集成電路概述

1、1集成電路的重要性信息化基礎(chǔ)的十項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)微電子技術(shù)軟件技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)通信技術(shù)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)多媒體技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)信息安全技術(shù)數(shù)字技術(shù)與數(shù)字化生活生物電子技術(shù)知識(shí)經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)—微電子產(chǎn)業(yè)和科學(xué)技術(shù)對(duì)我國(guó)以及世界經(jīng)濟(jì)都有著舉足輕重的作用，成為一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一。微電子芯片和軟件是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心。原始硅材料經(jīng)過(guò)人們的設(shè)計(jì)和一系列特定的工藝技術(shù)加工創(chuàng)造，將體現(xiàn)信息采集、加工、運(yùn)算、傳輸、存儲(chǔ)和隨動(dòng)執(zhí)行功能的信息系統(tǒng)集成并固化

2、在硅芯片上，成為信息化的基礎(chǔ)，一芯千金?，F(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的數(shù)據(jù)表明，GNP每增長(zhǎng)100需要10元左右電子信息工業(yè)產(chǎn)值和1元集成電路產(chǎn)值的支持。以單位質(zhì)量鋼筋對(duì)GNP的貢獻(xiàn)為1計(jì)算，則小汽車為5，彩電為30，計(jì)算機(jī)為1000，而集成電路的貢獻(xiàn)率則高達(dá)2000。微電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)成為世界各國(guó)綜合國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的標(biāo)志之一。目前以集成電路為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)超過(guò)了以汽車、石油、鋼鐵為代表的傳統(tǒng)工業(yè)成為第一大產(chǎn)業(yè)成為改造和拉動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)邁向數(shù)字時(shí)代的強(qiáng)大引擎

3、和雄厚基石。1999年全球集成電路的銷售額為1250億美元而以集成電路為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)的世界貿(mào)易總額約占世界GNP的3%現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的數(shù)據(jù)表明每l~2元的集成電路產(chǎn)值帶動(dòng)了10元左右電子工業(yè)產(chǎn)值的形成進(jìn)而帶動(dòng)了100元GDP的增長(zhǎng)。目前發(fā)達(dá)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值增長(zhǎng)部分的65%與集成電路相關(guān)；美國(guó)國(guó)防預(yù)算中的電子含量已占據(jù)了半壁江山(2001年為43.6%)。預(yù)計(jì)未來(lái)10年內(nèi)世界集成電路銷售額將以年平均15%的速度增長(zhǎng)2010年將達(dá)到6

4、000~8000億美元。作為當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)擁有自主版權(quán)的集成電路已日益成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈、社會(huì)進(jìn)步的基礎(chǔ)、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的籌碼和國(guó)家安全的保障。集成電路的發(fā)展1946第一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)電子數(shù)字集成計(jì)算器ENIAC(ElectronicNumericalIntegratCalculat)18000個(gè)真空電子管1947貝爾實(shí)驗(yàn)室鍺NPN晶體管。1952年提出了集成電路的設(shè)想。1958年發(fā)明了第一塊集成電路，12個(gè)元件，鍺半導(dǎo)體。GdonMo

5、e:Intel的創(chuàng)立者。預(yù)言：每個(gè)芯片晶體管的數(shù)目以指數(shù)形式增加，每18個(gè)月翻一番。自從1958年集成電路誕生以來(lái)，經(jīng)歷了：SSSSIIMMSSIILLSSIIVVLLSSIIUULLSSIIGGSSII晶晶體體管管數(shù)數(shù)110099門門數(shù)數(shù)110088集成電路工藝的發(fā)展特點(diǎn)特征尺寸越來(lái)越?。ń?jīng)歷了3、1、0.8、0.5、0.35微米的發(fā)展，目前達(dá)到了0.18微米的水平，而當(dāng)前國(guó)際水平為0.09微米）；芯片尺寸越來(lái)越大；單片上的晶體管數(shù)目

