集成电路设计-引言.ppt

* * * 集成系统SOC设计 SYSTEM-ON-A-CHIP 超深亚微米工艺 基于IP复用技术 软硬件协同设计 MEMORY Cache/SRAM or even DRAM ProcessorCore DSP Processor Core Graphics MPEG VRAM Motion Encryption/ Decryption SCSI EISA Interface Glue Glue PCI Interface I/O Interface LAN Interface 以MPU为核心，集成各种存储器和外围电路于一个芯片上； 以DSP为核心，多功能集成为SOC； 以上两种的混合或者把系统算法与芯片结构的有机集成。 ? SOC将为我们带来什么？ 微电子机械系统（MEMS）和微光电机系统（MOEMS）等是20世纪90年代初快速热起来的新技术，被称为硅半导体技术或微电子技术的又一次革命。 它的核心是把电子信息系统中的信息获取、信息执行与当前信息处理等主要功能集成于一个芯片上（它们在当前的计算机系统中是分立的）。 微电子机械系统（MEMS） ? MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems) 基于微电子和微机械的有机集成，在微电子技术基础上设计及制造特征尺寸在亚微米至毫米之间的微型机械，实现微传感器、微执行器、信号处理和智能控制的一体化集成。 1mm 三轴微加表 微透镜 微马达 微齿轮 微麦克风 微超声波接近传感器 气囊加速度计 90年代中期ICP体硅工艺 九十年代末5层多晶硅技术 集成电路开发设计的5个阶段 ①系统设计阶段； ②电路设计阶段； ③CAD设计阶段； ④样片生产阶段； ⑤批量生产阶段。 系统设计阶段 在系统设计阶段，系统设计者要提出系统的总体指标，其中包括关键功能、子系统划分、各子系统功能特点以及重要的端口特性、功率消耗、封装要求以及主要的接口要求。 既然是在系统总体规划阶段进行设计，只宜对关键特性指标作出具体规定，其余细节部分不作苛求，以利后面设计阶段有较大的回旋余地。 进行逻辑设计和基本单元电路形式的选定。 选择制造厂商，决定采用什么工艺形式(双极、MOS)和运用什么样的设计手段(全定制、门阵列，宏单元或标准单元)。 对设计结果进行优化。对优化结果再进行逻辑模拟和时序验证，以保证逻辑系统正确。 要考虑测试方法或测试模式。 表1-4列出了在此设计阶段用户和厂商所要从事的工作和协调关系。 电路设计阶段 在电路设计阶段，要将上面各步的设计内容都具体化。 决定引出脚排列、封装形式 逻辑门的具体结构和数量、芯片面积、功率消耗、供电方式(单电源、双电源以及电源数值)。 输出功率、竞争条件、噪声余度、主信号通道也都是本阶段设计所要考虑的问题。 表1-5列出了这—设计阶段的主要任务 CAD设计阶段 CAD设计过程：需要用到逻辑模拟、故障模拟、电路模拟等许多软件程序 需要单元库或各种标准单元，布局布线软件和产生版图的软件和接口设备。所有这些软件程序和接口设备都必须和选定的制造厂商协调一致，以保证通过CAD设计的结果可以投制样片 设计师可以到集成电路制造商的计算中心去进行设计，也可以在用户自己的计算机系统或工作站上从事集成电路设计，但是这些计算机系统或工作站的软件必须与制造商协调一致。 CAD设计阶段的最终结果是记录在软磁盘或磁带上的一系列数据。 集成电路制造商根据用户的数据就能制出一套掩模，用于选定的工艺线试制出电路样片。 制造商再根据用户提供的测试规范对样片进行检测并将结果通告用户。 用户在收到样片测试报告后，将硬件测试结果与原系统总体设计指标相比较，如果符合要求，就可准予批量投产。若样片结果不能令人满意则需要仔细检查问题出在哪里，如果原设计过程中有误，就得对原设计有关部分进行修改或全部重新设计。 表1—7列出了样片或产品制造阶段的任务 样片或产品制造阶段 样片测试 电路设计完成后，将设计资料移交到集成电路芯片加工厂进行。 样片制成后进行电路性能测试即样片测试，以确定制成样片电路与设计电路具有同样的性能。 测试内容包括基本特性测试-直流特性与功能特性；环境特性测试-温度变化，电压变化对电路性能的影响。 成品测试 样片测试证实制成电路芯片性能符合设计规定要求，表明设计过程基本完成，可进行批量化的芯片生产。 批量化生产出来的芯片仍然要进行电路性能测试，淘汰那些不符合要求的制成品，即是成品测试。 工艺选择-- VLSI中常见硅工艺及其特点 CMOS特点是功耗低、密度高，目前采用CMOS工艺，门时延已达0.Xns，是使用最为广泛的集成电路生产工艺。 双极(BIPOLAR)性能较高，功耗较大