第二章集成电路设计技术与工具
asic 工程师手册
asic 工程师手册
ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）工程师手册是一个非常专业的技术指南，用于指导ASIC工程师进行集成电路设计、验证、测试和实现。
以下是一个可能的ASIC工程师手册的内容大纲：
第一章：概述
ASIC简介
ASIC的应用领域
ASIC的设计流程
第二章：集成电路设计基础
集成电路的基本构成
集成电路设计工具简介
集成电路设计语言（如Verilog和VHDL）
第三章：ASIC设计流程
需求分析
规格说明
架构设计
逻辑设计
物理设计
布线与布局
测试与验证
第四章：ASIC验证方法
仿真验证
形式验证
静态时序分析（STA）
物理验证（DRC/LVS）
第五章：ASIC测试技术
测试策略与测试计划
测试向量生成
内建自测试（BIST）
故障模拟与故障覆盖率分析
第六章：ASIC实现与版图绘制
工艺选择与参数提取
设计版图生成与后端物理合成
DFM（可制造性设计）考虑因素
最终版图检查与验证
第七章：ASIC制程与封装
制程技术简介
封装技术与材料选择
制程与封装测试方法
第八章：ASIC可靠性与可靠性分析
ASIC可靠性概述
环境应力对ASIC的影响
ASIC可靠性分析方法与工具介绍（如加速寿命测试、失效模式和效应分析）第九章：ASIC设计案例研究
案例一：数字信号处理（DSP）ASIC设计实例案例二：通信系统ASIC设计实例
案例三：高性能计算（HPC）ASIC设计实例。
超大规模集成电路的设计与制造技术
超大规模集成电路的设计与制造技术第一章：引言随着现代数字电子技术的飞速发展，超大规模集成电路（VLSI）的设计和制造技术已经成为了电子领域内的重要课题。
VLSI 代表了现代电子技术中的一个重要里程碑，在计算机科学、通信工程、嵌入式系统等课题中都有着广泛应用。
本文将讨论超大规模集成电路的概念及其设计与制造技术。
第二章：超大规模集成电路的概念VLSI 是指将数千万甚至数亿个晶体管和双极性器件集成到单个芯片上的技术。
随着设备的不断发展，集成电路规模的扩大和技术的更新换代，超大规模集成电路已经从过去的 10 万门电路乃至几百万门电路发展到现在的千万门电路。
超大规模集成电路实现了芯片功能的高度集成和小型化，大幅度提高了芯片的可靠性和集成度，降低了生产成本，提高了芯片的性能。
第三章：超大规模集成电路的设计技术超大规模集成电路的设计技术主要涉及到电子设计自动化（EDA）工具的开发。
EDA 工具是一类能够自动完成电路设计流程的软件系统，主要包括原理图输入、电路仿真、自动布线、物理布局等功能。
通过EDA 工具，可以高效地完成芯片设计和优化。
超大规模集成电路的设计过程涉及到原理图输入、功能仿真、逻辑合成、门级设计、布图设计、物理设计等步骤。
其中，原理图输入是指将电路的逻辑设计手绘出来，以电路图的方式进行输入。
功能仿真是指在计算机上对电路进行模拟并确认电路功能的正确性。
逻辑合成是将设计好的原理图转成可综合的门级电路。
门级设计将逻辑合成的电路变换成另一种级别的门级电路。
布图设计是将门级电路转换为物理电路图。
物理设计是根据物理约束将各个单元摆放好位置。
此外，超大规模集成电路的设计还需要考虑功耗、时序、容错、可测试性等方面因素，以保证芯片在运行过程中的可靠性和性能。
第四章：超大规模集成电路的制造技术超大规模集成电路的制造过程主要分为光刻、蚀刻、离子注入、热处理、载带加工、封装等步骤。
在芯片制造的过程中，需要采用微纳加工技术，进行复杂的加工过程，以实现制造复杂电路。
超大规模集成电路的设计与制造技术研究
超大规模集成电路的设计与制造技术研究第一章概述随着信息技术的不断发展，集成电路产业正处于飞速发展的时期，超大规模集成电路（VLSI）已经成为当前电子产业的重要发展方向。
VLSI技术是集束、集成、微型化、高速化和多功能化于一体的电子技术新阶段，它已广泛应用于通信设备、计算机、消费类电子产品等领域。
本文将对超大规模集成电路的设计与制造技术进行全面的研究与探讨。
第二章超大规模集成电路设计技术超大规模集成电路的设计是整个VLSI工艺中最为重要的环节之一，它涉及到各种电子元器件的设计和布局。
