集成电路专项规划思路

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集成电路专项规划思路

集成电路专项规划思路

目录

一、产业现状 1、世界集成电路产业发展现状 (3)

三、发展趋势分析 (10)

1. 硅集成电路 (10)

2.化合物半导体 (11)

3.混合集成电路 (12)

四、发展思路 (12)

1.设计业 (12)

2.芯片制造业 (13)

3.封装业 (13)

五、发展目标与重点 (13)

1."十五"期间规划重点 (15)

2."十五"期间重点产品 (16)

六、措施与建议 (17)

(1)用好产业政策,改善投资环境 (18)

(2)实施《集成电路布图设计保护条例》 (18)

(3)加大自主知识产权产品的开发力度,提高核心竞争力 (19)

(4)加强人才培养,加大人才引进 (19)

集成电路是信息技术产业群的核心和基础。建立在集成电路技术进步基础上的全球信息化、网络化和知识经济浪潮,使集成电路产业的战略地位越来越重要,对国民经济、国防建设和人民生活的影响也越来越大。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十个五年计划的建议》中明确提出了"以信息化带动工业化,发挥后发优势,实现社会生产力的跨越式发展"和"加快发展软件产业和集成电路产业"的迫切任务,因此,发展我国集成电路产业是推动国民经济信息化的重要保证,是信息产业发展的重中之重。

一、产业现状

1、世界集成电路产业发展现状

近年来,世界信息产业得到高速发展。据统计,1998年世界电子产品市场销售额突破了10000亿美元大关,超过了汽车、钢铁、石化等产业。预计到2001年将达到13800亿美元。作为信息产品核心的集成电路,受电子产品市场发展的拉动,也将保持稳定的增长。1998年世界集成电路产品的销售额达到1256亿美元。预计1999~2001年世界半导体市场将会以18%~20%左右的速度增长,2000年世界半导体市场的总销售额将达到1700亿美元。世界半导体30年来的平均增长率为17%,其中集成电路增长率略高于这个比例。随着世界信息化步伐的加快和网络经济的到来,未来10年对集成电路的需求将进一步扩大。

多年来,世界集成电路产业一直以3-4倍于国民经济增长速度迅猛发展,新技术、新产品不断涌现。目前,世界集成电路大生产的主流加工工艺技术水平为8英寸,0.35-0.25微米,正在向0.18微米、0.15微米、12英寸加工工艺过渡。目前,世界最高水平的单片集成电路芯片上所容纳的元器件数量已经达到80多亿个。

2、我国集成电路产业发展现状

我国集成电路产业经过30多年的发展,尤其是"七五"以来,我国加强了集成电路产业的建设,初步形成了由7个芯片生产骨干企业、十几个封装厂、近百家设计公司(中心),以及若干个关键专用材料和设备制造厂构成的产业群体。2000年,我国集成电路年需求量240亿块,国内总产量为58.8亿块,销售额近200亿元。进口量170亿块,用汇80亿~90亿美元,目前,我国集成电路芯片生产线的最高生产水平为8英寸、0.25微米,典型的代表性产品为64MB SDRAM和128 SDRAM。

(1)集成电路设计业

我国集成电路设计企业现已形成了近百家的产业规模,其中具备一定设计规模的单位有20多家,留学海外,学有所成,回国创业的海外学子已成为CAD行业的一支重要力量。除独资设计公司外,国有集成电路设计公司2000年的总销售额超过了10亿元,其中北京华大、大唐微电子、

士兰公司和无锡矽科4家设计公司的销售额超过了1亿元。目前,国内每年设计的集成电路品种超过300种,大部分设计公司的技术水平在0.8-1. 5微米之间,最高设计水平可达0.25微米。不少设计公司可以设计上万门的集成电路产品,而北京华大和深圳华为最高可设计80万门的电路。熊猫2000 CAD系统已开发成功,正在推广应用中。

(2)芯片制造业

我国集成电路芯片制造业现已相对集中,具备了一定生产规模。据对7个骨干芯片企业的统计,2000年销售额近60亿元。月投片能力超过17万片,其中6~8英寸大圆片产量超过33%。生产技术以6~8英寸硅片、0.25~1微米为主。随着1999年上海华虹NEC电子有限公司8英寸生产线的建成投产,我国集成电路生产技术已步入亚微米、深亚微米的世界主流技术领域。

(3)封装业

至2000年,我国境内的中外合资或外商独资集成电路封装企业超过15家,其中产量超过1亿块的企业有14家,2000年我国封装企业的销售额可以超过130亿元。封装电路近45亿块,其中年封装量超过5亿块的有5家企业。封装外形以双列直插塑封为主,SOP、QFP和PLCC等新型封装形式正在迅速增长。

(4)发展的特点

"九五" 期间,我国集成电路产业发展状况喜人,主要表现在:一是市场需求旺盛,消费类电路、通信电路持续增长,IC卡电路和存储器电路已成为新的增长点,其中电话卡、交通"一卡通"IC卡和64MB、128 MB S DRAM已实现大批量供货。二是企业开工充足,全行业经济效益进一步改善,2000年全行业利润率超过10%。三是国企改革取得突破性进展,华晶公司、华越公司目前企业生产经营形势好,实现赢利。四是合资企业、民营企业发展势头强劲,上海先进公司2000年实现利润2.5亿元,上海贝岭公司和杭州士兰公司利润都超过了1亿元。五是国内大型整机企业纷纷涉足集成电路领域,它们选择设计业作为进军集成电路产业的突破口。大型整机企业的加入不但为产业的发展注入了资金,同时也为整机与电路的结合提供了更好的途径。六是2000年我国集成电路新增总投资额超过50亿美元,是我国集成电路产业新增投资可望超过600亿元。

(5)存在问题

我国集成电路产业虽然有了很大的进步,但与国际先进水平相比还比较落后。生产技术水平还有1~2代的差距,销售额只占国际市场的1%左右;集成电路国内需求的自给率不到20%,大部分特别是关键的集成电路重要依赖进口。究其原因:一是工艺技术水平低,国际上集成电路生产线

基本上都采用8英寸硅片、0.3微米工艺技术,美国、日本先进的集成电路生产线已开始采用12英寸硅片、0.18微米工艺技术,典型代表产品为256 MB DRAM,而国内以5~6英寸硅片、0.8~1微米工艺技术为主;二是产业规模小,国外集成电路的月投片超过4万片,国内最多为2万片。不能适应国内市场的需求;三是创新能力弱,表现在大生产技术开发能力和产品设计开发能力弱,生产技术和高档产品主要靠引进,高级设计人才和工艺开发人才缺乏。另外,集成电路后封装从生产规模和技术水平与国际水平相比也相差较大。目前,国内集成电路封装基本上采用双列直插封装,国外已发展成为四边引线扁平封装,封装技术向薄型、小型化发展。国内企业年封装规模仅为上亿只,国外一般在几十亿只以上,企业的批量生产能力还处于世界20实际70年代水平。这几个问题已成为今后我国集成电路产业发展中要着力解决的主要问题。

