第1讲 CMOS 绪论.ppt

1.3 集成电路的分类 小规模集成(Small Scale Integration, SSI) 简单的逻辑门 中规模集成(Middle Scale Integration, MSI) 加法器、移位寄存器 大规模集成(Large Scale Integration, LSI) 1Kb～256Kb的DRAM 超大规模集成(Very Large Scale Integration, VLSI) 特大规模集成(Ultra Large Scale Integration, ULSI) 巨大规模集成(Giga Scale Integration, GSI) 北京大学微电子学系 贾嵩 2010 * 1.3 集成电路的分类 北京大学微电子学系 贾嵩 2010 * 1.4 集成电路的发展趋势 集成电路的发展一直以缩小器件尺寸、提高集成度为推动力。 2008年国际半导体技术发展(ITRS)对DRAM和MPU发展的预测 Year of Production 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 DRAM ? Pitch (nm) (contacted) 68 59 52 45 40 36 32 28 25 Flash ? Pitch (nm) (un-contacted Poly)(f) 54 45 40 36 32 28 25 22 20 MPU/ASIC Metal 1 (M1) ? Pitch (nm) 68 59 52 45 40 36 32 28 25 MPU Physical Gate Length (nm) 32 29 27 24 22 20 18 17 15 Power Supply Voltage (V) VDD (high-performance) 1.1 1.1 1.1 1.1 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 VDD (Low Operating Power, high VDD transistors) 0.90 0.80 0.80 0.80 0.77 0.70 0.70 0.65 0.60 北京大学微电子学系 贾嵩 2010 * 1.4 集成电路的发展趋势 (1) 工艺技术的提高是VLSI发展的基础 由于工艺加工精度的提高，能够加工的最小线宽不断减小； 工艺水平的提高和设备的改进，使得能够加工的硅片面积不断增大。 精细图形技术(光刻和刻蚀)，是VLSI工艺中最重要的技术。 北京大学微电子学系 贾嵩 2010 * 1.4 集成电路的发展趋势 (1) 工艺技术的提高是VLSI发展的基础 光刻： 减小光源的波长 增大透镜的数值孔径 刻蚀： 湿法刻蚀干法刻蚀 等离子刻蚀 侧向刻蚀 扩散： 高温扩散→低温或常温的离子注入技术 北京大学微电子学系 贾嵩 2010 * 1.4 集成电路的发展趋势 (1) 工艺技术的提高是VLSI发展的基础 互连： 电迁移问题 寄生电阻和寄生电容 铝互连→铜互连 均匀性： 成批加工→单片加工 北京大学微电子学系 贾嵩 2010 * 1.4 集成电路的发展趋势 (2) 器件和电路设计的不断改进促进了VLSI的飞速发展 MOS集成电路结构的发展： 北京大学微电子学系 贾嵩 2010 * 1.4 集成电路的发展趋势 (2) 器件和电路设计的不断改进促进了VLSI的飞速发展 工作电压降低： 5V → 3.3V(0.35μm) → 1.2V(0.1μm) SOI技术更适合于小尺寸低电压的要求 速度提高： 器件尺寸按比例缩小 电路设计改进(BiCMOS IC) 北京大学微电子学系 贾嵩 2010 * 1.4 集成电路的发展趋势 (2) 器件和电路设计的不断改进促进了VLSI的飞速发展 抑制二级效应： 沟道区逆向掺杂，抑制短沟效应及杂质随机分布； 横向沟道工程，抑制DIBL效应； 极浅的源-漏延伸区、凹陷沟道，抑制短沟效应； 双栅、围栅，提高栅控能力； 超薄体SOI，减小截止态的泄漏电流； 高k栅介质、金属栅，减小栅极的隧穿电流和寄生电阻； 带隙工程，增大载流子的迁移率。 北京大学微电子学系 贾嵩 2010 * 1.4 集成电路的发展趋势 (3) 集成电路设计方法的发展 集成电路设计方法学已成为一门新学科，起到举足轻重的作用。 手工设计 计算机辅助设计(Computer Aided Design, CAD) 计算机辅助工程(Computer Aided Engineering, CAE) 高层次综合(High Level Synthesis, HLS) 硬件描述语言(Hardware Description Language, HDL) 北京大学微电子学系 贾嵩 2010 * 1.4 集成电路的发展趋势 (3) 集成电路设计方法的发展 逻辑综合工具 高层次综合工