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1、集成电路芯片设计及晶元初步制造,目录,自从芯片诞生以来，芯片的发展基本上遵循了英特尔公司创始人之一的GordonE.Moore1965年预言的摩尔定律。该定律说：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。芯片设计是集成电路产业链中的关键环节，是连接市场需求和芯片加工的重要桥梁，是表现芯片创意、知识产权与专利的重要载体。设计的本质是创新，芯片加工工艺存在着物理限制的可能，而芯片设计则可以在不同层次的加工舞台上发挥无尽的创造活力，从这个意义上说，忽略设计，就忽略了明天，掌握了设计，就掌握了未
2、来。,一、集成电路芯片设计,芯片设计,制版,芯片制造,光刻,刻蚀,注入,退火,薄膜,电镀,平整化,装备制造业,材料制造业,芯片封装,系统（PCB）封装,光刻机,光刻胶（单体、聚合物、光敏剂）,刻蚀机,离子注入机,退火设备,PVD、CVD、ALD等,电镀设备,CMP设备,特种气体,离子源,高纯气体,PVD靶、CVD/ALD前驱体,电镀液,CMP浆料,印刷电路板图形化,检测,检测设备,清洗,清洗设备,电子化学品,封装设备,封装材料,根据电路功能和性能的要求，在正确选择系统配置、电路形式、器件结构、工艺方案和设计规则的情况下，尽量减小芯片面积，降低设计成本，缩短设计周期，以保证全局优化，设计出满足要
3、求的集成电路。,一、集成电路芯片设计,一、集成电路芯片设计,CAD辅助设计支持规模越来越大、复杂度越来越高的芯片开发第一代IC设计CAD工具出现于20世纪60年代末70年代初，但只能用于芯片的版图设计及版图设计规则的检查。第二代CAD系统随着工作站的推出，出现于80年代。其不仅具有图形处理能力，而且还具有原理图输入和模拟能力。如今CAD工具已进入了第三代，称之为EDA系统。其主要标志是工具支持全流程系统级到版图设计。,设计规模：一般以等效逻辑门来计算，一个二输入与非门算1个门，一个触发器等效6个门，现在SoC（系统级芯片）都在100万门-1000万门级别。工艺节点：一般以MOS晶体管沟通长度的
4、特征值来表征工艺节点，如0.18um、0.13um、90nm、65nm、40nm、28nm，为了降低成本，缩小芯片面积，还会有0.162um、0.11um、55nm等半工艺节点，它是通过光学的处理方法把版图数据X、Y方向各缩小10%，达到面积缩小20%。,一、集成电路芯片设计,二、芯片设计前端流程图,二、芯片设计前端流程图,三、芯片设计过程芯片分层分级设计,三、芯片设计过程复杂模块的编码,三、芯片设计过程芯片仿真验证,波形图能够直观看到芯片的功能，供设计者确认和debug使用,三、芯片设计过程模拟电路设计,三、芯片设计过程模拟电路仿真,三、芯片设计过程标准单元版图设计,标准单元版图是已设计好的
5、具有一定逻辑功能的单元电路,这些单元电路已经完成了紧凑的布局布线,经过严格测试,能保证逻辑功能和严格时序。,三、芯片设计过程标准单元版图设计,Verilog编码示例,MOS管示例,MOS工艺层立体图MOS版图MOS电路图,mC,VideoProcessingCore,BasebandSignalProcessor,OFDMModemProcessor,5-10KLinesofMicrocode,100KLinesofAppSW,20-50KLinesofProtocolfirmware,5-10KLinesofControlCode,Over2MLinesofApplicationSW,50-100KLinesofProtocolfirmware,250-300KLinesofDSPfirmware,Upto2MLinesofNetworkSW,家庭网关设计案例,思考：芯片设计产业发展,芯片设计产业生态链,四、晶元初步制造芯片流程,四、晶元初步制造单晶硅锭和晶圆,采用旋转拉伸的方式单晶硅锭，单晶硅锭：整体基本呈圆柱形，重约100千克，硅纯度99.9999。然后经过切片、圆边、研磨、抛光得到晶圆（Wafer）。,四、晶元初步制造芯片制造,谢谢！,