半导体-浙江大学信息与电子工程学院课件

浙大微电子专用集成电路设计技术基础韩雁浙大信电系·微电子与光电子研究所电邮:hany@浙大微电子所网址:/ic浙大微电子专用集成电路设计技术基础韩雁浙大微电子关于课程（I）课程名称—“专用集成电路设计技术基础”（电子）科学与技术科学—

解决“

Why

”的问题（理科、理论）技术—

解决“

How

”的问题（工科、实践）

科学是发现，成果没有国界，全世界免费共享技术是发明，成果是技术秘密或专利(受法律保护)2/46浙大微电子关于课程（I）课程名称—“专用集成电路设计技术基关于课程（II）你应该具有以下知识模拟电路、数字电路模拟集成电路、数字集成电路半导体工艺（微电子工艺、微细加工）本课程增加的知识IC设计方法学（理论，模拟IC设计方法、数字IC设计方法）设计工具的使用（实践，模拟IC设计工具、数字IC设计工具）浙大微电子3/46关于课程（II）你应该具有以下知识浙大微电子3/46浙大微电子

教学日历4/46浙大微电子教学日历4/46浙大微电子关于作业和考试平时作业三项7次（5次必做、2次选做）：1、通过对英文原版Video的观看和学习理解，写出集成电路（IC）的设计制造过程（作业1)。2、用模拟电路的方法，设计一款实现FSK功能的IC，包括电路设计(作业2)及仿真验证(作业3)、版图设计(作业4，选做)。3、用数字电路的方法，设计一款实现FSK功能的IC，包括HDL编写及仿真验证(作业5)、逻辑综合(作业6)，版图设计(作业7，选做)。每周多安排一节课现场验收。每人每次只有一次1分钟的验收时间，共计50分+35分加分。最后一次课可对未验收过的作业补验收，成绩减半。考试为2小时闭卷考！5/46浙大微电子关于作业和考试平时作业三项7次（5次必做、2次选浙大微电子上课时间安排(短学期，2学分)理论教学,PPT作业验收实践教学,教材周四周二6/46浙大微电子上课时间安排(短学期，2学分)理论教学,PPT作浙大微电子第一讲

内容一、基本概念二、课程的重要性及与行业/产业的对应情况三、需掌握哪些专业背景知识浙大微电子第一讲内容一、基本概念浙大微电子

一、基本概念IT业集成电路、半导体、微电子学及之间的关系硅含量摩尔定律3C概念IC产业链产业分工国内IC设计\制造\封装产业现状8/46浙大微电子一、基本概念IT业8/46浙大微电子

ＩＴ业

强电（电力）电

弱电（电子）传输电子+信息

处理芯片

通信神经

软件灵魂心脏9/46浙大微电子ＩＴ业浙大微电子相关名词术语之间的关系

微电子学

半导体集成电路

（学科）（行业、产业）（主要产品形式）10/46浙大微电子相关名词术语之间的关系2011-2014世界半导体产品结构市场预测浙大微电子11/462011-2014世界半导体产品结构市场预测浙大微电子11/浙大微电子硅含量

在电子产品中所用半导体元器件的价值占电子产品总价值的百分比12/46浙大微电子硅含量在电子产品中所用半导体元器件的价浙大微电子摩尔定律及其伟大意义

每过18个月,IC中晶体管的集成度增加一倍微米时代

3um->2um->1.2um->亚微米时代

0.8um->0.5um->深亚微米时代

0.35um->0.25um->0.18um->0.13um->纳米时代

90nm->65nm->45nm->40nm->28nm32nmN+N+PLL–特征尺寸N+N+PLL–特征尺寸13/46浙大微电子摩尔定律及其伟大意义每过18个月,IC中晶体管浙大微电子3C概念

集成电路市场按整机应用划分，可分为计算机类、消费类、通信类等不同类别。这三类占了整个市场的78%。集成电路市场产品构成14/46浙大微电子3C概念集成电路市场按整机应用划分，可分浙大微电子IC产业链整机系统提出应用需求

集成电路设计计算机与网络、通信（有线、无线、光通信、卫星通信）数字音视频（电视机、视盘机DVD、MP3播放器、音响……）IC卡（身份认证）与电子标签、汽车电子、生物电子、工业自动化…EDA工具、服务器、个人计算机(PC)、工程技术人员……

