半导体集成电路概述.ppt

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1、半导体集成电路半导体集成电路IC常用术语园片：硅片芯片(Chip,Die)：6、8：硅（园）片直径：1 25.4mm6150mm;8200mm;12300mm;亚微米1m的设计规范深亚微米=0.5 m的设计规范0.5 m、0.35 m 设计规范（最小特征尺寸）布线层数：金属（掺杂多晶硅）连线的层数。集成度：每个芯片上集成的晶体管数IC工艺常用术语净化级别：Class 1,Class 10,Class 10,000每立方米空气中含灰尘的个数去离子水氧化扩散注入光刻.最小线宽变化最小线宽变化生产工厂简介生产工厂简介PSIFab Two was completed January 2,1996 an

2、d is a State of the Art facility.This 2,200 square foot facility was constructed using all the latest materials and technologies.In this set of cleanrooms we change the air 390 times per hour,if you do the math with ULPA filtration this is a Class One facility.We have had it tested and it does meet

3、Class One parameters(without any people working in it).Since we are not making microprocessors here and we dont want to wear space suits,we run it as a class 10 fab.Even though it consistently runs well below Class Ten.Here in the Fab Two Photolithography area we see one of our 200mm.35 micron I-Lin

4、e Steppers.this stepper can image and align both 6&8 inch wafers.Another view of one of the Fab Two Photolithography areas.Here we see a technician loading 300mm wafers into the SemiTool.The wafers are in a 13 wafer Teflon cassette co-designed by Process Specialties and SemiTool in 1995.Again these

5、are the worlds first 300mm wet process cassettes(that can be spin rinse dried).As we look in this window we see the Worlds First true 300mm production furnace.Our development and design of this tool began in 1992,it was installed in December of 1995 and became fully operational in January of 1996.He

6、re we can see the loading of 300mm wafers onto the Paddle.Process Specialties has developed the worlds first production 300mm Nitride system!We began processing 300mm LPCVD Silicon Nitride in May of 1997.2,500 additional square feet of State of the Art Class One Cleanroom is currently processing waf

7、ers!With increased 300mm&200mm processing capabilities including more PVD Metalization,300mm Wet processing/Cleaning capabilities and full wafer 300mm.35um Photolithography,all in a Class One enviroment.Currently our PS300A and PS300B diffusion tools are capable of running both 200mm&300mm wafers.We

8、 can even process the two sizes in the same furnace load without suffering any uniformity problems!(Thermal Oxide Only)Accuracy in metrology is never an issue at Process Specialties.We use the most advanced robotic laser ellipsometers and other calibrated tools for precision thin film,resistivity,CD

9、 and step height measurement.Including our new Nanometrics 8300 full wafer 300mm thin film measurement and mapping tool.We also use outside laboratories and our excellent working relationships with our Metrology tool customers,for additional correlation and calibration.One of two SEM Labs located in

10、 our facility.In this one we are using a field emission tool for everything from looking at photoresist profiles and measuring CDs to double checking metal deposition thicknesses.At the helm,another one of our process engineers you may have spoken with Mark Hinkle.Here we are looking at the Incoming

11、 material disposition racks Above you are looking at a couple of views of the facilities on the west side of Fab One.Here you can see one of our 18.5 Meg/Ohm DI water systems and one of four 10,000 CFM air systems feeding this fab(left picture),as well as one of our waste air scrubber units(right pi

12、cture).Both are inside the building for easier maintenance,longer life and better control.集成电路（集成电路（Integrated Circuit,IC）：半导体：半导体IC，膜，膜IC，混合，混合IC半导体半导体IC：指用半导体工艺把电路中的有源器件、无源元件及互指用半导体工艺把电路中的有源器件、无源元件及互联布线等以相互不可分离的状态制作在半导体上，最后封装在一联布线等以相互不可分离的状态制作在半导体上，最后封装在一个管壳内，构成一个完整的、具有特定功能的电路。个管壳内，构成一个完整的、具有特定功能的

13、电路。半导体半导体IC双极双极ICMOSICBiCMOSPMOS ICCMOS ICNMOS IC摩尔定律摩尔定律n n集成电路工业发展的一个重要规律即所谓摩尔集成电路工业发展的一个重要规律即所谓摩尔集成电路工业发展的一个重要规律即所谓摩尔集成电路工业发展的一个重要规律即所谓摩尔定律。定律。定律。定律。IntelIntel公司的创始人之一戈登公司的创始人之一戈登公司的创始人之一戈登公司的创始人之一戈登 摩尔先摩尔先摩尔先摩尔先生在生在生在生在19651965年年年年4 4月月月月1919日发表于电子学杂志日发表于电子学杂志日发表于电子学杂志日发表于电子学杂志上的文章中提出，集成电路的能力将每年

