超大规模集成电路基础
超大规模集成电路第一次作业2016秋
1.Give a formal or descriptive definition for each of the following terms. （1）、ITRS：International Technology Roadmap for Semiconductor. （2）、Gate-Equivalent：It’s used to measure the basic unit of the complexity of the digital circuit, and based on to complete a circuit function, the number of logic gates are independent of each other.A gate equivalent stands for a unit of measure which allows specifying manufacturing-technology-independent complexity of digital electronic circuit. （3）、Technology Nodes：A Technology Nodes is defined as the ground rules of a process governed by the smallest feature printed in a repetitive array. （4）、Feature size：A single graphic minimal size.The minimum scale in integrated circuit devices.roughly half the length of the smallest transistor. （5）、IC design complexity sources：It contains chip size, power dissipation, heterogeneity, variability and reliability. （6）、Behavioral representation：It represents a design as a black box and describes its outputs in terms of its inputs and times.It indicates no geometrical information or structural information and takes the forms of textual,mathematics,or algorithmic description. （7）、Abstraction hierarchy：Abstraction hierarchies are a human invention designed to assist people in engineering very complex systems by ignoring unnecessary details.A set of interrelated representation levels that allow a system to be represented in varying amounts of detail. （8）、IC design：A design is a set of transformations from one representation of a system to another until a representation that can be fabricated exists.Integrated circuit design involves the creation of electroniccomponents,such as transistors, resistors, capacitors and the metallic interconnect of these components onto a piece of semiconductor, typically silicon. （9）、Synthesis：The process of transforming one representation in the design abstraction hierarchy into another representation. （10）、Refinement：The process of transforming functional representation in the design abstraction hierarchy into geometrical representation.Refinement is a generic
极大规模集成电路制造装备及成套工艺
附件3 2017年智能制造新模式应用项目 任务书 项目名称： 项目责任单位（盖章）： 项目责任人（法人代表）： 项目技术负责人： 项目年限：20 年月至20 年月填报日期： 20 年月日 中华人民共和国工业和信息化部制 二〇年月
