第1章-集成电路设计概述PPT.pptVIP

集成电路设计 * 2 目录 第1章 集成电路设计概述 第2章 集成电路材料、结构与理论 第3章 集成电路基本工艺 第4章 集成电路器件工艺 第5章 MOS场效应管的特性 第6章 集成电路器件及SPICE模型 第7章 SPICE数模混合仿真程序设计流程及方法 第8章 集成电路版图设计与工具 第9章 模拟集成电路基本单元 第10章 数字集成电路基本单元与版图 第11章 集成电路数字系统设计基础 第12章 集成电路的测试和封装 * 3 第一章 集成电路设计概述 1.1 集成电路的发展 1.2 集成电路设计流程及设计环境 1.3 集成电路制造途径 1.4 集成电路设计知识范围 * 4 认识晶圆和集成电路 * 5 裸片 * 8 应 用 * 9 1.1 集成电路的发展 1.2 集成电路设计流程及设计环境 1.3 集成电路制造途径 1.4 集成电路设计知识范围 * 10 1947年12月16日, 美国贝尔实验室(Bell-Lab) , William Shockley领导的研究小组发现了晶体管效应。☆ 1948年6月向全世界公布。 1956年，W. Shockley, John Bardeen, Walter Brattain 获诺贝尔物理奖, ‘for their researches on semiconductors and their discovery of the transistor effect’ 图1.1 最原始的点接触式晶体管 1.1 集成电路的发展 * 11 硅时代的飞跃—集成电路的诞生 Fig1.2 Jack Kilby’s first Integrated Circuits (IC) of the world * 12 表1.1 集成电路工艺、电路规模和产品的发展概况 P-IV,手机芯片等 P-III 专用处理器,虚拟现实机,灵巧传感器 16位32位微处理器,复杂外围电路 8位微 处理器, ROM RAM 计数器复接器加法器 平面 器件: 逻辑门触发器 结型 晶体管和 二极管 结型晶体管 典型 产品 50M 10M 1M-10M 20K-1M 1K-20K 100-1K 10 1 1 产品芯片上大约晶体管数目 SOC GSI ULSI VLSI LSI MSI SSI 分立元件 晶体管 工艺 2003 2000 1990 1980 1971 1966 1961 1950 1947 年份 * 13 摩尔定律(Moore’s Law) Moores law : the number of components per IC doubles every 18 months. Moores law hold to this day. * 14 Intel的CPU验证摩尔定律 * 15 Fig1.4 Intel 4004 Micro-Processor by 1971 the 4004 the first 4-bit microprocessor was in production. The 4004 was a 3 chip set with a 2kbit ROM chip, a 320bit RAM chip and the 4bit processor each housed in a 16 pin DIP package. The 4004 processor required roughly 2,300 transistors to implement, used a silicon gate PMOS process with 10µm line widths, had a 108kHz clock speed and a die size of 13.5mm2. * 16 Intel Pentium (II)---1997 Fig1.5 0.35µm CMOS die size: 209 mm2 * 17 80年代以后—DRAM的发展 表 1.2 * 18 12英寸(300mm) 0.09微米是目前量产最先进的CMOS工艺线 关心工艺线 * 19 集成电路技术发展趋势 1) 特征尺寸：微米亚微米深亚微米，目前的主流工艺是0.35、0.25和0.18 m，0.15和 0.13m,90nm,65nm,45nm已开始走向规模化生产； 2) 电路规模：SSISOC； 3）晶圆的尺寸增加, 当前的主流晶圆的尺寸为8英寸, 正在向12英寸晶圆迈进； 4）集成电路的规模不断提高, 先进的CPU(P-IV)已超过4000万晶体管, DRAM已达Gb规模； * 20 5）集成电路的速