现代电子信息技术的现况及发展趋势.ppt

* * IC的速度很高、功耗很小，但由于 PCB板中的连线延时、噪声、可靠 性以及重量等因素的限制，已无法 满足性能日益提高的整机系统的要求 IC设计与制造技术水平的提高， IC规模越来越大，已可以在一个 芯片上集成108~109个晶体管 分立元件 集成电路 I C 系 统 芯 片 System On A Chip (简称SOC) 将整个系统集成在 一个微电子芯片上 系统芯片(SOC)与集成 电路(IC)的设计思想是 不同的，它是微电子技 术领域的一场革命。 集成电路走向系统芯片 将敏感器、执行器与信息处理系统集成在一起，从而完成信息获取、处理、存储和执行的系统功能。 第十八页，共五十三页。 政府的策略：《中共中央国务院关于加强技术创新，发展高科技，实现产业化的决定》指出：“突出高新技术产业领域的自主创新，培育新的经济增长点，在电子信息特别是集成电路设计与制造、网络及通信、计算机及软件、数字化电子产品等方面，……加强高新技术创新，形成一批拥有自主知识产权、具有竞争优势的高新技术产业”。 专家的共识：中国科学院、中国工程院专门成立了包括师昌绪、王淀佐、王越、王阳元等10位院士组成的专家咨询组。在大量调查研究的基础上，专家们建议，我国在“十五”期间要像当年搞“两弹一星”一样，集中国家有限的人力和财力，开发有自主知识产权的新一代微电子核心工艺技术及产品。 专家的意见和政府的策略 第十九页，共五十三页。 EDA技术 电子设计技术的核心就是EDA技术。EDA是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术必威体育精装版成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作，即IC设计、电子电路设计和PCB设计。 电子系统设计自动化(ESDA)阶段（ 90年代以后）：设计人员按照“自顶向下”的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（ASIC）实现，然后采用硬件描述语言（HDL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。 EDA技术发展的三个阶段： 计算机辅助设计(CAD)阶段（ 70年代）：用计算机辅助进行IC版图编辑、PCB布局布线，取代了手工操作。 计算机辅助工程(CAE)阶段（ 80年代）：与CAD相比，CAE除了有纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计。CAE的主要功能是：原理图输入，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCB后分析。 ARM开发板 第二十页，共五十三页。 集成电路发展目前仍以摩尔定律所揭示的规律向前发展，晶圆的面积也在不断地加大，以软／硬件协同设计、具有知识产权的内核（IP核）复用和超深亚微米技术为支撑的系统芯片(System on Chip－SOC)是超大规模集成电路发展的趋势和新世纪集成电路的主流。 IC产业技术发展经历了电路集成、功能集成、技术集成，直到今天基于计算机软硬件的知识集成，其目标就是将电子产品系统电路不断集成到芯片中去，力图吞噬整个产品系统。单芯片的嵌入式系统的出现，以单个芯片实现的产品系统不仅仅限于硬件系统，而是一个带有柔性性能的软、硬件集合体的电子系统。SoC是微电子领域IC设计的最终目标。 EDA技术 第二十一页，共五十三页。 SOC设计方法学 第二十二页，共五十三页。 SoC设计中的问题 移值方法学 无网表核 与版图相关的步长 宽长比例失配 手绘版图 时序问题 时钟重分配 硬核宽度与间距不一致 芯片多重布线导致的RC寄生效应 时序重验证 电路时序 工艺与原始材料问题 非工业标准工艺特性 N阱衬底的连接 衬底原始材料 端口与目标工艺的层间差异 其它问题 混合信号设计不可移值 模拟电路的精度 功耗问题 第二十三页，共五十三页。 硬件描述语言HDL的现状与发展 硬件描述语言HDL是一种用形式化方法描述数字电路和系统的语言。利用这种语言，数字电路系统的设计可以从上层到下层（从抽象到具体）逐层描述自己的设计思想，用一系列分层次的模块来表示极其复杂的数字系统。然后，利用电子设计自动化（EDA）工具，逐层进行仿真验证，再把其中需要变为实际电路的模块组合，经过自动综合工具转换到门级电路网表。接下去，再用专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA自动布局布线工具，把网表转换为要实现的具体电路布线结构。