专用集成电路概念与设计流程课件

第二讲专用集成电路概念及设计流程韩雁2013年3月第二讲专用集成电路概念及设计流程浙大微电子专用集成电路(IC)概念通用集成电路:市场上能买得到的IC专用集成电路(ASIC)市场上买不到、需要自己设计实现的IC2/52浙大微电子专用集成电路(IC)概念通用集成电路:2/52浙大微电子半导体产业的主要产品分类分为四大类：

2011-2013年全球半导体产品销售比例201120122013集成电路(IC,通用、专用)82.5％81.7％81.4％分立器件(Discrete)7.1％6.8％6.9％光电器件(Optoelectronic)7.7％8.7％8.9%传感器(Sensors)2.7％2.7％2.7％集成电路、分立器件、光电器件、传感器资料来源：世界半导体贸易统计组织3/52浙大微电子半导体产业的主要产品分类201120122013集浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态微器件（MicroDevice）存储器（Memory）逻辑电路（Logic）模拟电路（Analog）201120122013微器件25.3％26.1％25.8％存储器24.6％23.9％23.5％逻辑电路31.9％32.7％33.1%模拟电路17.1％17.3％17.6％4/52浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态2011201220浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态1.微器件（MicroDevice）1.1微处理器（MPU）通用型、嵌入式型1.2微控制器（MCU）

4、8、16、32位1.3数字信号处理器（DSP）通用型、嵌入式型2.存储器（Memory）3.逻辑电路（Logic）4.模拟电路（Analog）5/52浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态1.微器件（浙大微电子微处理器（MPU）

通用型微处理器PC机或工作站、服务器等的CPU，具有

高垄断、高技术、高利润、高风险特征。

嵌入式型微处理器嵌入式CPU的基础还是通用型CPU，本质上与通用CPU的区别不大。为迎合不同的应用，只保留与具体应用相关的功能，去除冗余的功能。6/52浙大微电子微处理器（MPU）通用型微处理器6/52浙大微电子通用型微处理器高垄断：整个行业的PC市场基本被Intel、AMD两家所控制，Sun、IBM等少数公司只能分享工作站与服务器领域的一部分市场。高技术：通用CPU强烈追求功能的强大和频率的提高，对最先进的IC工艺需求十分迫切，高端CPU已进入28nm工艺制程。继续缩小加工尺寸将遇到漏电流增大及互连线延时瓶颈，因而转向通过改变体系框架发展多核CPU来达到目标。高利润：以Intel处理器为例，其产品享受着30~40%的高额利润，而像戴尔这样的计算机公司，却只有5％的利润。高风险：高技术意味着新的企业如果想进入这个行业，必然承受高风险这个代价。7/52浙大微电子通用型微处理器高垄断：整个行业的PC市场基本被In浙大微电子嵌入式CPU嵌入式CPU主要用于消费类家电、汽车电子、工业设备等，是一个应用高度分散，不断创新的产业。与通用CPU领域的“独大”局面不同，嵌入式CPU呈现的是一个百家争鸣的形态。与通用型CPU主要使用x86或PowerPC两类核心架构相比，嵌入式CPU常见的核心架构还包括MIPS、ARM、SuperH等。8/52浙大微电子嵌入式CPU嵌入式CPU主要用于消费类家电、汽车电浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态1.微器件（MicroDevice）1.1微处理器（MPU）通用型、嵌入式型1.2微控制器（MCU）

4、8、16、32位1.3数字信号处理器（DSP）通用型、嵌入式型2.存储器（Memory）3.逻辑电路（Logic）4.模拟电路（Analog）9/52浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态1.微器件（浙大微电子1.2微控制器（MCU）

MCU是各种自动控制系统的核心，是最早的SoC。它将CPU、RAM、ROM、定时器、I/O接口和外围电路整合在单一芯片上，形成系统级芯片。对系统的显示器、键盘、传感器等外围进行控制。市场的产品生命周期很长（汽车中3到10年，家电中5年）。运用的软件及操作系统也不太会更换，这些都有别于MPU市场。10/52浙大微电子1.2微控制器（MCU）MCU是各种自动控制浙大微电子