二、市场需求预测

1、世界集成电路市场预测

随着信息产品市场需求的增长,尤其是通信、计算机与互联网、电子商务、数字视听等产品的高速发展,2001-2005年的世界集成电路市场

将在其带动下保持较高速的增长。预计到2005年,世界集成电路市场的年需求额将达到3000亿美元左右。

根据世界半导体贸易统计协会(WSTS)的报告,1999年世界半导体市场销售总额为1451亿美元,预计到2002半导体市场销售额将超过2200亿美元。由于通信、计算机与互联网、电子商务,数字视听等产品的高速发展,全球集成电路市场都将在其带动下保持高速的成长。

根据SIA预测,2001-2003期间美国、欧洲、日本、亚太世界4大IC 市场继续保持稳步增长, 预计2001年的世界IC市场总销售额将达到2157亿美元。在今后3年内,亚太地区在世界集成电路市场的占有率将会有明显上升,美国集成电路市场份额将会有明显下降,日本和欧洲在世界集成电路市场的份额将略有下降。到2003年,美国在世界集成电路市场的份额预计为30.4%,比2000年下降近1%,亚太在世界集成电路市场中的份额将上升1.5%。

2、国内集成电路市场预测

改革开放以来,我国信息产业以3倍于国民生产总值的增长速度高速发展,为集成电路产业提供了巨大的市场空间。"十五"期间,信息产业预计将保持20%以上的增长速度,信息产业的高速发展,国民经济和社会信息化的加速推进,将会对集成电路产业产生强大的拉动作用。我国集成

电路的市场需求主要来自以下几个方面:一是电子信息产品制造业对集成电路提出了巨大的市场需求。目前中国已成为世界电子信息产品的主要生产国。居世界第一产量的产品有:电视机、收录机、VCD视盘机、电话机、电子表、计算器及电冰箱、空调机等。居世界主要生产地位的产品有:程控交换机、 PC 机、移动手机、软硬盘驱动器、显示器、计算机板卡、鼠标器等,这些产品中均需要大量的集成电路。二是通信运营业的高速发展对集成电路提出新的需求。预计到2005年末我国固定电话用户数将达到2. 4亿~2.8亿,2001~2005年之间全国平均增长率为10%左右;移动电话用户数将达到2.6亿~2.9亿左右,平均增长速度为26%左右;互联网业务仍将是增长速度最快的业务,数据和多媒体互联网用户数将达到2亿户,平均年增长率为54%,这些都给电子信息产品制造业的飞速发展和集成电路提供了巨大的市场需求。三是国民经济和社会信息化建设给电子信息产品制造业创造了一个新市场。20世纪90年代以来,我国以"金"字号工程为代表的海关、金融、财税、商贸、教育、卫生等一系列信息化重大工程开始实施,各级政府上网、企业上网、家庭上网呈现强劲势头,这将成为电子信息产业发展强大的牵引力。四是随着我国经济结构的战略性调整,传统产业改造升级,提高设计和制造水平,推进机电一体化,为各行业提供先进和成套的技术准备,又会给集成电路产业带来新的市场。

预计2005年,我国集成电路的市场需求额将达到500亿块,市场销售额将超过2000亿人民币。

3.国内集成电路产业发展预测

随着国务院《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》(国发[2000]18号)的颁布,北京、上海等地纷纷制订集成电路产业优惠政策和发展规划。目前我国国内出现了少有的集成电路投资热潮,2000年先后有4~5家中外合资企业开工建设。加之我国巨大且还在持续高速增长的集成电路市场需求的吸引,预计今后还将会有更多的投资者进入我国集成电路行业。2000年将成为我国集成电路的转折年,我国集成电路产业将开始进入全面快速的发展时期。预计2000~2005年我国集成电路产业发展将会以比以往更加快的速度发展,其销售额的年均增长率可达30%以上。

三、发展趋势分析

1. 硅集成电路

世界集成电路的技术进步日新月异,自20世纪70年代以来,它一直遵循摩尔定律,即每两年集成度增加4倍,成本降低一半。专家预计,今后10年集成电路的技术进步,仍将继续遵循摩尔定律。硅仍然是制造集成电路的主要材料。世界集成电路技术还有25~30年的高速增长期,其发展特征包括:

●继续缩小器件的特征尺寸,到2005年将会实现0.13微米工艺技术的批量生产技术。

●系统集成芯片(SOC)将是21世纪微电子技术的发展重点。

●微电子及其相关的微细加工技术正在与机械学、光学、生物学相结合,产生新的技术和产业,如微机械系统(MEMS)、真空微电子、光电集成器件和生物芯片等将成为21世纪的新技术和新产业。

在产业投资趋势方面,由于集成电路是知识密集、技术密集和投资巨大的产业,尤其发展深亚微米技术的产品,需要更高技术、更高精密度的先进加工设备,因此,设备投资愈来愈大。据分析,20世纪70年代中期,一个集成电路工厂加工设备的投入一般占总投资额的40%,20世纪90年代中期已提高到70%。如今建一个0.18微米技术、8英寸硅片生产线的工厂,需要投资20亿美元。到2012年,一座0.05微米技术、18英寸硅片生产线的建厂费用,预计将高达200亿美元左右。

2.化合物半导体

GaAs和SiGe等化合物器件现已在高频通信产品应用中显示出良好的前景,销售额今年来一直保持在20%以上增长。1999年世界化合物半导体总销售额微22亿美元,2000年预计可达25亿美元左右。随着移动通信、

无线网络及非接触式IC卡需求量的增长,化合物集成电路产品的市场将会进一步扩大。

3.混合集成电路

混合集成电路可以弥补半导体单片集成电路在功率、精度及多功能方面的不足,在航天、航空、雷达、通信、计算机、自动控制、信号处理、汽车电子等领域有着广泛的应用,年增长一直保持在10%左右。2000年世界市场混合集成电路的需求额为200亿美元。据预测,2005年国内混合集成电路的需求量约2亿块。

混合集成电的发展重点是多芯片组件(MCM)电路,约占混合集成电路市场总销售额的90%。混合集成电路将向微型化、轻量化和薄型化方向发展。移动通信手机等产品还将对SMD型混合集成电路有着广泛需求。

四、发展思路

根据国际集成电路产业的未来发展趋势以及国内外市场的需求情况,并立足于国内集成电路产业目前的现实发展水平,充分利用国家给予集成电路产业发展的优惠政策,力争到2010年使我国的集成电路产业基本达到国际先进水平,并成为世界集成电路主要的开发和生产基地之一。