编写说明 1．项目任务书必须依据工业和信息化部对项目的立项批复以及通过评审的项目申报书编制，不得随意变更内容。项目总经费按照立项批复的项目总投资填写。 2．每个项目必须具备项目责任人（单位法人代表）和技术负责人。 3．项目任务书编制流程： （1）任务书由项目责任单位编制，并报送所在地省级工业和信息化主管部门； （2）根据项目立项批复和项目申报书的内容填报项目任务书； （3）项目任务书一式四份，工业和信息化部、财政部各一份；项目责任单位一份；项目责任单位所在地省级工业和信息化主管部门一份。 4．填报格式说明：请用A4幅面编辑，正文字体为4号仿宋体，单倍行距。一级标题4号黑体，二级标题4号楷体。双面打印。
智能制造专项项目基本信息项目名称 预计完成时间 预期成果类型□标准□研究报告□试验验证平台□专利□软件□智能工厂□数字化车间□其他（请注明） 项目责任单位信息单位名称单位性质□国有□民营□三资通讯地址邮政编码 所在地区单位主管部门 联系电话 组织机构代码/ 统一社会信用代 码 传真号码单位成立时间 电子信箱 项目目标产品技术水平 （新模式应用类项目填写） □国际先进□国内领先□国内先进 □其他（请注明） 标准制定基 础 □牵头制定过行业标准/国家标准□所申报标准类项目已在国家 标准或国际标准立项 智能制造基 础 □工信部两化融合管理体系贯标企业□工信部智能制造试点示 范企业□国家级两化深度融合示范企业□其他（请注明） 2014年2015年2016年 总资产（万元）负债率 主营业务收入（万元）税金（万元）利润（万元） 项目技术负责人信息 姓名性别出生日期职称最高学位从事专业固定电话移动电话传真号码电子信箱证件类型证件号码 联合单位信息单位名称单位性质 组织机构代码/统一 社会信用代码
《超大规模集成电路设计》考试习题(含答案)完整版分析
1．集成电路的发展过程经历了哪些发展阶段？划分集成电路的标准是什么？ 集成电路的发展过程: ?小规模集成电路(Small Scale IC，SSI) ?中规模集成电路(Medium Scale IC，MSI) ?大规模集成电路(Large Scale IC，LSI) ?超大规模集成电路(Very Large Scale IC，VLSI) ?特大规模集成电路(Ultra Large Scale IC，ULSI) ?巨大规模集成电路(Gigantic Scale IC，GSI） 划分集成电路规模的标准 2．超大规模集成电路有哪些优点？ 1. 降低生产成本 VLSI减少了体积和重量等,可靠性成万倍提高,功耗成万倍减少. 2.提高工作速度 VLSI内部连线很短,缩短了延迟时间.加工的技术越来越精细.电路工作速度的提高,主要是依靠减少尺寸获得. 3. 降低功耗 芯片内部电路尺寸小,连线短,分布电容小,驱动电路所需的功率下降. 4. 简化逻辑电路 芯片内部电路受干扰小,电路可简化. 5.优越的可靠性 采用VLSI后，元件数目和外部的接触点都大为减少，可靠性得到很大提高。 6.体积小重量轻 7.缩短电子产品的设计和组装周期 一片VLSI组件可以代替大量的元器件,组装工作极大的节省,生产线被压缩,加快了生产速度. 3．简述双阱CMOS工艺制作CMOS反相器的工艺流程过程。 1、形成N阱 2、形成P阱 3、推阱 4、形成场隔离区 5、形成多晶硅栅 6、形成硅化物 7、形成N管源漏区 8、形成P管源漏区 9、形成接触孔10、形成第一层金属11、形成第一层金属12、形成穿通接触孔13、形成第二层金属14、合金15、形成钝化层16、测试、封装，完成集成电路的制造工艺 4．在VLSI设计中，对互连线的要求和可能的互连线材料是什么？ 互连线的要求 低电阻值：产生的电压降最小；信号传输延时最小（RC时间常数最小化） 与器件之间的接触电阻低 长期可靠工作 可能的互连线材料 金属（低电阻率），多晶硅（中等电阻率），高掺杂区的硅(注入或扩散)（中等电阻率）
超大规模集成电路第四次作业2016秋_段成华
1. Shown below are buffer-chain designs. (1) Calculate the minimum delay of a chain of inverters for the overall effective fan-out of 64/1. Solution ： 由题可知：64=F 根据经验6.3=opt f 为最合适的值，所以6.364===N N F f ，所以24.3=N ，但是级数必须为整数所以取3=N ，又因为1=γ，所以：15)641(3,464303=+?===p p t t f ，所以时最合适4=f 。 (2) Using HSPICE and TSMC 0.18 um CMOS technology model with 1.8 V power supply, design a circuit simulation scheme to verify them with their correspondent parameters of N, f, and t p . Solution: 根据（1）中计算知道三级最合适，所以验证如下： A ）、一级无负载测本征延时代码如下： .title buffer-chain 1 .lib 'C:\synopsys\Hspice_D-2010.03-SP1\tsmc018\mm018.l' TT * set 0.18um library .opt scale=0.1u * set lambda
