集成电路设计基础Ch01引言.ppt
2023/5/29 2023/5/29华 华 侨 侨 大 大 学 学 专 专 用 用 集 集 成 成 电 电 路 路 系 系 统 统 实 实 验 验 室 室IC设计基础华侨大学 电子工程电系2012年1 1华 华 侨 侨 大 大 学 学 专 专 用 用 集 集 成 成 电 电 路 路 系 系 统 统 实 实 验 验 室 室2023/5/29 2023/5/2980年代以后DRAM的发展时间 容量 面积 工艺 价格1982 256K 45mm22P 2um NMOS$511986 1M 75mm23P 1.2um CMOS$1001988 4M 95mm23P2M 0.8um CMOS$1241991 16M 130mm24P2M 0.5um CMOS$2751994 64M 170mm25P3M 0.35um CMOS$5751998 256M 204mm25P3M 0.25um CMOS$5752003 1G表表 1.21.22 2华 华 侨 侨 大 大 学 学 专 专 用 用 集 集 成 成 电 电 路 路 系 系 统 统 实 实 验 验 室 室2023/5/29 2023/5/291.2 当前国际集成电路技术发展趋势3 3华 华 侨 侨 大 大 学 学 专 专 用 用 集 集 成 成 电 电 路 路 系 系 统 统 实 实 验 验 室 室2023/5/29 2023/5/29 12 12 英寸 英寸(300(300mm)0.09 mm)0.09 微米是目前量产最先进的 微米是目前量产最先进的CMOS CMOS 工艺线 工艺线关心工艺线4 4华 华 侨 侨 大 大 学 学 专 专 用 用 集 集 成 成 电 电 路 路 系 系 统 统 实 实 验 验 室 室2023/5/29 2023/5/29集成电路技术发展趋势 集成电路技术发展趋势1)1)特特征征尺尺寸寸：微微米米亚亚微微米米深深亚亚微微米米，目目前前的的主主流流工工艺艺是是0.130.13mm和和0.18 0.18 mm，90nm90nm和和 65nm65nm已已开开始始走向规模化生产；走向规模化生产；2)2)电路规模：电路规模：SSISSISOCSOC；33）晶圆的尺寸增加）晶圆的尺寸增加,当前的主流晶圆的尺寸为当前的主流晶圆的尺寸为88英寸英寸,正在向正在向1212英寸晶圆迈进；英寸晶圆迈进；44）集成电路的规模不断提高）集成电路的规模不断提高,最先进的最先进的CPU(P-IV)CPU(P-IV)已已超过超过40004000万晶体管万晶体管,DRAMDRAM已达已达GbGb规模；规模；5 5华 华 侨 侨 大 大 学 学 专 专 用 用 集 集 成 成 电 电 路 路 系 系 统 统 实 实 验 验 室 室2023/5/29 2023/5/2955）集成电路的速度不断提高）集成电路的速度不断提高,人们已经用人们已经用0.10.13 3 mm CMOSCMOS工艺做出了主时钟达工艺做出了主时钟达2GHz2GHz的的CPU CPU；10Gbit/s10Gbit/s的高速电路和的高速电路和6GHz6GHz的射频电路；的射频电路；66）集成电路复杂度不断增加，系统芯片或称芯片系）集成电路复杂度不断增加，系统芯片或称芯片系统统SoC(System-on-Chip)SoC(System-on-Chip)成为开发目标；成为开发目标；77）设计能力落后于工艺制造能力；）设计能力落后于工艺制造能力；88）电路设计、工艺制造、封装的分立运行为发展无）电路设计、工艺制造、封装的分立运行为发展无生产线（生产线（FablessFabless）和无芯片（和无芯片（ChiplessChipless）集成电集成电路设计提供了条件，为微电子领域发展知识经济路设计提供了条件，为微电子领域发展知识经济提供了条件提供了条件.集成电路技术发展趋势6 6华 华 侨 侨 大 大 学 学 专 专 用 用 集 集 成 成 电 电 路 路 系 系 统 统 实 实 验 验 室 室2023/5/29 2023/5/291.3 无生产线集成电路设计技术7 7华 华 侨 侨 大 大 学 学 专 专 用 用 集 集 成 成 电 电 路 路 系 系 统 统 实 实 验 验 室 室2023/5/29 2023/5/29n集成电路发展的前三十年中，设计、制造和封装都是集中在半导体生产厂家内进行的，称之为一体化制造(IDM，Integrated Device Manufacture)的集成电路实现模式。n近十年以来，电路设计、工艺制造和封装开始分立运行，这为发展无生产线（Fabless）集成电路设计提供了条件，为微电子领域发展知识经济提供了条件。IDM与Fabless集成电路实现8 8华 华 侨 侨 大 大 学 学 专 专 用 用 集 集 成 成 电 电 路 路 系 系 统 统 实 实 验 验 室 室2023/5/29 2023/5/29Fabless and Foundry:Definition无生产线与代工:定义n What is Fabless?IC Design based on foundries,i.e.IC Design unit without any process owned by itself.n What is Foundry?IC manufactory purely supporting fabless IC designers,i.e.IC manufactory without any IC design entity of itself.9 9华 华 侨 侨 大 大 学 学 专 专 用 用 集 