第一章 集成电路绪论

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1、主讲教师：谢亮Email:xlstoner@gmail.com课程内容集成电路的基本概念及常用的电路单元结构模拟集成电路的基本分析方法及设计流程集成电路设计的性能指标分析及解决思路通过具体工程实例讲解基本电路单元的设计方法参考书模拟集成电路与系统（清华大学出版社）RazaviB:DesignofanalogCMOSintegratedcircuitsAllenPE:CMOSAnalogCircuitDesignR.JacobBaker:CMOSMixed-SignalCircuitDesign超大规模集成电路与系统导论（电子工业出版社）微电子概论（高等教育出版社）

2、微电子学概论（北京大学出版社）第一章集成电路绪论近期美国工程技术界评出了20世纪世界最伟大的20项工程技术成就。对于其中的第五项电子技术是这样评价的：“从真空管到半导体，集成电路已成为当代各行各业工作的基石。”当前微电子技术的发展已进入集成系统芯片（SOC）的时代，可将整个系统或子系统集成在一个硅芯片上，经过进一步的发展，它可以将各种物理的、化学的、生物的敏感器（执行信息获取功能）和执行器与信息处理系统集成在一起，从而完成从信息获取、处理、存储、传输到执行的系统功能，这是一个更广义的集成系统芯片，可以认为是微电子技术的又一次革命性变革。目前，以集成电路为核心的电子信息产业超过了以汽车、

3、石油、钢铁为代表的传统工业而成为第一大产业，成为改造和拉动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石。1999年全球集成电路的销售额为1250亿美元，而以集成电路为核心的电子信息产业的世界贸易总额占世界GDP的3%。现代经济发展的数据表明，每1~2元的集成电路产值，带动了10元左右电子工业产值的形成，进而带动了100元GDP的增长。在今后10~15年内，我国将是世界制造中心之一。目前，我国的移动电话、固定电话用户和产量居世界第一；相关通信市场增长率也是世界第一；彩电等家用电器产量居世界第一；个人计算机（PC）市场增长率居世界第一，其市场规模也居世界前列。整机系统的巨大需求使我国成为世界最

4、大的集成电路芯片市场之一。集成电路的发展历史（一）1947年：贝尔实验室肖特莱等人发明了晶体管，这是微电子技术发展中第一个里程碑；1950年：结型晶体管诞生1950年：R.Ohl和肖特莱发明了离子注入工艺1951年：场效应晶体管发明1956年：C.S.Fuller发明了扩散工艺1958年：仙童公司RobertNoyce与德仪公司基尔比间隔数月分别发明了集成电路，开创了世界微电子学的历史；1960年：H.HLoor和E.Castellani发明了光刻工艺1962年：美国RCA公司研制出MOS场效应晶体管1963年：F.M.Wanlass和C.T.Sah首次提出CMOS技

5、术，今天，95%以上的集成电路芯片都是基于CMOS工艺1964年：Intel摩尔提出摩尔定律，预测晶体管集成度将会每18个月增加1倍；集成电路的发展历史（二）1966年：美国RCA公司研制出CMOS集成电路，并研制出第一块门阵列（50门）1967年：应用材料公司（AppliedMaterials）成立，现已成为全球最大的半导体设备制造公司1971年：Intel推出1kb动态随机存储器（DRAM），标志着大规模集成电路出现1971年：全球第一个微处理器4004由Intel公司推出，采用的是MOS工艺，这是一个里程碑式的发明1974年：RCA公司推出第一个CMOS微处理器180

6、21976年：16kbDRAM和4kbSRAM问世1978年：64kb动态随机存储器诞生，不足0.5平方厘米的硅片上集成了14万个晶体管，标志着超大规模集成电路（VLSI）时代的来临1979年：Intel推出5MHz8088微处理器，之后，IBM基于8088推出全球第一台PC1981年：256kbDRAM和64kbCMOSSRAM问世1984年：日本宣布推出1MbDRAM和256kbSRAM1985年：80386微处理器问世，20MHz1988年：16MDRAM问世，1平方厘米大小的硅片上集成有3500万个晶体管，标志着进入超大规模集成电路（VLSI）阶段集成电路的发展历

7、史（三）1989年：1MbDRAM进入市场1989年：486微处理器推出，25MHz，1μm工艺，后来50MHz芯片采用0.8μm会存在工艺1992年：64M位随机存储器问世1993年：66MHz奔腾处理器推出，采用0.6μm工艺1995年：PentiumPro,133MHz，采用0.6-0.35μm工艺；1997年：300MHz奔腾Ⅱ问世，采用0.25μm工艺1999年：奔腾Ⅲ问世，450MHz，采用0.25μm工艺，后采用0.