1.设计业

以加强集成电路设计为重点。集成电路设计要与整机开发相结合,积极支持有条件的整机企业建立集成电路设计中心,设计开发市场较大的整机产品所需的各种专用集成电路和系统级芯片。产品的技术水平达到0. 18~0.25微米,开发、生产有自主知识产权的集成电路产品。有条件地逐步设计开发通用集成电路(包括CPU)。

2.芯片制造业

扩大和提升国内现有的集成电路生产线的生产能力和技术水平。通过加强工艺技术、生产技术的研究与开发,加快现有生产线的技术升级,形成规模生产能力,提高产品水平,扩大产品品种,替代进口。实施优惠政策,改善投资环境,积极鼓励国内外有经济实力和技术实力的企业或投资机构在国内建立集成电路芯片生产线,提高国内集成电路的生产技术水平。

3.封装业

利用现有的基础上,采用PPGA、QFP、表面安装等封装形式提高产品档次,扩大产品规模。

五、发展目标与重点

未来10年是我国集成电路发展的关键时期,党和国家已把集成电路作为信息产业的核心技术,促进其加快发展,以满足市场的需求。通过营造良好的发展环境,加强政策的支持,加快产业重组,以CAD作为突破口,以芯片制造作为重点,大力增强设计开发和芯片制造能力,建成具有一定自主创新能力、并在世界占有一席之地的集成电路产业。

到2005年,全国集成电路产量要达到200亿块,销售额达到600亿-800亿元,约占当时世界市场份额的2%-3%,满足国内市场30%的需求,涉及国防重点工程和国民经济安全的关键专用集成电路基本立足国内。

到2010年,全国集成电路产量要达到500亿块,销售额达到200 0亿元左右,占当时世界市场份额的5%,满足国内市场50%的需求,主要电子整机配套的专用集成电路基本立足国内。在技术水平商,芯片达生产技术接近和达到当时国际主流水平,为国内主要电子整机配套的集成电路产品能够自行设计和生产,专用材料能够基本自给,关键设备技术和新工艺、新器件的研究有所创新,有所突破。

在生产布局上,进一步发挥京津地区、沪苏浙地区和粤闽地区的综合优势,作为集成电路产业的重点发展区域,加强创新能力的的建设,集中力量开发新产品,扩大芯片加工和电路的封装测试能力,同时安排好

专用材料和设备仪器的配套,根据国家开发中部的发展战略,在有条件的地区,鼓励产品的设计开发并根据市场需求支持建设电路封装能力。

1."十五"期间规划重点

①由国家、地方政府和企业联合投入,建设国家级集成电路研发中心,开发集成电路大生产技术和系统级芯片。

②在908、909工程CAD项目和整机企业集团中择优选择5-10家,建成年销售额达1亿元以上的CAD集成电路设计公司。

③芯片生产线(加工线):

·建设2-3条6英寸芯片生产线,扩大市场适销对路产品的生产能力;

·建设3-5条8英寸芯片生产线,形成0.18-0.35微米技术产品的生产加工能力;

·建设1-2条12英寸芯片生产线,形成0.13-0.18微米技术产品的生产加工能力。

④对5-6家集成电路封装厂进行技术改造,使每家封装厂达到年封装电路5亿-10亿块的能力;

⑤对若干设备、仪器、材料企业进行技术改造,形成相应的配套能力。

根据产业建设与发展的需要,还要继续安排好"十五"科技攻关,包括CAD工具的开发;高密度封装技术的研究;集成电路产品的开发;砷化镓电路与技术开发;专用设备、仪器与材料的研制等。

2."十五"期间重点产品

在产品的开发和生产方面,以市场需求量大的产品为主要目标,重点发展以下产品:

·ICCAD软件工具;

·CPU、MCU;

·存储器类;

·DSP;

·重点产品用专用电路:

■金字号工程中的IC卡、ATM机、商业POS机等读卡机具所需的关键电路;

■通信领域中移动电话手机、BP机、无绳电话、传真机、路由器、光通信及信号转换设备、卫星电视接收机及卫星广播接收机、程控机用户板等所需电路、混合集成电路以及GaAs高频头电路;

■计算机领域中 CD-ROM、网卡、声卡、服务器、存储器、调制解调卡等所需关键电路;

■数字家电产品信号所需处理器芯片、微控制器芯片、数字解压缩芯片、调制解调卡芯片等;

■数字音响电子产品领域DVD、HDTV、VCD、音响、个人数字助理、电子字典电路、新一代音响类芯片及数字音频芯片。

·SOC电路,IGBT、 GTO等功率电子器件。

·GaAs电路;SiGe电路。

·模拟电路;

·高密度封存装;

·专用材料:硅材料、GaAs、包封材料、引线框架材料、电子化工材料、高纯材料、试剂和专用气体。

六、措施与建议

(1)用好产业政策,改善投资环境

实现我国集成电路产业发展的目标,一是需要产业政策支持,营造有利于产业发展的环境,国务院已颁布了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》(国发[2000]18号),目前的首要任务是认真贯彻落实国发[2000]18号文件,用好用足文件所给予的各项政策,同时要鼓励集成电路产业相对集中的地方政府制定配套的优惠政策,加速集成电路产业的发展。二是要有足够多的资金投入,形成产业规模。为此,要形成国家、民间和境外投入的多渠道投融资体制,支持具备条件的企业优先上市;鼓励海外资金、整机企业和其他行业向集成电路产业投资。

(2)实施《集成电路布图设计保护条例》

知识产权是形成集成电路产业核心竞争力的关键,如果没有集成电路产品设计和制造工艺基础上的一批知识产权,就难于在国际市场中生存和发展,技术研发(R&D)活动是形成自主知识产权的产品和技术,使我们尽快在集成电路领域拥有一批自己的知识产权。随着加入WTO日期的到来,知识产权的保护将变得更为重要。知识产权保护的得力与否将直接关系到我们集成电路产业的健康发展。为了加强对布图设计专有权的保护,鼓励集成电路技术创新,《集成电路布图设计保护条例》,2000年以国务院

第300号令公布,条例自2001年10月1日起施行。这是我们集成电路行业的一件大事,全行业都要认真学习并加以贯彻执行。

(3)加大自主知识产权产品的开发力度,提高核心竞争力

"十五"期间,以集成电路设计作为突破口,充分利用国发[2000]1 8号文件给予的优惠政策和市场需求旺盛的机遇,加大自主创新能力,鼓励各种所有制形式的公司在国内开发,设计,培育一批销售额超亿元以上的设计公司。广泛吸纳学有所成回国工作的海外学子,组成产、学、研联合,中外公司合作的企业实体,集中力量开发国内大量需求的IC卡芯片、CPU、DSP、及DTV、DVD和移动通讯等市场热点产品的集成电路,提高自主开发能力。重视SOC技术和IP核的开发,从系统整机到集成电路设计,从芯片生产到整机制造,形成一套具有自主知识产权的新一代技术与产品。

