IC设计原理.ppt

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1、1第一章集成电路制造工艺流程集成电路（IntegratedCircuit）制造工艺是集成电路实现的手段，也是集成电路设计的基础。2021/9/26韩良21.无生产线集成电路设计技术随着集成电路发展的过程，其发展的总趋势是革新工艺、提高集成度和速度。设计工作由有生产线集成电路设计到无生产线集成电路设计的发展过程。无生产线（Fabless）集成电路设计公司。如美国有200多家、台湾有100多家这样的设计公司。引言2021/9/26韩良32.代客户加工（代工）方式芯片设计单位和工艺制造单位的分离，即芯片设计单位可以不拥有生产线而存在和发展，而芯片制造

2、单位致力于工艺实现，即代客户加工（简称代工）方式。代工方式已成为集成电路技术发展的一个重要特征。引言2021/9/26韩良43.PDK文件首先，代工单位将经过前期开发确定的一套工艺设计文件PDK（PocessDesignKits)通过因特网传送给设计单位。PDK文件包括：工艺电路模拟用的器件的SPICE（SimulationProgramwithICEmphasis）参数，版图设计用的层次定义，设计规则，晶体管、电阻、电容等元件和通孔（VIA）、焊盘等基本结构的版图，与设计工具关联的设计规则检查（DRC）、参数提取（EXT）和版图电路对照（LV

3、S）用的文件。引言2021/9/26韩良54.电路设计和电路仿真设计单位根据研究项目提出的技术指标，在自己掌握的电路与系统知识的基础上，利用PDK提供的工艺数据和CAD/EDA工具，进行电路设计、电路仿真（或称模拟）和优化、版图设计、设计规则检查DRC、参数提取和版图电路图对照LVS，最终生成通常称之为GDS-Ⅱ格式的版图文件。再通过因特网传送到代工单位。引言2021/9/26韩良65.掩模与流片代工单位根据设计单位提供的GDS-Ⅱ格式的版图数据，首先制作掩模（Mask），将版图数据定义的图形固化到铬板等材料的一套掩模上。一张掩模一方面对应于版

4、图设计中的一层的图形，另一方面对应于芯片制作中的一道或多道工艺。在一张张掩模的参与下，工艺工程师完成芯片的流水式加工，将版图数据定义的图形最终有序的固化到芯片上。这一过程通常简称为“流片”。引言2021/9/26韩良7代工（Foundry）厂家很多，如：无锡上华（0.6/0.5mCOS和4mBiCMOS工艺)上海先进半导体公司(1mCOS工艺)首钢NEC(1.2/0.18mCOS工艺)上海华虹NEC(0.35mCOS工艺)上海中芯国际(8英寸晶圆0.25/0.18mCOS工艺)引言6.代工工艺2021/9/26韩良8代工（Found

5、ry）厂家很多，如：宏力8英寸晶圆0.25/0.18mCMOS工艺华虹NEC8英寸晶圆0.25mCMOS工艺台积电(TSMC)在松江筹建8英寸晶圆0.18mCMOS工艺联华(UMC)在苏州筹建8英寸晶圆0.18mCMOS工艺等等。引言6.代工工艺2021/9/26韩良97.境外代工厂家一览表2021/9/26韩良10F&F(FablessandFoundry)模式工业发达国家通过组织无生产线IC设计的芯片计划来促进集成电路设计的专业发展、人才培养、技术研究和中小企业产品开发，而取得成效。这种芯片工程通常由大学或研究所作为龙头单位负责人员

6、培训、技术指导、版图汇总、组织芯片的工艺实现，性能测试和封装。大学教师、研究生、研究机构、中小企业作为工程受益群体，自愿参加，并付一定费用。引言8.芯片工程与多项目晶圆计划2021/9/26韩良118.芯片工程与多项目晶圆计划RelationofF&F(无生产线与代工的关系)2021/9/26韩良12多项目晶圆MPW（multi-projectwafer)技术服务是一种国际科研和大学计划的流行方式。MPW技术把几到几十种工艺上兼容的芯片拼装到一个宏芯片（Macro-Chip）上然后以步进的方式排列到一到多个晶圆上，制版和硅片加工费用由几十种芯片

7、分担，极大地降低芯片研制成本，在一个晶圆上可以通过变换版图数据交替布置多种宏芯片。引言8.芯片工程与多项目晶圆计划2021/9/26韩良13代工单位与其他单位关系图2021/9/26韩良14集成电路制造工艺分类1.双极型工艺（bipolar）2.MOS工艺3.BiMOS工艺2021/9/26韩良15§1-1双极集成电路典型的PN结隔离工艺2021/9/26韩良16思考题1.需要几块光刻掩膜版(mask)?2.每块掩膜版的作用是什么？3.器件之间是如何隔离的？4.器件的电极是如何引出的？5.埋层的作用？2021/9/26韩良17双极集成电路的基本

8、制造工艺，可以粗略的分为两类：一类为在元器件间要做隔离区。隔离的方法有多种，如PN结隔离，全介质隔离及PN结-介质混合隔离等。另一类为器件间的自然隔离