ASIC导论第一讲.ppt

特征尺寸(Feature Size) 特征尺寸定义为器件中最小线条宽度(对MOS器件而 言，通常指器件栅电极所决定的沟道几何长度)，也可定义为 最小线条宽度与线条间距之和的一半。减小特征尺寸是提高集 成度、改进器件性能的关键。特征尺寸的减小主要取决于光刻 技术的改进。 芯片面积(Chip Area) 随着集成度的提高，每芯片所包含的晶体管数不断增多， 平均芯片面积也随之增大。芯片面积的增大也带来一系列新的 问题。如大芯片封装技术、成品率以及由于每个大圆片所含芯 片数减少而引起的生产效率降低等。但后一问题可通过增大晶 片直径来解决。 晶片直径(Wafer Diameter) 为了提高集成度，可适当增大芯片面积．然而，芯片面 积的增大导致每个圆片内包含的芯片数减少，从而使生产效 率降低，成本高。采用更大直径的晶片可解决这一问题。 封装(Package) ASIC的封装最初采用插孔封装(THP)形式。为适应电子 设备高密度组装的要求，表面安装封装(SMP)技术迅速发展 起来。在电子设备中使用SMP的优点是能节省空间、改进性 能和降低成本，因SMP不仅体积小而且可安装在印制电路板 的两面，使电路板的费用降低60％，并使性能得到改进。 1.10 集成电路的发展历程 @ 1947年12月Bell实验室肖克莱、巴丁、布拉顿发明了第一只点接触金锗晶体管，1950年肖克莱、斯帕克斯、迪尔发明单晶锗NPN结型晶体管。 @ 52年5月英国皇家研究所的达默提出集成电路的设想。 @ 58年德克萨斯仪器公司基尔比为首的小组研制出第一块由12个器件组成的相移振荡和触发器集成电路。 这就是世界上最早的集成电路，也就是现代集成电路的雏形或先驱。 集成电路的发展除了物理原理外还得益于许多新工艺的发明： 50年美国人奥尔和肖克莱发明的离子注入工艺； 56年美国人富勒发明的扩散工艺； 60年卢尔和克里斯坦森发明的外延生长工艺； 60年kang和Atalla研制出第一个硅MOS管； 70年斯皮勒和卡斯特兰尼发明的光刻工艺等等，使晶体管从点接触结构向平面结构过渡并给集成电路工艺提供了基本的技术支持。因此，从70年代开始，第一代集成电路才开始发展并迅速成熟。 此后40多年来，IC经历了从SSI(Small Scale ntegreted)-MSI-LSI-VLSI-ULSI的发展历程。现在的IC工艺已经接近半导体器件的极限工艺。以CMOS数字IC为例，在不同发展阶段的特征参数见表1－1。 主要特征 SSI MSI LSI VLSI ULSI GSL 元件数/片 102 102-103 103-105 105-107 107-109 109 特征线宽 μm 5-10 3-5 1-3 1 0.3-0.5 .12-0.18 氧化层厚 nm 120 100 40 15 10-15 ? 结深 μm ? 1.2-2 0.5-1.2 0.2-0.5 0.1-0.2 ? 硅片直径 inch 2 2-3 4-5 6 8 12 1.11集成电路的分类 可以按器件结构类型、集成电路规模、使用基片材料、电路功能以及应用领域等方法划分。 双极型 TTL ECL NMOS 单片IC MOS型 PMOS CMOS BiCMOS 按结构分类 BiMOS BiCMOS 混合IC 厚膜混合IC 薄膜混合IC 按规模分类 SSI/MSI/LSI/VLSI/ULSI/GSI 组合逻辑电路 数字电路 时序逻辑电路 按功能分类 模拟电路 线性电路 非线性电路 数模混合电路 1.