.options post=2 list .temp 27 .global vdd Vdd vdd gnd 1.8 vin vin 0 0.9 pulse 0 1.8 25n 5p 5p 49.99n 100n $频率为10Mhz Cl vout gnd 0f $Cg1=2.46fF，负载为CL=157.44fF .subckt inv in out wn=3.5 wp=10 t=7.5 mn out in gnd gnd NCH l=2 w=wn ad='wn*t' pd='wn+2*t' as='wn*t' ps='wn+2*t' mp out in vdd vdd PCH l=2 w=wp ad='wp*t' pd='wp+2*t' as='wp*t' ps='wp+2*t' .ends X1 vin vout inv wn=3.5 wp=10 t=7.5 .op .tran 5p 5n .meas tran voutmax max v(vout) from=5p to=5n .meas tran voutmin min v(vout) from=5p to=5n $一级 .meas tran tphl1 +trig v(vin) +val=0.9 +rise=1
大规模集成电路设计答案(1)
`CMOS反相器电路图、版图、剖面图
CMOS的广泛使用，是由于解决了latch-up效应 Latch-up效应解释、原理、解决方法（略） 避免栅锁效应方法：用金掺杂或中子辐射，降低少数载流子寿命；深阱结构或高能量注入形成倒退阱；将器件制作于高掺杂衬底上的低掺杂外延层中；沟槽隔离。 在基体（substrate)上改变金属的掺杂，降低BJT的增益 ?避免source和drain的正向偏压 ?增加一个轻掺杂的layer在重掺杂的基体上，阻止侧面电流从垂直BJT到低阻基体上的通路 ?使用Guard ring: P+ ring环绕nmos并接GND；N+ ring环绕pmos 并接VDD，一方面可以降低Rwell和Rsub的阻值，另一方面可阻止栽子到达BJT的基极。如果可能，可再增加两圈ring。 ? Substrate contact和well contact应尽量靠近source,以降低Rwell和Rsub的阻值。?使nmos尽量靠近GND，pmos尽量靠近VDD,保持足够的距离在pmos 和nmos之间以降低引发SCR的可能 ?除在I/O处需采取防Latch up的措施外，凡接I/O的内部mos 也应圈guard ring。? I/O处尽量不使用pmos(nwell) 门级电路图（AOI221） AOI221=(AB+CD+E)’
伪NMOS: 伪NMOS的下拉网络和静态门的下拉网络相似，上拉网络是用一个PMOS管，且此管输入接地，因此PMOS管总是导通的。 动态电路： 动态电路用一个时钟控制的PMOS管取代了总是导通的PMOS管，克服了有比电路的缺点。动态电路速度快，输入负载小，切换时不存在竞争电流，而且动态电路没有静态功耗。 动态电路存在的根本性问题就是对输入单调性的要求。 多米诺电路： 多米诺电路由一级动态门和一级静态CMOS反相器构成。典型结构： 下拉网络+上拉预充值网络+反相器构成 过程就是充值+求值的过程 在多米诺电路中，所有门的预充、求值都可以用一个时钟控制。求值期间，动态门的输出单调下降，所以静态反相器的输出单调上升。多米诺电路是同时进行预充，但求值是串行的。逻辑功效（logic effort） 逻辑功效定义为门的输入电容与能够提供相同输出电流的反相器的输入电容的比值。也就是说逻辑功效表示某个门在产生输出电流时相比反相器的糟糕程度。逻辑功效不仅使我们能容易计算时延，它也向我们展示了如何确定晶体管的尺寸以优化路径中的延时。
集成电路版图复习课答案总结
1、描述集成电路工艺技术水平的五个技术指标及其物理含义 ⑴集成度(Integration Level)：以一个IC芯片所包含的元件(晶体管或门/数)来衡量，（包括有源和无源元件）。 ⑵特征尺寸 (Feature Size) /（Critical Dimension）：特征尺寸定义为器件中最小线条宽度(对MOS器件而言，通常指器件栅电极所决定的沟道几何长度)，也可定义为最小线条宽度与线条间距之和的一半。 ⑶晶片直径(Wafer Diameter)：当前的主流晶圆的尺寸为12寸(300mm)，正在向18寸(450mm)晶圆迈进。 ⑷芯片面积(Chip Area)：随着集成度的提高，每芯片所包含的晶体管数不断增多，平均芯片面积也随之增大。 ⑸封装（Package）：指把硅片上的电路管脚，用导线接引到外部接头处，以便于其它器件连接。封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。 2、简述集成电路发展的摩尔定律。 集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸缩小倍，这就是摩尔定律。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 3、集成电路常用的材料有哪些？ 集成电路中常用的材料有三类：半导体材料，如Si、Ge、GaAs?以及InP?等；绝缘体材料，如SiO2、SiON?和Si3N4?等；金属材料，如铝、金、钨以及铜等。