4、8、16、32位元MCU市场出货量数据来源：In-Stat11/52浙大微电子4、8、16、32位元MCU市场出货量数据来源：浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态1.微器件（MicroDevice）1.1微处理器（MPU）通用型、嵌入式型1.2微控制器（MCU）

4、8、16、32位1.3数字信号处理器（DSP）通用型、嵌入式型2.存储器（Memory）3.逻辑电路（Logic）4.模拟电路（Analog）12/52浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态1.微器件（浙大微电子数字信号处理器（DSP）与微处理器分类一样，DSP也分为通用DSP与嵌入式DSP两类。通用DSP的主要市场在于通信应用。嵌入式DSP则应用广泛，包括MP3播放器、DVD播放机、机顶盒、音视频接收设备、数码相机和汽车电子等。13/52浙大微电子数字信号处理器（DSP）与微处理器分类一样，DSP浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态微器件（MicroDevice）1.1微处理器（MPU）1.2微控制器（MCU）1.3数字信号处理器（DSP）存储器（Memory）2.1DRAM2.2FLASH逻辑电路（Logic）模拟电路（Analog）14/52浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态14/52浙大微电子存储器（Memory）

最为体现半导体先进制程和经营规模效应的产品是一种最通用的商品，价格对供求变化的敏感性非常高，波动幅度极大。资金需求大、工艺技术要求先进，产业变动起伏不易控制市场特点决定需要很大规模的制造和量产能力，是半导体产业中最不稳定的市场，是制造商和投资者眼中的高风险业务。存储器制造厂商经营压力沉重，但效益也是半导体产业中最高的。15/52浙大微电子存储器（Memory）最为体现半导体先进制程和经浙大微电子DRAMDRAM存储器起源于Intel公司，后日本、韩国及中国台湾纷纷以此为切入点进入IC产业领域，迄今为止依然是这些国家和地区的主打产品。因为日本企业的逐渐强大，Intel在1985年宣布退出存储器领域，转而集中发展微处理器。因为日本存储器产业的强大，使得1988年日本位居全球半导体产业之首，独占世界市场50％以上，并维持7年之久。同样因为韩、台在DRAM领域的相继崛起，美国称霸微处理器领域，导致日本在世界半导体市场上的地位又逐渐下降，近年已仅占20％。16/52浙大微电子DRAMDRAM存储器起源于Intel公司，浙大微电子Flash(闪存)

是一种非易失（非挥发）性存储器，用于数码相机MP3移动电话移动多媒体等目前已采用28纳米工艺制程，其基本存储单元为叠栅型CMOS结构。电路形式为NAND和NOR17/52浙大微电子Flash(闪存)是一种非易失（非挥发）性存储浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态微器件（MicroDevice）1.1微处理器（MPU）1.2微控制器（MCU）1.3数字信号处理器（DSP）存储器（Memory）2.1DRAM2.2FLASH逻辑电路（Logic）模拟电路（Analog）18/52浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态18/52浙大微电子逻辑电路逻辑电路扮演着IC中第一大门类的角色。提供数据通信、信号处理、数据显示、电路接口、定时和控制操作以及系统运行所需要的其它功能逻辑电路主要包括通用逻辑电路（与非、或非、倒相器、DFF、MUX…）现场可编程逻辑器件（FPLD,CPLD）数字双极电路逻辑电路

与存储器、微处理器

一同构成了三种基本的数字电路类型。19/52浙大微电子逻辑电路逻辑电路扮演着IC中第一大门类的角色。19浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态微器件（MicroDevice）1.1微处理器（MPU）1.2微控制器（MCU）1.3数字信号处理器（DSP）存储器（Memory）2.1DRAM2.2FLASH逻辑电路（Logic）模拟电路（Analog）20/52浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态20/52浙大微电子模拟电路

