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系统应用与芯片设计将更紧密的结合,IP模型日显重要 要努力使系统设计工程师与芯片设计工程师之间的Gap逐步消失。 系统与应用 芯片设计 HW SW Codesign 系统集成芯片(SOC) 4、硅基的量子器件和纳米器件 前者理论是清楚的，但从器件发展到电路，所需的技术仍处于发展之中，要进入到比较普遍的应用估计仍需一二十年的时间。至于纳米器件，目前多以原子和分子自组装技术与微电子超深亚微米加工技术相结合的方法进行，特别是近年来碳纳米管的发展令人注目，在速度、集成度、特别是功耗方面都将有重大突破，但离开实际应用可能比硅基量子器件要更远一些。原文见王阳元院士在“纳米CMOS器件”书中写的序（2004年1月科学出版社出版）。 1、 集成电路设计与制造的主要流程框架 设计 芯片检测 单晶、外延材料 掩膜版 芯片制造过程 封装 测试 系统需求 § 1.3集成电路设计流程及设计环境 集成电路的设计过程： 设计创意 + 仿真验证 集成电路芯片设计过程框架 From 吉利久教授 是 功能要求 行为设计（VHDL） 行为仿真 综合、优化——网表 时序仿真 布局布线——版图 后仿真 否 是 否 否 是 Sing off —设计业— Production Process Flow 晶圆片多探针测试，坏的芯片打标记 IC制造有以下5个过程 硅晶圆片 晶圆处理制程 打字、最后测试 封装 布满芯片的硅晶圆片 —制造业— 芯片制造过程 由氧化、淀积、离子注入或蒸发形成新的薄膜或膜层 曝 光 刻 蚀 硅片 测试和封装 用掩膜版 重复 20-30次 * * * * * 集成电路（IC） 集成电路是电路的单芯片实现； 集成电路布图设计保护条例 对集成电路的定义 集成电路，是指半导体集成电路，即以半导体材料为基片，将至少有一个是有源元件的二个以上元件和部分或者全部互联线路集成在基片之中或基片之上，以执行某种电子功能的中间产品或者最终产品。 集成电路 集成电路的内部电路 VDD A B Out 二输入CMOS或非门 集成电路芯片制造过程 IC的优点 提高系统速度 缩小系统的体积 降低成本 降低功耗 提高系统的可靠性 必威体育官网网址性增强 1.晶体管的发明 理论推动 19世纪末20世纪初发现半导体的三个重要物理效应 光电导效应 光生伏特效应 整流效应 量子力学 材料科学 需求牵引：二战期间雷达等武器的需求，真空电子管无法满足高频、便携性、可靠性等要求。 §1. 2 集成电路的发展 真空电子管是在一个抽成真空的玻璃泡中封有一些电极而制成的。上图是各种真空电子管的照片，真空电子管是第一代电子器件。 晶体管的发明 1946年1月，Bell实验室正式成立半导体研究小组：W. Schokley(肖克莱)，J. Bardeen(巴丁)、W. H. Brattain(布拉顿) Bardeen提出了表面态理论， Schokley给出了实现放大器的基本设想，Brattain设计了实验； 1947年12月23日，第一次观测到了具有放大作用的晶体管； 晶体管的发明 1947年12月23日 第一个点接触式 NPN Ge晶体管 发明者： W. Schokley J. Bardeen W. Brattain 获得1956年Nobel物理奖 2.集成电路的发明 1952年5月，英国科学家G. W. A. Dummer(达默)第一次提出了集成电路的设想。 1958年以德克萨斯仪器公司（TI）的科学家基尔比(Clair Kilby)为首的研究小组研制出了世界上第一块集成电路，并于1959年公布了该结果。 1958年世界上第一块集成电路：锗衬底上形成台面双极晶体管和 电阻，总共12个器件，用超声焊接引线将器件连起来。 集成电路工艺技术水平不断发展 五个技术指标 1. 集成度（Integration Level）是以一个IC芯片所包含的元件(晶体管或门/数)来衡量，（包括有源和无源元件） 。随着集成度的提高，使IC及使用IC的电子设备的功能增强、速度和可靠性提高、功耗降低、体积和重量减小、产品成本下降，从而提高了性能/价格比，不断扩大其应用领域，因此集成度是IC技术进步的标志。为了提高集成度采取了增大芯片面积、缩小器件特征尺寸、改进电路及结构设计等措施。为节省芯片面积普遍采用了多层布线结构，现已达到7层布线。晶片集成(Wafer Scale Integration-WSI)和三维集成技术也正在研究开发。自IC问世以来，集成度不断提高，现正迈向巨大规模集成(Giga Scale Integration-GSl)。从电子系统的角度来看，集成度的提高使IC进入系统集成