4、集成电路按工艺器件类型和结构形式分为哪几类，各有什么特点。 双极集成电路：主要由双极晶体管构成（NPN型双极集成电路、PNP型双极集成电路）。优点是速度高、驱动能力强，缺点是功耗较大、集成度较低。 CMOS集成电路：主要由NMOS、PMOS构成CMOS电路，功耗低、集成度高，随着特征尺寸的缩小，速度也可以很高。 BiCMOS集成电路：同时包括双极和CMOS晶体管的集成电路为BiCMOS集成电路，综合了双极和CMOS器件两者的优点，但制作工艺复杂。 5、解释基本概念: 微电子、集成电路、集成度、场区、有源区、阱、外延 微电子：微电子技术是随着集成电路，尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新的技术。微电子技术包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术，微电子技术是微电子学中的各项工艺技术的总和。微电子学是研究在固体（主要是半导体）材料上构成的微小型化电路、电路及微电子系统的电子学分支。 集成电路：通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能。 集成度：集成电路的集成度是指单块芯片上所容纳的元件数目。
集成电路分析期末复习总结要点
集成电路分析 集成工业的前后道技术：半导体（wafer）制造企业里面，前道主要是把mos管，三极管作到硅片上，后道主要是做金属互联。 集成电路发展：按规模划分，集成电路的发展已经历了哪几代？ 参考答案： 按规模，集成电路的发展已经经历了：SSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI及GSI。它的发展遵循摩尔定律 解释欧姆型接触和肖特基型接触。 参考答案： 半导体表面制作了金属层后，根据金属的种类及半导体掺杂浓度的不同，可形成欧姆型接触或肖特基型接触。 如果掺杂浓度比较低，金属和半导体结合面形成肖特基型接触。 如果掺杂浓度足够高，金属和半导体结合面形成欧姆型接触。 、集成电路主要有哪些基本制造工艺。 参考答案： 集成电路基本制造工艺包括：外延生长，掩模制造，光刻，刻蚀，掺杂，绝缘层形成，金属层形成等。 光刻工艺： 光刻的作用是什么？列举两种常用曝光方式。 参考答案： 光刻是集成电路加工过程中的重要工序，作用是把掩模版上的图形转换成晶圆上的器件结构。 曝光方式：接触式和非接触式 25、简述光刻工艺步骤。 参考答案： 涂光刻胶，曝光，显影，腐蚀，去光刻胶。 26、光刻胶正胶和负胶的区别是什么？ 参考答案： 正性光刻胶受光或紫外线照射后感光的部分发生光分解反应，可溶于显影液，未感光的部分显影后仍然留在晶圆的表面，它一般适合做长条形状；负性光刻胶的未感光部分溶于显影液
中，而感光部分显影后仍然留在基片表面，它一般适合做窗口结构，如接触孔、焊盘等。常规双极型工艺需要几次光刻？每次光刻分别有什么作用？ 参考答案： 需要六次光刻。第一次光刻--N+隐埋层扩散孔光刻；第二次光刻--P+隔离扩散孔光刻 第三次光刻--P型基区扩散孔光刻；第四次光刻--N+发射区扩散孔光刻；第五次光刻--引线接触孔光刻；第六次光刻--金属化内连线光刻 掺杂工艺： 掺杂的目的是什么？举出两种掺杂方法并比较其优缺点。 参考答案： 掺杂的目的是形成特定导电能力的材料区域，包括N型或P型半导体区域和绝缘层，以构成各种器件结构。 掺杂的方法有：热扩散法掺杂和离子注入法掺杂。与热扩散法相比，离子注入法掺杂的优点是：可精确控制杂质分布，掺杂纯度高、均匀性好，容易实现化合物半导体的掺杂等；缺点是：杂质离子对半导体晶格有损伤，这些损伤在某些场合完全消除是无法实现的；很浅的和很深的注入分布都难以得到；对高剂量的注入，离子注入的产率要受到限制；一般离子注入的设备相当昂贵， 试述PN结的空间电荷区是如何形成的。 参考答案： 在PN结中，由于N区中有大量的自由电子，由P区扩散到N区的空穴将逐渐与N区的自由电子复合。同样，由N区扩散到P区的自由电子也将逐渐与P区内的空穴复合。于是在紧靠接触面两边形成了数值相等、符号相反的一层很薄的空间电荷区，称为耗尽层。简述CMOS工艺的基本工艺流程（以1×poly，2×metal N阱为例）。 参考答案： 形成N阱区，确定nMOS和pMOS有源区，场和栅氧化，形成多晶硅并刻蚀成图案，P＋扩散，N＋扩散，刻蚀接触孔，沉淀第一金属层并刻蚀成图案，沉淀第二金属层并刻蚀成图案，形成钝化玻璃并刻蚀焊盘。 表面贴装技术：电子电路表面组装技术（Surface Mount Technology，SMT）， 称为表面贴装或表面安装技术。它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件（简称SMC/SMD，中文称片状元器件）安装在印制电路板（Printed Circuit Board，PCB)的表面或其它基板的表面上，通过再流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。[1]工艺流程简化为：印刷-------贴片-------焊接-------检修 有源区和场区：有源区：硅片上做有源器件的区域。（就是有些阱区。或者说是采用STI等隔离技术，隔离开的区域）。有源区主要针对MOS而言，不同掺杂可形成n或p型有源区。有源区分为源区和漏区（掺杂类型相同）在进行互联