14、翻一上的文章中提出，集成电路的能力将每年翻一上的文章中提出，集成电路的能力将每年翻一上的文章中提出，集成电路的能力将每年翻一番。番。番。番。19751975年，他对此提法做了修正，称集成年，他对此提法做了修正，称集成年，他对此提法做了修正，称集成年，他对此提法做了修正，称集成电路的能力将每两年翻一番。摩尔定律现在的电路的能力将每两年翻一番。摩尔定律现在的电路的能力将每两年翻一番。摩尔定律现在的电路的能力将每两年翻一番。摩尔定律现在的表达：在价格不变的情况下，集成电路芯片上表达：在价格不变的情况下，集成电路芯片上表达：在价格不变的情况下，集成电路芯片上表达：在价格不变的情况下，集成电路芯片上的晶

15、体管数量每的晶体管数量每的晶体管数量每的晶体管数量每1818个月翻一番，即每个月翻一番，即每个月翻一番，即每个月翻一番，即每3 3年乘以年乘以年乘以年乘以4 4。集成电路工业发展的另一些规律建立一个芯片集成电路工业发展的另一些规律建立一个芯片集成电路工业发展的另一些规律建立一个芯片集成电路工业发展的另一些规律建立一个芯片厂的造价也是每厂的造价也是每厂的造价也是每厂的造价也是每3 3年乘以年乘以年乘以年乘以4 4；线条宽度每；线条宽度每；线条宽度每；线条宽度每6 6年下年下年下年下降一半；芯片上每个器件的价格每年下降一半；芯片上每个器件的价格每年下降一半；芯片上每个器件的价格每年下降一半；芯片上

16、每个器件的价格每年下30%30%40%40%。晶片直径的变化：晶片直径的变化：晶片直径的变化：晶片直径的变化：6060年：年：年：年：0.50.5英寸英寸英寸英寸6565年：年：年：年：1 1英寸英寸英寸英寸7070年：年：年：年：2 2英寸英寸英寸英寸7575年：年：年：年：3 3英寸英寸英寸英寸8080年：年：年：年：4 4英寸英寸英寸英寸9090年：年：年：年：6 6英寸英寸英寸英寸9595年：年：年：年：8 8英寸（英寸（英寸（英寸（200mm200mm）20002000年：年：年：年：1212英寸（英寸（英寸（英寸（300mm300mm）2007年十大半导体厂商排行年十大半导体厂商排

17、行20072007年全球半导体营收额为年全球半导体营收额为年全球半导体营收额为年全球半导体营收额为27032703亿美元，同比增长亿美元，同比增长亿美元，同比增长亿美元，同比增长2.9%2.9%。英特尔营英特尔营英特尔营英特尔营收仍然高居榜首，市场份额从去年的收仍然高居榜首，市场份额从去年的收仍然高居榜首，市场份额从去年的收仍然高居榜首，市场份额从去年的11.6%11.6%增至增至增至增至12.2%12.2%。三星排名第二，市。三星排名第二，市。三星排名第二，市。三星排名第二，市场份额为场份额为场份额为场份额为7.7%7.7%。东芝第三，市场份额为。东芝第三，市场份额为。东芝第三，市场份额为。

18、东芝第三，市场份额为4.6%4.6%。德州仪器第四，市场份额为。德州仪器第四，市场份额为。德州仪器第四，市场份额为。德州仪器第四，市场份额为4.2%4.2%。以下为。以下为。以下为。以下为GartnerGartner评出的评出的评出的评出的20072007年年年年1010大半导体厂商：大半导体厂商：大半导体厂商：大半导体厂商：1.1.英特尔（英特尔（英特尔（英特尔（0606年第年第年第年第1 1）2.2.三星（三星（三星（三星（0606年第年第年第年第2 2）3.3.东芝（东芝（东芝（东芝（0606年第年第年第年第6 6）4.4.德州仪器（德州仪器（德州仪器（德州仪器（0606年第年第年第年第

19、3 3）5.5.意法半导体（意法半导体（意法半导体（意法半导体（0606年第年第年第年第5 5）6.6.英飞凌（英飞凌（英飞凌（英飞凌（0606年第年第年第年第4 4）7.Hynix7.Hynix半导体（半导体（半导体（半导体（0606年第年第年第年第7 7）8.Renesas8.Renesas科技（科技（科技（科技（0606年第年第年第年第8 8）9.NXP9.NXP半导体（半导体（半导体（半导体（0606年未进前年未进前年未进前年未进前1010）10.NEC10.NEC电子（电子（电子（电子（0606年未进前年未进前年未进前年未进前1010）Transistor Counts1,000,0