模拟电路是指处理连续性的光、声音、温度、速度等自然模拟信号的集成电路产品。常用模拟IC电源系列（AC/DC,DC/DC,LDO）运算放大器（OPA）比较器（Comparator）数据转换接口（ADC,DAC）功放（PA）模拟滤波器（Filter）模拟开关（Switch）功率驱动IC（Driver）21/52浙大微电子模拟电路模拟电路是指处理连续性的光浙大微电子模拟电路产品特点品种多、生命周期长、技术含量高、辅助设计工具少、测试周期长。数字IC强调运算速度与成本，模拟IC强调高信噪比、低失真、低功耗和稳定性。主要的工艺有CMOS，BiCMOS和BCD工艺，在高频领域还有SiGe和GaAs工艺。模拟电路市场增长稳定，波动小，企业一般拥有持续获利的前景。TI、ST、NXP、Infineon和ADI一直占据着全球五大供应商位置。22/52浙大微电子模拟电路产品特点品种多、生命周期长、技术含量高、辅浙大微电子二、专用集成电路及其发展趋势新电路的设计与实现对已有电路或系统的集成改造体积缩小重量减轻性能提高成本降低保密性增强ASIC的发展以及IP核的复用技术，促成了SoC(SystemonaChip)的问世以及SiP(Systeminapackage)概念的提出。23/52浙大微电子二、专用集成电路及其发展趋势新电路的设计与实现23PDP数字电视显示器行扫描驱动芯片PDP数字电视显示器行扫描驱动芯片浙大微电子

333整体电路图高压输出高低压转换移位锁存25/52浙大微电子333整体电路图高压输出高低压转换移位锁存25/浙大微电子高压输出电路部分26/52浙大微电子高压输出电路部分26/52浙大微电子

高低压转换接口电路27/52浙大微电子高低压转换接口电路27/52浙大微电子

移位寄存器和锁存器28/52浙大微电子移位寄存器和锁存器28/52浙大微电子整体版图ABC29/52浙大微电子整体版图ABC29/52浙大微电子高压输出电路版图A30/52浙大微电子高压输出电路版图A30/52浙大微电子高低压转换接口部分的版图B31/52浙大微电子高低压转换接口部分的版图B31/52浙大微电子移位寄存器和锁存器版图C32/52浙大微电子移位寄存器和锁存器版图C32/52浙大微电子移位寄存器和锁存器的放大版图（1千倍）33/52浙大微电子移位寄存器和锁存器的放大版图（1千倍）33/52浙大微电子三、常用半导体制造工艺IC制造工艺数字IC电路（CMOS工艺）模拟IC电路（Bipolar工艺、CMOS工艺）数模混合信号IC电路（CMOS、BiCMOS工艺）功率IC电路（BCD工艺，SOI工艺）ASIC制造常用工艺（um）标准CMOS工艺(0.5,0.35,0.18,0.13,65nm)34/52浙大微电子三、常用半导体制造工艺IC制造工艺34/52浙大微电子Bipolar/CMOS/DMOS/SOI工艺

CMOSDMOSSOIBipolar35/52浙大微电子Bipolar/CMOS/DMOS/S浙大微电子四、ASIC设计流程特殊器件的设计流程(Device工艺)模拟电路设计流程(Analog工艺)数字电路设计流程（Logic工艺）数/模混合电路设计流程(Mixed-signal工艺)36/52浙大微电子四、ASIC设计流程特殊器件的设计流程(Devi浙大微电子特殊器件的设计流程37/52浙大微电子特殊器件的设计流程37/52浙大微电子常用的TCAD软件工具

所属公司工艺仿真器件仿真特点SynopsysTsuprem4Medici国内业界广泛使用ISE(瑞士)被Synopsys公司收购DIOSMDRAW，器件生成DESSIS，器件仿真国外业界广泛使用SILVACOAthenaAtlas图形界面操作简单易学SentaurusSynopsysProcessStructureEditorDevice提供模型参数数据库和小尺寸模型