超大规模集成电路设计
超大规模集成电路设计 随着半导体工业的发展和工艺的深入,VLSI(超大规模集成电路)设计正迅速地向着规模越来越大,工作频率越来越高方向发展。显而易见,规模的增大和频率的提高势必将产生更大芯片的功耗,这对芯片封装,冷却以及可靠性都将提出更高要求和挑战,增加更多的成本来维护这些由功耗所引起的问题。而在便携式设备领域,如智能手机、手提电脑等现在智能生活的必需品对芯片功耗的要求更为严格和迫切。 由于时钟树工作在高频状态,随着芯片规模增大,时钟树规模也迅速增大,通过集成clockgating电路降低时钟树功耗是目前时序数字电路系统设计时节省功耗最有效的处理方法。Clockgating的集成可以在RTL 设计阶段实现,也可以在综合阶段用工具进行自动插入。由于利用综合工具在RTL转换成门级网表时自动插入clockgating的方法简单高效,对RTL无需进行改动,是目前广为采用的clockgating集成方法。 综合工具如果使用clockgating技术,那么对应的RTL综合所得的门级网表电路将如图2所示。图中增加了由LATCH和AND所组成的clockgatingcell,LATCH的LD输入端为registerbank的使能信号,LG 端(即为LATCH的时钟电平端)为CLK的反,LATCH的输出ENL和CLK信号相与(ENCLK)作为registerbank的时钟信号。如果使能信号EN为高电平,当CLK为低时,LATCH将输出EN的高电平,并在CLK为高时,锁定高电平输出,得到ENCLK,显然ENCLK的togglerate要低于 CLK,registerbank只在ENCLK的上升沿进行新的数据输出,在其他时候保持原先的DATAOUT。从电路结构进行对比,对于一组registerbank(n 个registercell)而言只需增加一个clockgatingcell,可以减少n个二路选择器,节省了面积和功耗。从时序分析而言,插入clockgatingcell之后的registerbankENCLK的togglerate明显减少,同时LATCHcell的引入抑制了EN信号对registerbank的干扰,防止误触发。所以从面积/功耗/噪声干扰方面而言,clockgating技术都具有明显优势。
中国集成电路半导体行业研究报告
广州创亚企业管理顾问有限公司 中国集成电路设备与半导体行业分析报告
目录Contents
?1.1集成电路设备的定义 集成电路的概述 ?1.2集成电路设备的发展历程 ?1.3我国集成电路的发展历程 ?2.1集成电路设备的总体规模集成电路设备的生产现状 ?2.2集成电路设备产能状况 ?3.1半导体集成电路设备的品牌发展现状半导体集成电路设备的发展现状 ?3.2半导体集成电路设备经典工艺与现状 ?3.3半导体集成电路设备的市场容量 ?4.1半导体集成电路设备模式分析 ?4.2半导体集成电路设备行业投资环境半导体集成电路设备的发展前景 ?4.3半导体集成电路设备投资机会 ?4.3半导体集成电路设备投资方向
集成电路的概述 1.1集成电路设备的定义 集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。集成电路发明者为杰克·基尔比（基于锗（Ge）的集成电路）和罗伯特·诺伊思（基于硅（Si）的集成电路）。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。
1.2集成电路的发展大事件 1947年 ?贝尔实验室肖特莱等人发明了晶体管，这是微电子技术发展中第一个里程碑。 1958年 ?仙童公司Robert Noyce与德仪公司基尔比间隔数月分别发明了集成电路，开创了世界微电子学的历史。1960年 ?H H Loor和E Castellani发明了光刻工艺。 1963年 ?F.M.Wanlass和C.T.Sah首次提出CMOS技术，如今，95%以上的集成电路芯片都是基于CMOS工艺。 1966年?美国RCA公司研制出CMOS集成电路，并研制出第一块门阵列（50门），为现如今的大规模集成电路发展奠定了坚实基础，具有里程碑意义。 1971年?Intel推出1kb动态随机存储器（DRAM），标志着大规模集成电路出现。 ?全球第一个微处理器4004由Intel公司推出，采用的是MOS工艺，这是一个里程碑式的发明。 1978年?64kb动态随机存储器诞生，不足0.5平方厘米的硅片上集成了14万个晶体管，标志着超大规模集成电路（VLSI）时代的来临。
中南大学大规模集成电路考试及答案合集
中南大学大规模集成电路考试及答案合集
