集成电路原理与设计__补充.ppt

集成电路设计原理 巢湖学院 陈初侠 课程介绍 课程任务 课程教学内容及安排 教材及参考书 成绩考核办法 课程任务 本课程的任务是：在巩固电子类专业基础课（电路分析、数电、模电）及相关专业课程（半导体物理、半导体工艺原理、微电子器件）的前提下，学习并掌握IC的基本单元结构、工作原理及其电学特性以及集成电路工艺及其进展，能利用MOS器件构建数字集成电路并根据不同设计要求（面积，速度，功耗和可靠性），进行电路分析和优化设计的能力。 课程教学内容及安排 总学时：64学时（课堂教学64学时） 课堂教学内容： 第一章：绪论（2课时） 第二章：集成电路制作工艺（8课时） 第三章：集成电路中的器件及模型（8课时） 第四章：数字集成电路的基本单元电路（20课时） 第五章：数字集成电路中的基本模块（8课时） 第六章：COMS集成电路的I/O设计（4课时） 第七章：MOS存储器（6课时） 第八章：集成电路的设计方法和版图设计（4课时） 教材及参考书 成绩考核办法 考核方式 平时（上课、作业等情况） 理论笔试（考试） 总成绩 总成绩=0.7×笔试成绩 ＋0.3×平时成绩（考勤+作业） 第一章 绪 论 §1.1 集成电路的重要作用 §1.2 集成电路及其分类 §1.3 描述集成电路工艺技术水平的五个技术指标 §1.4 集成电路设计与制造的主要流程框架 §1.5 集成电路的发展历史 §1.6 集成电路的发展规律 §1.7 未来的发展和挑战 §1.8 我国微电子的发展概况 §1.1 集成电路的重要作用 实现社会信息化的网络及其关键部件不管是各种计算机和/或通讯机，它们的基础都是微电子（集成电路）。 其次，统计数据表明，发达国家在发展过程中都有一条规律 集成电路（IC）产值的增长率（RIC）高于电子工业产值的增长率（REI） 电子工业产值的增长率又高于GDP的增长率（RGDP） 一般有一个近似的关系 RIC≈1.5~2REI REI≈3RGDP §1.2 集成电路及其分类 1.什么是集成电路？ Integrated Circuit，缩写IC 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、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（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微型结构。 几个概念 微电子学： Microelectronics 一门学科，一门研究集成电路设计、制造、测试、封装等全过程的学科 半导体：Semiconductor 内涵及外延均与微电子类似，是早期的叫法 集成电路IC（Integrate Circuit） ： 一类元器件的统称，该类器件广泛应用于电子信息产业，几乎所有的电子产品均由集成电路装配而成 芯片：chip/die 没有封装的集成电路，但通常也与集成电路混用，作为集成电路的又一个名称 集成系统芯片SoC（System on a Chip）： 微电子学和集成电路技术发展的产物，指在单芯片上实现系统级的功能 2. 集成电路的分类 按器件结构类型分类 双极集成电路：主要由双极晶体管构成 只含NPN型晶体管的双极集成电路（数字电路） 含NPN型及PNP型晶体管的双极集成电路（模拟电路） 金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路：主要由MOS晶体管(单极晶体管)构成 NMOS PMOS CMOS(互补MOS) 双极-MOS (Bi-MOS)集成电路：同时包括双极和MOS晶体管的集成电路为Bi-MOS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 按集成电路规模分类 集成度：每块集成电路芯片中包含的元器件数目 小规模集成电路(Small Scale IC，SSI) 中规模集成电路(Medium Scale IC，MSI) 大规模集成电路(Large Scale IC，LSI) 超大规模集成电路(Very Large Scale IC，VLSI) 特大规模集成电路(Ultra Large Scale IC，ULSI) 巨大规模集成电路(Gigantic Scale IC，GSI） 尽管英语中有VLSI，ULSl和GSI之分，但VLSI使用最频繁，其含义往往包括了ULSI和GSI。中文中把VLSI译为超大规模集成，更是包含了ULSI和GSI的意义。 规摸大小通常按集成度或每个芯片的门数来划分，如下表所示（以逻辑