集 成 成 电 电 路 路 系 系 统 统 实 实 验 验 室 室2023/5/29 2023/5/29Relation of F&F(Relation of F&F(无生产线与代工的关系无生产线与代工的关系)Layout LayoutChip ChipDesign Designkits kitsInternet InternetFoundryFoundryFablessFabless设计单位设计单位代工单位代工单位10 10华 华 侨 侨 大 大 学 学 专 专 用 用 集 集 成 成 电 电 路 路 系 系 统 统 实 实 验 验 室 室2023/5/29 2023/5/29Relation of FICD&VICM&FoundryRelation of FICD&VICM&Foundry无生产线无生产线ICIC设计设计-虚拟制造虚拟制造-代工制造代工制造Foundry Foundry I IFoundry Foundry II IIFICD:fabless IC FICD:fabless IC designer designerVICM:virtual IC manufacture(VICM:virtual IC manufacture(虚拟制造 虚拟制造)(MOSIS,CMP,VDEC,CIC,ICC)(MOSIS,CMP,VDEC,CIC,ICC)FICD 1 FICD 1FICD 2 FICD 2FICD 3 FICD 3FICD 4 FICD 4FICD n FICD nVICM VICM VICM VICM11 11华 华 侨 侨 大 大 学 学 专 专 用 用 集 集 成 成 电 电 路 路 系 系 统 统 实 实 验 验 室 室2023/5/29 2023/5/291.4 代工工艺12 12华 华 侨 侨 大 大 学 学 专 专 用 用 集 集 成 成 电 电 路 路 系 系 统 统 实 实 验 验 室 室2023/5/29 2023/5/29国内可用Foundry(代客户加工)厂家13 13华 华 侨 侨 大 大 学 学 专 专 用 用 集 集 成 成 电 电 路 路 系 系 统 统 实 实 验 验 室 室2023/5/29 2023/5/29国内在建、筹建Foundry(代客户加工)厂家n上海:“中芯”，8”,0.25m,2001.10n“宏力”，8”,0.25m,2002.10n“华虹-II”，8”,0.25m,筹建n 台积电(TSMC),已宣布在松江建厂n北京:首钢NEC,8”,0.25m,筹建n天津:Motolora,8”,0.25m,动工n苏州:联华(UMC),已宣布在苏州建厂14 14华 华 侨 侨 大 大 学 学 专 专 用 用 集 集 成 成 电 电 路 路 系 系 统 统 实 实 验 验 室 室2023/5/29 2023/5/29MPW:cost MPW:costChip1 Chip1Chip1 Chip1Chip6 Chip6Chip2 Chip2Chip5 Chip5Chip4 Chip4Chip3 Chip3$50 000$50 000500/mm2CMP/France CMP/FranceCharter/Singapore Charter/Singapore15 15华 华 侨 侨 大 大 学 学 专 专 用 用 集 集 成 成 电 电 路 路 系 系 统 统 实 实 验 验 室 室2023/5/29 2023/5/29射光所RFIC MPW项目已有客户编号 编号 时间 时间 单位名称 单位名称1 1 2000 2000年 年7 7月 月清华微电子所 清华微电子所2 2 2000 2000年 年8 8月 月南通工学院电子系 南通工学院电子系3 3 2001 2001年 年4 4月 月清华电子工程系 清华电子工程系4 4 2001 2001年 年5 5月 月北京中科院半导体研究所 北京中科院半导体研究所5 5 2001 2001年 年6 6月 月 电子集团公司第 电子集团公司第13 13研究所 研究所6 6 2002 2002年 年2 2月 月天津泰科特科技有限公司 天津泰科特科技有限公司7 7 2002 2002年 年3 3月 月北京六合万通微电子技术有限公司 北京六合万通微电子技术有限公司8 8 2002 2002年 年3 3月 月上海英联电子有限公司 上海英联电子有限公司9 9 2002 2002年 年4 4月 月西安电子科技大学微电子所 西安电子科技大学微电子所10 10 2002 2002年 年5 5月 月 电子集团公司第 电子集团公司第24 24研究所 研究所16 16华 华 侨 侨 大 大 学 学 专 专 用 用 集 集 成 成 电 电 路 路 系 系 统 统 实 实 验 验 室 室2023/5/29 2023/5/29清 清华 华大 大学 学设 设计的电 计的电 路 路南 南通 通工 工学 学院 院设计的电 设计的电 路 路东南大学射光所应用东南大学射光所应用MPWMPW制作芯片情况制作芯片情况以多项目晶圆形式完成了四批 以多项目晶圆形式完成了四批0.35 0.35微米 微米CMOS CMOS、三批 三批0.25 0.25微米 微米CMOS CMOS和两批砷化镓共九批 和两批砷化镓共九批50 50多种集成电路的设计、制造和测试 多种集成电路的设计、制造和测试,六批集成电路已经测试成功。六批集成电路已经测试成功。代清华大学完成了三批五块芯片的制造。代清华大学完成了三批五块芯片的制造。代南通工学院完成了一批多个芯片的制造，近日已测试成功。代南通工学院完成了一批多个芯片的制造，近日已测试成功。17 17