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---○---○ --- 学 院 专业班级 学 号 姓 名 ………… 评卷密封线 ……………… 密封线内不要答题，密封线外不准填写考生信息，违者考试成绩按0分处理 ……………… 评卷密封 中南大学考试试卷 时间110分钟 题 号 一 二 三 合 计 得 分 评卷人 2013 ~2014 学年一学期大规模集成电路设计课程试题 32 学时，开卷，总分100分，占总评成绩70 % 一、填空题(本题40分，每个空格1分) 1. 所谓集成电路，是指采用 ，把一个电路中 所需的二极管、 、电阻、电容和电感等元件连同它们之间的电气连线在一块或几块很小的 或介质基片上一同制作出来，形成完整电路，然后 在一个管壳内，成为具有特定电路功能的微型结构。 2. 请写出以下与集成电路相关的专业术语缩写的英文全称： ASIC ： ASSP ： LSI ： 3. 同时减小 、 与 ，可在保持漏源间电流不变的前提下减小器件面积，提高电路集成度。因此，缩短MOSFET 尺寸是VLSI 发展的趋势。 4. 大规模集成电路的设计流程包括：需求分析、 设计、体系结构设计、功能设计、 设计、可测性设计、 设计等。 5. 需求规格详细描述系统顾客或用户所关心的内容，包括 及必须满足的 。系统规格定义系统边界及系统与环境相互作用的信息，在这个规格中，系统以 的方式体现出来。 6. 根据硬件化的目的（高性能化、小型化、低功耗化、降低成本、知识产权保护等）、系统规模/性能、 、 、 等确定实现方法。 7. 体系结构设计的三要素为： 、 、 。 8. 高位综合是指从 描述自动生成 描述的过程。与人工设计相比，高位综合不仅可以尽可能地缩短 ，而且可以生成在面积、性能、功耗等方面表现出色的电路。 9. 逻辑综合就是将 变换为 ，根据 或 进行最优化，并进行特定工艺单元库 的过程。 10. 逻辑综合在推断RTL 部品时，将值的变化通过时钟触发的信号推断为 ， 得 分 评卷人
超大规模集成电路
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 1 引言 (1) 2 超大规模集成电路的设计要求 (1) 3 超大规模集成电路的设计策略 (2) 3.1层次性 (2) 3.2模块化 (2) 3.3规则化 (2) 3.4局部化 (2) 4 超大规模集成电路的设计方法 (3) 4.1 全定制设计方法 (3) 4.2 半定制设计方法 (4) 4.3 不同设计方法的比较 (5) 5 超大规模集成电路的设计步骤 (6) 5.1 系统设计 (7) 5.2 功能设计 (7) 5.3 逻辑设计 (7) 5.4 电路设计 (7) 5.5 版图设计 (7) 5.6 设计验证 (8) 5.7 制造 (8) 5.8 封装和测试 (8) 6 超大规模集成电路的设计流程 (8) 6.1 总体的设计流程 (8) 6.1.1高层次综合 (8) 6.1.2逻辑综合 (8) 6.1.3 物理综合 (9) 6.2 详细的设计流程 (9) 7 超大规模集成电路的验证方法 (9) 7.1 动态验证 (9) 7.2 静态验证 (9) 7.3 物理验证 (9) 8 总结 (9) 致谢 (10) 参考文献 (10)
超大规模集成电路 网络工程专业学生孙守勇 指导教师吴俊华 摘要：随着集成电路的高速发展，集成电路的设计显得越来越重要，目前设计能力滞后于制造工艺已成为世界集成电路产业的发展现状之一。为了明确超大规模集成电路设计的理想方法，首先对超大规模集成电路的设计要求进行了调查，然后对超大规模集成电路的设计策略进行了研究，探讨了超大规模集成电路的不同设计方法，并对不同的设计方法做出了比较，明确了超大规模集成电路的设计步骤及设计流程，最后探讨了超大规模集成电路的验证方法。 关键词：集成电路设计方法步骤 Very Large Scale Integration Student Majoring in Network Engineering Sun Shouyong Tutor Wu Junhua Abstract:With the high speed development of integrated circuit, the design of integrated circuit is becoming more and more important. At present, the design capacity behind manufacture technology has become one of the world's integrated circuit industry development current situation. In order to specify the ideal method of VLSI design, first of all, the requirements of VLSI was investigated, then, the design strategy of VLSI is studied. Discuss different methods of VLSI, and made a comparison of different methods. Clear and definite the design steps of very large scale integrated circuit and the design process, finally, discuss the validation method of very large scale integrated circuit. Key words：integrated circuit; design; method; step 1引言 自从1959年集成电路诞生以来，经历了小规模（SSI）、中规模（MSI）、大规模（LSI）的发展历程，目前已进入超大个规模(VLSI)和甚大规模集成电路(ULSI)阶段，集成电路技术的发展已日臻完善，集成电路芯片的应用也渗透到国民经济的各个部门和科学技术的各个领域之中，对当代经济发展和科技进步起到了不可估计的推动作用。