随着新一代制程工艺的出现，高精度、高可靠性和低功耗的设计要求已经成为VSLI设计的主要发展趋势。
在VLSI设计中，所采用的工具软件是极其重要的。
采用现代高速数字系统的设计工具，如EDA(电子设计自动化)工具、模拟电路仿真工具、可视化设计工具等，不但可有效提高设计效率，而且还能保证设计的可靠性和稳定性。
在设计过程中，采用现代化的晶圆级自适应保障系统也是非常重要的。
在这种系统中，系统可实时获取从晶圆上的所有芯片的清晰图像，并将异常数据记录在数据库中。
这样一来，就可以有效地防止生产过程中的失误和突发异常。
第三章超大规模集成电路制造技术超大规模集成电路制造技术是一个复杂的过程，需要经过多个环节的加工和测试。
从产生晶片的设计到整个产品的组装和测试，这是一个非常复杂和精细的过程。
该制造过程中，最重要的环节是微影技术、化学机械抛光技术、离子注入技术、薄膜沉积技术等。
通过采用这些技术，制造者可以快速、准确地生产万元级及以上的VLSI芯片。
在VLSI的制造过程中，当涉及到接口工程技术或其他类型的工程问题时，最好的解决方案可能就是使用宽度，膨胀和压缩的不同算法，然后将其用于制造晶片的过程中。
这些技术可以确保晶体管的最小尺寸被控制在小于100nm的范围内。
第四章超大规模集成电路的应用领域根据当前市场需求和技术进展的情况，VLSI技术已应用于很多领域，包括芯片、通信、计算机和消费电子产品。
电子电路设计中的自动化工具研发与应用
电子电路设计中的自动化工具研发与应用第一章：引言在现代科技迅速发展的时代背景下，电子电路设计已经成为了各行各业不可或缺的一项技术。
然而，传统的手工设计方式存在着许多问题，如效率低下、容易出错等。
为了解决这些问题，人们开发出了各种自动化工具来辅助电路设计。
本文将探讨电子电路设计中的自动化工具的研发和应用。
第二章：电子电路设计中的自动化工具的分类电子电路设计中的自动化工具可以按照功能和应用领域进行分类。
按照功能划分，主要可分为电路仿真工具、布局布线工具和优化工具。
电路仿真工具可以帮助设计师验证电路设计的正确性和性能，布局布线工具可以辅助设计师完成电路的布局和连线，而优化工具则可以帮助设计师在尽可能少的资源消耗下获得最佳电路性能。
按照应用领域划分，自动化工具可以分为模拟电路设计工具、数字电路设计工具和混合信号设计工具。
第三章：电子电路设计中的自动化工具的研发电子电路设计中的自动化工具的研发通常需要集成电路领域的专业知识和计算机科学的技术。
首先，需要建立模型来描述电路的行为。
常见的电路模型包括基于物理的模型和基于数学的模型。
然后，需要开发算法来对电路进行仿真、布局布线和优化。
仿真算法可以基于电路的模型来模拟电路的行为，布局布线算法可以基于电路的布局约束和连线要求来完成电路布局和连线的最优化，而优化算法可以通过搜索和优化方法来获得电路的最佳性能。
第四章：电子电路设计中的自动化工具的应用电子电路设计中的自动化工具被广泛应用于各个领域。
在模拟电路设计中，自动化工具可以帮助设计师完成电路的验证和调试。
在数字电路设计中，自动化工具可以辅助设计师完成高速、低功耗的电路设计。
在混合信号设计中，自动化工具可以帮助设计师解决信号完整性和功耗优化等问题。
此外，自动化工具还可以应用于电路可靠性分析、电磁兼容性分析等方面。
第五章：电子电路设计中的自动化工具的发展趋势随着科技的发展，电子电路设计中的自动化工具也在不断发展和改进。
电子科大微固学院专业课集成电路原理与设计第二章——考研专业课科目ppt课件
条件(1)的满足：①npn管饱和；②利用BC结做二极管且处于 正偏；③npn反向运用。
王向展
*
7
集成电路原理与设计
• npn管工作于截止区 VBC(npn)<0 VEB(pnp)<0
VBE(npn)<0，VCS (npn)>0 VBC(pnp)>0
• npn管工作于放大区
pnp截止
VBE(npn)>0
VBC(npn)<0 VEB(pnp)<0 VCS (npn)>0 VBC(pnp)>0
pnp截止
王向展
*
8
集成电路原理与设计
• npn管工作于饱和区 VBE(npn)>0
VBC(npn)>0 VEB(pnp)>0
