第一章半导体绪论

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1、集成电路版图设计青岛科技大学信息科学技术学院硬件教研室课程内容第一章：绪论第二章：电路知识基础第三章：集成电路制造工艺第四章：版图设计基础第五章：数字电路版图设计——标准单元技术第六章：模拟电路版图教材和参考书《集成电路掩膜设计——基础版图技术》（清华大学出版社）《CMOS集成电路版图——概念、方法与工具》（电子工业出版社）《模拟电路版图的艺术》《集成电路版图设计》（机械工业出版社）《数字集成电路——设计透视》（清华大学出版社）《数字集成电路——电路、系统与设计》（电子工业出版社）第一章绪论1.1集成电路设计基础知识1.2集成电路设计领域分

2、析1.3版图设计概念1.4版图设计的技术1.1集成电路设计基础知识一、IC的发展概况二、集成电路发展特点及规律三、设计举例一、集成电路(IC)的发展概况1947年由肖克利和他的两助手布拉顿、巴丁在贝尔实验室工作时发明的点接触式晶体管。1956年为此获诺贝尔物理学奖。一、集成电路(IC)的发展概况美国德州仪器公司于1958年发明了世界上第一块锗集成电路，并于2000年获得诺贝尔物理学奖一、集成电路(IC)的发展概况1961年，美国仙童半导体公司开发出世界上第一块硅集成电路。1962年，成功制造MOS集成电路。1971年，全球第一个微处理器4004

3、问世，采用MOS工艺。1988年，16MBDRAM问世，进入超大规模集成电路阶段。（1cm2的硅片上集成有3500万个晶体管）SoB,SoC。。。二、集成电路发展特点及规律集成电路工艺指标：（1）特征尺寸。特征尺寸减小，导致电路速度加快，晶体管密度增加。（2）集成度。集成度的增加得益于晶体管特征尺寸的减小。（3）晶圆（wafer）尺寸。2002年，Intel开始采用12英寸晶圆。二、集成电路发展特点及规律12英寸的晶圆集成电路按规模分类摩尔定律Moore‘sLawGodonMoore是Intel公司的创始人之一，1956年他曾对半导体技术的发展

4、作出预言：集成电路容量每18个月增加一倍。半导体技术发展蓝图集成电路设计的发展(1）20世纪60～70年代的初级集成电路硬件设计时期。（集成电路的集成度为几百门）(2）20世纪70～80年代的集成电路的软件编程设计时期。(3）20世纪80～90年代的专用集成电路（ApplicationSpecificIntegratedCircuit,ASIC）和系统集成设计时期。深亚微米和超深亚微米工艺对EDA技术的挑战集成电路的发展经历了微米（特征尺寸＞1μm）、亚微米（特征尺寸＜1μm）、深亚微米（特征尺寸＜0.6μm）发展阶段，进入超深亚微米（特征尺寸

5、＜0.1μm）阶段深亚微米集成电路设计面临的4个方面的挑战：缩小尺寸、增加集成度、提高系统性能和降低功耗。深亚微米和超深亚微米工艺对EDA技术的挑战互联线对集成电路速度的影响。纳米（＜O.1μm）工艺：连线主导电路性能和可制造性对EDA设计工具的要求：以连线为基础，能够将各种物理效应考虑在内VLSI设计要求1、设计周期要求VLSI设计要求2、设计成本要求开发设计费用一般以人年计算，即开发过程中的人数与时间的乘积。设计时间在设计成本中占主要地位。全定制和半定制设计方法的选择。VLSI设计要求3、设计正确性及性能要求设计的正确性是集成电路设计中最基

6、本的要求设计失误会带来周期延误、直接经济损失等。4、设计过程集成化要求EDA设计工具需要将整个集成电路设计过程统一考虑，前后呼应，从全局的观点使系统设计达到最优。VLSI设计要求5、VLSI设计可测试性要求随着VLSI功能的日趋复杂，测试费用所占的比例明显增大。虽然芯片测试是在VLSI生产过程当中进行的，为了减小测试所需要的资源，往往在电路设计阶段就要考虑其可测试性、易测性的问题。三、设计举例功能描述x=a’b+ab’的逻辑图abx三、设计举例CMOS与非门的电路图三、设计举例CMOS反相器的掩膜版图PolysiliconInOutVDDGND

7、PMOS2lMetal1NMOSContactsNWell三、设计举例CMOS反相器的结构图N阱VoVinVSSVDDP-SUB磷注入硼注入磷硅玻璃PMOS管硅栅NMOS管硅栅三、设计举例第一章绪论1.1集成电路设计基础知识1.2集成电路设计领域分析1.3版图设计概念1.4版图设计的技术1.2集成电路设计领域分析集成电路设计者需要知道的知识包括：系统知识电路知识工具知识工艺知识IC设计领域及其工种介绍（一）模拟与混号信号电路设计在IC设计领域中，模拟的人才最为缺乏，但相对而言模拟/混合信号设计工程师的人才养成也最为困难，一般而言最起码需要2～3

8、年的经验才能完全上手。一般而言，具备电子背景的人学习模拟与混合信号领域的知识会比较容易进入状态，若非相关科系的话，则必须强化理论基础以及实作能力，方能