38/52浙大微电子常用的TCAD软件工具所属公司工艺仿真器件仿真特浙大微电子

模拟IC设计流程39/52浙大微电子模拟IC设计流程39/52浙大微电子

公司CadenceSynopsysMentorGraphicsSpringSoft电路图仿真SpectreHspice版图绘制Virtuoso版图验证及参数提取DivaDraculaCalibreLaker模拟集成电路设计常用工具40/52浙大微电子公司CadenceSynopsysMentor浙大微电子前端设计

数字IC设计流程41/52浙大微电子前端设计数字IC设计流程41/52浙大微电子后端设计42/52浙大微电子后端设计42/52浙大微电子数字集成电路设计常用工具

公司CadenceSynopsysMentorGraphicsSpringSoft逻辑仿真NC-SimVCSModelsim逻辑综合Design-compiler布局布线SEEncounterAstroLaker时序验证Pearl可测性设计DFT-CompilerTetraMAX43/52浙大微电子数字集成电路设计常用工具公司CadenceSy浙大微电子五、ASIC设计需关注的主要数据规模(元件数/芯片)–

1000万晶体管/Die,100门/Die芯片面积(mm2)–

1-100mm2硅片直径(mm)–20mm(8英寸)/wafer特征线宽(μm)

–0.18μm,65nm/CD工作电压(V)

–3.3V,1.8V,1.2V,0.8V,0.5V功耗（mW）–16mW,1.3mW,6.5mW速度（MHz）

–

高速电路(数字),时钟800MHz频率（GHz）

–

射频电路(模拟),2.4GHz,6GHz速度功耗积/综合性能指标FOM--1pJ/单位量化电平温度特性（PPM）--民品、工业品、军品温度范围管脚数（只）--牵涉到芯片面积、封装类型及成本44/52浙大微电子五、ASIC设计需关注的主要数据规模(元件数/芯片浙大微电子六、ASIC成本每个芯片(chip)的成本可用下式估算:

总成本=设计成本+光罩成本+制造成本

(暂不考虑封装测试成本)其中Ct为芯片开发总成本Cd

为设计成本，Cm

为光罩成本Cp

为每片wafer上电路的加工成本V为总产量

y为成品率

n为每一大园片上的芯片数(chip数/wafer)45/56浙大微电子六、ASIC成本每个芯片(chip)的成本可用下式浙大微电子降低成本的方法增大V,V=y×n×w当批量V做得很大时,上式前二项可以忽略,成本主要由生产加工费用决定。增大y:缩小芯片面积,因为当硅片的材料质量一定时,其上的晶格缺陷数也基本上是确定的。一个芯片上如果有一个缺陷,那芯片功能就难以保证。芯片做得越小,缺陷落在其上的可能性也就越小,成品率就容易提高。

46/56浙大微电子降低成本的方法46/56浙大微电子降低成本的方法(cont.)3.增大n:增大wafer尺寸(2英寸4英寸5英寸8英寸12英寸…)这种方法需要工艺设备更新换代的支持,工艺设备的更新换代反过来使每一大园片的加工成本Cp也有所提高减小芯片面积,使得在相同直径的大圆片上可以做更多的芯片电路这种方法会不断要求工艺特征尺寸变小(0.6um0.35um0.18um0.09um…),加工成本Cp也会有所提高47/52浙大微电子降低成本的方法(cont.)3.增大n:47/5浙大微电子在确定工艺下减小芯片面积的方法①优化的逻辑设计--用最少的逻辑部件完成最多的系统功能。本课程中介绍的乘法器、平方器的优化设计就是一些典型实例。②优化的电路设计--用最少的器件实现特定的逻辑功能。本课程中介绍的用CMOS传输门的方法实现D触发器,较之传统的用“与非门”的方法就可大大减少器件数目。③优化的器件设计--尽量减小器件版图尺寸。器件结构要合理,驱动能力不要有冗余。④优化的版图设计--尽量充分利用版芯面积,合理布局,减小连线长度,减少无用区等。48/52浙大微电子在确定工艺下减小芯片面积的方法①优化的逻辑设计浙大微电子封装测试成本封装测试成本：DIP140.16元/颗SOP140.20元/颗SOT60.17元/颗ATE封装试样费1000元/项目ATE测试程序开发费2000元/项目AutomaticTestEquipment（型号:93K）49/56浙大微电子封装测试成本封装测试成本：49/56浙大微电子ASIC其他费用(会逐年下降)光罩（掩膜板）费用3um工艺0.4万元/块，一套板9-10块0.6umCMOS工艺1万元/块，一套板14-15块最小流片量3um5寸线，4wafer/批，0.1万元/wafer

