信号完整性分析课件IC发展简史.pptx

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1、IC发展简史1940s-起步阶段-原创性的发明使得集成电路技术成为可能1940-PN 结（junction）虽 然早在1833 年法拉第就已经发现化合物半导体的特性，1873 年W.Smith 使用硒制造出工业整理器和早期的光电器件，1874 年德国物理学教授FeidinandBraun 观察到金属丝-硫化铅的整流特性并在其后用作检测二极管。但是直到20 世纪40年代，贝尔实验室（BellLabs）的RusselOhl 才开发了第一个对集成电路来讲具有严格意义上的PN 结（junction）：当该PN 结暴露在光源下的时候，PN 结两端产生0.5V 的电压。顺便提一句，那个时代Bell 实验室

2、在材料研究上具有很强大的力量，正是这个领导力量开创了半导体技术的纪元。1945-三极管（Transistor）发明 1945 年，BellLabs 建立了一个研究小组探索半导体替代真空管。该小组由WilliamShockley 领导，成员包括JohnBardeen、WalterBrattain 等人。1947 年Bardeen 和Brattain 成功使用一个电接触型的“可变电阻”-即今天被称为三极管“Transistor”的 器件得到放大倍数为100 的放大电路，稍候还演示了振荡器。1948 年，Bardeen 和Brattain 提交了一份专利申请并在1950 年被授予BellLabs-这

3、就是美国专利US2,524,035,ThreeElectrodeCircuitElementUtilizingSemiconductiveMaterials.1950s 集成电路雏形-集成电路出现 1951-发明结型三极管（JunctionTransistor）1951 年，WilliamShockley 推出了结型晶体管技术，这是一个实用的晶体管技术，从此难以加工的点接触型晶体管让位于结型晶体管，在20 世纪50 年代中期，点接触型晶体管基本被替代。1954 年晶体管已经成为电话系统的必备元件，Bell 实验室在生产晶体管的同时也向其他公司发放生产许可并从中提成（royalty），在这个时候

4、，晶体管开始进入无线电和助听器领域。1956 年，由于晶体管发明的重要性，Bardeen、Brattain 和Shockley 被授予诺贝尔奖（NobelPrize）。1952-单晶硅（Singlecrystalsilicon）制造技技术 1952-集成电路（IntegratedCircuit-IC）的概念提出1952 年5 月7 日，英国的雷达科学家GeoffreyW.A.Dummer 在华盛顿特区提出了集成电路的概念，即文章Solidblockwithlayersofinsulatingmaterials.1956年的尝试以失败结束，但是作为提出IC概念的先驱，Dummer 是IC史册不可

5、缺的一页。1954-第一个商业化的晶体管1954 年5 月10 日，德州仪器（TI）发布了第一款商用的晶体管-Grown-JunctionSiliconTransistors。晶体管通过在硅晶体表面切割一个矩形区域获得，硅晶体通过含杂质的熔化炉生长得到。硅晶体管和锗晶体管相比，具有廉价和高温特性 好的优点。1954-氧化、掩膜工艺（Oxidemasking）Bell 实验室开发出氧化（oxidation）、光掩膜（photomasking）、刻蚀（etching）和扩散(diffusion）工艺，这些工艺在今天的IC制造中仍在使用。1954-第一个晶体管收音机问世工 业开发工程师协会（Indu

6、strialDevelopmentEngineerAssociates）设计并生产了世界第一个晶体管收音机-RegencyTR-1，它使用4 个德州仪器（TexasInstruments）制造的锗（Germanium）晶体管。1955-第一个场效应晶体管问世又是Bell 实验室的杰作。1958-集成电路被发明1958 年7 月24 日，德州仪器（TexasInstruments）的雇员JackKilby，在笔记本中写道：如果电路元件，比如电阻，电容可以使用同种材料制造，则有可能将整个电路加工在单个片子上“singlechip“。当时的真空条件很差的情况下，Kilby 于当年的9 月12 日制造

7、了具有5 个集成元件的简单振荡电路，1959 年Kilby 提交了专利申请US3,138,743：Miniaturizedelectroniccircuits 并获得授权。2000 年Kilby 和其他两位物理学家一起分享了诺贝尔物理奖。1959-平面技术（Planartechnology）问世Kilby 的发明存在严重的缺陷：电路的元件依赖于金丝连接，这种连线上的困难阻碍了该技术用于大规模电路的可能。直到1958 年后期仙童（Fairchild）公司瑞士出生的物理学家JeanHoerni 开 发出一种在硅上制造PN 结的结构，并在结上覆盖了一层薄的硅氧化层作绝缘层，在硅二极管上蚀刻小孔用于连