随着集成电路的设计和制作水平的提高，制造工艺的不断改进，集成电路的集成密度越来越高，已经能够将一个复杂的系统集成到一块芯片之中。集成电路的设计是连接市场和制造之间桥梁，是集成电路开发的入口，成功的产品来源于成功的设计。VLSI的设计与中小规模集成电路的设计思想和方法不太一样，是以CAD为基本工具，以集成系统的逻辑设计和版面设计为基本内容。 2超大规模集成电路的设计要求 随着集成电路的设计和制作水平的提高，已经能将一个复杂的系统集成到一块芯片之中，因此VLSI芯片设计不仅要进行电路设计，还要进行VLSI系统设计。通常VLSI 的设计任务分为系统结构、功能描述、逻辑设计、版图设计和模拟检验等，而芯片的制作加工任务可分为淹膜制作、芯片加工、封装、芯片测试可靠性检验等。 工业上实现一个超大规模集成电路芯片是一个极为复杂的任务，在芯片的设计过程中，首先要明确的VLSI的设计要求，即设计周期要求、设计成本要求、设计正确性要求和性能要求、设计过程集成化要求和VLSI可测试性要求，其中设计正确性要求是最基本的设计要求。
超大规模集成电路及其生产工艺流程
超大规模集成电路及其生产工艺流程 现今世界上超大规模集成电路厂（Integrated Circuit, 简称IC，台湾称之为晶圆厂）主要集中分布于美国、日本、西欧、新加坡及台湾等少数发达国家和地区，其中台湾地区占有举足轻重的地位。但由于近年来台湾地区历经地震、金融危机、政府更迭等一系列事件影响，使得本来就存在资源匮乏、市场狭小、人心浮动的台湾岛更加动荡不安，于是就引发了一场晶圆厂外迁的风潮。而具有幅员辽阔、资源充足、巨大潜在市场、充沛的人力资源供给等方面优势的祖国大陆当然顺理成章地成为了其首选的迁往地。 晶圆厂所生产的产品实际上包括两大部分：晶圆切片（也简称为晶圆）和超大规模集成电路芯片（可简称为芯片）。前者只是一片像镜子一样的光滑圆形薄片，从严格的意义上来讲，并没有什么实际应用价值，只不过是供其后芯片生产工序深加工的原材料。而后者才是直接应用在应在计算机、电子、通讯等许多行业上的最终产品，它可以包括CPU、内存单元和其它各种专业应用芯片。 一、晶圆 所谓晶圆实际上就是我国以往习惯上所称的单晶硅，在六、七十年代我国就已研制出了单晶硅，并被列为当年的十天新闻之一。但由于其后续的集成电路制造工序繁多（从原料开始融炼到最终产品包装大约需400多道工序）、工艺复杂且技术难度非常高，以后多年我国一直末能完全掌握其一系列关键技术。所以至今仅能很小规模地生产其部分产品，不能形成规模经济生产，在质量和数量上与一些已形成完整晶圆制造业的发达国家和地区相比存在着巨大的差距。 二、晶圆的生产工艺流程： 从大的方面来讲，晶圆生产包括晶棒制造和晶片制造两面大步骤，它又可细分为以下几道主要工序（其中晶棒制造只包括下面的第一道工序，其余的全部属晶片制造，所以有时又统称它们为晶柱切片后处理工序）： 多晶硅——单晶硅——晶棒成长——晶棒裁切与检测——外径研磨——切片——圆边——表层研磨——蚀刻——去疵——抛光—（外延——蚀刻——去疵）—清洗——检验——包装 1、晶棒成长工序：它又可细分为： 1）、融化（Melt Down）：将块状的高纯度多晶硅置石英坩锅内，加热到其熔点1420℃以上，使其完全融化。2）、颈部成长（Neck Growth）：待硅融浆的温度稳定之后，将，〈1.0.0〉方向的晶种慢慢插入其中，接着将晶种慢慢往上提升，使其直径缩小到一定尺寸（一般约6mm左右），维持此真径并拉长100---200mm，以消除晶种内的晶粒排列取向差异。 3）、晶冠成长（Crown Growth）：颈部成长完成后，慢慢降低提升速度和温度，使颈直径逐渐加响应到所需尺寸（如5、6、8、12时等）。 4）、晶体成长（Body Growth）：不断调整提升速度和融炼温度，维持固定的晶棒直径，只到晶棒长度达到预定值。 5、）尾部成长（Tail Growth）：当晶棒长度达到预定值后再逐渐加快提升速度并提高融炼温度，使晶棒直径逐渐变小，以避免因热应力造成排差和滑移等现象产生，最终使晶棒与液面完全分离。到此即得到一根完整的晶棒。 2、晶棒裁切与检测（Cutting & Inspection）：将长成的晶棒去掉直径偏小的头、尾部分，并对尺寸进行检测，以决定下步加工的工艺参数。 3、外径研磨（Surface Grinding & Shaping）：由于在晶棒成长过程中，其外径尺寸和圆度均有一定偏差，其外园柱面也凹凸不平，所以必须对外径进行修整、研磨，使其尺寸、形状误差均小于允许偏差。 4、切片（Wire Saw Slicing）：由于硅的硬度非常大，所以在本序里，采用环状、其内径边缘嵌有钻石颗粒的薄锯片将晶棒切割成一片片薄片。 5、圆边（Edge profiling）：由于刚切下来的晶片外边缘很锋利，单晶硅又是脆性材料，为避免边角崩裂影响晶片强度、破坏晶片表面光洁和对后工序带来污染颗粒，必须用专用的电脑控制设备自动修整晶片边缘形状和外径尺寸。 6、研磨（Lapping）：研磨的目的在于去掉切割时在晶片表面产生的锯痕和破损，使晶片表面达到所要求的光洁度。
