大规模集成电路设计基础.doc

大规模集成电路设计基础课程论文学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化学号：20202068姓名：朱杉指导老师：桂玲 摘要：随着社会的发展，大规模集成电路技术也在日益发展。其精密度越来越高，分类也越来越多。与此同时，大规模集成电路与人们的生活变得密切相关。其中，我国的大规模集成电路技术也在日益进步，取得了显著成就。关键词：大规模集成电路 分类 特点 发展 成就 未来展望大规模集成电路：通常指含逻辑门数为100门9999门（或含元件数1000个99999个），在一个芯片上集合有1000个以上电子元件的集成电路。集成电路是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体。可用字母“IC”（也有用文字符号“N”等）表示。集成电路根据不同的条件有不同的分类： （1）集成电路按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大类。 模拟集成电路又称线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号（指幅度随时间边疆变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等），其输入信号和输出信号成比例关系。而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号（指在时间上和幅度上离散取值的信号。例如VCD、DVD重放的音频信号和视频信号）。（2）集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和薄膜集成电路。 膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。 （3）集成电路按集成度高低可分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路、巨大规模集成电路。 大规模集成电路结构（4）集成电路按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路,他们都是数字集成电路. 双极型集成电路的制作工艺复杂，功耗较大，代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。单极型集成电路的制作工艺简单，功耗也较低，易于制成大规模集成电路，代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等类型。 （5）集成电路按用途可分为电视机用集成电路、音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像机用集成电路、电脑（微机）用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。 1.电视机用集成电路包括行、场扫描集成电路、中放集成电路、伴音集成电路、彩色解码集成电路、AV/TV转换集成电路、开关电源集成电路、遥控集成电路、丽音解码集成电路、画中画处理集成电路、微处理器（CPU）集成电路、存储器集成电路等。 2.音响用集成电路包括AM/FM高中频电路、立体声解码电路、音频前置放大电路、音频运算放大集成电路、音频功率放大集成电路、环绕声处理集成电路、电平驱动集成电路，电子音量控制集成电路、延时混响集成电路、电子开关集成电路等。 3.影碟机用集成电路有系统控制集成电路、视频编码集成电路、MPEG解码集成电路、音频信号处理集成电路、音响效果集成电路、RF信号处理集成电路、数字信号处理集成电路、伺服集成电路、电动机驱动集成电路等。 大规模集成电路图4.录像机用集成电路有系统控制集成电路、伺服集成电路、驱动集成电路、音频处理集成电路、视频处理集成电路。 （6）集成电路按应用领域可分为标准通用集成电路和专用集成电路。 （7）集成电路按外形可分为圆形(金属外壳晶体管封装型,一般适合用于大功率)、扁平型(稳定性好,体积小)和双列直插型. 大规模集成电路元器件有以下特点： 1. 单个元器件的精度不高，受温度影响也较大，但在同一硅片上用相同工艺制造出来的元器件性能比较一致，对称性好，相邻元器件的温度差别小，因而同一类元器件温度特性也基本一致； 2. 集成电阻及电容的数值范围窄，数值较大的电阻、电容占用硅片面积大。集成电阻一般在几十几十 k范围内，电容一般为几十pF。电感目前不能集成； 3. 元器件性能参数的绝对误差比较大，而同类元器件性能参数之比值比较精确； 4. 纵向NPN管值较大，占用硅片面积小，容易制造。而横向PNP管的值很小，但其PN结的耐压高。 它的设计特点： 由于制造工艺及元器件的特点，模拟集成电路在电路设计思想上与分立元器件电路相比有很大的不同。 1. 在所用元器件方面，尽可能地多用晶体管，少用电阻、电容； 2. 在电路形式上大量选用差动放大电路与各种恒流源电路，级间耦合采用直接耦合方式； 3. 尽可能地利用参数补偿原理把对单个元器件的高精度要求转化为对两个器件有相同参数误差的要求；尽量选择特性只受电阻或其它参数比值影响的电路 我国在集成电路方面的发展与成就：中微半导体设备（上海）有限公司研制开发出具有独立自主知识产权的6545纳米介质刻蚀机，并完成了65纳米工艺各项优化工作。与世界上最先进设备的芯片加工结果相比，该机单位投资的产出量高35%到50%，芯片加工成本低30%到35%，芯片生产线厂房面积节省35%到50%，而且改进后可以有更先进工艺芯片的加工能力。 中芯国际“65纳米低漏电产品工艺”整体研发基本完成，并实现小批量量产；北京七星华创的气体质量流量计已向国外燃料电池行业批量供货。由江苏长电和南通富士通牵头承担的集成电路制造关键封测设备、材料应用工程，攻克了10多项重大关键技术，已有20种设备和7种材料产品进入大生产线考核验证，企业成功获得了国际国内高端客户连续增长的订单。 “在微电子领域，我国进步最快的是制造业，与世界先进水平相比，差距正大幅度缩小，虽然总体技术水平还差12代，但我们在嵌入式存储器领域、先进封装技术等领域有不小突破。”叶甜春说。 从长远来看，国家在集成电路领域也有着更多考虑。“围绕着国民经济发展和改善民生的重大任务，每一个专项都有明确的目标、任务和时间表，每一个专项的具体目标和任务都经过专家们的反复论证。”科技部重大专项办公室许倞表示。 也就是说，我们中国在集成电路方面取得了显著成就，虽然目前还落后于世界顶尖水平，但发展态势很好。我国集成电路产业的现状及未来展望：目前，我国集成电路产业已初步形成以长三角、环渤海、珠三角三大核心区域聚集发展的产业空间格局。2010年三大区域集成电路产业售收入占据全国整体产业规模的近95%。包括河南、江苏和浙江的长江三角洲地区是国内最主要的集成电路开发和生产基地，在国内集成电路产业中占有重要地位。长江三角洲地区已初步形成了包括研究开发、设计、芯片制造、封装测试及支撑业在内的较为完整的集成电路产业链。2010年该地区集成电路产业售额达到978.43亿元，占全PCB网城国集成电路产业的67.9%。在中国前50大集成电路企业中，长三角地区企业数量占据68%，达到34家。其中集成电路设计企业有7家，合计售收入达到76.1亿元；集成电路封装测试企业有16家，合计售收入