半导体集成电路第0章.ppt

半导体集成电路 南京理工大学电光学院 第0章 绪论 集成电路的概念 集成电路的简要历史 集成电路的分类 本课程的主要内容 教材及主要参考资料 集成电路的概念 什么是集成电路 相关基本概念：IC、集成度、特征尺寸 什么是集成电路 Integrated Circuit (IC) 集成电路的简要历史 世界上第一只晶体管 世界上第一个MOSFET 集成电路的简要历史（续） 集成电路 1959年，Kilby制造出集成电路雏形。同年Noyce制造出第一个单片型集成电路。 集成电路 1971年，Hoff等人制造出世界上第一个微处理器。 从此，集成电路经历了小规模(Small Scale IC, SSI)、中规模(MSI)、大规模(LSI)的发展过程，目前已经进入超大规模(VLSI)和甚大规模(ULSI)阶段，到了一个“System on a Chip (SOC)”——片上系统时代。 集成电路发展的趋势 特征尺寸越来越小 芯片尺寸越来越大 单片上的晶体管数越来越多 时钟速度越来越快 电源电压越来越低 布线层数越来越多 输入/输出(I/O)引脚越来越多 摩尔定律（1960，G.Moore） 集成电路最小特征尺寸以每三年减小70%的速度下降，集成度每年翻一番。 价格每两年下降一半 这种规律在30年内有效（从1965开始） 集成电路的分类 按导电载流子类型分类 按电路处理信号方式分类 按电路规模分类 按实现方法分类 按电路功能分类 按设计方法分类 按导电载流子类型分类 参与导电的载流子既有空穴又有电子，称为双极型(Bipolar)。 参与导电的载流子只有空穴或电子，称为单极型。一般的MOS 管都属于这种型。 两者结合，Bi-CMOS型。 按信号处理方式分类 数字集成电路 模拟集成电路 数模混合集成电路 按电路规模分类 小规模集成电路(Small Scale IC, SSI) 中规模集成电路(Medium Scale IC, MSI) 大规模集成电路(Large Scale IC, LSI) 超大规模集成电路(Very Large Scale IC, VLSI) 特大规模集成电路(Ultra Large Scale IC, ULSI) 巨大规模集成电路(Gigantic Scale IC, GSI) 按实现方法分类 薄膜集成电路——由金属和金属合金薄膜以及半导体薄膜制成的元器件，布线连接构成的集成电路。一般采用薄膜工艺（蒸发、溅射、气相淀积等）在玻璃或陶瓷基片上制作。多用于微波电路。 半导体集成电路——以半导体单晶为基片，将构成电路的各元器件制作于同一基片上，布线连接构成的集成电路。 混合集成电路——由半导体集成电路、薄膜集成电路和分离元件中至少两种构成的集成电路。 按电路功能分类 通用集成电路——市场上能买到的具有通用功能的集成电路，比如CPU芯片等。 专用集成电路——针对某一电路系统的要求而专门设计制造的，具有特定电路功能。通常市场上买不到。如通信卫星芯片 专用标准集成电路——某一类的专用芯片用得多了，也就会有系统销售商贩卖。 按设计方法分类 全定制(Full Custom)：硅片完全没有经过加工，各掩膜层都要按特定电路的要求进行专门设计。 半定制(Semi Custom)：全部逻辑单元是预先设计好的，可以从单元库中调用所需单元来掩膜图形，可使用相应的EDA软件，自动布局布线。 可编程(Programmable)：全部逻辑单元都已经预先制成，不需任何掩膜，利用开发工具对器件进行编程，以实现特定的逻辑功能。 本课程的主要内容 集成电路器件与模型 集成电路制造技术 各种基本半导体集成电路（结构与工作原理） 半导体存储器 半导体集成电路设计初步 教材及主要参考材料 教材：现代半导体集成电路，电子工业出版社，杨银堂、朱樟明、刘帘曦 主要参考书： 半导体集成电路，清华大学出版社，朱正涌 专用集成电路设计基础，西安电子科技大学出版社，孙肖子等。 * * 将晶体管、电阻、电容等各种电子元器件以相互联系的状态集成到半导体材料或者绝缘体材料薄层片子上，再用一个管壳将其封装起来，构成一个完整的、具有一定功能的电路或系统。这种有一定功能的电路或系统就是集成电路. 集成电路 美国工程师杰克·基尔比 集成电路发明人 2000年获得诺贝尔物理学奖。 2005年6月20日因癌症在美国德州达拉斯市去世，享年八十一岁。 1958年9月12日，美国，德克萨斯州达拉斯市，德州仪器公司的实验室里，工程师杰克·基尔比成功地实现了把电子器件集成在一块半导体材料上的构想。这一天，被视为集成电路的诞生日，而这枚小小的芯片，开创了电子技术历史的新纪元。 美国工程师杰克·基尔比发明的第一块集成电路 集成电路发明人 Chip *