8、接PN 结。SpragueElectric 捷克出生的物理学家KurtLehovec 开发出使用PN 结隔离元件的技术，这个问题才得以解决：1959 年，也是仙童公司雇员的RobertNoyce 产生了组合HoernisandLehovecs 工艺并通过在电路上方蒸镀薄金属层连接电路元件来制造集成电路的想法。平面工艺开始了复杂集成电路时代并沿用到今天。1960s-改进的产品和技术-MOS,CMOS 和 BiCMOS,Moores 定律 1960-外延沉积/注入（Epitaxialdeposition）技术Bell 实验室开发出外延沉积/注入（EpitaxialDeposition）技术，即将材

9、料的单晶层沉积/注入到晶体衬底（crystallinesubstrate）上。外延沉积/注入技术广泛用于双极型（bipolar）和亚微米（sub-micron）CMOS产品的加工工艺。1960-第一个MOSFET 问世Bell 实验室的Kahng 制造了第一个MOSFET。1960-0.525 英寸硅圆片（Wafer）出现 1961-第一颗商用的集成电路（IC）问世仙童（Fairchild）和德州仪器（TexasInstruments）共同推出了第一颗商用集成电路。1962-发明TTL 逻辑（Transistor-TransistorLogic）1962-半导体工业销售额超过10 亿美金（$1

10、-billion）1963-第一片MOS 集成电路RCA 制造出第一片PMOS 集成电路1963-发明互补型金属氧化物半导体（CMOS）仙 童公司的FrankWanlass 提出并发表了互补型MOS（complementary-MOS-CMOS）集成电路的概念。Wanlass最初意识到由PMOS 和NMOS晶体管构成的电路仅需要很小的工作电流，开始他试图给出一个单芯片的解决方案，但最终不得不以分立元件来验 证这个想法。当时还没有增强型（Enhancement）的NMOS管，Wanlass 不得不使用耗尽型（depletion）的器件，通过将器件偏置到 关断状态来实现电路。CMOS的静态电流要比

11、等效的双极型（Bipolar）和PMOS 型的逻辑门低6 个数量级，这个结果简直是疯狂的。1963 年6 月18 日，Wanlass 提出专利申请，1967 年12 月5 日获得授权，专利号：US3,356,858，LowStand-ByPowerComplementaryFieldEffectCircuitry。今天CMOS是应用最广泛的、高密度集成电路的基础。1964-第一个商用的接触打印机（contactprinter）#接触打印技术是20 世纪70 年代大量使用的在集成电路WAFER 表明加工图形（patterns）的技术。1964-1 英寸硅圆片（wafer）出现1965-摩尔定律（

12、Mooreslaw）1965 年，GordonMoore，仙童半导体公司的研发主管，撰写了一篇题为Crammingmorecomponentsontointegratedcircuits 的文章。文中，Moore 观察到Thecomplexityforminimumcomponentcosthasincreasedatarateofroughlyafactoroftwoperyear（这句话不译，实在是因为中文流传的表述太多了，无论写哪一种译法都难免让知道这个定律一种表述的人产生不严肃的想法-以为我译错了，反正这句 英文也不难懂），这就是著名的摩尔定律：每年芯片的元件数量要翻一翻，后来这一表述

13、又修正为每18 个月芯片的元件数量翻一翻。值得一提的是，直到今天，摩 尔定律仍符合半导体行业发展的现状-真是人有多大胆，地有多大产。1965-100 位的移位寄存器（100-bitshiftregister）在这年，具有600 个晶体管的100 位移位寄存器-GME，160 个晶体管的21 位静态寄存器-GI，150 个晶体管的二进制-十进制（Binary-Digital）译码器-TI，诞生了。1966-16 位的双极型存储器（memory）IBM 在为NASA 开发的360/95 系统上使用了一种16 位的双极型存储器。1966-第一块双极型的逻辑 摩托罗拉（Motorola）推出了第一块具