集成电路制造厂房、动力、材料（硅片、化合物半导体材料）、专用设备、仪器（光刻机、刻蚀机、注入机…15/46浙大微电子IC产业链整机系统提出应用需求浙大微电子

集成电路封装集成电路测试划片机、粘片机、键合机、包封机、切筋打弯机、芯片、塑封料、引线框架、金丝………测试设备、测试程序、测试夹具、测试探针卡、测试、分选、包装……集成电路应用电脑及网络、通信及终端（手机）、电视机、DVD、数码相机、其他16/46浙大微电子集成电路封装集成电路测试划片机、粘片机、键合机、浙大微电子产业分工IC产业主要由设计业、制造业、封测业组成（参考写书、印书、装订书的概念）设计封装测试制造除此之外，还有半导体材料、设备、设计软件工具等附加产业17/46浙大微电子产业分工IC产业主要由设计业、制造业、封测浙大微电子第一讲内容一、基本概念二、三、需掌握哪些专业背景知识课程的重要性及与行业/产业的对应情况浙大微电子第一讲内容一、基本概念课程的重要性及与行业/产浙大微电子计算机通信家电航天国防交通医疗安全IC集成电路是电子信息产业的核心和基础19/46浙大微电子计算机通信家电航天国防交通医疗安全IC集成电路是电浙大微电子USB闪存汽车电子音响设备DVD播放器手机电视游戏机视频电话流媒体高清影像各种产品形式无处不在20/46浙大微电子USB闪存汽车电子音响设备DVD播放器手机电视游浙大微电子集成电路产业的投资回报率高行业市盈率（%）净利润率（%）投资回报率(%)半导体261715房地产3719.72.6汽车制造142.73.7行业营业收入排名税后净利排名税后净利率排名半导体516金融保险4921其他电子工业2620美国股市表现台湾股市排名资料来源：时代创投，台湾证券行，拓璞产业研究所21/46浙大微电子集成电路产业的投资回报率高行业市盈率（%）净利润率浙大微电子产业集群特点产业分类产业链中位置产业特点投资金额（美元）人均产值(万美元)设计上游智力密集型开发一款IC产品在百万到千万70-100制造加工中游资金、技术密集型具有高风险、高投入、高利润特点12英寸生产线需20亿18英寸将高达100亿12-50封装测试下游劳动密集型从千万到数亿10IDM整条3022/44浙大微电子产业集群特点产业分类产业链中位置产业特点投资金额（浙大微电子集成电路企业的人力资源配置行业芯片制造封装测试设计企业台积电联电日月光矽品联发科凌阳总人数（人）230201372014032148081817587★博士硕士本科大学大专高中及以下2.9％29.7％19.9％18.9％28.6％1.2％23.1％48.0％27.7％0.2％4.3％53.7％41.8％0.04％1.92％40.01％58.03％5.56％85.24％9.09％0.11％2.2％62.8％23.3％7.7％4.0％资料来源：拓撲产业研究所注：凌阳分割后的总人数23/46浙大微电子集成电路企业的人力资源配置行业芯片制造封装测试设计浙大微电子24/46浙大微电子24/46浙大微电子高薪原因分析入行门槛高必须掌握电子学科的一般知识必须掌握众多的IC设计工具（无法自学）必须有先进工艺的流片验证（一般高校无法提供此类机会）人才稀少，缺口巨大，供不应求国家重视，投入巨大25/46浙大微电子高薪原因分析入行门槛高25/46浙大微电子2012年全球二十大半导体企业26/44浙大微电子2012年全球二十大半导体企业26/442001-2011世界和中国IC设计业的发展状况0102030405060708091011年均增长率全球销售额（亿美元）189208240332404494530542549625649设计业12.8%，半导体业5.1%增长率(%)6.010.125.027.720.623.67.12.41.313.63.8占半导体产业比重12.313.414.715.617.620.019.821.824.321.021.7半导体产业增长率(%)-321.818.328.06.88.93.8-2.8-9.031.80.4中国大陆销售额(亿元人民币)12.325.057.681.5154234267340379549636设计业52.3%，半导体业24.2%增长率(%)36.810313041.584.056.014.134.85.544.625.1占IC产业比重6.69.215.814.920.622.220.726.231.233.834.2占全球IC设计业比重%11.82.33.14.35.05.89.010.213.416.8IC产业增长率（%）1.046.334.049.833.544.822.66.1-1133.316.8浙大微电子27/442001-2011世界和中国IC设计业的发展状况0102032001-2011年中国IC产业发展状况单位：亿元人民币20012005CAGR20062010CAGR201101-11CAGR设计销售额12.315064.9%23454929.6%68649.6%增长率%35.884.056.044.625.1制造销售额41.223341.4%32444713.9%50128.4%增长率%-22.928.538.931.112.0封测销售额13234521.1%49769214.971118.3%增长率%12.822.144.026.313.0产业结构比7：22：7121：32：4722：31：4734：27：3936：27：39浙大微电子28/442001-2011年中国IC产业发展状况单位：2001200浙大微电子2011年中国十大集成电路设计企业

