块门阵列（50 门）  1967年：应用材料公司（Applied Materials ）成立，现已成为全球最大的半导 体设备制造公司  1971年：Intel推出1kb动态随机存储器（DRAM ），标志着大规模集成电路出 现  1971年：全球第一个微处理器4004 由Intel公司推出，采用的是MOS工艺，这 是一个里程碑式的发明  1974年：RCA公司推出第一个CMOS微处理器1802  1976年：16kb DRAM和4kb SRAM 问世  1978年：64kb动态随机存储器诞生，不足0.5平方厘米的硅片上集成了14万个 晶体管，标志着超大规模集成电路（VLSI ）时代的来临  1979年：Intel推出5MHz 8088微处理器，之后，IBM基于8088推出全球第一 台PC  1981年：2