第１章　概论new2008

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1、ＣＭＯＳ模拟集成电路设计主讲教师：常昌远TEL：83791831-8206Email:ccyycc@seu.edu.cn概论*模拟集成电路概述重要性基本概念发展概况*MPW介绍*本课程使用的符号*本课程基本内容与安排集成电路重要性集成电路是微电子技术的核心；IT产业的支柱：网络、计算机、通信当今人类智慧结晶的最好载体，其强大无比的功能产生于：重要的材料特性重大的理论发现奇特的结构构思巧妙的技术发明孜孜不倦的工艺实验集成电路设计者就是这一系列理论和技术的集成者集成电路（IC）的概念IntegratedCircuit的缩写；通过一系列工艺在单片半导体材料上（硅或者砷化镓）加工出

2、许多元器件(有源和无源的)按照一定要求连接起来执行某一特定的功能集成电路是电路的单芯片实现；实际芯片照片集成电路的特点（1）集成在同一衬底需考虑寄生效应；（2）电路结构与元件参数具有对称性；（3）用有源器件代替无源器件；（4）采用复合结构的电路；（5）级间采用直接耦合方式；（6）电路中使用的二极管，多用作温度补偿元件或电位移动电路。三极管与ＭＯＳ管的区别1.三极管是电流控制元件；ＭＯＳ管是电压控制元件。2.三极管参与导电的是电子—空穴，因此称其为双极型器件；ＭＯＳ管是电压控制元件，参与导电的只有一种载流子，因此称其为单极型器件。3.三极管的输入电阻较低，一般102_104

3、；ＭＯＳ管的输入电阻高，可达109_1014集成电路的发展集成电路发展的规律：摩尔定律（Moore’sLaw）---Min.transistorfeaturesizedecreasesby0.7Xeverythreeyears---Trueforatleast30years!后人对摩尔定律加以扩展：即集成电路的发展：工艺每三年升级一代；集成度每三年翻二番；特征线宽约缩小30％左右；逻辑电路（以CPU为代表）的工作频率提高约30％。集成电路的发展集成电路工艺发展非常迅速，已从亚微米(0.5到1微米)进入到深亚微米(小于0.5微米)，进而进入到超深亚微米(小于0.25微米，目

4、前已经到了0.09微米)。其主要特点：特征尺寸越来越小（最小的MOS管栅长或者连线宽度）芯片尺寸越来越大（diesize）单片上的晶体管数越来越多时钟速度越来越快电源电压越来越低布线层数越来越多I/O引线越来越多集成电路的发展集成电路经历了从小规模集成（SSI）、中规模集成（MSI）、大规模集成（LSI）和超大规模集成电路(VLSI)、而达到目前的特大规模集成电路(ULSI)时代，目前还有人提出了GSI的说法。年份1997199920012003200620092012最小线宽(mm）0.250.180.150.130.100.070.01DRAM容量256M1G1G~4G

5、4G16G64G256G晶体管数量(M)112140762005201400芯片尺寸(mm2)300340385430520620750时钟频率(MHz)750120014001600200025003000金属层数66～7777～88～99最低供电电压(V)1.8-2.51.5-1.81.2-1.51.2-1.50.9-1.20.6-0.90.5-0.6最大硅片直径(mm)200300300300300450450集成电路的发展自然界的物理量绝大部分都是以模拟量的形式呈现的，如电、磁、光、声音、温度、压力、流量、速度、加速度等，在强度和时间上都具有“连续”的特性。模拟信号

6、对模拟信号完成采集、放大、比较、变换等功能在信号处理和传输中，可能混入噪声和干扰，那么低噪声放大、弱信号放大、预滤波等技术往往是必不可少的。在宽带、高速信号处理中，特别是光信号处理与传输以及射频信号处理等领域中，数字化困难较大，所以模拟处理方法更为常用，这也是当前为什么模拟电路又“兴旺”起来的原因之一。随着微电子技术的发展，数字处理和模拟处理往往融为一体，数模混合的片上系统“SOC”必将得到进一步发展。模拟集成电路重要性模拟集成电路重要性信息化的关键技术SOC必不可少结构多样性-设计者的智慧与工艺密不可分赶超国外模拟集成电路发展方向放大器将继续向更高速度、更低噪声、更大动态

7、范围等方向发展；数据转换器将继续向更高速度、更高精度等方向发展；功率放大器将继续向更大功率、更高效率方向发展；低功耗电路特别是便携式设备应用电路将继续向更低功耗、更低电源电压方向发展。MOS集成电路，有NMOS集成电路、PMOS集成电路和CMOS集成电路三种，其中CMOS集成电路由于集成度高，功耗小，随着工艺技术的进步，CMOS运行速度也很高，噪声也较小，因而已经成为当前集成电路的主流技术；分析与设计分析：电路结构特性理解总结归纳－答案唯一设计：解决特定问题构思一个创造性过程方案不唯一　权衡得失ＣＭＯＳ模拟集成电路