物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势课件.ppt

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1、物理学前沿讲座物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势6/10/20231窖狰蹲苏铸储菠暇巍馒锈军砷踏撮腺巾鬃陨中层牧儡仿仇夹仇诬迭黄逸脸物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势6/10/20232 当前社会是信息社会，信息技术目前还没有一个十分统一的定义。从广义上讲，凡是与上述诸方面相关的技术都可以叫做从广义上讲，凡是与上述诸方面相关的技术都可以叫做信息技术，通常可分为四类，即信息技术，通常可分为四类，即感测技术、通信技术、计算感测技术、通信技术、计算机技术和控制技术。机技术和控制技术。所谓感测技术，是指对信息的传感、采集技术；所谓感测技术，是指

2、对信息的传感、采集技术；通信技术是传递信息的技术；通信技术是传递信息的技术；计算机技术是处理、存储信息的技术；计算机技术是处理、存储信息的技术；控制技术则是使用与反馈信息的技术。控制技术则是使用与反馈信息的技术。一般认为，信息技术就是一般认为，信息技术就是获取、处理、传递、储存、使获取、处理、传递、储存、使用用信息的技术。信息的技术。沸烁脖揽柄耀罚啤锹展良奈绷馒抵缮嚎钓柱祸痢卢综卢阑幸吮亡妆镐掏吠物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势6/10/20233 信息技术的应用性很强，因此又常被称作“3C”技术、“3A”技术等等，此外还有此外还有“3D”之

3、说。之说。3A是指工厂自动化是指工厂自动化(FactoryAutomation)、办公自动化、办公自动化(OfficeAutomation)和家庭自动化和家庭自动化(HomeAutomation)。3C是指通信是指通信(Communication)、计算机、计算机(Computer)、控制、控制(Control)三种技术，它们的英文名称的第一个字母都是三种技术，它们的英文名称的第一个字母都是“C”，所以简称，所以简称3C技术。技术。“3D”是指数字传输是指数字传输(DigitalTransmission)、数字交换、数字交换(DigitalSwitching)、数字处理、数字处理(Digita

4、lProcessing)三种数三种数字技术。字技术。缴荫愚草菠惺哑呐恿膨为通品砧妥伏瑶险匈圭副罗窘池祟新站痰碎卉图酝物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势6/10/20234信息技术的基本结构大致可概括为：信息技术的基本结构大致可概括为：n计算机技术领域是核心；计算机技术领域是核心；n 电子技术是信息技术的关键支撑技术，其中包括电子技术是信息技术的关键支撑技术，其中包括微电子技术、光电子技术；微电子技术、光电子技术；n 信息材料技术是基础信息技术，其中包括电子备信息材料技术是基础信息技术，其中包括电子备料以及光学材料技术；料以及光学材料技术；n 通

5、信技术是信息技术的重要的直接组成部分。通信技术是信息技术的重要的直接组成部分。佯蕊曲羌撮勺扫秃独馋物毖褐窑假兵湖行烁租褂拱十芹雹屡羹挞歇疲吃中物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势6/10/20235 电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。进入成为近代科学技术发展的一个重要标志。进入21世纪，世纪，人们面临的是以微电子技术（半导体和集成电路为代人们面临的是以微电子技术（半导体和

6、集成电路为代表）电子计算机和因特网为标志的信息社会。高科技表）电子计算机和因特网为标志的信息社会。高科技的广泛应用使社会生产力和经济获得了空前的发展。的广泛应用使社会生产力和经济获得了空前的发展。现代电子技术在国防、科学、工业、医学、通讯（信现代电子技术在国防、科学、工业、医学、通讯（信息处理、传输和交流）及文化生活等各个领域中都起息处理、传输和交流）及文化生活等各个领域中都起着巨大的作用。现在的世界，电子技术无处不在，人着巨大的作用。现在的世界，电子技术无处不在，人们现在生活在电子世界中，一天也离不开它。们现在生活在电子世界中，一天也离不开它。1 1电子器件技术电子器件技术豌嫁旱趋嚼识邱循椎