14、有3 个输入的发射极耦合逻辑（Emitter-Coupled-Logic-ECL）的门集成电路。1966-发明单晶体管动态存储器（DRAM）单元IBM 的RobertDennard 博士参加了一个薄膜磁存储技术的座谈，薄膜磁存储技术组使用了一块小磁体和邻近的一对信号线实现1 个比特（二进制位）的存储，几个月后Dennard 博士提出一个二进制位可以存储在电容上，一个场效应管（FET）可以用于控制充放电。单晶体管的DRAM 单元出现了，所有现代的DRAMs 都是基于1 个晶体管实现的。1966-1.5 英寸的硅圆片开始使用1967-浮栅（Floatinggate）技术出现Bell 实验室的Kah

15、ng 和Sze 在Bell 的技术杂志上阐述了在存储技术中使用浮栅其间的方法，今天浮栅技术是制造EEPROMs 的通用技术。1967-NMOS 技术Wegener、Lincoln、Pao、OConnell 和Oleksiak 发布了NMOS晶体管及其在存储技术中的使用，浮栅技术开始用于EEPROMs 的制造。1968-64 位双极型阵列（array）芯片IBM 在其360/85 系统中使用了64 位双极型阵列作为高速缓存，该芯片具有64 个存储单元和664 个器件。1969-发明了BiCMOSLin、Ho、Iyer 和Kwong 在IEDM发表了ComplementaryMOS-Bipolar

16、TransistorStructure，揭示了BiCMOS 的概念。1970s-驱动市场的新产品和技术 1970-首个NMOS集成电路IBM 的Cogar 等人完成首个金属栅的NMOS集成电路流片（fabricate）1970-首个商用的动态随机存储器（DRAM）：容量1Kbits（位）#大约1969 年，霍尼韦尔的WilliamRegitz 在寻求一个半导体厂商合作开发由他及其合作者一种新型的动态存储器（DRAM）单元（Cell）。Intel 对这项技术表现出兴趣，并为之启 动了一个开发计划，最初的产品被称为i1102。虽然开发出了可以工作的元件，但是1102的确存在问题。基于TedHoff

17、 已经做的工作，当时主要是寻求3 个晶体管（Transistor）的DRAM 单元结构，也许是TedRowe 提出了埋层接触孔（buriedcontact）的想法，LeslieVadasz 和JoelKarp 后来又提出了其他办法的原理图，整个设计由BobAbbott 来完成，最终的产品是i1103 并在1970 年的10 月份正式推向市场。该产品存在成品率问题，产品经理JohnReed 不得不做了很多改进的版本直到成品率问题解决并具有良好的性能。i1103 使用6 层MASK，采用8m 硅栅PMOS 工艺，具有2,400m2 的存储单元面积，Die 的尺寸差不多是10mm2，售价$21.19

18、70-IBM 使用半导体存储器替代磁存储器IBM 在其370 的145 型号上全部采用半导体存储器。1970-2.25 英寸硅园片使用1971-发明紫外擦除的电可编程存储器（UVEPROM）DovFrohman 在1969 年1KbitDRAM 发布不久之后加入Intel，发明了用于存储程序的电可编程程序存储器（EPROM），而且这种存储器能够保留数据直到使用一定强度的紫外线擦除 它的数据。Forhman 是第一个UVEPROM 发明者、设计者和加工制造者。1971-微处理器（Microprocessor）发明 到1969 年的时候，有关可编程处理器（Microprocessor）的概念已经在

19、工业界广为流传了，但是没有人有能力制造这样复杂的东西。Intel 却好在那时候开发出一种硅栅工艺，这种工艺使得Intel 比同期的半导体厂商具有支持更为复杂电路的制造能力。日本的计算器制造商Busicom 要求Intel 生产一种台式计算器的晶片组，晶片组共有12 个芯片。虽然Intel 那时的主要精力在存储芯片上，但是他们还是认真地考虑了这个项目。Intel的TedHoff 设计12 个芯片的晶片组太过复杂，于是决定寻求一种可编程的解决方案。组合了Busicom 需求和Intel 工艺能力，Intel 的管理层决定接 受Busicom 的要求并签下了$60,000 的合同。Hoff 设计了一

20、套简单的指令集，这些指令集可以使用相对较少的晶体管来实现（厉害）。大约6 个月 的时间，这个项目处境窘迫，直到1970 年FedericoFaggin 加入Intel 并负责芯片的设计任务。在Faggin 上班的第一天，他就和Busicom 的代表MasatoshiShima 产生对抗，MasatoshiShima 对过去的6 个月项目毫无进展非常失望，经过一番讨价还价，Busicom 同意继续开展这个项目，经过连续8 个月、每天12-16 个小时的努力（这就是创业初期的样子），第一个硅片终于出来了，但是-不工作。问题是一些简单的加工错误。在1971 年，Intel4004，第一款4 位微处理

