微电子学导论第五章-2011 8_图文

1、第五章集成电路设计集成电路Integrated Circuit ,缩写IC;IC是通过一系列特定的加工工艺,将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容、电感等无源器件,按照一定的电路互连,“集成”在一块半导体晶片(如硅或砷化镓上,封装在一个外壳内,执行特定电路或系统功能的一种器件。 集成电路芯片显微照片集成电路芯片键合集成电路的发展(1 从此IC经历了:SSIMSILSI现已进入到:VLSIULSIGSI 集成电路发展的特点¾特征尺寸越来越小(0.10um¾硅圆片尺寸越来越大(8inch12inch¾芯片集成度越来越大(>2000K¾时钟速度越来越高(

2、>500MHz¾电源电压/单位功耗越来越低(1.0V¾布线层数/I/0引脚越来越多(9层/>1200 Intels CPU Year of introduction Transistors集成电路今后的发展趋势¾在发展微细加工技术的基础上,开发超高速度、超高集成度的IC芯片。¾利用先进工艺技术、设计技术、封装技术和测试技术发展各种专用集成电路(ASIC,特别是开发更为复杂的片上系统(SOC,不断缩短产品上市时限,产品更新换代的时间越来越短。集成电路的分类器件结构类型集成度使用的基片材料电路的功能应用领域按器件结构类型分类双极集成电路:主要由双

3、极型晶体管构成NPN型双极集成电路PNP型双极集成电路金属-氧化物-半导体(MOS集成电路:主要由MOS晶体管(单极型晶体管构成NMOSPMOSCMOS(互补MOS双极-MOS(BiMOS集成电路:是同时包括双极和MOS晶体管的集成电路。综合了双极和MOS器件两者的优点,但制作工艺复杂。 按使用的基片材料分类单片集成电路是指电路中所有的元器件都制作在同一块半导体基片上的集成电路。在半导体集成电路中最常用的半导体材料是硅,除此之外还有GaAs等。混合集成电路厚膜集成电路薄膜集成电路按电路的功能分类¾数字集成电路(Digital IC:是指处理数字信号的集成电路,即采用二进制方式进行数字

4、计算和逻辑函数运算的一类集成电路。¾模拟集成电路(Analog IC:是指处理模拟信号(连续变化的信号的集成电路,通常又可分为线性集成电路和非线性集成电路:线性集成电路:又叫放大集成电路,如运算放大器、电压比较器、跟随器等。非线性集成电路:如振荡器、定时器等电路。¾数模混合集成电路(Digital -Analog IC :例如数模(D/A转换器和模数(A/D转换器等。按应用领域分类标准通用集成电路通用集成电路是指不同厂家都在同时生产的用量极大的标准系列产品。这类产品往往集成度不高,然而社会需求量大,通用性强。专用集成电路根据某种电子设备中特定的技术要求而专门设计的集成电路简

5、称ASIC,其特点是集成度较高功能较多,功耗较小,封装形式多样。 集成电路设计什么是集成电路设计?根据电路功能和性能的要求,在正确选择系统配置、电路形式、器件结构、工艺方案和设计规则的情况下,尽量减小芯片面积,降低设计成本,缩短设计周期,以保证全局优化,设计出满足要求的集成电路。设计和制作分开-Foundry and fabless 集成电路设计设计的基本过程(举例功能设计逻辑和电路设计版图设计集成电路设计的最终输出是掩膜版图,通过制版和工艺流片可以得到所需的集成电路。设计与制备之间的接口:版图模拟集成电路设计过程需要器件的模型用来仿真需要版图设计规则(Foundry提供 Fabless+Fo

6、undry Cadence 概述(29System-Level Design9Function Verification9Synthesis/Place-and-Route9Analog,RF,and Mixed-Signal Design 9Physical Verification and Analysis 9IC Packaging9PCB Design常用的EDA软件(1三大IC EDA软件公司和一些小公司: 9Cadence9Synopsys9Mentor Graphics常用的EDA软件(29原理图输入工具:如:Virtuoso Schematic Composer : IC Design Entry 它是可以进行混合输入的原理图输入方式。支持vhdl/hdl语言的文本输入。9仿真工具:Affirma Spectra 高级电路仿真器和H spice等。9版图设计:Virtuoso Layout Editor版图编辑。Virtuoso Layout Synthesizer:直接的layout生成工具,小规模设计环境9后端工具,如参数提取、验证等:Cadence的diva;dracula验证和参数提取包,Mentor Graphics的Calibre Cadence 概述（） 9 全球最大的 EDA 公司 9 提供系统级至版图级的全线解决方案 9 系统庞杂，工具