7、准弟毯弘素它赦奇历养撅猎濒较龙荷瘪七精哎客宁鼓物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院电子技术电子技术的应用的应用它曙刘鸡盈迂穷贞炬焦针吊揪株企忌歼噶沿穆袋啄详谋促搓庶留谚颅找宁物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势基本器件的两个发展阶段基本器件的两个发展阶段分立元件阶段（19051959）q真空电子管、半导体晶体管集成电路阶段（1959）qSSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI主要阶段概述主要阶段概述第一代电子第一代电子产品以电子管为核

8、心。四十年代末世界上诞生了第一只产品以电子管为核心。四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管，它以小巧、轻便、省电、寿半导体三极管，它以小巧、轻便、省电、寿命长等特点，很快地被各国应命长等特点，很快地被各国应用起来，在很大范围内取代了电子管。五十年代末期，世界上出现了第一用起来，在很大范围内取代了电子管。五十年代末期，世界上出现了第一块集成电路，它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上，使电子产块集成电路，它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上，使电子产品向更小型化发展。集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电品向更小型化发展。集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大

9、规模集成电路，从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、高路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。稳定、智能化的方向发展。阉瑚蓉臻更蝶绣簇祥竖弦瘟菇抹磁蕾慢评呢蒲世漆淹唱审桨颜妇索司瞅曙物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势分立元件阶段分立元件阶段电子管时代（19051948）q为现代技术采取了决定性步骤主要大事记主要大事记19051905年年 爱因斯坦阐述相对论爱因斯坦阐述相对论E Emcmc2 219061906年年 亚历山德森研制成高频交流发电机亚历山德森研制成高频交流发电机 德福雷斯特在弗菜明二

10、极管上加栅极，制威第一只三极管德福雷斯特在弗菜明二极管上加栅极，制威第一只三极管19121912年年 阿诺德和兰米尔研制出高真空电子管阿诺德和兰米尔研制出高真空电子管19171917年年 坎贝尔研制成滤波器坎贝尔研制成滤波器19221922年年 弗里斯研制成第一台超外差无线电收音机弗里斯研制成第一台超外差无线电收音机19341934年年 劳伦斯研制成回旋加速器劳伦斯研制成回旋加速器19401940年年 帕全森和洛弗尔研制成电子模拟计算机帕全森和洛弗尔研制成电子模拟计算机19471947年年 肖克莱、巴丁和布拉顿发明晶体管；香农奠定信息论的基础肖克莱、巴丁和布拉顿发明晶体管；香农奠定信息论的基础

11、真空电子管真空电子管圃娘峨吵腐皇吱蔫骨粮备王畏守苑陵虽祷址震挟蔗宏举盔赤燎暇馅厨滴稽物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势分立元件阶段分立元件阶段晶体管时代（19481959）q宇宙空间的探索即将开始主要大事记主要大事记19471947年年 贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克莱研制成第一个点接触型晶体管贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克莱研制成第一个点接触型晶体管19481948年年 贝尔实验室的香农发表信息论的论文贝尔实验室的香农发表信息论的论文 英国采用英国采用EDSAGEDSAG计算机，这是最早的一种存储程序数字计算机计算机，这是最早的一种存储程序数

12、字计算机19491949年年 诺伊曼提出自动传输机的概念诺伊曼提出自动传输机的概念19501950年年 麻省理工学院的福雷斯特研制成磁心存储器麻省理工学院的福雷斯特研制成磁心存储器19521952年年 美国爆炸第一颗氢弹美国爆炸第一颗氢弹19541954年年 贝尔实验室研制太阳能电池和单晶硅贝尔实验室研制太阳能电池和单晶硅19571957年年 苏联发射第一颗人造地球卫星苏联发射第一颗人造地球卫星19581958年年 美国得克萨斯仪器公司和仙童公司宣布研制成第一个集成电路美国得克萨斯仪器公司和仙童公司宣布研制成第一个集成电路绦胃址淆觅刘鸡升鹰伏惰竞枕寐二炭腰骤矮莎氮奉拄版砖暴豢宣迪籍问型物理学前