"十五"期间,以芯片制造作为重点,加大工艺模块的开发力度,大力开展芯片的委托加工(Foundry)业务,通过兼并、重组,增加企业实力,扩大生产规模,提高产品质量,降低生产成本,提高对国内市场的供给能力,并逐步扩大国际市场份额。

(4)加强人才培养,加大人才引进

当前急需引进一批在企业管理、市场营销、技术创新领域的技术和管理带头人,要在政策和物质待遇方面给予更优惠的条件,吸引最优秀

的人才投身于我国集成电路产业建设。在引进人才的同时,还要大力改进国内现有人才的使用和培养工作,加强在职人员的再培训,为充分调动、发挥他们的积极性,创造一个好的环境,扭转当前人才流失严重的状况。

在培养人才方面特别要加强复合型人才的培养,既掌握整机系统设计又懂得集成电路设计技术的系统级人才,以及既了解集成电路设计和生产知识又精通工商管理方面的经营人才。

随着我国电子信息产业的高速发展,集成电路在中国所具有的巨大市场潜力将逐渐显现出来,我国集成电路产业所期盼的良好发展机遇已经来临,让我们共同努力,使我国集成电路产业上一个新的台阶。

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集成电路制造工艺流程之详细解答 1.晶圆制造( 晶体生长-切片-边缘研磨-抛光-包裹-运输 ) 晶体生长(Crystal Growth) 晶体生长需要高精度的自动化拉晶系统。 将石英矿石经由电弧炉提炼,盐酸氯化,并经蒸馏后,制成了高纯度的多晶硅,其纯度高达0.99999999999。 采用精炼石英矿而获得的多晶硅,加入少量的电活性“掺杂剂”,如砷、硼、磷或锑,一同放入位于高温炉中融解。 多晶硅块及掺杂剂融化以后,用一根长晶线缆作为籽晶,插入到融化的多晶硅中直至底部。然后,旋转线缆并慢慢拉出,最后,再将其冷却结晶,就形成圆柱状的单晶硅晶棒,即硅棒。 此过程称为“长晶”。 硅棒一般长3英尺,直径有6英寸、8英寸、12英寸等不同尺寸。 硅晶棒再经过研磨、抛光和切片后,即成为制造集成电路的基本原料——晶圆。 切片(Slicing) /边缘研磨(Edge Grinding)/抛光(Surface Polishing) 切片是利用特殊的内圆刀片,将硅棒切成具有精确几何尺寸的薄晶圆。 然后,对晶圆表面和边缘进行抛光、研磨并清洗,将刚切割的晶圆的锐利边缘整成圆弧形,去除粗糙的划痕和杂质,就获得近乎完美的硅晶圆。 包裹(Wrapping)/运输(Shipping) 晶圆制造完成以后,还需要专业的设备对这些近乎完美的硅晶圆进行包裹和运输。 晶圆输送载体可为半导体制造商提供快速一致和可靠的晶圆取放,并提高生产力。 2.沉积 外延沉积 Epitaxial Deposition 在晶圆使用过程中,外延层是在半导体晶圆上沉积的第一层。 现代大多数外延生长沉积是在硅底层上利用低压化学气相沉积(LPCVD)方法生长硅薄膜。外延层由超纯硅形成,是作为缓冲层阻止有害杂质进入硅衬底的。 过去一般是双极工艺需要使用外延层,CMOS技术不使用。 由于外延层可能会使有少量缺陷的晶圆能够被使用,所以今后可能会在300mm晶圆上更多

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大规模集成电路的体会 摘要:信息飞速发展时代,半导体、晶体管等已广泛应用,大规模集成电路也 成为必要性的技术,集成电路诞生以来,经历了小规模(SSI)、中规模(MSI)、大规模(LSI)的发展过程,目前已进入超大规模(VLSI)和甚大规模集成电路(ULSI)阶段,进入片上系统(SOC)的时代。 关键字:大规模集成;必要性;体会; 1 大规模集成的重要性 集成电路产业是衡量一个国家综合实力的重要重要指标。而这个庞大的产业主要由集成电路的设计、芯片、封装和测试构成。在这个集成电路生产的整个过程中,集成电路测试是惟一一个贯穿集成电路生产和应用全过程的产业。如:集成电路设计原型的验证测试、晶圆片测试、封装成品测试,只有通过了全部测试合格的集成电路才可能作为合格产品出厂,测试是保证产品质量的重要环节。 集成电路测试是伴随着集成电路的发展而发展的,它为集成电路的进步做出了巨大贡献。我国的集成电路自动测试系统起步较晚,虽有一定的发展,但与国外的同类产品相比技术水平上还有很大的差距,特别是在一些关键技术上难以实现突破。国内使用的高端大型自动测试系统,几乎是被国外产品垄断。市场上各种型号国产集成电路测试,中小规模占到80%。大规模集成电路测试系统由于稳定性、实用性、价格等因素导致没有实用化。大规模/超大规模集成电路测试系统主要依靠进口满足国内的科研、生产与应用测试,我国急需自主创新的大规模集成电路测试技术,因此,本文对集成电路测试技术进行了总结和分析。 2 集成电路测试的必要性 随着集成电路应用领域扩大,大量用于各种整机系统中。在系统中集成电路往往作为关键器件使用,其质量和性能的好坏直接影响到了系统稳定性和可靠性。 如何检测故障剔除次品是芯片生产厂商不得不面对的一个问题,良好的测试流程,可以使不良品在投放市场之前就已经被淘汰,这对于提高产品质量,建立生产销售的良性循环,树立企业的良好形象都是至关重要的。次品的损失成本可以在合格产品的售价里得到相应的补偿,所以应寻求的是质量和经济的相互制衡,以最小的成本满足用户的需要。 作为一种电子产品,所有的芯片不可避免的出现各类故障,可能包括:1.固定型故障;2.跳变故障;3.时延故障;4.开路短路故障;5桥接故障,等等。测试的作用是检验芯片是否存在问题,测试工程师进行失效分析,提出修改建议,从工程角度来讲,测试包括了验证测试和生产测试两个主要的阶段。 一款新的集成电路芯片被设计并生产出来,首先必须接受验证测试。在这一阶段,将会进行功能测试、以及全面的交流(AC)参数和直流(DC)参数的测试等,也可能会探测芯片的内部结构。通常会得出一个完整的验证测试信息,如芯片的工艺特征描述、电气特征(DC参数、AC参数、电容、漏电、温度等测试条件)、时序关系图等等。通过验证测试中的参数测试、功能性测试、结构性测试,可以诊断和修改系统设计、逻辑设计和物理设计中的设计错误,为最终规范(产品手册)测量出芯片的各种电气参数,并开发出测试流程。 当芯片的设计方案通过了验证测试,进入生产阶段之后,将利用前一阶段设