21、器诞生了，4004 是一个包含3 个晶片的晶片组：具有2KBit 的ROM 芯片，320Bit 的RAM 芯片和一个4 位的处理器，每个芯片都采用16 管脚的DIP 封装。4004 处理器一共使用了2,300 个晶体管，适用PMOS 硅栅工艺，10m 的最小线宽，108KHz 时钟输入，芯片（DIE）的面积为13.5mm2。但是Intel 并不拥有4004 的所有权，直到后来Busicom 要求降低采购价格的时候，Intel 才乘机拿回对该技术的所有权。到1972 年，Faggin 和Shima（已经加入Intel）一起开发了8008-8 位微处理器以取代4004。1974 年，Intel 发

22、布了第一款商业上极为成功的微处理器8080。1972-发明数字信号处理器（DSP-DigitalSignalProcessor）Westinghouse 的JohnMurtha 等人申报了题为ProgrammableDigitalSignalProcessor 的专利，专利不仅阐述了DSP 还描述了saturationarithmetic，这是一个直到今天在DSP 处理器中都普遍存在、防止溢出的关键概念。1974 年这个专利获得授权，专利号：US3,812,470。1972-具有比例缩放特性MOS 晶体管（MOSFETScaling）1970 年，IBM 在寻求一种技术以降低RAM 的成本，从

23、而使RAM 的Bit 成本降低到磁存储的Bit 成本以下。DaleCritchlow 的项目组被要求将每Bit 的成本降低到一毫分的水平。在IBM 向Critchlow 汇报小组由BobDennard 管理，小组包括FritzGaensslen 和LarryKuhn 等人，开发单管的DRAM 是很好的选择，但是对Cell 的尺寸要作很大的缩减（Shrink）才能达到经济性能要求。Critchlow 和Dennard 决定将当时的5m 工艺缩减（Shrink）到1m。Dennard 和Gaensslen 推导出定常电场的比例缩减定律及其极限。最著名 的结论是：如果MOSFET 按比例缩减时电场保

24、持常量，则几乎其他所有的晶体管特性都有改善！项目组继续开发1m 器件的设计规则（DesignRules）并在1972 年的IEDM上发表了一篇论文。这项工作在1974 年的IEDM由Dennad 等人继续深化，这就是在半导体器件比例缩减方面最 经典的文献：DesignofIon-ImplantedMOSFETswithVerySmallPhysicalDimensions。尽管当时没有被普遍认同，比例缩减定律最终终结了双极型（Bipolar）在集成电路领域的统治地位，原因在于双极型工艺不能像MOSFET 那样按比例缩减。在20 世纪的90 年代初期，MOSFET 技术成为高端、高速集成电路的主

25、流工艺。1972-Intel80088080 微处理器是Intel 的4 位微处理器4004 的后继版本，被用于最初的家用计算机Mark-8 中。8008同样使用10m 线宽的硅栅PMOS 工艺（和IBM 差得太多，这对一些片面追求最小线宽，认为这样就算是达到集成电路技术高端的 人很有教育意义），1 层多晶（Polysilicon）,1 层金属层，8008 一共有3,500 个晶体管，使用200KHz 时钟，芯片的DIE 尺寸是15.2mm2。1973-商用的双极型-CMOS（BiCMOS）技术Polinsky、Schade 和Keller 向IEDM提交了一份名为CMOS-BipolarMo

26、nolithicIntegratedCircuitTechnology的文献。金属栅的BiCMOS 技术被用于加工运算放大器（operationalamplifiers）1973-发明照片放大器（ProjectionPrinter）PerkinElmer 发明了照片放大器，现在称为SVG 平板印刷技术（Lithography），它在20 世纪70 年代中期和正光刻胶的使用给光刻（photolithography）技术带来了革命性变化：掩膜（MASK）的缺陷大大降低，相应的，集成电路的成品率有了很大的改善。1973-开始使用3 英寸的硅片1974-首个具有1 个晶体管的4Kbit 的DRAM 问