VCS (npn)>0 VBC(pnp)>0 • npn管工作于反向工作区 VBE(npn)<0
集成电路原理与设计
电子科大微固学 院专业课集成电 路原理与设计第 二章——考研 专业课科目
集成电路原理与设计
本章重点
1、双极集成电路的寄生效应 2、TTL、S/LSTTL、AS/ALSTTL、ECL电路的 电路结构，工作原理和特点的分析与比较。
王向展
*
2
集成电路原理与设计
双极型逻辑IC的分类 根据电路工作在输出特性曲线的不同区域，可分为饱和 型和非饱和型两大类。 饱和型逻辑IC - 以关态对应截止态，以开态对应饱和态而工 作的双极型逻辑IC。 特点： 输出电平稳定 逻辑摆幅大 电路结构简单 (与非饱和相比) 功耗较低 (与非饱和相比) 使用方便 饱和时基区少子存在存贮效应，开关速度慢
《集成电路版图设计》(第二章)PPT课件
方式二：选择Attach
基于Cadence系统的 全定制版图设计基础
基于Cadence系统的 全定制版图设计基础
三、显示文件准备
LSW窗口：
✓ nwell是N 阱，PMOS管做在N阱中； ✓ ndiff是N型扩散区，也叫N型有源区（active），用来做NMOS管； ✓ pdiff是P型扩散区，也叫P型有源区，用来做PMOS管； ✓ nimp是N型扩散区注入层； ✓ pimp是P型扩散区注入层； ✓ poly是多晶层，主要用来做管子的栅极； ✓ cont是接触孔contact； ✓ metal1是一铝层； ✓ via1是一铝层和二铝层之间的连接孔，称为通孔； ✓ metal2是二铝层； ✓ pad是压焊点所在的层； ✓ 其它还包括一些特殊器件上的标识层等等
3、单元的宽长比设 置原则——最常见 宽长比的设置
逻辑图中每一 个管子宽长比 的设置
基于Cadence系统的 全定制版图设计基础
3、单元的宽长 比设置原则— —最常见宽长 比的设置（续）
单元符号的建立和 Label的设置
基于Cadence系统的 全定制版图设计基础
3、单元的宽长比 设置原则——其它 宽长比的设置
基于Cadence系统的 全定制版图设计基础
第一部分、D508项目逻辑图的准备
一、逻辑图输入工具启动
二、一个传输门逻辑图及符 号的输入流程
三、D508项目单元逻辑图的准备 四、D508项目总体逻辑图的准备
第二部分、D508项目版图输入准备
一、设计规则准备 二、工艺文件准备 三、显示文件准备
第三部分、版图设计步骤及操作
三、显示文件准备（续）
基于Cadence系统的 全定制版图设计基础
Display Resource Editor 窗口：
cadence简介
EDA概述
• EDA技术特征：
（1）硬件采用工作站和PC机。 （2）具有IP模块化芯核的设计和可重复利用功能。 （3）EDA技术采用高级硬件描述语言描述硬件结构、参 数和功能，具有系统级仿真和综合能力。
EDA概述
• EDA工具一般由两部分组成：
逻辑工具 物理工具
物理工具主要实现物理布局布线。 逻辑工具基于网表、布尔逻辑、传输时序等概念。 该两部分由不同工具承担，利用标准化的网表文件进行 数据交换。
• Synopsys公司简介：
是为全球集成电路设计提供电子设计自动化(EDA) 软件工具的主导企业。为全球电子市场提供技术先进的 IC设计与验证平台，致力于复杂的芯片上系统(SoCs)的 开发。总部设在美国加利福尼亚州Mountain View，有 超过60家分公司分布在北美、欧洲、日本与亚洲。 提供前后端完整IC设计方案的领先EDA工具供应商。 是EDA历史上第一次由一家EDA公司集成了业界最好的 前端和后端设计工具。
第二章 EDA概述
• 电子设计自动化（EDA：Electronic Design Automation）就是利用计算机作为工作平台进 行电子自动化设计的一项技术。 • 涵盖内容：系统设计与仿真，电路设计与
仿真，印制电路板设计与校正，集成电 路版图设计数模混合设计，嵌入式系统 设计，软硬件系统协同设计，系统芯片 设计，可编程逻辑器件和可编程系统芯 片设计，专用集成电路设计等
EDA概述