解读《国家集成电路产业发展推进纲要》

解读《国家集成电路产业发展推进纲要》为推动集成电路产业加快发展,工业和信息化部、发展改革委、科技部、财政部等部门编制了《国家集成电路产业发展推进纲要》,并由国务院正式批准发布实施。6月24日,上述部门举行新闻发布会,请工业和信息化部副部长杨学山介绍了《推进纲要》的相关情况。 一、关于《纲要》出台的背景和重要意义 集成电路是当今信息技术产业高速发展的基础和源动力,已经高度渗透与融合到国民经济和社会发展的每个领域,其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一。国际金融危机后,发达国家加紧经济结构战略性调整,集成电路产业的战略性、基础性、先导性地位进一步凸显,美国更将其视为未来20年从根本上改造制造业的四大技术领域之首。 加快发展集成电路产业,是推动信息技术产业转型升级的根本要求,是提升国家信息安全水平的基本保障。我国信息技术产业规模多年位居世界第一,2013年产业规模达到12.4万亿元,生产了14.6亿部手机、3.4亿台计算机、1.3亿台彩电,但主要以整机制造为主,由于以集成电路和软件为核心的价值链核心环节缺失,行业平均利润率仅为4.5%,低于工业平均水平1.6个百分点。因此,向以集成电路和软件为核心的价值链核心环节发展,既是产业转型升级的内部动力、也是市场激烈竞争的外部压力。与此同时,我国集成电路产业还十分弱小,远不能支撑国民经济和社会发展以及国家信息安全、国防安全建设需要。2013年我国集成电路进口2313亿美元。 旺盛的国内市场需求也是发展我国集成电路产业的强大动因。我国拥有全球最大、增长最快的集成电路市场,2013年规模达9166亿元,占全球市场份额的50%左右。随着我国经济发展方式的转变、产业结构的加快调整,以及新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展,工业化和信息化深度融合,大力推进信息消费,对集成电路的需求将大幅增长,预计到2015年市场规模将达1.2万亿元。 当前,全球集成电路产业已进入重大调整变革期,给我国集成电路产业发展带来挑战的同时,也为实现赶超提供了难得机遇。在新的历史时期下,《推进纲要》作为今后一段时期指导我国集成电路产业发展的行动纲领,对加快产业发展具有重要意义。 近些年,在市场拉动和政策支持下,我国集成电路产业快速发展,整体实力显著提升。但是也不容忽视,制约我国集成电路产业做大做强的核心技术缺乏,产品难以满足市场需求等问题依然十分突出。究其原因,一是企业融资瓶颈突出。骨干企业自我造血机能差,国内融资成本高,社会资本也因集成电路产业投入资金额大、回报周期相对较长而缺乏投入意愿。二是持续创新能力不强。领军人才匮乏,企业小散弱;全行业研发投入不足英特尔一家公司的六分之一。三是产业发展与市场需求脱节,“芯片-软件-整机-系统-信息服务”产业链协同格局尚未形成,内需市场优势得不到充分发挥。此外,适应产业特点的政策环境不完善也是导致产业竞争力不强的重要原因。通过《推进纲要》的实施,就是要破解上述难题,为产业发展创新良好环境。 二、关于《推进纲要》的主要内容 《推进纲要》分为四个部分,总体可以用“一、二、三、四、五、八”来概括。 第一部分是现状与形势。主要总结了近年来产业发展取得的成绩,分析了存在的问题及

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。

未来十年中国集成电路产业的发展机遇与挑战

未来十年中国集成电路产业的发展机遇与挑战 若干年之后如果再回过头来看,2010年将会成为中国集成电路产业发展史上的一个重要的里程碑年份。因为它是几个重要事件的节点,一是国发[2000]18号文即《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》颁布十周年。同时,国家扶持和鼓励集成电路产业发展的新的优惠政策——业界称新18号文经过长期酝酿和准备,有可能在年底正式推出。二是今年是“十二五”承上启下的一年,“十二五”集成电路产业专项规划正在紧锣密鼓制定之中,产业主管部门正在动员各方力量“总结成果,破解难题,规划未来”,明年正式出台的新的规划蓝图将对未来五年我国集成电路产业发展产生重大的深远的影响;三是由于2008-2009年经济危机的影响,全球产业资源进行了一轮很猛烈的重组,2010年世界集成电路产业走出全球金融危机的阴影,站在一个新的起点上,进入新一轮增长期,产业链各个环节的企业都在重新布局调整,抢点新的竞争制高点。 这是一个回顾过去,展望未来,制定行动计划的时刻。 过去十年我国集成电路产业所取得的发展成就,有目共睹,不少业内人士进行了很好的总结和归纳,无需赘言。未来十年,我国集成电路产业面临那些大的发展机遇?如何把握机遇在国际竞争中不断发展壮大却是值得业界认真思考的问题。 在全球集成电路产业价值链创造中中国的位置 在经济全球化和区域经济一体化的进程中,集成电路产业可以说是国际化竞争最激烈,产业资源全球流动和配置最为彻底的产业之一,任何一个国家和地区在集成电路产业价值创造体系中都自觉或不自觉的被推到了“最能发挥资源禀赋,形成国际比较优势”的产业链位置,这一结果是通过国际竞争和资源流动自然形成的。通过下面的表格可以比较直观的看出中国目前在全球集成电路产业价值链创造中的位置。 表一,全球集成电路产业价值链创造中中国的位置(2007)(单位:十亿美元) 中国集成电路产业的特点是市场需求大,产业规模小,绝大部分产品依赖进口。本土设计、生产的集成电路产品只能满足国内约24%的需求,我国每年进口的集成电路产品超过1000亿美元,是排名第一的大宗进口产品,其进口额超过了石油和钢材进口额的总和。美欧日韩凭借技术领先战略,主导着产业和技术发展方向,作为后进国家我们还处在“追随”和“赶超”的位置,从产业分工和价值链来看,我们处在从价值链底端向上爬升的过程。 表二,全球半导体区域市场需求规模与产值创造比较表(2009)(单位:十亿美元) 资料来源:WSTS(2010/02);工研院IEK IT IS计划(2010、04) 从表二可以看出全球集成电路的市场和产业格局,基本上北美是供应商,亚太是消费者,欧洲和日本每年创造的产值与消耗掉的集成电路产品大体相当,其中日本在集成电路设备和技术上有一定优势,产值略大于消费。如果把区域概念浓缩一下,北美以美国为主,亚太以中国为主进行对比,可以发现两国形成非常强的互补与对接,中国每年进口超过1000亿美元的集成电路产品,约占全球市场的一半,而美国集成电路产业每年创造1000多亿美元的产值,绝大部分产品销往了中国。中国是全球集成电路的“消费中心”,美国则是“利润中心”。 从华虹NEC 909工程上马时,国家高层领导在政治局会议上表态“砸锅卖铁也要搞半导体”,到2000年国务院18号文件的出炉,再到最近提出“拥有强大的集成电路产业和技术,是迈向创新型国家的重要标志”无不彰显着国家意志与决心。但是在全球集成电路产业分工体系和密如蛛网的“协约”、“标准”、“