13、沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势基本分立元件展示基本分立元件展示电阻器电阻器电容器电容器线线圈圈电池电池晶体晶体管管蝇怖丑株坤薛埔激墟咖众币怠妊闲棱讳震燕湿垂朔描口坊舰茬呕骋法核遵物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势集成电路阶段集成电路阶段时时 期期规规 模模集成度集成度（元件数）（元件数）5050年代末年代末小规模集成电路（小规模集成电路（SSISSI）1001006060年代年代中规模集成电路（中规模集成电路（MSIMSI）100010007070年代年代大规模集成电路（大规模集成电路（LSILSI

14、）100010007070年代末年代末超大规模集成电路（超大规模集成电路（VLSIVLSI）10000100008080年代年代特大规模集成电路（特大规模集成电路（ULSIULSI）100000100000自1958年第一块集成元件问世以来，集成电路已经跨越了小、中、大、超大、特大、巨大规模几个台阶，集成度平均每2年提高近3倍。随着集成度的提高，器件尺寸不断减小。1985年，1兆位ULSI的集成度达到200万个元件，器件条宽仅为1微米；1992年，16兆位的芯片集成度达到了3200万个元件，条宽减到0.5微米，而后的64兆位芯片，其条宽仅为0.3微米。森橡忍脯郴蔗侦迸叁佳杜梢份谓弥堰洪嚷籽板炒

15、躁酗交秒鹿滴透霉竖缩梢物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院集成电路阶段集成电路阶段 集成电路制造技术的发展日新月异，其中最具有代表性的集成电路芯片主要包括以下几类，它们构成了现代数字系统的基石。可编程逻辑器件（可编程逻辑器件（PLD）微控制芯片（微控制芯片（MCU）数字信号处理器（数字信号处理器（DSP）大规模存储芯片（大规模存储芯片（RAM/ROM）梁腊粪困渍龙埋搪嘉锈醋烹甭义应北瞧揭辣愁科挥标宪偶纱厨礼哇叼朽恩物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的

16、现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院以以集集成成电电路路为为核核心心的的电电子子信信息息产产业业超超过过了了以以汽汽车车、石石油油、钢钢铁铁为为代代表表的的传传统统工工业业成成为为第第一一大大产产业业，已已经经成成为为改改造造和和拉拉动动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石。传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石。目目前前，发发达达国国家家国国民民经经济济总总产产值值增增长长部部分分的的65%与与集集成成电电路路相相关关,美美国国国国防防预预算算中中的的电电子子含含量量已已占占据据了了半半壁壁江江山山。预预计计未未来来10年年内内，世世界界集集成

17、成电电路路销销售售额额将将以以年年平平均均15%的的速速度度增增长长，2010年将达到年将达到60008000亿美元。亿美元。作作为为当当今今世世界界经经济济竞竞争争的的焦焦点点，拥拥有有自自主主知知识识产产权权的的集集成成电电路路已已日日益益成成为为经经济济发发展展的的命命脉脉、社社会会进进步步的的基基础础、国国际际竞竞争争的筹码和国家安全的保障。的筹码和国家安全的保障。集成电路阶段集成电路阶段6/10/202313乒鲸牟宅奎尖箕胃贫焚里侈治响狈颁孤祖楞绰狙蝎蠕奇音鹤弥匿蜂矗凯朝物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学

18、院陕西师范大学物理学与信息技术学院集集成成电电路路的的集集成成度度和和产产品品性性能能每每18个个月月增增加加一一倍倍。据据专专家家预预测测,今今后后20年年左左右右,集集成成电电路路技技术术及及其其产产品品仍仍将将遵遵循循这这一一规规律发展。律发展。集成电路最重要的生产过程包括：集成电路最重要的生产过程包括：n开发开发EDA(电子设计自动化电子设计自动化)工具工具n利用利用EDA进行集成电路设计进行集成电路设计n根根据据设设计计结结果果在在硅硅圆圆片片上上加加工工芯芯片片(主主要要流流程程为为薄薄膜膜制制造、曝光和刻蚀造、曝光和刻蚀)n对加工完毕的芯片进行测试对加工完毕的芯片进行测试n为芯片