流片最低价格0.1*4=0.4万元0.6um6寸线：25wafer/批，0.36万元/wafer，流片最低价格0.36*25=9万元50/52浙大微电子ASIC其他费用(会逐年下降)光罩（掩膜板）费用浙大微电子MPW（CMOS多目标晶圆）价格0.5um,2*2=4mm21万元人民币0.18um,5*5=25mm22万美元0.13um,5*5=25mm2,4万美元切割（Sawing）数百元人民币/刀（预留线宽100um）51/52浙大微电子MPW（CMOS多目标晶圆）价格0.5um,浙大微电子不同设计方法下成本的比对不同设计方法的概念全定制-全手工设计多用于模拟IC半定制-用标准单元多用于数字ICFPGA-小批量情况多用于样品开发等52/52浙大微电子不同设计方法下成本的比对不同设计方法的概念52/5浙大微电子Thanks53/52浙大微电子53/52第二讲专用集成电路概念及设计流程韩雁2013年3月第二讲专用集成电路概念及设计流程浙大微电子专用集成电路(IC)概念通用集成电路:市场上能买得到的IC专用集成电路(ASIC)市场上买不到、需要自己设计实现的IC55/52浙大微电子专用集成电路(IC)概念通用集成电路:2/52浙大微电子半导体产业的主要产品分类分为四大类：

2011-2013年全球半导体产品销售比例201120122013集成电路(IC,通用、专用)82.5％81.7％81.4％分立器件(Discrete)7.1％6.8％6.9％光电器件(Optoelectronic)7.7％8.7％8.9%传感器(Sensors)2.7％2.7％2.7％集成电路、分立器件、光电器件、传感器资料来源：世界半导体贸易统计组织56/52浙大微电子半导体产业的主要产品分类201120122013集浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态微器件（MicroDevice）存储器（Memory）逻辑电路（Logic）模拟电路（Analog）201120122013微器件25.3％26.1％25.8％存储器24.6％23.9％23.5％逻辑电路31.9％32.7％33.1%模拟电路17.1％17.3％17.6％57/52浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态2011201220浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态1.微器件（MicroDevice）1.1微处理器（MPU）通用型、嵌入式型1.2微控制器（MCU）

4、8、16、32位1.3数字信号处理器（DSP）通用型、嵌入式型2.存储器（Memory）3.逻辑电路（Logic）4.模拟电路（Analog）58/52浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态1.微器件（浙大微电子微处理器（MPU）