集成电路制造工艺流程

集成电路制造工艺流程 1.晶圆制造( 晶体生长-切片-边缘研磨-抛光-包裹-运输 ) 晶体生长(Crystal Growth) 晶体生长需要高精度的自动化拉晶系统。 将石英矿石经由电弧炉提炼,盐酸氯化,并经蒸馏后,制成了高纯度的多晶硅,其纯度高达0.。 采用精炼石英矿而获得的多晶硅,加入少量的电活性“掺杂剂”,如砷、硼、磷或锑,一同放入位于高温炉中融解。 多晶硅块及掺杂剂融化以后,用一根长晶线缆作为籽晶,插入到融化的多晶硅中直至底部。然后,旋转线缆并慢慢拉出,最后,再将其冷却结晶,就形成圆柱状的单晶硅晶棒,即硅棒。 此过程称为“长晶”。 硅棒一般长3英尺,直径有6英寸、8英寸、12英寸等不同尺寸。 硅晶棒再经过研磨、抛光和切片后,即成为制造集成电路的基本原料——晶圆。 切片(Slicing) /边缘研磨(Edge Grinding)/抛光(Surface Polishing) 切片是利用特殊的内圆刀片,将硅棒切成具有精确几何尺寸的薄晶圆。 然后,对晶圆表面和边缘进行抛光、研磨并清洗,将刚切割的晶圆的锐利边缘整成圆弧形,去除粗糙的划痕和杂质,就获得近乎完美的硅晶圆。 包裹(Wrapping)/运输(Shipping) 晶圆制造完成以后,还需要专业的设备对这些近乎完美的硅晶圆进行包裹和运输。 晶圆输送载体可为半导体制造商提供快速一致和可靠的晶圆取放,并提高生产力。 2.沉积 外延沉积 Epitaxial Deposition 在晶圆使用过程中,外延层是在半导体晶圆上沉积的第一层。 现代大多数外延生长沉积是在硅底层上利用低压化学气相沉积(LPCVD)方法生长硅薄膜。外延层由超纯硅形成,是作为缓冲层阻止有害杂质进入硅衬底的。 过去一般是双极工艺需要使用外延层,CMOS技术不使用。 由于外延层可能会使有少量缺陷的晶圆能够被使用,所以今后可能会在300mm晶圆上更多

《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)

集成电路设计方法的发展历史

集成电路设计方法的发展历史 、发展现状、及未来主流设 计方法报告 集成电路是一种微型电子器件或部件,为杰克·基尔比发明,它采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、二极管、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、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。集成电路具有体积小,重量轻,引出线和焊接点少,寿命长,可靠性高,性能好等优点,同时成本低,便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用,同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备,其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍,设备的稳定工作时间也可大大提高。 一、集成电路的发展历史: 1947年:贝尔实验室肖克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; 1950年:结型晶体管诞生; 1950年: R Ohl和肖特莱发明了离子注入工艺; 1951

年:场效应晶体管发明; 1956年:C S Fuller发明了扩散工艺; 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;1962年:美国RCA公司研制出MOS场效应晶体管; 1963年:和首次提出CMOS技术,今天,95%以上的集成电路芯片都是基于CMOS工艺; 1964年:Intel摩尔提出摩尔定律,预测晶体管集成度将会每18个月增加1倍; 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; 1967年:应用材料公司成立,现已成为全球最大的半导体设备制造公司; 1971年:Intel推出1kb动态随机存储器,标志着大规模集成电路出现; 1971年:全球第一个微处理器4004Intel公司推出,采用的是MOS工艺,这是一个里程碑式的发明; 1974年:RCA公司推出第一个CMOS微处理器1802; 1976年:16kb DRAM和4kb SRAM问世; 1978年:64kb动态随机存储器诞生,不足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时

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

集成电路技术及其发展趋势

集成电路技术及其发展趋势 摘要目前,以集成电路为核心的电子产业已超过以汽车、石油、钢铁为代表的传统工业成为第一大产业,成为改造和拉动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石。作为当今世界竞争的焦点,拥有自主知识产权的集成电路已日益成为经济发展的命脉、社会进步的基础、国际竞争的筹码和国家安全的保障。 关键词集成电路系统集成晶体管数字技术

第一章绪论 1947年12月16日,基于John Bardeen提出的表面态理论、Willianm Shockley给出的放大器基本设想以及Walter Brattain设计的实验,美国贝尔实验室第一次观测到具有放大作用的晶体管。1958年12月12日,美国德州仪器公司的Jack 发明了全世界第一片集成电路。这两项发明为微电子技术奠定了重要的里程碑,使人类社会进入到一个以微电子技术为基础、以集成电路为根本的信息时代。50多年来,集成电路已经广泛地应用于军事、民用各行各业、各个领域的各种电子设备中,如计算机、手机、DVD、电视、汽车、医疗设备、办公电器、太空飞船、武器装备等。集成电路的发展水平已经成为衡量一个国家现代化水平和综合实力的重要标志[1]。 现代社会是高度电子化的社会。在日常生活中,小到电视机、计算机、手机等电子产品,大到航空航天、星际飞行、医疗卫生、交通运输等行业的大型设备,几乎都离不开电路系统的应用。构成电路系统的基本元素为电阻、电容、晶体管等元器件。早期的电路系统是将分立的元器件按照电路要求,在印刷电路板上通过导线连接实现的。由于分立元件的尺寸限制,在一块印刷电路板上可容纳的元器件数量有限。因此,由分立元器件在印刷电路板上构成的电路系统的规模受到限制。同时,这种电路还存在体积大、可靠性低及功耗高等问题。 半导体集成电路是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,按照一定的电路规则,互连“集成”在一块半导体单晶片上。封装在一个外壳内,执行特定的电路或系统功能。与印刷电路板上电路系统的集成不同,在半导体集成电路中,构成电路系统的所有元器件及其连线是制作在同一块半导体材料上的,材料、工艺、器件、电路、系统、算法等知识的有机“集成”,使得电路系统在规模、速度、可靠性和功耗等性能上具有不可比拟的优点,已经广泛的应用于日常生活中。半导体集成电路技术推动了电子产品的小型化、信息化和智能化进程。它彻底改变了人类的生活方式,成为支撑现代化发展的基石[2]。 1959年,英特尔(Intel)的始创人,Jean Hoerni 和Robert Noyce,在Fairchild Semiconductor开发出一种崭新的平面科技,令人们能在硅威化表面铺上不同的物料来制作晶体管,以及在连接处铺上一层氧化物作保护。这项技术上的突破取代了以往的人手焊接。而以硅取代锗使集成电路的成本大为下降,令