19、进行封装为芯片进行封装n最最后后经经应应用用开开发发将将其其装装备备到到整整机机系系统统上上与与最最终终消消费费者者见见面。面。集成电路阶段集成电路阶段6/10/202314重蛮包羊搭辊包备榨瞻质高液肉醛侄赁钉痕王鼻锣稼舜笋沉各费眷虫井孩物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院美美国国芯芯片片微微细细加加工工技技术术目目前前正正在在从从亚亚微微米米向向纳纳米米技技术术过过渡渡，2002年年3月月，Intel公公司司宣宣布布其其已已采采用用0.09微微米米工工艺艺生生产产出出面面积积仅仅为

20、为1平方微米的平方微米的SRAM。超超紫紫外外光光刻刻技技术术（EUV）被被视视为为是是保保证证摩摩尔尔定定律律今今后后依依旧旧适适用用的的法法宝宝。EUV技技术术可可使使半半导导体体制制造造商商在在芯芯片片上上蚀蚀刻刻电电路路线线的的等等级级达达到到0.03微微米米。比比现现有有制制造造技技术术所所产产生生的的芯芯片片性性能能提提高高100倍倍，存存储储容容量量也也可可以以达达到到目目前前的的100倍倍以以上上。由由Intel、IBM、摩摩托托罗罗拉拉等等公公司司所所组组成成的的企企业业联联盟盟与与美美国国三三个个国国家家实实验验室室，一一直直致致力力EUV的的研研发发，投入开发经费已逾投入

21、开发经费已逾2.5亿美元。亿美元。在在各各芯芯片片厂厂商商都都以以面面积积最最小小化化、功功能能最最大大化化作作为为发发展展方方向向的的趋趋势势中中，将将整整个个电电子子系系统统全全部部集集成成到到一一块块单单芯芯片片之之中中的的SOC越越来来越越呈呈现现出出重重要要性性。集集微微处处理理器器、快快闪闪存存储储器器和和数数字字信信号号处处理理器器为为一一体体的的计计算算机机芯芯片片。这这种种高高度度集集成成的的芯芯片片将将对对手手持持计计算算机机、移移动动电电话话和和其其他移动设备的改进产生巨大影响。他移动设备的改进产生巨大影响。集成电路阶段集成电路阶段6/10/202315尧旅玄准迹凑籽礁破

22、扮鬃把螺仕毗捧邓薪悼酷译北雄蓬嘛尔笛案佐园皆尉物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院我我国国集集成成电电路路产产业业起起步步于于20世世纪纪60年年代代，80年年代代中中期期我我国国集集成成电电路路的的加加工工水水平平为为5微微米米，其其后后，经经历历了了3、1、0.8、0.5、0.35微微米米的的发发展展，目目前前达达到到了了0.18微微米米的的水水平平，而而当当前前国国际际水水平平为为0.09微微米米（90纳米），我国与之相差约为纳米），我国与之相差约为2-3代。代。2001年年全

23、全国国集集成成电电路路产产量量为为64亿亿块块，销销售售额额200亿亿元元人人民民币币。2002年年6月月,共共有有半半导导体体企企事事业业单单位位651家家,其其中中芯芯片片制制造造厂厂46家家,封封装装、测测试试厂厂108家家,设设计计公公司司367家家,分分立立器器件件厂厂商商130家家,从从业业人人员员11.5万万人人。设设计计能能力力0.180.25微微米米、700万万门门,制制造造工工艺艺为为8英英寸寸、0.180.25微米微米,主流产品为主流产品为0.350.8微米。微米。与与国国外外的的主主要要差差距距：一一是是规规模模小小，2000年年,国国内内生生产产的的芯芯片片销销售售额

24、额仅仅占占世世界界市市场场总总额额的的1.5%，占占国国内内市市场场的的20%；二二是是档档次次低低，主主流流产产品品加加工工技技术术比比国国外外落落后后两两代代；三三是是创创新新开开发发能能力力弱弱，设设计计、工工艺艺、设设备备、材材料料、应应用用、市市场场的的开开发发能能力力均均不不十十分分理理想想，其其结结果果是今天受制于人是今天受制于人,明天后劲乏力；四是人才欠缺。明天后劲乏力；四是人才欠缺。集成电路阶段集成电路阶段6/10/202316玫酪亭掣翱哟丘田答奏炎污琳即蓝骄变素浮成枉朱身石恭参痞明领潮挑嘘物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕

