数字大规模集成电路_清华麦宋平课件_1

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数字大规模集成电路——

第1节引论Introduction（第1章）

麦宋平

清华大学深圳研究生院

Mai.songping@http://

2013年秋季学期

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本节提纲

11.

本课程简介22.

半导体技术及行业特点33.

数字IC的设计方法44.

数字IC的质量评价标准

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1. 本课程简介：任课教师及助教

任课教师：麦宋平

办公室：H303B，电话：26036420Email：mai.songping@http://

助教：刘景辉（2012级研究生）

QQ：921400152

Email：sherry080426@http://

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1. 本课程简介：成绩与考核

16周，48学时 作业：25%

大约每2~323周一次，共周一次共6次左右，次左右严禁抄袭，迟交无效严禁抄袭迟交无效

期中考试：25%

第8/9周，闭卷，2小时

课程设计课程设计：15%

实操训练，约2人一组，提交完整的设计报告

期末考试：期末考试35%

第17/18周，闭卷，2小时

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1. 本课程简介：教材

（1）英文版：Jan M. Rabaeyy，Anantha Chandrakasan, Borivoje Nikolic.“Digital IIntegrated Circuits: A Design PerspectivedCiiADiPi”.”Second Edition, Prentice Hall ,/ 第2 版影印版，清华大学出版社。（2）中译本：周润德译. “数字集成电路——电路、系统与设计”. 电子工业出版社

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1. 本课程简介：参考书目

（1）Neil H. E.Weste & Kamram. Eshraghian: 《Principles of CMOS VLSI

Di》Addison Wesley. Second Edition. DesignAddiWlSdEditi

Neil H. E.Weste & David Harris:《CMOS VLSIDesign》Addison Wesley. Third Edition.

（2）《Analysis and Design of Digital Integrated Circuits: In Deep AnalsisandDesignofDigitalIntegratedCircits:InDeep

Submicron Technology》, 3rd Edition. David A. Hodges, Horace G. Jackson et al., 影印版：清华大学出版社。（3）李志坚、周润德等：《ULSI ULSI器件、电路与系统》，科学出版社（4）Christopher Saint ，Judy Saint：《IC Mask Design》McGraw Hill 。

影印版：清华大学出版社出版，

中译本：《集成电路版图设计》周润德译，清华大学出版社出版周润德译清华大学出版社出版（5）Anantha Chandrakasan，William J. Bowhill, Frank Fox, Editors:

《Design of High Performance Microprocessor Circuits》，IEEE Press

（6）Anantha P. Chandrakasan, Robert W. Brodersen: 《Low Power Digital

CMOS》，Kluwer Academic Publishers

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1. 本课程简介：推荐刊物、国际会议

JSSC: IEEE Journal of Solid-State Circuits ISSCC: The International Solid-State CircuitsConferenceIEEECircuits Conference, IEEE

CICC: The Custom Integrated Circuits Conference, IEEE

DAC: The International Design DAC:TheInternationalDesignAutomation Conference, IEEE

IEDM: The International Electron Devices

gMeeting, IEEE

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1. 本课程简介：课程性质

重要性：集成电路设计的核心基础课程 目标：理解、设计、优化CMOS数字电路 任务：任务

掌握CMOS 器件与电路的原理和设计理解数字集成电路的要素和评价指标

掌握CMOS 器件-> 电路-> 数字系统的设计和优化方法

能够借助电子设计自动化（EDA）工具对电路进行基本的分析

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本课程简介：课程内容与讲解次序

数字集成电路领域简介

数字集成电路前沿和补充

数字系统（层次、组成）CMOS门数据通道

MOS器件

（组合电路）

输入输出系统仿真

单元

系统设计

（定时（定时、电源、设时序电路存储器

计流程等）（时序）版图

性能、功耗、噪声、成本…

1.

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本节提纲

11.

本课程简介22.

半导体技术及行业特点33.

数字IC的设计方法44.

数字IC的质量评价标准

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本节提纲

22.

半导体技术及行业特点 半导体技术概述 行业现状与历史回顾 摩尔定律

行业面临的挑战

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2. 概述：集成电路大体分类

数字电路

模拟电路

数模混合电路(ADC / DAC)

存储器电路

射频电路

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2. 概述：集成电路规模的定义

主要特征器件数/ 片特征尺寸(um)()硅片直径(inch)大致年代

小规模中规模大规模超大规模特大规模吉规模

(SSI)（MSI）（LSI）（VLSI）（ULSI）（GSI）20-30>10> 10--1960s早期

30-103>10> 10--1960s后期

103-1053103-102-61970s中后期

105-10703530.35-36-81980s, 1990s

107-1090350090.35-0.098-121990s后期

>109<009< 0.09122005以后

集成电路早已进入吉规模时代集规

2005年：~1,000,000,000晶体管/芯片

（来源：SIA 2006年度报告）

22nm工艺已于2012年实现年实现全面商用，商，14nm工艺

预计2014年实现商用

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2.概述：数字IC的设计与生产流程 设计的基本过程 功能设计 逻辑和电路设计 版图设计 集成电路设计的最终输出

是掩膜版图，通过制版和工是掩膜版图通过制版和工艺流片可以得到所需的集成电路设计与制备之间的接口：版图14

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2. 概述：数字IC的制版与制造

制版

根据版图制作加工用的光刻版

不同工艺所需要的光刻版数目不同，光刻版越多制版成本越高

圆片：直径有6”,8”,12”

划片：将圆片切割成一个一个的管芯（划片槽）

圆片（Wafer）

划片槽

（Scribe line）

管芯/芯片（Die/Chip）

制造

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2. 概述：数字IC的封装和测试

封装

测试试

用金丝把管芯的压焊块（padd）与管壳的引脚相连

测试芯片的工作情况

设计错误

制造错误

一个微小的灰尘或者圆片上的缺陷都会造成废管芯个微小的灰尘或者圆片的缺陷都会造成废管

成品率90%~100%

交付用户前要对所有部分进行测试

测试方法

1.对引脚施加激励，检查输出是否正确

2.

触发芯片内部的测试电路或程序给出测试结论