集成电路设计方法--复习提纲

集成电路设计方法--复习提纲 2、实际约束:设计最优化约束:建立时钟,输入延时,输出延时,最大面积 设计规则约束:最大扇出,最大电容 39.静态时序分析路径的定义 静态时序分析通过检查所有可能路径上的时序冲突来验证芯片设计的时序正确性。时序路径的起点是一个时序逻辑单元的时钟端,或者是整个电路的输入端口,时序路径的终点是下一个时序逻辑单元的数据输入端,或者是整个电路的输出端口。 40.什么叫原码、反码、补码? 原码:X为正数时,原码和X一样;X为负数时,原码是在X的符号位上写“1”反码:X为正数是,反码和原码一样;X为负数时,反码为原码各位取反 补码:X为正数时,补码和原码一样;X为负数时,补码在反码的末位加“1” 41.为什么说扩展补码的符号位不影响其值? SSSS SXXX = 1111 S XXX + 1 —— 2n2n12n1例如1XXX=11XXX,即为XXX-23=XXX+23-24. 乘法器主要解决什么问题? 1.提高运算速度2.符号位的处理 43.时钟网络有哪几类?各自优缺点? 1. H树型的时钟

网络: 优点:如果时钟负载在整个芯片内部都很均衡,那么H 树型时钟网络就没有系统时钟偏斜。缺点:不同分支上的叶节点之间可能会出现较大的随机偏差、漂移和抖动。 2. 网格型的时钟网络 优点:网格中任意两个相近节点之间的电阻很小,所以时钟偏差也很小。缺点:消耗大量的金属资源,产生很大的状态转换电容,所以功耗较大。 3.混合型时钟分布网络优点:可以提供更小的时钟偏斜,同时,受负载的影响比较小。缺点:网格的规模较大,对它的建模、自动生成可能会存在一些困难。 总线的传输机制? 1. 早期:脉冲式机制和握手式机制。 脉冲式机制:master发起一个请求之后,slave在规定的t时间内返回数据。 握手式机制:master发出一个请求之后,slave在返回数据的时候伴随着一个确认信号。这样子不管外设能不能在规定的t时间内返回数据,master都能得到想要的数据。 2. 随着CPU频率的提高,总线引入了wait的概念 如果slave能在t时间内返回数据,那么这时候不能把wait信号拉高,如果slave不能在t时间内返回数据,那么必须在t时间内将wait信号拉高,直到slave将可以返回

集成电路产业形态的演变和发展机遇

集成电路产业形态的演变和发展机遇 王熳菲1140302105 新技术的涌现和重大发明、发现推动社会文明的不断进步,人类社会从最初的石器时代发展到青铜器时代、蒸汽机时代、电气时代,直至当今的信息时代。集成电路技术的不断进步推动着计算机等产品的更新换代,同时也推动着整个信息产业的蓬勃发展。连续10余年来,中国大陆集成电路的进口额已超过石油的进口,2011年达到1702亿美元。集成电路产业已经凸显为我国最重要的战略产业之一。 1.集成电路产业的战略意义 集成电路产业是最能体现知识经济特征的高技术产业。一是产业结构的不断演变,经过几十年飞跃式的发展,集成电路产业从最初以“全能型”企业为主体的产业结构,转变为产业集群与专业垂直分工越来越清晰的产业结构,这也是从综合发展模式向专业发展模式的演变,这种产业结构的变化是为了适应激烈的竞争、实现最大价值的内在要求。二是技术对市场的贡献度逐渐加大,集成电路是技术和市场共同驱动的产业,全球半导体企业对先进工艺的研发工作一直没有停滞,按照ITRS路线图,至2012年时已经达到22纳米,未来还有14纳米、10纳米和7纳米3个可能的工艺节点。技术的飞速发展带动了市场规模的扩大和相关产业的进步。 2.世界集成电路产业发展的形态演变 全球集成电路产业格局受到技术升级和金融危机的双重影响,正在进行新一轮的产业升级和格局调整,在技术转移、技术工艺、产业生态等方面呈现出了新的特征与趋势。 2.1地区形态:世界集成电路产业转移延续“雁型模式” 日本经济学家赤松要在1956年提出了产业发展的“雁型模式”,描述产业产生、发展的动态传导过程。在过去的近半个世纪,世界集成电路产业经历了两次产业转移:第一次在20世纪70年代末,从美国转移到了日本,造就了富士通、日立、东芝、NEC等世界顶级的集成电路制造商;第二次在20世纪80年代末,韩国与我国台湾成为集成电路产业的主力军。继美国、日本之后,韩国成为世界第三个半导体产业中心。同时,世界集成电路的区域外包与产业转移也伴随着一定的技术特征。第一阶段的产业转移主要为封装测试环节,如美国飞兆半导体公司率先将封装环节转移到了香港。第二阶段的产业转移主要为制造环节,中国、马来西亚、韩国、新加坡都成为世界集成电路的制造大国。第三阶段为设计环节外包。近几年来,随着亚太地区集成电路产业的飞速发展,美国集成电路企业开始逐渐将部分设计环节外包,形成了世界集成电路产业转移的第三阶段。目前,凭借巨大的市场需求、较低的生产成本、丰富的人力资源,以及稳定的经济发展和优越的政策扶持等众多优势条件,中国已经成为亚太地区集成电路制造和消费大国,亚洲制造从某种程度上正被“中国制造”取代。未来,随着全球集成电路制造技术的发展和制造成本等条件的变化,以及中国集成电路产业技术能力的提升,中国将承接更多高附加值的集成电路技术环节,而集成电路传统制造业将呈现出产业再次向外转移的趋势,由中国等发展中国家向后发展中国家逐步转移。 2.2技术形态:世界集成电路产业“后摩尔时代”的多样化选择 自1965年提出“摩尔定律”以来,世界半导体产业一直朝着更高的性能、更低的成本、更大的市场方向发展。然而,随着半导体技术逐渐逼近硅工艺尺寸极限,摩尔定律“芯片集成度约每隔两年翻一倍,性能提升一倍”的预测受到挑战。为此,国际半导体技术路线图组织(ITRS)在2005年的技术路线图中,提出了“后摩尔时代”的概念。

CMOS集成电路制造工艺流程

C M O S集成电路制造工艺 流程 Company number:【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

陕西国防工业职业技术学院课程报告 课程微电子产品开发与应用 论文题目CMOS集成电路制造工艺流程 班级电子3141 姓名及学号王京(24#) 任课教师张喜凤 目录