通用型微处理器PC机或工作站、服务器等的CPU，具有

高垄断、高技术、高利润、高风险特征。

嵌入式型微处理器嵌入式CPU的基础还是通用型CPU，本质上与通用CPU的区别不大。为迎合不同的应用，只保留与具体应用相关的功能，去除冗余的功能。59/52浙大微电子微处理器（MPU）通用型微处理器6/52浙大微电子通用型微处理器高垄断：整个行业的PC市场基本被Intel、AMD两家所控制，Sun、IBM等少数公司只能分享工作站与服务器领域的一部分市场。高技术：通用CPU强烈追求功能的强大和频率的提高，对最先进的IC工艺需求十分迫切，高端CPU已进入28nm工艺制程。继续缩小加工尺寸将遇到漏电流增大及互连线延时瓶颈，因而转向通过改变体系框架发展多核CPU来达到目标。高利润：以Intel处理器为例，其产品享受着30~40%的高额利润，而像戴尔这样的计算机公司，却只有5％的利润。高风险：高技术意味着新的企业如果想进入这个行业，必然承受高风险这个代价。60/52浙大微电子通用型微处理器高垄断：整个行业的PC市场基本被In浙大微电子嵌入式CPU嵌入式CPU主要用于消费类家电、汽车电子、工业设备等，是一个应用高度分散，不断创新的产业。与通用CPU领域的“独大”局面不同，嵌入式CPU呈现的是一个百家争鸣的形态。与通用型CPU主要使用x86或PowerPC两类核心架构相比，嵌入式CPU常见的核心架构还包括MIPS、ARM、SuperH等。61/52浙大微电子嵌入式CPU嵌入式CPU主要用于消费类家电、汽车电浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态1.微器件（MicroDevice）1.1微处理器（MPU）通用型、嵌入式型1.2微控制器（MCU）

4、8、16、32位1.3数字信号处理器（DSP）通用型、嵌入式型2.存储器（Memory）3.逻辑电路（Logic）4.模拟电路（Analog）62/52浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态1.微器件（浙大微电子1.2微控制器（MCU）

MCU是各种自动控制系统的核心，是最早的SoC。它将CPU、RAM、ROM、定时器、I/O接口和外围电路整合在单一芯片上，形成系统级芯片。对系统的显示器、键盘、传感器等外围进行控制。市场的产品生命周期很长（汽车中3到10年，家电中5年）。运用的软件及操作系统也不太会更换，这些都有别于MPU市场。63/52浙大微电子1.2微控制器（MCU）MCU是各种自动控制浙大微电子

4、8、16、32位元MCU市场出货量数据来源：In-Stat64/52浙大微电子4、8、16、32位元MCU市场出货量数据来源：浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态1.微器件（MicroDevice）1.1微处理器（MPU）通用型、嵌入式型1.2微控制器（MCU）

4、8、16、32位1.3数字信号处理器（DSP）通用型、嵌入式型2.存储器（Memory）3.逻辑电路（Logic）4.模拟电路（Analog）65/52浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态1.微器件（浙大微电子数字信号处理器（DSP）与微处理器分类一样，DSP也分为通用DSP与嵌入式DSP两类。通用DSP的主要市场在于通信应用。嵌入式DSP则应用广泛，包括MP3播放器、DVD播放机、机顶盒、音视频接收设备、数码相机和汽车电子等。66/52浙大微电子数字信号处理器（DSP）与微处理器分类一样，DSP浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态微器件（MicroDevice）1.1微处理器（MPU）1.2微控制器（MCU）1.3数字信号处理器（DSP）存储器（Memory）2.1DRAM2.2FLASH逻辑电路（Logic）模拟电路（Analog）67/52浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态14/52浙大微电子存储器（Memory）

最为体现半导体先进制程和经营规模效应的产品是一种最通用的商品，价格对供求变化的敏感性非常高，波动幅度极大。资金需求大、工艺技术要求先进，产业变动起伏不易控制市场特点决定需要很大规模的制造和量产能力，是半导体产业中最不稳定的市场，是制造商和投资者眼中的高风险业务。存储器制造厂商经营压力沉重，但效益也是半导体产业中最高的。68/52浙大微电子存储器（Memory）最为体现半导体先进制程和经浙大微电子DRAMDRAM存储器起源于Intel公司，后日本、韩国及中国台湾纷纷以此为切入点进入IC产业领域，迄今为止依然是这些国家和地区的主打产品。因为日本企业的逐渐强大，Intel在1985年宣布退出存储器领域，转而集中发展微处理器。因为日本存储器产业的强大，使得1988年日本位居全球半导体产业之首，独占世界市场50％以上，并维持7年之久。同样因为韩、台在DRAM领域的相继崛起，美国称霸微处理器领域，导致日本在世界半导体市场上的地位又逐渐下降，近年已仅占20％。69/52浙大微电子DRAMDRAM存储器起源于Intel公司，浙大微电子Flash(闪存)

