微电子学概论ppt课件.ppt

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1、微电子学概论1绪论什么是微电子学微电子学的发展历史我国微电子学发展概况2微电子学：Microelectronics微电子学——微型电子学核心——集成电路3集成电路：IntegratedCircuit，缩写IC通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能4封装好的集成电路5集成电路集成电路的内部电路VddABOut6硅单晶片与加工好的硅片7集成电路芯片的显微照片864M

2、SDRAM（华虹NEC生产）芯片面积5.89×9.7=57mm2，456pcs/w，1个IC中含有1.34亿只晶体管9集成电路的内部单元10沟道长度为0.15微米的晶体管栅长为90纳米的栅图形照片1150m100m头发丝粗细30m1m1m(晶体管的大小)30~50m(皮肤细胞的大小)90年代生产的集成电路中晶体管大小与人类头发丝粗细、皮肤细胞大小的比较12集成电路设计与制造的主要流程框架设计芯片检测单晶、外延材料掩膜版芯片制造过程封装测试系统需求13集成电路的设计过程：设计创意+仿真验证集

3、成电路芯片设计过程框架是功能要求行为设计（VHDL）行为仿真综合、优化——网表时序仿真布局布线——版图后仿真否是否否是Singoff—设计业—14按电路功能分类数字集成电路(DigitalIC)：它是指处理数字信号的集成电路，即采用二进制方式进行数字计算和逻辑函数运算的一类集成电路模拟集成电路(AnalogIC)：它是指处理模拟信号(连续变化的信号)的集成电路线性集成电路：又叫做放大集成电路，如运算放大器、电压比较器、跟随器等非线性集成电路：如振荡器、定时器等电路数模混合集成电路(Digital-Ana

4、logIC)：例如数模(D/A)转换器和模数(A/D)转换器等15集成电路的分类16微电子科学技术的发展历史17晶体管的发明理论推动19世纪末20世纪初发现半导体的三个重要物理效应光电导效应光生伏特效应整流效应量子力学材料科学需求牵引：二战期间雷达等武器的需求18晶体管的发明1946年1月，Bell实验室正式成立半导体研究小组,W.Schokley，J.Bardeen、W.H.BrattainBardeen提出了表面态理论，Schokley给出了实现放大器的基本设想，Brattain设计了实验1947

5、年12月23日，第一次观测到了具有放大作用的晶体管191947年12月23日第一个晶体管NPNGe晶体管W.SchokleyJ.BardeenW.Brattain获得1956年Nobel物理奖20晶体管的三位发明人：巴丁、肖克莱、布拉顿21集成电路的发明1952年5月，英国科学家G.W.A.Dummer第一次提出了集成电路的设想1958年以德克萨斯仪器公司的科学家基尔比(ClairKilby)为首的研究小组研制出了世界上第一块集成电路，并于1959年公布了该结果221958年第一块集成电路：TI公司的K

6、ilby，12个器件，Ge晶片获得2000年Nobel物理奖23微电子发展史上的几个里程碑1962年Wanlass、C.T.Sah——CMOS技术现在集成电路产业中占95%以上1967年Kahng、S.Sze——非挥发存储器1968年Dennard——单晶体管DRAM1971年Intel公司微处理器——计算机的心脏目前全世界微机总量约6亿台，在美国每年由计算机完成的工作量超过4000亿人年工作量。美国欧特泰克公司认为：微处理器、宽频道连接和智能软件将是21世纪改变人类社会和经济的三大技术创新24第一个C

7、PU：400425PentiumIIICPU芯片26不断提高产品的性能价格比是微电子技术发展的动力集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸缩小倍，这就是摩尔定律微电子发展的规律27基于市场竞争，不断提高产品的性能价格比是微电子技术发展的动力。在新技术的推动下，集成电路自发明以来四十年，集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸缩小倍。这就是由Intel公司创始人之一GordonE.Moore博士1965年总结的规律，被称为摩尔定律。微电子技术发展的ROADMAP28微处理器的性能808

8、08086802868038680486PentiumPentiumPro100G10GGiga100M10MMegaKilo19701980199020002010导入期Moore’sLaw成熟期29集成电路技术是近50年来发展最快的技术微电子技术的进步按此比率下降，小汽车价格不到1美分FromS.M.SZE30我国微电子发展概况31我国微电子学的历史1955年5所学校在北大联合创建半导体专业北京大学、南京大学、复旦大学、吉林大学、厦