27、世 使用硅栅NMOS工艺的单个晶体管Cell 的4KbitDRAM 问世。在DRAM 技术史上，单个Cell 由3 个晶体管转向1 个晶体管设计是第一次大的技术转变。硅栅的NMOS工艺需要6 层掩膜（MASK），使 用8m 线宽的工艺。产品的Cell面积为1,280m2，芯片的DIE 尺寸约15mm2，最初的售价大约为$18。1974-Intel80808080 被用于Altair 计算机。8080 是使用6m 线宽的硅栅NMOS制造，工艺包含1 层多晶（polysilicon）和1 层金属。8080 具有6,000 个晶体管，时钟频率2MHz，芯片的DIE 尺寸约20.0mm2。1975-使

28、用100mm 的园硅片1976-16Kbit 的DRAM 出现16Kbit 的DRAM 使用2 层多晶（polysilicon）从而允许单个的存储Cell 有更高的布线效率。使用2 层多晶工艺是DRAM 史上的第2 次大 变革。2 层多晶的NMOS工艺使用7 层掩膜（MASK），最小线宽5m，DRAM 产品的Cell 面积约500m2，芯片的DIE 尺寸约19mm2，初 期的售价约$33。1978-Intel8086/80888088 被IBM 选中用于IBMPC，历史上最大的半导体设计赢家产生了。8088/8086 使用3m 的硅栅NMOS工艺，1 层多晶（Polysicion），1 层金属

29、，8088/8086 有29,000 个晶体管，5-10MHz 的时钟频率，28.6mm2 的DIE 尺寸。两个处理器都使用16 位的设计，唯一不同之处是8086 使用16 位总线，而8088 使用8 位总线。1978-步进和重复系统（StepandRepeatSystem）被发明GCA 推出这样的系统用于圆硅片曝光，这种技术在20 世纪80 年代由于精度的改善给光刻技术带来了革命，并允许最小线宽进一步缩减。1978-集成电路工艺的年营业额超过100 亿$（$10-billion）1979-64KbitDRAM 出现64Kbit 的DRAM 使用2 层硅栅的NMOS工艺制造，工艺的其它特征：8

30、-10 层MASK，3m 最小线宽。DRAM 的Cell 面积缩减到180m2，芯片DIE 尺寸约31mm2，初期售价约$47。1979-125mm 的圆硅片出现1980s-先进的技术和产品-EEPROM 和 Flash 1980-现代数字信号处理器（DSP）进入商用“现代”的定义是指单个芯片的DSP，并且是具有可编程能力、并行加法器和并行存储访问能力的解决方案。第一款商用的的DSP 由Lucent（不是茉莉山 庄的画不圆的圈，那是1996 年贝尔拆分成立的。记得当时去学校招聘，有一个短片讲述Lucent 这个如何有创意，看到这里大家想想不是那样的了吧）和NEC 在1980 年推出。早期推出的

31、产品，比如：1978 年推出的AMIS2811 需要使用一个微处理器来完成初始化（Initialization）和配置（Configuration），Intel 的1979 年推出的2920 缺少乘法器。1980-IBM 选择Intel 的8088 处理器用于个人计算机（PC）产品1981-150mm 的圆硅片开始使用1982-256KbitDRAM 问世 最初，256Kbit 的DRAM 使用2 层多晶的NMOS工艺制造，使用8-10层光掩膜板，最小线宽为2m。芯片的存储单元（Cell）面积为70m2，芯片的DIE 尺寸为45mm2，初期的售价约$51 美元，很快就转移到1.5m 的CMOS

32、工艺上生产。大概在这个时候，经济学家们确认半导 体产业可以得到很好的发展，这些大牌的经济学家甚至不使用计算机，他们使用的使自己的专业领域的知识作出的判断：以DRAM而言，1970 年 的$21/1Kbit，到1982 年的$51/256Kbit，单个存储Bit的售价降低为7.66/105。销售价格的不断降低，性能和容量却不断提升，这个明显的矛盾，然而发展方向如 此，一个普遍适应的经济规律是：人们一定会为这个东西找到合适的应用-大规模的应用。1982-Intel80286 问世80286 的问世是一个标志性的事件：它在提升处理器性能的同时保持软件后向的兼容能力。80286 使用硅栅CMOS工艺制