超大规模集成电路发展趋势
超大规模集成电路的设计发展趋势；摘要：随着信息产品市场需求的增长，尤其通过通信、；关键字：超大规模集成电路发展趋势SOCIP复用技；1引言；集成电路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅；2超大规模集成电路发展的概述；集成电路之所以获得如此迅速的发展，与数据处理系统；1.改进性能；在计算机中采用高密度的半导体集成电路是减少信号传；2.降低成本；用Lsl替换 超大规模集成电路的设计发展趋势 摘要：随着信息产品市场需求的增长，尤其通过通信、计算机与互联网、电子商务、数字视听等电子产品的需求增长，世界集成电路市场在其带动下高速增长。本文主要从半导体电子学与计算技术工程方面进行进行的诸多研究成果以及国际集成电路的发展现状和发展趋势反映其在国际上的重要地位。 关键字：超大规模集成电路发展趋势 SOC IP复用技术 1 引言 集成电路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多层布线或隧道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路，通常用IC（Integrated Circuit）表示。近廿多年来，半导体电子学的发展速度是十分惊人的。从分离元件发展为集成电路，从小规模集成电路发展为现代的超大规模集成电路。集成电路的性能差不多提高了3个数量级，而其成本却下降了同样的数量级。 2 超大规模集成电路发展的概述 集成电路之所以获得如此迅速的发展，与数据处理系统日益增长的各种要求是分不开的，也是半导体电子学与计算技术工程方面进行了许多研究工作的结果。这些工作可以概括为:(l)改进性能一尽可能减少信号处理的传递时间。(2)降低成本一从设计、制造、组装、冷却等各方而降低成本。(3)提高可靠性一减少失效率，增加检测与诊断的手段。(4)缩短研制/生产周期一加快从确定研制产品到产品可用之间的时间，使产品保持领先地位。(5)结构上的改进一半导体存储器的进展，推动了计算机体系的发展。 1.改进性能 在计算机中采用高密度的半导体集成电路是减少信号传递时间，提高机器性能的重要环节。因为在普通采用小规模集成电路(551)或中规模集成电路(MSI)的硬件结构中，信号传输与负载引起的延迟，与插件上的门的有效组装密度的平方根成正比，如图(1.1.1)。也就是说，组装延迟与每个门所需的有效面积的平方根成正比。因此将组装延迟减少一半的话，必须提高组装密度4倍。从 ssl/Msl发展为LSI/VLsl标志着芯片上元件的集成度得到了很大的提高。目
《超大规模集成电路设计基础》读书报告
《超大规模集成电路设计基础》读书报告 随着深亚微米工艺的日益发展，不断提高的集成度和性能要求使电路的功耗越来越大，静态功耗在电路总功耗中所占的比例迅速增加。而为了使CMOS器件电路的密度进一步提高、优化其电路性能，同时减少能量消耗，我们又不得不减小器件的尺寸、供电电压和晶体管的开启电压。据估计，工艺技术每改进一代，泄漏电流引起的静态功耗将增加约50％。所以，上述的种种优化措施，同时导致了大量的泄漏电流。这些泄漏电流甚至能够严重地影响整个电路的能量损耗。在信息化技术高度发达的今天，CMOS集成电路广泛应用于人类的各个领域，近年来政府组织又提出了“节能减排”的口号，所以，我就选取了泄漏电流这个方向进行学习。 Paper 1：<
变短或温度升高时，这种泄漏便会增强。第三类为栅氧隧穿漏电流（Gate Oxide Tunneling）,当栅氧化层上加了一个较强的电场时，电子会穿透氧化层的导电带从而形成了隧穿；当氧化层厚度小于３～４nm，也会有直接穿隧电流通过硅氧化层。第四类为热载流子注入（Hot-carrier Injection）引起的泄漏：由于在硅和硅氧化物的接触面存在强电场，电子或空穴能够获得足够的能量穿越这个接触面从而进入氧化层，产生了泄漏电流。第五类为栅诱导漏极(Gate-induced drain leakage)泄露,是由MOS晶体管漏极结点的强场影响产生的，少数载流子从栅极进入衬底，完成了这种泄漏的路径，而当氧化层厚度降低或供电电压增大，会导致泄漏加剧。第六类为穿透泄漏（Punchthrough Leakage），主要发生在短沟道器件中，源极的多数载流子进入衬底并被漏极接收，产生了穿透。 了解了泄漏原理，就为我们指出了减少泄漏的途径。减少泄漏，其一是通过改变掺杂浓度：方法一是退化掺杂（Retrograde Doping），这种方式下氧化层厚度和表面沟道的浓度被减小了；方式二是晕式掺杂（Halo Doping），这种方式下在沟道末端附近的衬底区域掺杂浓度很高。其二是通过电路设计来实现：方法一是晶体管堆叠（Transistor Stacks）技术，是利用串联晶体管器件来减少在待机模式下的泄漏电流；方法二是多临界电压（Multiple Threshold Voltages）技术,是利用在一个晶片中的同时使用高临界和低临界电压实现，分别用来压制泄漏电流和提高电路性能；方法三是动态阈值电压（Dynamic threshold voltage）技术，能够改变临界电压来与电路工作状态相适应；方法四是电源电压缩放（supply voltage scaling）；方法五是泄漏减少（Leakage-reduction）技术。 Paper ２：<