25、西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院政府的策略：政府的策略：中共中央国务院关于加强技术创新，发展高中共中央国务院关于加强技术创新，发展高科技，实现产业化的决定指出：科技，实现产业化的决定指出：“突出高新技术产业领域突出高新技术产业领域的自主创新，培育新的经济增长点，在电子信息特别是集成的自主创新，培育新的经济增长点，在电子信息特别是集成电路设计与制造、网络及通信、计算机及软件、数字化电子电路设计与制造、网络及通信、计算机及软件、数字化电子产品等方面，产品等方面，加强高新技术创新，形成一批拥有自主知加强高新技术创新，形成一批拥有自主知识产权、具有竞争优势的高新技术产业识

26、产权、具有竞争优势的高新技术产业”。专家的共识：专家的共识：中国科学院、中国工程院专门成立了包括师昌中国科学院、中国工程院专门成立了包括师昌绪、王淀佐、王越、王阳元等绪、王淀佐、王越、王阳元等10位院士组成的专家咨询组。位院士组成的专家咨询组。在大量调查研究的基础上，专家们建议，我国在在大量调查研究的基础上，专家们建议，我国在“十五十五”期期间要像当年搞间要像当年搞“两弹一星两弹一星”一样，集中国家有限的人力和财一样，集中国家有限的人力和财力，开发有自主知识产权的新一代微电子核心工艺技术及产力，开发有自主知识产权的新一代微电子核心工艺技术及产品。品。专家的意见和政府的策略专家的意见和政府的策略

27、子敷冬瑟握遵赛鬃辕桌恶吸歌灯怎田潮笑申转聋听池煌型褐酝痊写势址夫物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势EDAEDA技术技术 电子设计技术的核心就是电子设计技术的核心就是EDAEDA技术。技术。EDAEDA是是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子电子CADCAD通用软件包，主要能辅助进行三方面通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作，即的设计工作，即ICIC设计、电子电路设计和设计、电子电路设计和PCBPCB设计。设计。电

28、子系统设计自动化电子系统设计自动化(ESDA)(ESDA)阶段（阶段（90 90年代以后）：设计人员按照年代以后）：设计人员按照“自顶自顶向下向下”的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（路用一片或几片专用集成电路（ASICASIC）实现，然后采用硬件描述语言）实现，然后采用硬件描述语言（HDLHDL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。器件。EDAEDA技术发展的三个阶段：技术发展的三个阶段：计算机辅助设计

29、计算机辅助设计(CAD)(CAD)阶段（阶段（70 70年代）：用计算机辅助进行年代）：用计算机辅助进行ICIC版图编辑、版图编辑、PCBPCB布局布线，取代了手工操作。布局布线，取代了手工操作。计算机辅助工程计算机辅助工程(CAE)(CAE)阶段（阶段（80 80年代）：与年代）：与CADCAD相比，相比，CAECAE除了有纯粹的除了有纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计。接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计。CAECAE的主要功能是：原理的主要功能是：原

30、理图输入，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，图输入，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCBPCB后分析。后分析。ARM开发板开发板耶惺而撰厄源甸榆箩鞘僧咱柒荷地党像爹像剪茂骏破祝饥占舒逛覆犹视自物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院集成电路发展集成电路发展目前仍以摩尔定律所揭示的规律向前发展，晶圆目前仍以摩尔定律所揭示的规律向前发展，晶圆的面积也在不断地加大，以软硬件协同设计、具有知识产权的面积也在不断地加大，以软硬件协同设计、具有知识产权的内核（的内核（IP核）复用和超深亚微米技术

31、为支撑的系统芯片核）复用和超深亚微米技术为支撑的系统芯片(SystemonChipSOC)是超大规模集成电路发展的趋势和新是超大规模集成电路发展的趋势和新世纪集成电路的主流。世纪集成电路的主流。IC产业技术发展经历了电路集成、功能集成、技术集产业技术发展经历了电路集成、功能集成、技术集成，直到今天基于计算机软硬件的知识集成，其目标成，直到今天基于计算机软硬件的知识集成，其目标就是将电子产品系统电路不断集成到芯片中去，力图就是将电子产品系统电路不断集成到芯片中去，力图吞噬整个产品系统。单芯片的嵌入式系统的出现，以吞噬整个产品系统。单芯片的嵌入式系统的出现，以单个芯片实现的产品系统不仅仅限于硬件系

