電子設(shè)計自動化技術(shù)-緒論(已修改)
2025-01-20 15:25 本頁面
【正文】 1 電子設(shè)計自動化技術(shù) （ EDA技術(shù)） Electronics Design Automation 哈爾濱工業(yè)大學(xué)微電子中心 2 課程任務(wù) 課程任務(wù)：超大規(guī)模集成電路（ Very Large Scale Integrated Circuits－VLSI）設(shè)計自動化方法及工具的基本原理 參考書： 1. 超大規(guī)模集成電路設(shè)計方法學(xué) 楊之廉（清華） 2. 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計自動化 薛宏熙 （清華） 3. ULSI器件、電路與系統(tǒng) 李志堅 （清華） 3 第一章 緒論 4 本章內(nèi)容 大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展歷程 ? IC技術(shù)發(fā)展： ?IC發(fā)明 ?摩爾定律 ?光刻工藝發(fā)展 ?其他技術(shù) ? 生產(chǎn)線發(fā)展 ? 設(shè)計業(yè)發(fā)展 5 課程內(nèi)容 EDA技術(shù)發(fā)展 ? IC設(shè)計內(nèi)容 ? IC 和 Computer互相依賴發(fā)展 ? 集成電路設(shè)計自動化技術(shù)發(fā)展 ?第一代 : CAD ?第二代 : CAE ?第三代 : EDA ： ?第四代 : VDSM EDA 6 IC技術(shù)發(fā)展 晶體管發(fā)明 — 1947年， Bell Lab. 巴丁 .布拉頓，發(fā)現(xiàn) Ge片上兩個探針，當(dāng)一個探針電極電流變化，另一個電極電流成比例變化 Ge(Al) Sb Sb 7 IC技術(shù)發(fā)展 1948年 Bell 克萊從理論上提出兩個平行 PN結(jié)構(gòu)成結(jié)型晶體管的設(shè)想 1949年 Bell Lib. 完成第一個 PNP晶體管 ,1950年制成有良好結(jié)性能的生長結(jié)晶體管 1956年巴丁 .布拉頓和肖克萊共同獲得諾貝爾物理獎 P N N 8 IC技術(shù)發(fā)展 IC 發(fā)明 1958年 TI 公司 單管互連 1959年 4個晶體管 1961年 Fairchild 公司 平面技術(shù)（ 16個晶體管） Moor 定律 1965年 Fairchild 公司 Moor 提出 ? 每一代（ 3年）硅芯片上的集成密度翻兩番。 ? 加工工藝的特征線寬每代以 30%的速度縮小。 9 IC技術(shù)發(fā)展 MSI LSI VLSI ULSI 102103 103104 105107 108 MSI(Middle Scale Integration) – 中規(guī)模 LSI (Large Scale Integration ) – 大規(guī)模 VLSI(Very Large Scale Integration) – 超大規(guī)模 ULSI(Ultra Large Scale Integration) – 特大規(guī)模 10 Wafer, Chip, Die ， 16 Transistors/chip（ 61’） 11 IC技術(shù)發(fā)展 在 ITRS（ International Technology Roadmap for Semiconductor, 國際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖） 2022版及其 2022年修訂版中，將 20222022年定義為近期，而從 20222022年定義為遠期 12 生產(chǎn)年份定義：任意兩公司達到每月 1萬個元件的生產(chǎn)量 2 1 13 4 8 32 14 ?特征線寬（半節(jié)距）： ?亞微米（小于 1微米） —SM （ Sub Micron ） ?深亞微米（小于 ） —DSM（ Deep Sub Micron ） ?超深亞微米 (小于 ） — VDSM（ Very Deep Sub Micron ） 15 今天一個家庭可能擁有 100個 CPU，一個汽車達 4050個 CPU 16 17 IC技術(shù)發(fā)展 2022年 8月，日本以下一代 70~50nm器件技術(shù)開發(fā)為目標(biāo) , 開始啟動一項 稱為 MIRAI的計劃 (Millennium Research for Advanced Information Technology，新千年先進信息技術(shù)研究），2022~2022年 2022年實現(xiàn) 32nm芯片 ； 目前分子、原子器件已有突破。美國科學(xué)雜志評出 2022年十大科技突破：以納米碳管、納米導(dǎo)線為基礎(chǔ)的邏輯電路及使用一個分子晶體管的可計算電路 氫原子的直徑為 1197。=1/10nm 最近報道已制出 4nm復(fù)雜分子，具有開關(guān)特性 18 IC技術(shù)發(fā)展 光刻工藝發(fā)展 Photolithography (photo light process) ? 超微細光刻技術(shù) :采用分辨率增強技術(shù)；光學(xué)光刻的極限分辨率可以達到波長的 1/2。 ? 因為光學(xué)光刻材料可達到的深紫外波為 193nm和157nm，即光學(xué)光刻極限為 微米 ? 目前利用光刻膠的減量應(yīng)用和邊墻的剖面控制等多種方法來使有效柵長最小化，可達到 ,但對光刻膠、光刻工藝的（刻蝕控制等）的要求更高。成本還不能太高。 19 IC技術(shù)發(fā)展 ? 根據(jù)判斷，世界微電子制造技術(shù)將在 2022年前后－即 ，其主要內(nèi)容是主流光刻技術(shù)從光學(xué)光刻轉(zhuǎn)移到下一代光刻技術(shù)，包括電子束投影光刻、離子束投影光刻（激光等離子體光源）、 X射線光刻（分辨率 3050nm） ? 國際上正在研究利用毛細管放電獲 輻射 EUV光源（ Extra Ultra Violet） 20 IC技術(shù)發(fā)展 Moor定律 (線寬 )在傳統(tǒng)的 CMOS器件制造工藝中已經(jīng)表現(xiàn)出其極限性 ,要不斷引入新材料和新器件，如高 k值柵介質(zhì)、 Cu引線等。 保持按 Moor定律給出的速度發(fā)展已成為業(yè)界發(fā)展集成電路技術(shù)和生產(chǎn)水平的目標(biāo)，直到光刻掩膜版和工藝制造成本使線寬進一步縮小失去經(jīng)濟意義。 21 IC技術(shù)發(fā)展 22 23 24 25 26 人腦開關(guān)速度 1ms= 27 28 課程內(nèi)容 大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展歷程 ? IC技術(shù)發(fā)展： ?IC發(fā)明 ?摩爾定律 ?光刻工藝發(fā)展 ?其他技術(shù) ? 集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展 ? 設(shè)計業(yè)發(fā)展 29 電子制造業(yè)對集成電路 巨大的市場需求 The huge requirement of market 中國是世界上最大的消費類電子信息產(chǎn)品的生產(chǎn)國。 居世界第一產(chǎn)量的產(chǎn)品 : 電視機、收錄機、 VCD視盤機、電話機、電子鐘表計算器、電冰箱、空調(diào)機等。 居世界主要生產(chǎn)地位的產(chǎn)品 : 手機、軟、硬盤驅(qū)動器、顯示器、計算機板卡、鼠標(biāo)器等 30 增長曲線圖 0102030
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