半导体集成电路原理与设计—绪论详解.ppt

半导体集成电路原理与设计 参考书目： 《集成电路原理与设计》 甘学温 北京大学 《微电子技术基础——双极、场效应晶体管原理》 曹培东 电子工业 《超大规模集成电路设计》 宋玉兴 中国电力 《集成电路设计与九天EDA工具应用》 王志功 东南大学 一、培养目标 本专业培养具备坚实的数理基础及创新精神，掌握微电子学专业所必需的基础知识、基本理论和实验技能，掌握大规模集成电路及其它半导体器件的设计方法和制造工艺、电路与系统的设计知识，能在微电子学及相关领域从事科研、教学、科技开发、工程技术、生产管理与行政管理等工作的高级专业人才。 二、基本规格要求 本专业学生主要学习微电子学的基本理论和基本知识，受到科学实验与科学思维的基本训练，具有良好科学素质，掌握大规模集成电路及其他半导体器件的设计、制造及测试所必需的基本理论和方法，具有电路与系统设计、电路分析、器件工艺设计与分析和版图设计等基本能力。 毕业生应获得以下几方面的知识和能力： 1. 掌握数学、物理等方面的基本知识和基本理论； 2. 掌握半导体物理、半导体器件和VLSI设计与制造等方面的基本理论和基本知识，掌握集成电路和其它半导体器件的原理与设计方法，具有VLSI制造的基本知识与技能，掌握新型设计软件； 3. 掌握电子电路技术、计算机原理与应用、软件设计与制作等基本知识，以能适应在相应专业（如通信、电子技术、自动控制、计算机应用等）的工作要求； 4. 掌握微电子学基本实验技能； 5. 了解VLSI和其它新型半导体器件的理论前沿、应用前景和必威体育精装版发展动态以及电子产业发展状况； 6.掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析试验结果，撰写论文参与学术交流的能力。 7. 熟悉国家电子产业政策、国内外有关的知识产权及其他法律法规。 绪 论 芯片功能定义 用户提出芯片功能、性能要求，如： 1）CPU芯片：位数、总线宽度、每秒执行指令数、数据传输速率、I/O驱动能力、功耗、工作温度 2）视频解码芯片：编解码方式，高清晰度／标准清晰度、输入／输出信号、控制性号。 3）智能卡：存储器容量，签名认证方案，芯片面积，芯片厚度，引脚数，工作电压，接触式／非接触式，管脚静电保护，信息保持时间。 * * 电子元器件发展历程 1、电子管 2、晶体管：第一个点接触型晶体管于1947年12月诞生 现代晶体管 3、集成电路：1958年年以德克萨斯仪器公司的科学家比尔为首的研究小组研制出了世界上第一块集成电路，共有12个器件。 集成电路分为小规模（102）、中规模（102—103）、大规模（103—105）、超大规模（105—107）、特大规模（107—109）和巨大规模（大于109）集成电路等。现在进入了特大规模集成电路时代。 电子管收音机 晶体管收音机 1832年诞生了第一台手摇计算机 电子管计算机：第一台计算机ENIAC由18000个电子管组成，占地150m2，重30吨，功率140kw，速度5000次/秒，平均稳定运行时间7分钟。 晶体管计算机 现代计算机 集成17亿元件的安腾2处理器 GPU:集成2.2亿晶体管的N40核心 集成电路的分类 按功能分类 – 通用集成电路 – 专用集成电路ASIC – 专用标准电路ASSP ??按设计制造方法分类 – 全定制Full Custom – 半定制Semi-Custom – 可编程Programmable ASIC 常规集成电路设计流程 1）芯片功能、性能定义 2）系统设计、算法设计 3）行为级描述，行为级优化 4）逻辑综合，逻辑优化，门级仿真，测试生成 5）布局布线，参数提取，后仿真，制版数据生成 6) 芯片测试，封装。 系统设计、算法设计 行为级描述 门级描述 晶体管级描述 芯片版图－单元 简单电路的设计 555电路的设计及生产过程 逻辑功能设计 逻辑设计——电路设计——版图设计——工艺设计——流片——测试——封装