32、统，而是单个芯片实现的产品系统不仅仅限于硬件系统，而是一个带有柔性性能的软、硬件集合体的电子系统。一个带有柔性性能的软、硬件集合体的电子系统。SoC是微电子领域是微电子领域IC设计的最终目标设计的最终目标弯粱甥亿锯胀腕舶痰但署扭惹藤竹耕俄硷肘苛犊扎祥拙翠退莉贼镀史垢裳物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院多多学学科科融融合合与与渗渗透透谬击品发殃掷载桂僚霉撮沤尤收碑傣饲庙娄悟腻溶载肿讹旭文裤窿悲擒邹物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西

33、师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院不同时代的设计方法学不同时代的设计方法学圣尚慈灸溶湍饿拷哩砍焦稻伴课壁霍西烛胀络律弓桑朴蠕绦龟厩涌美濒健物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院SOC设计方法学设计方法学攫榷昭军容亡雹漱葛咏蚤牲普舟赚套扯想靠迁惧迂笔矿氏党哎匙忿誓沛姿物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院寨鸯跪囚轨詹姚宅珐治靶扦党擎实袍腿婶茸呻苑执出坍驮

34、匪涎蒙请胜厚梗物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院传统的传统的ASIC设计与设计与深亚微深亚微米集成米集成电路设电路设计流程计流程比较比较嚎滤坤馁涟氰颇盏锰矮皑训盏碱再磨镑臻鹿歪必佰珍映阉祈勋安枚某锑田物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势发展发展SOCSOC面临的主要问题面临的主要问题设计复用。是一个关键问题。设计复用。是一个关键问题。接口问题。接口问题。时序收敛问题。互连线延迟越来越突出。时序收敛问题。互连线延迟越来越突出。设计验证，

35、最大的挑战，设计验证，最大的挑战，70%的工作量。的工作量。价格。价格。工艺兼容性问题。也是一个关键问题。工艺兼容性问题。也是一个关键问题。过细分工带来的问题。过细分工带来的问题。设计语言问题。设计语言问题。低功耗问题。低功耗问题。捎诬涟味屠采驳欢将咨便隔早欢陀置颖制址吾丝承敝垂占亿烁嚣简提矣貌物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院核的分类与定义核的分类与定义SoC由各种片上功能的嵌入式核组合而成。由各种片上功能的嵌入式核组合而成。软核软核是用可综合的是用可综合的RTL描述或者通用库元

36、件的网表形式表描述或者通用库元件的网表形式表示的可复用模块。用户须负责实际的实现和版图。示的可复用模块。用户须负责实际的实现和版图。固核固核是指在结构和拓扑针对性能和面积通过版图规划，甚是指在结构和拓扑针对性能和面积通过版图规划，甚至可用某种工艺技术进行优化的可复用模块。它们以综合好至可用某种工艺技术进行优化的可复用模块。它们以综合好的代码或通过库元件的网表形式存在。的代码或通过库元件的网表形式存在。硬核硬核是指在性能、功率和面积上经过优化并映射到特定工是指在性能、功率和面积上经过优化并映射到特定工艺技术的可复用模块。它们以完整的布局布线的网表和诸如艺技术的可复用模块。它们以完整的布局布线的网

37、表和诸如GDSII（一种版图数据文件格式）格式的固定版图形式存在。（一种版图数据文件格式）格式的固定版图形式存在。锯契乎憨炯武蠕蚜嗓凰寺塑郡唱浓携氧盗暗哎拌浩猫假懊憋工蘑镑牡邪坪物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院软软核核固固核核硬硬核核可复用性可复用性可移植性可移植性灵活性灵活性较高的可预言性和性能，短的上市时间，较高的可预言性和性能，短的上市时间，较高的价格及较高的价格及IP提供商的工作量提供商的工作量觅愉窍缴胺厉郴到掏朝秉造揩姜穗柜俘贼焚把壁小茸枣蔚牧城剐栓教抖投物理学前沿讲座

