微电子学概论第三节设计技术.pdfVIP

Introduction to Microelectronics 第三章设计技术 §3.1 集成电路的分类 §3.2 集成电路设计基础 §§33.33 集成电路设计方法集成电路设计方法 §3.4 集成电路设计验证技术 §3.5 GaAs 电路设计技术 §§33.66 集成电路设计技术的挑战集成电路设计技术的挑战 第三章设计技术 通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件，电阻、电容等无 源器件，“集成”在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内， 执行特定的电路或系统功能，称为集成电路 （IC ）。 随着集成电路集成度的不断提高以及工艺技术不断进步，设计方法面临着很大 的挑战的挑战，特别是特别是SoCSoC技术的出现技术的出现，设计技术已经从设计技术已经从 “电路集成电路集成”发展到发展到 “系统集系统集 成”。传统的手工绘图、原理图输入等设计方法已经被替代，设计方法学和EDA 工具已经在集成电路设计中发挥着越来越大的作用，以保障设计成本和提高设计 效率。 §3.1 集成电路的分类 第三章设计技术 集成电路的发展历程 1952年5月，英国科学家G. W. Dummer第一次提出了集成电路的设想。 1958年德克萨斯仪器公司（TI ）的Clair Kilby发明了集成电路，该电路在锗衬 底上集成了12个器件，该发明获得了2000年诺贝尔物理学奖。 1965年Intel公司的创始人Gorden E. Moore提出了著名的摩尔定律：集成电路 的集成度，即芯片上晶体管数目每隔18个月增加一倍或每3年翻两倍。 40多年来，以动态存储器（DRAM ）和Intel公司的微处理器为代表的两大类集成 电路的规模几乎是准确按照摩尔定律发展。 IC技术成为近50多年来发展最快的技术，以Intel公司的微处理器为例，1971年推 出第一代四位微处理器产品4004 ，集成了2300只晶体管，采用10μm工艺实现，时钟 频率为频率为108kHz108kHz；推出的年推出的PentiumPentium 44微处理器微处理器，集成了集成只晶体管万只晶体管，采用采用 0.18 μm工艺，时钟频率为1.5GHz。 Pentium 4相比于4004 ，片上集成度增长了1.8万倍。 §3.1 集成电路的分类 第三章设计技术 集成电路的发展历程 第一块集成电路 4004微处理器 Pentium 4芯片 §3.1 集成电路的分类 第三章设计技术 集成电路的发展历程 集成电路工艺和集成度的发展概况 §3.1 集成电路的分类 第三章设计技术 集成电路的发展历程 集成电路所依赖的电子器件的发展经历了以下阶段集成电路所依赖的电子器件的发展经历了以下阶段： 电子管时代：1906年，福雷斯特等发明了电子管；电子管体积大、重量重、 耗电大耗电大、寿命短寿命短。目前在目前在一些大功率发射装置中使用些大功率发射装置中使用。 晶体管时代（分立器件）： 集成集成电路时代路时代 （集成集成器件件）： §3.1 集成电路的分类