33、造，工艺特征；最小线宽1.5m，1 层多晶，2 层金属。80286 具有134,000 个晶体管，6-12MHz 的时钟频率，68.7mm2 的DIE 尺寸。1983-CMOS 工艺的DRAM 问世Intel 开发出1Mbit 的CMOSDRAM,这是世界上第一款CMOS工艺的DRAM，有意思的是Intel 很快退出了DRAM业务。1983-电可改写的程序存储器（EEPROM）问世16Kbit 容量的EEPROMs 使用浮栅NMOS工艺制造1984-发明Flash 存储器 东芝（Toshiba）的Masuoka 等人在IEDM发表了一种能够快速（Flash 就是说擦除向Flash 那样快的意思

34、）块（Block）擦除的电可 编程-非易失性存储器。这种存储器的Cell 结构只需要一个晶体管而不是传统的电可改写程序存储器（EEPROM）那样每个Cell 要两个晶体管。1985-商用的Flash 存储器问世 东芝（Toshiba)在1985 年推出一款256Kbit 容量的FLASH存储器。1985-Intel80386DX80386 是Intel 的第一款32 位处理器。使用硅栅的CMOS工艺制造，工艺最小线宽1.5m，10 层掩膜，1 层多晶，2 层金属层，晶体管数量275,000 个，具有16-33MHz 的主频，芯片的DIE 尺寸104mm2。21 世纪初，在造芯运动中，国内很多学

35、校、研究机构和公司在处理器方面也进行了“赶美”，但是在比对的时候很多方面进行了故意的忽略：*使用的工艺：Intel803861.5m，国内-至少0.35m 或以下；*掩膜层数：Intel10 层，国内-一般在26 层以上；*设计工具：Intel 不祥，国内-使用百万元量级的硬件描述语言（HDL）、仿真和综合工具，依赖于Foundry 提供的工艺库和提供后端（backend）布局布线，甚至，片上的电源等设计也依赖于Foundry 提供。这些软件厂商包括：Avanti（已被Synopsys 收购）、Cadence 和Synopsys，他们的 软件性能已经在远远超出386 能力的芯片上得到验证。*环

36、境：Intel 不祥，国内-可以从ARMMIPS 等软核供应商采购不同验证级别的设计，即使自己设计，80386 的指令体系也已经公知，有大量的工程师熟知和适用。*加工：Intel 不祥，自有的制造体系，国内-合资、新加坡、马来西亚甚至日本成熟的半导体代工厂商（Foundry）在这里要说明一点，这个比较并不是在技术发展的今天要求人们使用原始的方法去做设计，只是从一个侧面表明这些成就并不像说的那样值得自豪。有些报道甚至将之与国内史上的“两弹一星做比较”，国内一些媒体也 不断发出“国外大公司技术封锁”的叫嚣，其实远不至如此：在半导体方面的封锁远不如军事技术上利害，国家所处的国际环境也不是建国初期的那

37、样窘迫。这应了 一句老话：第一个说女人是花的是天才；第二个说女人是花的是庸才；第三个在这么说就是蠢才。1985-200mm 圆硅片开始使用1986-ETOX 的Flash 出现256Kbit 的容量，Intel 的产品。现在ETOX 是Flash 储存期最普遍的风格。顺便提一句，在相当长的一段时间内，当Intel 在国内以处理器的代名词出现的时候，它实际上最大的利润源是为通讯设备提供Flash存储芯片，真是”包子有肉不在褶上“。1986-1Mbit 的DRAM1Mbit 容量DRAM 的Cell 是非平面类型的，当然也有一些产品是平面类型的。由平面型Cell 向非平面的堆叠型Cell 转变是D

38、RAM 历史上的第三次大变革，它使用的CMOS工艺需要18 层左右掩膜（MASK），2-3 层多晶，最小线宽在1.2m，存储Cell 的大小25m2，芯片的DIE尺寸为70mm2，初期的售价为约$100（至此，单个Bit 的售价已经降低到5/106）。1988-4Mbit 容量的DRAM4Mbit 容量的DRAM 的CMOS加工工艺特征：20-25 层MASK，2-3 层Polysilicon，2 层Metal，最小线宽0.8m。所有的4Mbit 的DRAM 都采用非平面的Cell 结构，因此1Mbit 的DRAM 是随后一种平面型的Cell。Cell 的面积为12m2，芯片的DIE 尺寸95