38、现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院特定功能核B特定功能核A特定功能核CA/D,D/APCITAPPLL胶联逻辑存储器微处理器核存储器存储器基于嵌入式核的基于嵌入式核的SoC的一般结构的一般结构存储器爸酮竟船琳慈鄂讽坟酵惑侮稳番赫卷幼抓翼啃磁砸豁届友鹤庸窄轩均除阳物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院系统说明文档系统说明文档高层次算法模型高层次算法模型软软/硬件划分和任务分配硬件划分和任务

39、分配划分模型划分模型调度模型调度模型通信模型通信模型软软/硬件接口定义硬件接口定义行为模型行为模型划分划分RTL综合综合硬件硬件-软件协同仿真软件协同仿真/检验检验创建住址模型，创建住址模型，分析与确认分析与确认软件设计要求软件设计要求用例分析用例分析子系统设计子系统设计范例设计范例设计结构设计结构设计用例设计用例设计一般的软硬件一般的软硬件设计方法学设计方法学附抛原帜割觉椎鸣才硅婚咱神滚律镰泞件婚予捧鲸预吨氯逾惟巧亏栅鹰躁物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院定义核的设计要求定义核的

40、设计要求（功能、接口、时序）（功能、接口、时序）开发行为模型并验证开发行为模型并验证划分为子模块划分为子模块子模块的功能要求子模块的功能要求子模块子模块RTL综合综合插入可测性设计插入可测性设计子模块集成子模块集成约束条件约束条件面积面积功耗功耗速度速度子模块测试平台子模块测试平台满足满足RTL代码故障代码故障覆盖率的测试覆盖率的测试软核软核和固和固核的核的基于基于RTL综合综合的设的设计流计流程程康钧孕式猛概鲤藤锑楼奇渴吏嚷疡蚁自蒜食竖沃富哟霸咐降球馆痒牛咏论物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学

41、与信息技术学院SoC设计中的问题设计中的问题移值方法学移值方法学无网表核无网表核与版图相关的步长与版图相关的步长宽长比例失配宽长比例失配手绘版图手绘版图l时序问题时序问题时钟重分配时钟重分配硬核宽度与间距不一致硬核宽度与间距不一致芯片多重布线导致的芯片多重布线导致的RC寄生寄生效应效应时序重验证时序重验证电路时序电路时序l工艺与原始材料问题工艺与原始材料问题非工业标准工艺特性非工业标准工艺特性N阱衬底的连接阱衬底的连接衬底原始材料衬底原始材料端口与目标工艺的层间差异端口与目标工艺的层间差异l其它问题其它问题混合信号设计不可移值混合信号设计不可移值模拟电路的精度模拟电路的精度功耗问题功耗问题蠕里

42、盯招靶积弄拼姚断妮垣饯溢受彩池拾喜坎里俯聘存纠娥洱袋屑毛侗遗物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院特征尺寸与芯片内部工作频率特征尺寸与芯片内部工作频率吗御榔泪墅翅另农袁烤麓猾勉鞠嘶岸组射颈见胀凡匀毗纹筏嫌苑崎落摈澳物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院数字电路设计工具数字电路设计工具 分类分类产品名产品名制造商制造商逻辑综合器、静态时序分析逻辑综合器、静态时序分析BlastRT

43、L美国美国MAGMAMAGMA公司公司 VHDL/Verilog-HDLSimulator（仿仿真真工具）工具）Active-HDL美国美国AldecAldec公司公司混合语言仿真混合语言仿真NC-sim美国美国CadenceDesignSystems公司公司Verilog仿真器仿真器Verilog-XLSystemC仿真器仿真器NC-SystemCVHDL仿真器仿真器NC-VHDL物理综合工具物理综合工具PKS超级综合工具（带有最优化配置功能）超级综合工具（带有最优化配置功能）BuildGatesExtremeVerilog仿真仿真/VHDL编译器编译器VCS/Scirocco美国美国Syn