20102011企业名称

销售额（亿）

增长11深圳海思半导体有限公司66.6950.01%22展讯通信电子（上海）有限公司42.2568.13%33杭州士兰微电子股份有限公司197.34%54锐迪科微电子（上海）有限公司18.5651.63%45中国华大集成电路设计集团有限公司16.210.96%96格科微电子（上海有限公司）13.558.82%77连顺集团公司129.09%88深圳中兴微电子技术有限公司129.09%69深圳市国微科技股份有限公司11.2-0.79%1010上海联芯科技有限公司9.4417.20%29/44浙大微电子2011年中国十大集成电路设计企业2010201浙大微电子30/44浙大微电子30/44浙大微电子排名企业名称销售额（亿元）1无锡海力士-恒忆半导体有限公司121.12中芯国际集成电路制造有限公司104.63华润微电子（控股）有限公司45.34上海华虹NEC电子有限公司24.85台积电（上海）有限公司17.86上海宏力半导体制造有限公司15.57和舰科技（苏州）有限公司15.18天津中环半导体有限公司15.029首钢日电电子有限公司12.110吉林华微电子股份有限公司11中国十大半导体制造企业（2010年）31/44浙大微电子排名企业名称销售额（亿元）1无锡海力士-恒忆半导体浙大微电子排名企业名称销售额（亿元）1飞思卡尔半导体（中国）有限公司85.32威讯联合半导体（北京）有限公司64.43江苏新潮科技集团有限公司63.94上海松下半导体有限公司39.45深圳赛意法半导体有限公司32.16日月光封装测试（上海）有限公司29.77南通华达微电子集团有限公司27.38瑞萨半导体（北京）有限公司26.29乐山无线电股份有限公司24.210英飞凌科技(无锡)有限公司22.22010年中国十大集成电路与分立器件封测企业32/44浙大微电子排名企业名称销售额（亿元）1飞思卡尔半导体（中国）浙大微电子我国IC封测业现状国内封装测试企业已经达到130余家。其中年封装量超过1亿块的企业已经超过25家。国内微电子总封装能力已经达到年350亿块。封装业的年销售额644.9亿元。封装形式，DIP、SOP、QFP等都已经大批量生产，PGA、BGA、MCM等新型封装形式已开始形成规模生产。

33/46浙大微电子我国IC封测业现状国内封装测试企业已经达到130余浙大微电子中国半导体产业主要集聚地区34/46浙大微电子中国半导体产业主要集聚地区34/4605-11中国大陆IC设计业按区域发展状况区域/相应市单位：亿元200520102011企业数销售额产出率企业数销售额产出率企业数销售额产出率长三角上海204占总数42.6%51.7占总数34.5%0.25/企业224占总数38.5%242占总数44.1%1.03/企业208占总数39%301占总数43.8%1.45/企业锡/苏/南杭/绍其它京津/渤海湾北京85占总数17.7%42.0占总数28.0%0.49/企业132占总数22.7%143占总数26.0%1.08/企业126占总数23.6%183占总数26.7%1.45/企业济/津/大/青其它珠三角深圳122占总数25.5%45.0占总数30.0%0.39/企业157占总数27.0%134占总数24.4%0.85/企业141占总数26.4%164占总数23.9%1.16/企业珠/福/厦/港其它中西部西安68占总数14.2%11.3占总数7.5%0.17/企业69占总数11.8%29.9占总数5.5%0.43/企业59占总数11%38.2占总数5.6%0.65/企业武/成/重其它合计4791500.31/企业5825490.93/企业5346871.29/企业浙大微电子35/4605-11中国大陆IC设计业按区域发展状况区域/相应市200排名美国（亿美元）台湾（亿新台币）中国大陆（亿人民币）企业销售额企业销售额企业销售额1Qualcomm72联发科1134深圳海思442Broadcom66联咏362展讯通信（上海）253AMD65晨星337杭州士兰微电子184Marvell36群联317华大集成电路设计155Nvidia36瑞昱222锐迪科微电子（上海）126Xilinx23奇景203深圳国微科技117Altera20立錡116连顺集团公司118LSICorp.16创意103深圳中兴微电子119PMC-Sierra6雷凌74格科微电子（上海）8.510SiliconLabs5瑞朵70上海联芯科技8.1企业平均产出率225亿元人民币60亿元人民币14亿元人民币浙大微电子我国IC产业存在的主要问题（一）国际竞争力有待加强36/44排名美国（亿美元）台湾（亿新台币）中国大陆（亿人民币）企业销浙大微电子

我国IC产业存在的主要问题（二）

产业规模尚小，供需矛盾突出——国内集成电路产品仅占国内市场需求的20%左右——大量进口产品，集成电路已成为国内最大单宗进口商品我国集成电路产业与市场规模对比37/44浙大微电子我国IC产业存在的主要问题（二）产业规模尚小，浙大微电子从十五开始我国高度重视发展微电子产业

我国半导体产业从“十五”开始起步，进入飞速发展期。五年吸引投资累计160亿美元，是过去30年总投资的4倍多。38/44浙大微电子从十五开始我国高度重视发展微电子产业我国浙大微电子“十二五”信息产业六项重大工程

集成电路升级工程平板显示和彩电工业转型工程

TD-SCDMA第三代移动通信产业新跨越工程数字影视推广工程计算机提升和下一代互联网应用工程软件及信息服务培育工程39/46浙大微电子“十二五”信息产业六项重大工程集成电路升级工浙大微电子2005-2020年国家科技重大专项(16个)——核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品（集成电路领域）——极大规模集成电路制造装备