集成电路设计方法-ch(I)

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1、第一章集成电路设计概述集成电路（IC）的发展IC的分类、制造工艺IC设计的要求设计方法及其特点典型的设计流程自顶向下由底向上集成电路设计方法和工具的变革设计系统的结构框架EDA设计工具1959世界第一块IC诞生于德州仪器和西物电气公司4个晶体管/芯片30年的发展，经历了从SSI、MSI、LSI、VLSI和ULSI的发展，目前可达到：40亿个晶体管/芯片600MHz~4GHz工作频率0.1um的工艺线宽有人通过计算得到这样的结论：假如用真空电子管而不是集成电路，现在的便携式计算机的内存容量所占体积相当于纽约世界贸易中心；假如按集成电路降价的速度降价，现在的一辆汽车仅需27

2、美元集成电路（IC）的发展摩尔定律：1960年Intel公司创始人之一GordonMoore预言：集成电路的功能随时间呈指数增长规律。每过18个月,微处理器处理能力增加一倍而价格不变（集成度按18个月翻番）1960提出、1965年发表、1971得到第一次公开验证，IC近40年的发展历史完全证实了Moore的预言目前尽管速度放慢，但仍可至少持续到2012，达物理极限0.05m线宽工艺，2017年？IC集成度各主要特征与发展阶段DRAM容量每三年翻两番的发展速度1965年提出的莫尔定律得到验证（微处理器CPU的发展）从1971年的4004到1996年的PentiumII摩

3、尔定理还灵吗？经济摩尔定律纳斯达克指数的摩尔定律（从96个月减至12个月翻番的加速定律）纳斯达克指数的摩尔定律已耗尽燃料，彻底失效，回到1995年----2000年已彻底失效。15年集成电路电路技术发展预测摩尔定律---1995~2010技术摩尔定律-------仍然有效芯片发展的摩尔定律（集成度3年翻两番的发展速度）目前尽管速度放慢，但仍可至少持续到2012，达物理极限0.05m，2017年？光纤带宽需求的超摩尔定律（核心网带宽需求按9个月翻番速度发展）尽管速度放慢，但需求仍达14个月翻番，远高于摩尔定律缺乏能有效消耗带宽资源的应用，特别是视频应用是制约网络技术进一

4、步发展的关键IC的分类按处理的信号类型分类模拟IC模拟信号是在一定连续时间范围内和一定连续幅度范围内具有确定值的信号，能表达物理系统状态或行为的信息，或简单地说，是随时间变化的物理量，如电压、电流(或电荷值)、压力、温度和电磁波等对模拟信号进行处理的IC称为模拟IC，如运算放大器、A／D和D／A转换器、连续时间滤波器、开关电容滤波器、乘法器、调制器和振荡器等数字IC数字信号是在时间和幅度的某些离散点上有确定值的信号对数字信号进行处理的IC称为数字IC，如控制器、微处理器、ROM和RAM等数-模混合IC由于模拟采样技术和MOS工艺的发展，一个芯片能同时处理数字和模拟两种信

5、号，这种IC称为数-模混合IC数-模混合集成电路的发展，出现了系统级芯片(SOC)，它结合了数字技术和模拟技术，把D／A转换器、微处理器和存储器等集成在单个芯片上。按生产的目的分类通用集成电路：如微处理器(CPU)芯片、存储器芯片、计算机外围电路芯片等等。这些芯片生产批量大，对电路的性能和芯片的利用率要求高，而对设计的成本、设计周期的要求可以放宽。专用集成电路ASIC(applicationspecificintegratedcircuit):或用户专用IC(customerspecificIC)为某些用户的专门用途而生产的芯片，或者说是除了通用芯片以外的均属于ASIC

6、。其特点与通用IC正相反，并且对EDA(电子设计自动化)工具的要求较高。如半定制、定制特殊电路、PLD和FPGA电路，也包括采用门阵列和标准单元设计并制造的电路。ASSP(applicationspecificstandardproduct)专用的标准产品这类集成电路也是采用ASIC技术设计和制造的，但它是作为标准产品买给多个用户，它被列入制造商的产品目录中。如LAN用电路、图形处理用集成电路、通信用CODEC等按设计风格分类通用集成全定制(full-custom)方式。它主要是基于晶体管级的芯片设计，芯片中的全部器件及互连线的版图都是按照系统要求进行人工设计的，尽量达

7、到密度高、速度快、面积小和功耗低的要求，因此批量生产时经济性好，但是设计开发时间长，设计费用高。只有对于大量生产的通用IC或对性能有特殊要求的电路才适合采用全定制方式。但是最近随着硅编译技术的发展和设计自动化程度的不断提高，EDA工具提供了大量的经过精心设计好的标准化单元，使得全定制设计方法得到越来越广泛的应用。CMOS模拟集成电路的设计也属于这类电路：半定制(semi-custom)方式。通常是指门阵列(gate-array)和标准单元(standard-cell)的设计方法。半定制芯片设计比较容易，用户一般不需要进行最低层的版图设计，