6、越來(lái)越多；時(shí)鐘頻率越來(lái)越快；電源電壓越來(lái)越低；布線層數(shù)越來(lái)越多；IO引腳越來(lái)越多；集成電路的發(fā)展方向開發(fā)超高速的集成電路；超高集成度電路；低功耗集成電路；專用集成電路；SoC是國(guó)際超大規(guī)模集成電路的發(fā)展趨勢(shì)和新世紀(jì)集成電路的主流SOC的三大支持技術(shù)★軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)?面向各種系統(tǒng)的功能劃分理論：計(jì)算機(jī)、通訊等★IP技術(shù)?軟IP核：行為描述?固IP核：門級(jí)描述?硬IP核：以基于深亞微米的新器件模型和電路模擬基礎(chǔ)上、在速度與功耗上經(jīng)過(guò)優(yōu)化并有

7、最大工藝容差的模塊最有價(jià)3短、可靠性高、承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)小。在電子系統(tǒng)開發(fā)階段的硬件驗(yàn)證過(guò)程中，一般都采用可編程邏輯器件，以期盡快開發(fā)新的產(chǎn)品，迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。等大批量生產(chǎn)時(shí)，再根據(jù)實(shí)際情況轉(zhuǎn)換成前面的幾種方法中的一種進(jìn)行“再設(shè)計(jì)”。集成電路設(shè)計(jì)流程1系統(tǒng)規(guī)范說(shuō)明（SystemSpecification）包括系統(tǒng)化功能、性能、物理尺寸、設(shè)計(jì)模式、制造工藝、設(shè)計(jì)周期、設(shè)計(jì)費(fèi)用等等2行為設(shè)計(jì)（SystemC、VerilogVHDL）3行為模擬驗(yàn)證：主

8、要是檢驗(yàn)用戶的設(shè)計(jì)是否實(shí)現(xiàn)了Specification需要的功能。激勵(lì)與控制：輸入端口設(shè)置，測(cè)試向量，測(cè)試模式設(shè)置，同步。響應(yīng)分析器和監(jiān)測(cè)器：可以及時(shí)監(jiān)控輸出信號(hào)變化，可以判斷輸出信號(hào)是正確、合法、錯(cuò)誤、非法等等。測(cè)試基準(zhǔn)（Testbench）：通常是指對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行一系列的輸入或者激勵(lì)，然后有選擇的觀察相應(yīng)。(verilogC)驗(yàn)證工具：VCS(VerilogCompileSimulatSynopsys)4綜合與優(yōu)化綜合：是將行為描述的電

9、路、RTL級(jí)的電路轉(zhuǎn)換到門級(jí)的過(guò)程；它是根據(jù)一個(gè)系統(tǒng)邏輯功能與性能的要求，在一個(gè)包含眾多結(jié)構(gòu)、功能、性能均已知的邏輯元件的單元庫(kù)的支持下，尋找出一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的最佳實(shí)現(xiàn)方案。綜合主要包括三個(gè)階段：轉(zhuǎn)換(Translation)、優(yōu)化(Optimization)與映射(Mapping)?！镛D(zhuǎn)換階段：將高層語(yǔ)言描述的電路用門級(jí)的邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)，構(gòu)成初始的未優(yōu)化的電路?！飪?yōu)化與映射：對(duì)已有的初始電路進(jìn)行分析，去掉電路中的冗余單元，并對(duì)不滿足限制

10、條件的路徑進(jìn)行優(yōu)化，然后將優(yōu)化之后的電路映射到由制造商提供的工藝庫(kù)上。DC(DesignCompilerSynopsys)5靜態(tài)時(shí)序分析STA(StaticTimingAnalysis)靜態(tài)時(shí)序分析STA（StaticTimingAnalysis）:是驗(yàn)證設(shè)計(jì)的時(shí)序是否正確的一種非常有效的方法。靜態(tài)時(shí)序分析的基本思想:是在設(shè)計(jì)中找到關(guān)鍵路徑★關(guān)鍵路徑是設(shè)計(jì)中決定芯片最大工作頻率的信號(hào)傳播路徑執(zhí)行靜態(tài)時(shí)序分析可以分為三個(gè)基本步驟:★第一步