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VLSI设计导论 第一章 概论 第一节 引 言 信息产业值占国民经济总值的40%~60% 微电子工业是国民经济信息化的基石 集成电路是微电子技术的核心 如果以单位质量的“钢”对国民生产总值的贡献为1来计算，则小轿车为5，彩电为30，计算机为1000，而集成电路则高达2000。 集成电路工艺的发展特点 Moore’s Law and Future IC Technologies 工艺特征尺寸 单个芯片上的晶体管数 芯片面积 电源电压 金属布线层数 时钟频率 器件及互连线延迟 * * 信息系统的集成可分为三个层次：工程层次、电子系统层次和电路层次。 工程层次：如国家信息高速公路等牵动着各种电子系统的开发。 电子系统层次：即为大型信息工程提供设备，又是电路制造商瞄准的主要市场。 电路层次：主要是微电子产品的开发。 一、集成电路的发展 自从1958年集成电路诞生以来，经历了小规模（SSI）、中规模（MSI）、大规模（LSI）的发展过程，目前已进入超大规模（VLSI）和甚大规模集成电路（ULSI）阶段，是一个“system on a chip”（SOC)的时代。 第一代16位的8086芯片中，共容纳了约2.8万个晶体管。32位以上的586级计算机微处理器，如“奔腾”芯片内的晶体管数目则高达500万以上。 目前商业化半导体芯片的线宽为0.18~0.35μm，今后发展的趋势是0.15μm甚至0.1μm以下。 九十年代以来，集成电路工艺发展非常迅速，已从亚微米(0.5到1微米)进入到深亚微米(小于0.5微米)，进而进入到超深亚微米(小于0.25微米)。其主要特点： 特征尺寸越来越小 芯片尺寸越来越大 单片上的晶体管数越来越多 时钟速度越来越快 电源电压越来越低 布线层数越来越多 I/O引线越来越多 表1 发展规划代次的指标 年份 1997 1999 2001 2003 2006 2009 2012 最小线宽 0.25 0.18 0.15 0.13 0.10 0.07 0.01 (μm） DRAM容量 256M 1G 1G~4G 4G 16G 64G 256G 每片晶体管数 11 21 40 76 200 520 1400 （M） 芯片尺寸 300 440 385 430 520 620 750 (平方毫米） 频率 750 1200 1400 1600 2000 2500 3000 (兆赫） 金属化层层数 6 6-7 7 7 7-8 8-9 9 最低供电电压 1.8-2.5 11.5-1.8 1.2-1.5 1.2-1.5 0.9-1.2 0.6-0.9 0.5-0.6 （v） 最大晶圆直径 200 300 300 300