20、00100,00010,0001,000101001197519801985 19901995 20002005 2010808680286i386i486PentiumPentium ProK1 Billion 1 Billion TransistorsTransistorsSource:IntelSource:IntelProjectedProjectedPentium IIPentium IIICourtesy,IntelMoores law in Microprocessors40048008808080858086286386486Pentium procP60.0010.010.1

21、110100100019701980199020002010YearTransistors(MT)2X growth in 1.96 years!Transistors on Lead Microprocessors double every 2 yearsCourtesy,IntelDie Size Growth40048008808080858086286386486Pentium procP611010019701980199020002010YearDie size(mm)7%growth per year2X growth in 10 yearsDie size grows by 1

22、4%to satisfy Moores LawCourtesy,IntelFrequencyP6Pentium proc486386286808680858080800840040.111010010001000019701980199020002010YearFrequency(Mhz)Lead Microprocessors frequency doubles every 2 yearsDoubles every2 yearsCourtesy,IntelPower DissipationP6Pentium proc486386286808680858080800840040.1110100

23、197119741978198519922000YearPower(Watts)Lead Microprocessors power continues to increaseCourtesy,Intel2006年度中国集成电路设计前十大企业年度中国集成电路设计前十大企业n n炬力集成电路设计有限公司炬力集成电路设计有限公司炬力集成电路设计有限公司炬力集成电路设计有限公司n n中国华大集成电路设计集团有限公司中国华大集成电路设计集团有限公司中国华大集成电路设计集团有限公司中国华大集成电路设计集团有限公司(包含北京中电包含北京中电包含北京中电包含北京中电华大电子设计公司等华大电子设计公司等华大电

24、子设计公司等华大电子设计公司等)n n北京中星微电子有限公司北京中星微电子有限公司北京中星微电子有限公司北京中星微电子有限公司n n大唐微电子技术有限公司大唐微电子技术有限公司大唐微电子技术有限公司大唐微电子技术有限公司n n深圳海思半导体有限公司深圳海思半导体有限公司深圳海思半导体有限公司深圳海思半导体有限公司n n无锡华润矽科微电子有限公司无锡华润矽科微电子有限公司无锡华润矽科微电子有限公司无锡华润矽科微电子有限公司n n杭州士兰微电子股份有限公司杭州士兰微电子股份有限公司杭州士兰微电子股份有限公司杭州士兰微电子股份有限公司n n上海华虹集成电路有限公司上海华虹集成电路有限公司上海华虹集成

25、电路有限公司上海华虹集成电路有限公司n n北京清华同方微电子有限公司北京清华同方微电子有限公司北京清华同方微电子有限公司北京清华同方微电子有限公司n n展讯通信展讯通信展讯通信展讯通信(上海上海上海上海)有限公司有限公司有限公司有限公司2006年度中国集成电路与分立器件制造年度中国集成电路与分立器件制造前十大企业前十大企业n n中芯国际集成电路制造有限公司中芯国际集成电路制造有限公司中芯国际集成电路制造有限公司中芯国际集成电路制造有限公司n n上海华虹上海华虹上海华虹上海华虹(集团集团集团集团)有限公司有限公司有限公司有限公司n n华润微电子华润微电子华润微电子华润微电子(控股控股控股控股)有

26、限公司有限公司有限公司有限公司n n无锡海力士意法半导体有限公司无锡海力士意法半导体有限公司无锡海力士意法半导体有限公司无锡海力士意法半导体有限公司n n和舰科技和舰科技和舰科技和舰科技(苏州苏州苏州苏州)有限公司有限公司有限公司有限公司n n首钢日电电子有限公司首钢日电电子有限公司首钢日电电子有限公司首钢日电电子有限公司n n上海先进半导体制造有限公司上海先进半导体制造有限公司上海先进半导体制造有限公司上海先进半导体制造有限公司n n台积电台积电台积电台积电(上海上海上海上海)有限公司有限公司有限公司有限公司n n上海宏力半导体制造有限公司上海宏力半导体制造有限公司上海宏力半导体制造有限公司