是一种非易失（非挥发）性存储器，用于数码相机MP3移动电话移动多媒体等目前已采用28纳米工艺制程，其基本存储单元为叠栅型CMOS结构。电路形式为NAND和NOR70/52浙大微电子Flash(闪存)是一种非易失（非挥发）性存储浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态微器件（MicroDevice）1.1微处理器（MPU）1.2微控制器（MCU）1.3数字信号处理器（DSP）存储器（Memory）2.1DRAM2.2FLASH逻辑电路（Logic）模拟电路（Analog）71/52浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态18/52浙大微电子逻辑电路逻辑电路扮演着IC中第一大门类的角色。提供数据通信、信号处理、数据显示、电路接口、定时和控制操作以及系统运行所需要的其它功能逻辑电路主要包括通用逻辑电路（与非、或非、倒相器、DFF、MUX…）现场可编程逻辑器件（FPLD,CPLD）数字双极电路逻辑电路

与存储器、微处理器

一同构成了三种基本的数字电路类型。72/52浙大微电子逻辑电路逻辑电路扮演着IC中第一大门类的角色。19浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态微器件（MicroDevice）1.1微处理器（MPU）1.2微控制器（MCU）1.3数字信号处理器（DSP）存储器（Memory）2.1DRAM2.2FLASH逻辑电路（Logic）模拟电路（Analog）73/52浙大微电子一、通用集成电路的四种产品形态20/52浙大微电子模拟电路

模拟电路是指处理连续性的光、声音、温度、速度等自然模拟信号的集成电路产品。常用模拟IC电源系列（AC/DC,DC/DC,LDO）运算放大器（OPA）比较器（Comparator）数据转换接口（ADC,DAC）功放（PA）模拟滤波器（Filter）模拟开关（Switch）功率驱动IC（Driver）74/52浙大微电子模拟电路模拟电路是指处理连续性的光浙大微电子模拟电路产品特点品种多、生命周期长、技术含量高、辅助设计工具少、测试周期长。数字IC强调运算速度与成本，模拟IC强调高信噪比、低失真、低功耗和稳定性。主要的工艺有CMOS，BiCMOS和BCD工艺，在高频领域还有SiGe和GaAs工艺。模拟电路市场增长稳定，波动小，企业一般拥有持续获利的前景。TI、ST、NXP、Infineon和ADI一直占据着全球五大供应商位置。75/52浙大微电子模拟电路产品特点品种多、生命周期长、技术含量高、辅浙大微电子二、专用集成电路及其发展趋势新电路的设计与实现对已有电路或系统的集成改造体积缩小重量减轻性能提高成本降低保密性增强ASIC的发展以及IP核的复用技术，促成了SoC(SystemonaChip)的问世以及SiP(Systeminapackage)概念的提出。76/52浙大微电子二、专用集成电路及其发展趋势新电路的设计与实现23PDP数字电视显示器行扫描驱动芯片PDP数字电视显示器行扫描驱动芯片浙大微电子

333整体电路图高压输出高低压转换移位锁存78/52浙大微电子333整体电路图高压输出高低压转换移位锁存25/浙大微电子高压输出电路部分79/52浙大微电子高压输出电路部分26/52浙大微电子

