纳米CMOS集成电路设计技术和发展趋势

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1、万方数据专家论坛ExpertForum纳米CMOS集成电路设计技术和发展趋势戴宇杰，吕英杰，张小兴(南开大学，天津300071)摘要：论述了日美等国纳米CMOS集成电路半导体制造工艺的现状和发展趋势，分析说明国外半导体制造技术的战略和发展状况；结合90nmCMOS工艺设计的超大规模SOC芯片的实践，对纳米CMOS集成电路设计技术进行分析；阐述SOC设计面临的技术难题，并对今后的发展趋势进行了预测。关键词：纳米CMOS集成电路；系统集成芯片；设计技术；发展趋势中图分类号：TN432文献标识码：A文章编号：1671—4776(2007)12—1031—05DesignandDevelop

2、mentofNanoCMOSICDaiYujie，LtiYingjie，ZhangXiaoxing(NanKaiUniversity,Ti删in300071。China)Abstract：ThecurrentsituationanddevelopmentofnanometerCMOSICsemiconductormanufacturingengineeringinJapan，USAandothercountrieswereinvestigated，andnilanalysisofthestrategy，currenttechnologysituationofsemiconductor

3、manufacturinginthesecountriesweremade．ThedesigntechnologyofnanoCMOSICwasillustrated，byimplementingthe90nmCOMSULS(ultralargescale)SOC．Finally，thetechnologyproblemsofSOCdesigningweretreated，andthedevelopmenttrendwasforecast．Keywords：nanometerCMOSIC；SOC；designingtechnique；developmenttrendEEACC：257

4、0D1引言近几年来，随着通信、多媒体等市场需求增大，对芯片的功能要求不断变化、增加，促使芯片技术向着系统化、高速处理、多功能、低功耗方向发展；另一方面随着集成电路工艺技术的飞速发展，使芯片制造工艺和设计向着高集成化、微细化方向发展。从2002年半导体制造技术开始进入130nm时代，超深亚微米SOC集成电路工艺技术收稿日期：2007—10—11的突破，使用于完成复杂信号处理的多个微处理器(MPU)、数字信号处理器(DSP)、存储器、I／F、模拟等更多功能的电路能集成在同一芯片上。这种将过去由一块电路板或一个装置才能完成的整个系统的各个功能集成在同一芯片上的技术，称为SOC芯片设计技术。

5、采用SOC集成电路技术，可以大幅度地提高系统的可靠性，减少系统的面积和功耗，降低成本，极大地提高性能价格比。SOC芯片的技术特点和其所具有的高附加值么纭——黜么锄。冤么。幼，／December2007@微纳电子技术2007年第12期万方数据专家论坛ExpertForum性，使之成为一种具有国家战略意义的实用技术并代表该国高技术发展的水平。近几年，美国、日本、欧州各国、韩国和我国台湾地区均投入了大量物力和人力，把SOC芯片设计和制造技术作为一种战略来研究和开发。最近，我国已开始建立芯片生产线，集成电路设计公司也迅速增加并达到了一定水平和规模。半导体制造和设计是一个有高附加值的产业，但也

6、是高投入的产业，特别是nm级CMOS集成电路的研发。了解和分析考察国外半导体制造工艺的技术现状和发展趋势、纳米CMOS集成电路技术的课题及发展趋势，可以确定自己的研究方向，将有限的人力、物力和财力集中投入到需要的领域和目标上。对SOC芯片设计方法和技术进行研究，解决芯片设计方法和技术问题，可以促进和带动集成电路设计产业的形成，推动IC设计行业的发展，早出高性能的芯片产品。2国外半导体制造工艺的技术现状和发展趋势电子信息产业的发展，带动了对SOC芯片需求迅猛增加。SOC芯片的市场需求和其所具有的高附加值魅力，促使美国、日本和欧洲等国从2004年开始投资建立90、65nmCMOS工艺生产

7、线，参见表l、2。从表1、2可以看出，国外超深亚微米制造技术已进入实用期和大力发展期。在建设先进的生产线、掌握其制造加工技术的同时，芯片设计技术，尤其是超深亚微米制造工艺的芯片设计方法成为技术瓶颈。美国和日本的企业为了削减设计费用／时间，正在积极研究开发新技术和EDA工具。SOC芯片设计不仅需要有雄厚的系统知识，更需要有超大规模集成电路的设计方法和技术，它不是设备、设计工具、软件的设计环境的简单拼凑，而是设计经验和技术有机的整合。国外的芯片设计制造厂家都设