27、上海宏力半导体制造有限公司n n吉林华微电子股份有限公司吉林华微电子股份有限公司吉林华微电子股份有限公司吉林华微电子股份有限公司2006年度中国集成电路封装测试前十大年度中国集成电路封装测试前十大企业企业n n飞思卡尔半导体飞思卡尔半导体飞思卡尔半导体飞思卡尔半导体(中国中国中国中国)有限公司有限公司有限公司有限公司n n奇梦达科技奇梦达科技奇梦达科技奇梦达科技(苏州苏州苏州苏州)有限公司有限公司有限公司有限公司n n威讯联合半导体威讯联合半导体威讯联合半导体威讯联合半导体(北京北京北京北京)有限公司有限公司有限公司有限公司n n深圳赛意法半导体有限公司深圳赛意法半导体有限公司深圳赛意法半导体

28、有限公司深圳赛意法半导体有限公司n n江苏新潮科技集团有限公司江苏新潮科技集团有限公司江苏新潮科技集团有限公司江苏新潮科技集团有限公司n n上海松下半导体有限公司上海松下半导体有限公司上海松下半导体有限公司上海松下半导体有限公司n n英特尔产品英特尔产品英特尔产品英特尔产品(上海上海上海上海)有限公司有限公司有限公司有限公司n n南通富士通微电子有限公司南通富士通微电子有限公司南通富士通微电子有限公司南通富士通微电子有限公司n n星科金朋星科金朋星科金朋星科金朋(上海上海上海上海)有限公司有限公司有限公司有限公司n n乐山无线电股份有限公司乐山无线电股份有限公司乐山无线电股份有限公司乐山无线电

29、股份有限公司上海上海n n中芯国际中芯国际中芯国际中芯国际n n上海华虹上海华虹上海华虹上海华虹NECNEC电子有限公司电子有限公司电子有限公司电子有限公司n n上海宏力半导体制造有限公司上海宏力半导体制造有限公司上海宏力半导体制造有限公司上海宏力半导体制造有限公司n n上海先进半导体上海先进半导体上海先进半导体上海先进半导体n n上海新进半导体上海新进半导体上海新进半导体上海新进半导体n n宏力宏力宏力宏力n n上海贝岭上海贝岭上海贝岭上海贝岭n n台积电台积电台积电台积电n n茂基茂基茂基茂基n n贝里斯旭庆贝里斯旭庆贝里斯旭庆贝里斯旭庆江苏省江苏省n n苏州和舰苏州和舰苏州和舰苏州和舰n

30、 n无锡华晶无锡华晶无锡华晶无锡华晶n n无锡华润无锡华润无锡华润无锡华润n n无锡无锡无锡无锡5858所所所所n n常州柏玛常州柏玛常州柏玛常州柏玛n n常州赛米微尔常州赛米微尔常州赛米微尔常州赛米微尔n n苏州太仓西菱（拟建）苏州太仓西菱（拟建）苏州太仓西菱（拟建）苏州太仓西菱（拟建）n n无锡上华无锡上华无锡上华无锡上华n n无锡华润无锡华润无锡华润无锡华润n n南京高新南京高新南京高新南京高新浙江省浙江省n n绍兴华越绍兴华越n n杭州士兰杭州士兰n n绍兴华越绍兴华越n n宁波国微明华宁波国微明华n n宁波中伟宁波中伟n n慈溪华泰慈溪华泰n n宁波联微宁波联微京津地区京津地区n n

31、天津摩托罗拉天津摩托罗拉天津摩托罗拉天津摩托罗拉n n北京首钢日电北京首钢日电北京首钢日电北京首钢日电n n清华大学微电子所清华大学微电子所清华大学微电子所清华大学微电子所n n北京燕东北京燕东北京燕东北京燕东n n北京宇翔北京宇翔北京宇翔北京宇翔n n中科院微电子中心中科院微电子中心中科院微电子中心中科院微电子中心n n北京大学微电子所北京大学微电子所北京大学微电子所北京大学微电子所n n中芯国际中芯国际中芯国际中芯国际粤闽地区粤闽地区n n广东珠海南科广东珠海南科n n福建福州福顺福建福州福顺n n广东广州南科广东广州南科n n广州深圳高科广州深圳高科东北、西北、西南地区东北、西北、西南地区n n吉林华微吉林华微吉林华微吉林华微n n丹东安顺丹东安顺丹东安顺丹东安顺n n沈阳沈阳沈阳沈阳4747所所所所n n天水天光天水天光天水天光天水天光n n西安西安西安西安771771所所所所n n重庆重庆重庆重庆2424所所所所n n沈阳科希沈阳科希沈阳科希沈阳科希硅技术（？）硅技术（？）硅技术（？）硅技术（？）n n乐山菲尼克斯乐山菲尼克斯乐山菲尼克斯乐山菲尼克斯n n西北西安西岳西北西安西岳西北西安西岳西北西安西岳大连大连n nInteln n大连理工大学大连理工大学