高低压转换接口电路80/52浙大微电子高低压转换接口电路27/52浙大微电子

移位寄存器和锁存器81/52浙大微电子移位寄存器和锁存器28/52浙大微电子整体版图ABC82/52浙大微电子整体版图ABC29/52浙大微电子高压输出电路版图A83/52浙大微电子高压输出电路版图A30/52浙大微电子高低压转换接口部分的版图B84/52浙大微电子高低压转换接口部分的版图B31/52浙大微电子移位寄存器和锁存器版图C85/52浙大微电子移位寄存器和锁存器版图C32/52浙大微电子移位寄存器和锁存器的放大版图（1千倍）86/52浙大微电子移位寄存器和锁存器的放大版图（1千倍）33/52浙大微电子三、常用半导体制造工艺IC制造工艺数字IC电路（CMOS工艺）模拟IC电路（Bipolar工艺、CMOS工艺）数模混合信号IC电路（CMOS、BiCMOS工艺）功率IC电路（BCD工艺，SOI工艺）ASIC制造常用工艺（um）标准CMOS工艺(0.5,0.35,0.18,0.13,65nm)87/52浙大微电子三、常用半导体制造工艺IC制造工艺34/52浙大微电子Bipolar/CMOS/DMOS/SOI工艺

CMOSDMOSSOIBipolar88/52浙大微电子Bipolar/CMOS/DMOS/S浙大微电子四、ASIC设计流程特殊器件的设计流程(Device工艺)模拟电路设计流程(Analog工艺)数字电路设计流程（Logic工艺）数/模混合电路设计流程(Mixed-signal工艺)89/52浙大微电子四、ASIC设计流程特殊器件的设计流程(Devi浙大微电子特殊器件的设计流程90/52浙大微电子特殊器件的设计流程37/52浙大微电子常用的TCAD软件工具

所属公司工艺仿真器件仿真特点SynopsysTsuprem4Medici国内业界广泛使用ISE(瑞士)被Synopsys公司收购DIOSMDRAW，器件生成DESSIS，器件仿真国外业界广泛使用SILVACOAthenaAtlas图形界面操作简单易学SentaurusSynopsysProcessStructureEditorDevice提供模型参数数据库和小尺寸模型

91/52浙大微电子常用的TCAD软件工具所属公司工艺仿真器件仿真特浙大微电子

模拟IC设计流程92/52浙大微电子模拟IC设计流程39/52浙大微电子

公司CadenceSynopsysMentorGraphicsSpringSoft电路图仿真SpectreHspice版图绘制Virtuoso版图验证及参数提取DivaDraculaCalibreLaker模拟集成电路设计常用工具93/52浙大微电子公司CadenceSynopsysMentor浙大微电子前端设计

数字IC设计流程94/52浙大微电子前端设计数字IC设计流程41/52浙大微电子后端设计95/52浙大微电子后端设计42/52浙大微电子数字集成电路设计常用工具

公司CadenceSynopsysMentorGraphicsSpringSoft逻辑仿真NC-SimVCSModelsim逻辑综合Design-compiler布局布线SEEncounterAstroLaker时序验证Pearl可测性设计DFT-CompilerTetraMAX96/52浙大微电子数字集成电路设计常用工具公司CadenceSy浙大微电子五、ASIC设计需关注的主要数据规模(元件数/芯片)–

1000万晶体管/Die,100门/Die芯片面积(mm2)–

1-100mm2硅片直径(mm)–20mm(8英寸)/wafer特征线宽(μm)

–0.18μm,65nm/CD工作电压(V)

–3.3V,1.8V,1.2V,0.8V,0.5V功耗（mW）–16mW,1.3mW,6.5mW速度（MHz）

–

高速电路(数字),时钟800MHz频率（GHz）

–

射频电路(模拟),2.4GHz,6GHz速度功耗积/综合性能指标FOM--1pJ/单位量化电平温度特性（PPM）--民品、工业品、军品温度范围管脚数（只）--牵涉到芯片面积、封装类型及成本97/52浙大微电子五、ASIC设计需关注的主要数据规模(元件数/芯片浙大微电子六、ASIC成本每个芯片(chip)的成本可用下式估算:

总成本=设计成本+光罩成本+制造成本

(暂不考虑封装测试成本)其中Ct