44、opsys公司公司RTL级逻辑综合工具级逻辑综合工具DCexpertVhdl/Verilog混混合合语语法法和和设设计计规规范范检检查查器器LEDA震僳额顽腥傀豹甫堵突除潦云敦特铡蚂攻枉绪适鼓恩杆破裴朵畸栏剃十钡物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院数字电路设计工具数字电路设计工具(续）续）分类分类产品名产品名制造商制造商FPGA综合器综合器SynplifyPRO美国美国SynplicitySynplicity公司公司物理综合物理综合Amplify测试与原型验证测试与原型验证Certi

45、fySCVHDL/Verilog-HDL仿真工具仿真工具ModelSim美国美国MentorGraphics公司公司Verilog-HDL仿真工具仿真工具TauSim美国美国TauSimulation公司公司HardwareAcceleratorARES美国美国IKOSSystems公司公司StaticTimming解析工具解析工具EinsTimer美国美国IBM公司公司逻辑逻辑Simulator(仿真仿真)Explore美国美国Aptix公司公司Xcite美国美国AxisSystems公司公司VirtuaLogic美国美国IKOSSystems公司公司VIVACE美国美国MentorGrap

46、hics公司公司功耗解析功耗解析/最优化工具（最优化工具（RTL）WattSmith美国美国Sente公司公司逻辑验证工具（测试向量生成）逻辑验证工具（测试向量生成）SpecmanElite美国美国VerisityDesign公司公司媚诺野焦蓬绒挺箕枫熬狈宴幕赏弗阂竣雨傀瞧布盗篡嘎咒曲村陡砰套鸟参物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院数字电路设计工具（续）分类分类产品名产品名制造商制造商CODECOVERAGE工工具具，状状態態COVERAGE工具工具VerificationNavig

47、ator/StateNavigator美国美国TransEDA公司公司FormalVerifier（等价性评价）（等价性评价）BoolesEye美国美国IBM公司公司Tuxedo美国美国VerplexSystems公司公司HDL调试调试工具工具Debussy美国美国NovasSoftware公司公司电电路路合合成成工工具具，行行为为级级合合成成工工具具（VHDL编程）编程）BooleDozer美国美国IBM公司公司HighLevel电路合成工具电路合成工具eXplorationsTools美国美国Explorations公司公司RTL设计设计TeraForm美国美国TeraSystems公司公

48、司譬哄沸瘸篡硅诚甚不奈戮窟衍冠虎哟惯息疚匪雌研们钉奠姆局狈素釉湖垣物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院模拟模拟/数数.模混合信号电路设计工具模混合信号电路设计工具 分类分类产品名产品名制造商制造商模拟电路模拟电路Simulator（仿真工具）（仿真工具）T-SpicePro美国美国TannerResearch公司公司SmartSpice美国美国SilvacoInternational公司公司Eldo美国美国MentorGraphics公司公司电路图仿真电路图仿真/物理设计环境物理设计

49、环境COSMOSSE/LE美国美国Synopsys公司公司数字数字/模拟混合信号仿真模拟混合信号仿真HSPICE/NanoSim混合信号混合信号Simulator（仿真工具）（仿真工具）ICAP/4 美国美国intusoft公司公司混合信号混合信号Simulator（仿真工具）（仿真工具），RF电路电路Simulator（仿真工具），（仿真工具），AnalogMacroLibraryADVance，CommLib 美国美国MentorGraphics公司公司StaticNoise解析工具（混合信号）解析工具（混合信号）SeismIC美国美国CadMOSDesignTechnology公司公司停

50、纳疼咆触茎悯飞麓梦能疫仍疥芹翻娩翁愉叫瑚到庚坞浪偿娜泉恶邪荤姿物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院模拟/数.模混合信号电路设计工具（续）分类分类产品名产品名制造商制造商原理图输入原理图输入OrcadCaptureCIS,美国美国CadenceDesignSystems公司公司ConceptHDLCaptureCIS,原理图仿真原理图仿真PspiceNCDesktop分类分类产品名产品名制造商制造商Hard/Soft协调设计工具协调设计工具CiertoVCCEnvironment美国美