39、mm2，初期的售价约$124，稍后采用更小的线宽工艺以降低DIE 尺寸。1989-Intel80486DXTM80486 是Intel 的第一款带浮点处理功能的处理器（80386 是以独立的浮点协处理器80387 的形式出现的，当时实验室的一个老师一下班就将他拿 下来带走，然后我们眼睁睁看着Matlab 不能运行，那个上火），而且为单时钟脉冲-单指令处理结构。80486 采用1.0m 线宽的硅栅CMOS工艺，12 层MASK，1 层Polysilicon 和3 层Metal，具有1.2 百万个晶体管，25-50MHz 时钟频率，芯片的DIE 面积为163mm2。1990s-持续改进的技术-技术

40、进一步深化 1991-16MbitDRAM 使用CMOS工艺制造的16MbitDRAM 问世，工艺特征：3 到4 层polysilicon，2 层金属，0.5m 最小线宽。产品的存储Cell 尺寸4.2m2，DIE 的尺寸约130mm2，初期的售价$275，稍后使用更小的线宽以减小DIE 的尺寸。顺便提一句，很多CMOS工艺的创意都是在较大线宽的工艺线上完成设计，然后使用CMOS的Shrink 特征，进行经济的量产。比如CMOS图像传感器，最初就是在斯坦福.8m 工艺上完成的，但量产基本上在0.18m 一下的工艺上进行。这对 我们片面追求工艺的最小线宽又是一个很好的故事。1993-IntelP

41、entium（TM）奔腾（Pentium）处理器是Intel 第一个能在单时钟内执行1 条以上指令的处理器。Pentium 使用硅栅BiCMOS 工艺制造，最小线宽0.8m，共18 层MASK：1 个polysilicon，3 个金属层。Pentium 处理器有3 百1 十万个晶体管，最高66MHz 的时钟频率，芯片DIE 尺寸264mm2。注意Pentium 是注册商标（TM），这意味着其它微处理器制造 商不能像在X86 时代那样，由Intel 完成产品的推广，而其它厂商只需要跟进。其后的年代里，微处理器制造商进行了惨烈的淘汰，只剩下AMD 和Intel 周旋。1994-半导体工业年销售额超

42、过1,000 亿美元1994-64MbitDRAM64Mbit 的DRAM 使用0.35m 的CMOS工艺制造，工艺特征：3 到5 层polysilicon，2 到3 层金属。存储Cell 单元的面积1.5m2，DIE 的尺寸约170mm2，初期的产品售价约$575，和历史上的大容量DRAM 的发展历程相同，64Mbit 的DRAM 很快使用更小线 宽的工艺进行Shrink。1995-IntelPentiumPro 处理器（TM）#PentiumPro 引入了一种dualcavity 的封装形式：PentiumPro 芯片和一个缓存（Cache）芯片封装在一起，Cache 的总线（Bus)速率

43、和处理器的速率相同。PentiumPro 处理器使用0.35m 的硅栅BiCMOS工艺制造，需要20 层MASK，包括：1 层polysilicon，4 层金属，具有5百50 万个晶体管，时钟频率150 到200MHz，DIE 面积310mm2。1996-使用300mm 圆硅片1997-IntelPentiumII（TM）PentiumII 使用了不同于Socket 的卡式（cartridge）式封装。PentiumII 处理器使用0.35m 的硅栅CMOS工艺制造，需要16层MASK，包括：1 层polysilicon，4 层金属，具有7 百50 万个晶体管，时钟频 率233 到300MHz

44、，DIE 面积209mm2。1998-256MbitDRAM256Mbit 的DRAM 最初使用0.25m 的CMOS工艺制造，4 到5 层polysilicon，2到3 层金属。256Mbit 的DRAM 首次使用一 种被称为High-K 的介质材料，尽管很多产品不是使用High-K 材料，但是High-K 材料的使用是DRAM 的第四次技术大变革，产品的DIE 尺寸约 为204mm2，初期的售价在$575 左右。1999-IntelPentiumIII（TM）PentiumIII 处理器重新回到标准的PGA 封装形式，Cache 被集成到处理器内部，使用0.18m 的硅栅CMOS工艺制造，21 层MASK，1 层polysilicon，6 层金属。处理器具有2 千800 万个晶体管，始终频率：500-733MHz，DIE 面积约140mm2。2000-IntelPentium4（TM）处理器Pentium4 处理器引入了一种运行在处理器速度2 倍的整形单元。使用0.18m的硅栅CMOS工艺制造，21 层MASK，包括1 层polysilicon，6 层金属，具有4千200 百万个晶体管，始终频率：1.4-1.5GHz，DIE 尺寸224mm2。