专业集成电路设计基础

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1、专用集成电路设计基专用集成电路设计基础础编著：孙肖子、张健康编著：孙肖子、张健康张犁、吴建设、邓成张犁、吴建设、邓成《《专用集成电路设计基础专用集成电路设计基础》》课程介绍课程介绍∑课时：30学时（22学时课堂教学、8学时上机实习）∑基本内容学时分配：¾第一次课：概论¾第二次课：集成电路工艺基础及版图设计¾第三次课：集成电路工艺基础及版图设计¾第四次课：CMOS集成电路器件基础¾第五次课：数字集成电路设计基础¾第六次课：数字集成电路设计基础¾第七次课：数字集成电路系统设计¾第八次课：模拟集成电路设计基础¾第九次课：模拟

2、集成电路设计基础¾第十次课：硬件描述语言VHDL/VerilogHDL简介¾第十一课：常用EDA工具简介∑要求：初步了解ASIC设计的全部过程及相关设计技术∑考核方法：笔试与上机实习相结合第一章：概论第一章：概论ASICASIC——AApplicationpplicationSSpecificpecificIIntegratedntegratedCCircuitircuit，，意为专用集成电路，是面向特定用途意为专用集成电路，是面向特定用途或用户而专门设计的一类集成电路。或用户而专门设计的一类集成电路。ßß采用采用AS

3、ICASIC设计突出的优点设计突出的优点1.某些复杂电路系统只能采用ASIC进行设计2.采用ASIC设计复杂电路系统具有极高的性价比3.能够减少开发时间,加快新产品的面世速度(Time-to-Market)4.提高系统的集成度,缩小印制板面积,降低系统的功耗5.提高了产品的可靠性,使产品易于生产和调试,降低了维护成本ß国外IC发展现状和趋势1.当前国际集成电路的加工水平为0.09微米（90纳米）我国目前的水平为0.18微米，与国外相差2~3代2.目前国内外硅圆片加工直径多为8英寸和12英寸，16和18（450nm）英寸

4、正在开发当中，预计18英寸硅片在2016年可望投入生产3.集成电路扩展新的应用领域：微机电系统（MEMS）微光机电系统、生物芯片、超导等4.基础研究的主要内容是开发新原理器件，包括：共振隧穿器件（RTD）、单电子晶体管（SET）、量子电子器件分子电子器件等ßIC发展重点和关键技术1.亚100纳米可重构SoC创新开发平台与设计工具研究2.SoC设计平台与SIP（硅知识产权）重用技术3.新兴及热门集成电路产品开发，包括64位通用CPU以及相关产品群、网络通信产品开发等4.10纳米1012赫兹CMOS研究5.12英寸90/6

5、5纳米微型生产线6.高密度集成电路封装的工业化技术7.SoC关键测试技术研究8.直径450nm硅单晶及抛光片制备技术一、集成电路的发展历程一、集成电路的发展历程∑集成电路的出现¾1947-1948年：公布了世界上第一支（点接触）晶体三极管—标志电子管时代向晶体管时代过渡。因此1956年美国贝尔实验室三人获诺贝尔奖¾1947年圣诞节前两天的一个中午，贝尔实验室的沃尔特·布拉登和约翰·巴丁用几条金箔片、一片半导体材料和一个弯纸架制成一个小模型，可以传导、放大和开关电流。他们把这个发明称为“点接晶体管放大器”。∑Willia

6、mShockley“晶体管之父”∑1929年—1989年∑1936年获MIT固体物理学博士学位被誉为“硅谷第一公民”，是其非凡的商业眼光成就了硅谷，也是其拙劣的企业才能造就了硅谷。在帕罗阿尔托市成立了晶体管实验室，该实验室成为大批后来在硅谷开设公司的工程师的培训班。¾1948年1月23日，威廉·肖克利提出了结型晶体管的想法。1951年，他领导的研究小组制出了第一个可靠的结型晶体管。∑集成电路的出现¾1951年：成功制出结型晶体管¾1952年：英国皇家雷达研究所第一次提出“集成电路”的设想¾1958年：美国德克萨斯仪器公

7、司制造出世界上第一块集成电路（双极型-1959年公布）实际上集成电路的发明人有两个：一个是仙童公司(Fairchild)的罗伯特·诺伊斯一个是TI公司的杰克·基尔比集成电路专利权之争使这两个公司的争吵贯穿了整个20世纪60年代，直到法院裁定两个人为共同发明人为止。¾1960年：制造成功MOS集成电路∑集成电路发展的特点：¾特征尺寸越来越小（0.10um）¾硅圆片尺寸越来越大（8inch~12inch）¾芯片集成度越来越大（>2000K）¾时钟速度越来越高（>500MHz）¾电源电压/单位功耗越来越低（1.0V）¾布线层

8、数/I/0引脚越来越多（9层/>1200）∑摩尔定律（Moore’sLaw）—美国Intel公司前总裁于1965年总结出的有关集成电路发展趋势的著名预言，该预言直至今日依然准确。其主要内容是：¾单片IC芯片上可以集成晶体管的数量以年为单位呈现指数规律发展，即集成度每年翻一番。¾价格每两年下降一半。GordonMoore生于1929