专用集成电路概念与设计流程(I)

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1、第二讲专用集成电路概念及设计流程浙大微电子韩雁2011年2月28日专用集成电路(IC)概念通用集成电路:市场上能买到的IC专用集成电路(ASIC)市场上买不到、需要自己设计实现的IC2浙大微电子半导体产业的主要产品分类分为四大类：集成电路，分立器件，光电器件、传感器05-07年全球半导体产品销售比例200520062007集成电路(IC,通用、专用)84.8％84.5％85.4％分立器件(Discrete)7.1％6.7％6.4％光电器件(Optoelectronic)6.1％6.6％6.3%传感器(Sensors)2.0％2.2％1.9％3浙大微电子一、通用集成电路的四种

2、产品形态IC产业主要以四大类产品的形态存在微器件（MicroDevice）存储器（Memory）逻辑电路（Logic）模拟电路（Analog）4浙大微电子1.微器件（MicroDevice）微器件由三部分器件构成1.1微处理器（MPU）通用型、嵌入式1.2微控制器（MCU）4、8、16、32位1.3数字信号处理器（DSP）通用型、嵌入式5浙大微电子1.1微处理器（MPU）通用型微处理器PC机或工作站、服务器等的CPU，具有高垄断、高技术、高利润、高风险等特征。嵌入式型微处理器嵌入式CPU的基础是通用型CPU，本质上与通用CPU的区别不大，只是在各种不同的应用中仅保留与具体应

3、用有关的功能，去除冗余的功能。6浙大微电子通用型微处理器高垄断：整个行业的PC市场基本被Intel、AMD两家所控制，Sun、IBM等少数公司只能分享工作站与服务器领域的一部分市场。高技术：通用CPU强烈追求功能的强大和频率的提高，对最先进的IC工艺需求十分迫切，高端CPU已进入45nm工艺制程。继续缩小加工尺寸将遇到漏电流增大及互连线延时问题，因而转向通过改变体系框架发展多核CPU来达到目标。高利润：以Intel处理器为例，其产品享受着30~40%的高额利润，而像戴尔这样的计算机公司，却只有5％的利润。高风险：高技术意味着新的企业如果想进入这个行业，必然承受高风险这个代价

4、。7浙大微电子嵌入式CPU嵌入式CPU主要用于消费类家电、汽车电子、工业设备等，是一个应用高度分散，不断创新的产业。与通用CPU领域的“独大”局面不同，嵌入式CPU呈现的是一个百家争鸣的形态。与通用型CPU主要使用x86或PowerPC两类核心架构相比，嵌入式CPU常见的核心架构还包括MIPS、ARM、SuperH等。8浙大微电子1.2微控制器（MCU）MCU是各种自动控制系统的核心，是最早的SoC，它将CPU、RAM、ROM、定时器、I/O接口和外围电路整合在单一芯片上，形成系统级芯片。对系统的显示器、键盘、传感器等外围进行控制。市场的产品生命周期很长（汽车中3到10年，

5、家电中5年）。运用的软件及操作系统也不太会更换，这些都有别于MPU市场。9浙大微电子4、8、16、32位元MCU市场出货量数据来源：In-Stat，200610浙大微电子1.3数字信号处理器（DSP）与微处理器分类一样，DSP也分为通用DSP与嵌入式DSP两类。通用DSP的主要市场在于通信应用。嵌入式DSP则应用广泛，包括DVD播放机、机顶盒、音视频接收设备、MP3播放器、数码相机和汽车电子等。11浙大微电子2.存储器（Memory）主要包括DRAM和Flash（闪存）两大类产品。最为体现半导体先进制程和经营规模效应的产品。是一种最通用的商品，价格对供求变化的敏感性非常高，

6、波动幅度极大。资金需求大、工艺技术要求先进，产业变动起伏，不易控制。市场特点决定需要很大规模的制造和量产能力，是半导体产业中最不稳定的市场，是制造商和投资者眼中的高风险业务。存储器制造厂商经营压力沉重，但效益也是半导体产业中最高的。12浙大微电子2.1DRAMDRAM存储器起源于Intel公司，后日本、韩国及中国台湾纷纷以此为切入点进入IC产业领域，迄今为止依然是这些国家和地区的主打产品。因为日本企业的逐渐强大，Intel在1985年宣布退出存储器领域，转而集中发展微处理器。因为日本存储器产业的强大，使得1988年日本位居全球半导体产业之首，独占世界市场50％以上，并维持7

7、年之久。同样因为韩、台在DRAM领域的相继崛起，美国称霸微处理器领域，导致日本在世界半导体市场上的地位又逐渐下降，近年已仅占20％。13浙大微电子DRAM现状美国TI、Motorola已完全退出DRAM存储器产业，IBM亦淡出，仅剩下全球市占率第四的美光（Micron）独撑大局日本东芝、富士通、日立等均退出DRAM市场，日立与NEC整合成立尔必达（Elpida）公司，成为全球第五大存储器厂商。欧洲仅剩下德国的英飞凌(Infineon)，市场占有率2000年窜升至第四。06年剥离其存储器事业部门成立Qimonda，为