CMOS集成电路制造工艺流程 摘要:本文介绍了CMOS集成电路的制造工艺流程,主要制造工艺及各工艺步骤中的核心要素,及CMOS器件的应用。 引言:集成电路的设计与测试是当代计算机技术研究的主要问题之一。硅双极工艺面世后约3年时间,于1962年又开发出硅平面MOS工艺技术,并制成了MOS集成电路。与双极集成电路相比,MOS集成电路的功耗低、结构简单、集成度和成品率高,但工作速度较慢。由于它们各具优劣势,且各自有适合的应用场合,双极集成工艺和MOS集成工艺便齐头平行发展。 关键词:工艺技术,CMOS制造工艺流程 1.CMOS器件 CMOS器件,是NMOS和PMOS晶体管形成的互补结构,电流小,功耗低,早期的CMOS电路速度较慢,后来不断得到改进,现已大大提高了速度。 分类 CMOS器件也有不同的结构,如铝栅和硅栅CMOS、以及p阱、n阱和双阱CMOS。铝栅CMOS和硅栅CMOS的主要差别,是器件的栅极结构所用材料的不同。P阱CMOS,则是在n型硅衬底上制造p沟管,在p阱中制造n沟管,其阱可采用外延法、扩散法或离子注入方法形成。该工艺应用得最早,也是应用得最广的工艺,适用于标准CMOS电路及CMOS与双极npn兼容的电路。N阱CMOS,是在p型硅衬底上制造n沟晶体管,在n阱中制造p沟晶体管,其阱一般采用离子注入方法形成。该工艺可使NMOS晶体管的性能最优化,适用于制造以NMOS为主的CMOS以及E/D-NMOS和p沟MOS兼容的CMOS电路。双阱CMOS,是在低阻n+衬底上再外延一层中高阻n――硅层,然后在外延层中制造n 阱和p阱,并分别在n、p阱中制造p沟和n沟晶体管,从而使PMOS和NMOS晶体管都在高阻、低浓度的阱中形成,有利于降低寄生电容,增加跨导,增强p沟和n沟晶体管的平衡性,适用于高性能电路的制造。

集成电路设计流程

集成电路设计流程 . 集成电路设计方法 . 数字集成电路设计流程 . 模拟集成电路设计流程 . 混合信号集成电路设计流程 . SoC芯片设计流程 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University 集成电路设计流程 . 集成电路设计方法 . 数字集成电路设计流程 . 模拟集成电路设计流程 . 混合信号集成电路设计流程 . SoC芯片设计流程 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University 正向设计与反向设计 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University 自顶向下和自底向上设计 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University Top-Down设计 –Top-Down流程在EDA工具支持下逐步成为 IC主要的设计方法 –从确定电路系统的性能指标开始,自系 统级、寄存器传输级、逻辑级直到物理 级逐级细化并逐级验证其功能和性能 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University Top-Down设计关键技术 . 需要开发系统级模型及建立模型库,这些行 为模型与实现工艺无关,仅用于系统级和RTL 级模拟。 . 系统级功能验证技术。验证系统功能时不必 考虑电路的实现结构和实现方法,这是对付 设计复杂性日益增加的重要技术,目前系统 级DSP模拟商品化软件有Comdisco,Cossap等, 它们的通讯库、滤波器库等都是系统级模型 库成功的例子。 . 逻辑综合--是行为设计自动转换到逻辑结构 设计的重要步骤 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University

国内外集成电路产业的差距及其发展设想

国内外集成电路产业的差距及其发展设想 摘要:集成电路产业是一个国家现代工业的基础,在国民经济和国防建设中有举足轻重的地位。本文首先回顾了世界集成电路的发展历程以及中国集成电路的发展状况,然后先在集成电路产业的三个部分—设计业,制造业,封装测试业分析了中外的技术差距,之后又从集成电路的创新性,研发投入,人才层面,产业结构等方面进行了分析。最后对世界集成电路的未来发展提出了自己的设想。 关键词:集成电路,发展设想,中国集成电路产业,中外技术差距 集成电路产业是信息产业的核心和灵魂,是信息化和网络化时代的基石。集成电路产业在国民经济和国防建设中具有举足轻重的地位,它是大国竞争的焦点,是国民经济发展的“倍增器”,其对传统产业的改造是提升传统产业竞争力的重要途径。同时,集成电路产业是知识密集、技术密集和资金密集型产业,世界集成电路产业发展异常迅速,技术进步日新月异我国正处在信息化加速发展的时期,信息产业发展进入到由大到强转变的新阶段,迫切需要加快做强集成电路产业,为做大做强信息产业,保障国家信息安全提供支撑。因此,集成电路产业的发展对我国具有重大战略意义。 一.集成电路简介及其发展历程 集成电路是在微电子学的基础上,将晶体管等有源元件和电阻、电容等无源元件,按照一定电路“集成”在一起,完成特定的电路或功能的系统。集成电路技术包括半导体材料及器件物理,集成电路及系统的设计原理和技术,芯片加工工艺、功能和特性测试技术等。集成电路按功能可分为:数字集成电路、模拟集成电路、微波集成电路及其他集成电路,其中,数字集成电路是近年来应用最广、发展最快的集成电路品种 集成电路的发展是在应用需求的基础上,依托一系列的创新发展起来的。它的发展一直遵循摩尔定律,即在集成电路的单个芯片上集成的元件数,即集成电路的集成度,每18个月增加一倍.即集成度每三年翻两番.特征尺寸缩小1.414倍,而且集成电路芯片的需求量也以相同的速度增加,在集成电路性能提高的同时价格下降。 集成电路的发展分为三个阶段。 第一阶段:晶体管的发明极大地推动了当时集成电路技术的发展。美国TI公司的J S Kilby 于1958年9月12日在实验室实现了第一个集成电路震荡器的演示实验,标志着集成电路的诞生。在集成电路的第一阶段发展过程中,平面技术的发明是推动集成电路产业化的关键技 术基础。现代平面技术包括氧化、扩散、薄膜生长和 光刻刻蚀等技术。其中光刻技术是另一关键技术。光 刻是一种精密的表面加工技术,目前集成电路技术中 主流的光刻技术加工的线条宽度已在超深亚微米量 级。同时,集成电路的设计也有了极大发展推动了它 的发展。微处理器的发明是集成电路设计一个具有里 程碑意义的事件。现在大规模集成电路的设计多以EDA为工具进行电路的设计。 第二阶段:在这一阶段中,集成电路按摩尔定律以特征尺寸缩小、集成度增加的一维方式发展。光刻技术的进一步改进对特征尺寸的按比例缩小起了关键作用。此外,铜互连技术的发明对这一阶段的发展也起到了重要作用。在传统集成电路中主要采用铝导线互连工艺。物理分析表明,采用铜替代铝作为互连后,无沦是电路的性能还是可靠性都得到显著的改善。但由于一些关键的技术和物理州题一直得不到解决,人们对铜互连只能停留在“望梅止渴”的阶段。直到大马士革工艺的发明才真正使铜互连技术成为现实。

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。

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