• 软核IP（soft IP）是用可综合的硬件描述语言描述的 RTL级电路功能块，不涉及用与什么工艺相关的电路 和电路元件实现这些描述。 • 优点：设计周期短，设计投入少，不涉及物理实现， 为后续设计留有很大发挥空间，增大了IP的灵活性和 适应性。 • 缺点：会有一定比例的后续工序无法适应软核IP设计， 从而造成一定程度的软核IP修正，在性能上有较大的 不可预知性。
《集成电路设计导论》课件
IC设计的测试和验证
探讨IC设计的测试和验证技术， 以确保设计的正确性和可靠性。
总结与展望
集成电路设计的现状与未来趋势
总结集成电路设计的现状并展望未来的发展趋 势，如人工智能芯片和物联网应用。
集成电路设计中的挑战与机遇
探讨集成电路设计中面临的挑战和机遇，如功 耗优化和设计验证等。
《集成电路设计导论》 PPT课件
这是一套《集成电路设计导论》的PPT课件，针对集成电路的概念、分类和历 史发展等主题进行介绍，通过丰富的内容和精美的图片，让学习更加生动有 趣。
第一章：集成电路概述
集成电路的定义
介绍集成电路的基本概念和定义，以及其在电子领域中的重要作用。
集成电路的分类
分析不同类型的集成电路，包括数字集成电路、模拟集成电路和混合集成电路。
探讨集成电路设计中常用的仿真 技术，如时序仿真、噪声仿真和 功耗仿真等。
CMOS工艺的基本原理和特点，以及其在集成电路设计中的应用。
2
CMOS电路设计基础
讨论CMOS电路设计的基本原则和技巧，包括逻辑门设计和布局。
3
CMOS电路的布局与布线
解释CMOS电路布局与布线的重要性，以及如何进行最佳布局和布线。
第五章：模拟电路设计
模拟电路设计基础
介绍模拟电路设计的基本原理和 技术，包括信号放大、滤波和稳 压等。
模拟电路的建模与仿真
讨论模拟电路的建模方法和仿真 技术，以验证电路设计的准确性 和性能。
模拟电路的测试和调试
探讨模拟电路的测试和调试方法， 以保证电路的可靠性和稳定性。
第六章：数字电路设计
1
数字电路的逻辑设计
第四章：数模转换电路设计
数模转换电路的种类
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.2 集成电路材料
导电能力可以分为导体、半导体和绝缘体三 类 。是微电子系统则应用到所有三类材料 。
分类
材料
导体
铝（Al）、金（Au）、钨（W）、铜（Cu）等金 属，镍铬（NiCr）等合金；重掺杂的多晶硅
电导率 （S·cm-1）
~ 105
半导 硅（Si）、锗（Ge）、砷化镓（GaAs）、磷化铟 体 （GaP）、氮化镓（GaN）等
空带
所有能级均未被电子填充的能带。由原子的激发态能级分裂而 成，正常情况下是空的。当有激发因素（热激发、光激发等） 时，价带中的电子能够被激发进入空带。在外电场作用下，这 些电子的转移同样可以形成电流。所以，空带也是导带的一种。
禁带
在能带之间的能量间隙区，由于量子力学限制电子不能填充， 这段能级区域称为禁带。导带和价带之间的禁带宽度对晶体的 导电性有重要的作用。禁带不是一定存在的，如果上下能带重 叠，其间的禁带就不存在 。
（a）砷化镓材料的闪锌矿结构
（b）硅材料的金刚石结构
2.3.2 固体能带结构基础
2.3.2.1能带的形成
对单个原子而言，电子在原子核外运动的轨迹是 分立能级
如果两个相同原子相互靠近，由于原子的相互作 用，使得较高能级将分裂成邻近的两个能级，以 满足泡利不相容原理
当大量相同原子靠近并按 照周期性排列后，它们相 互作用并形成周期势场， 导致能级发生分裂。
晶体：宏观上具有对称的几何外形，微观上原子或离子呈现在空间 有规则的周期性的排列。如用来制作集成电路的硅、锗、砷化镓等。 晶体的性质与这种内在的周期性有关，内在的周期性导致电子共有 化运动。
非晶体：无论是否完整都没有固定的形状。如玻璃、橡胶等。
电子共有化
晶体中大量原子 有规则排列,晶体中形成了 如图所示的周期性势场,电子在这种周期性的势场 中运动, 对于高能级的电子，其能量超过势垒高 度，电子可以在整个固体中自由运动。对于能量
价带(valence band Ev)
共价电子所在能级分裂后形成的能带。理想情况下，在价带之 上能带是空的，没有电子 ，在价带之下的能带则是全部填满 的。在半导体中，价带就是能带最高的满带。
导带(conduction band EC)
电子部分填充的能带。导带中的电子容易在外场下运动而形成 电流，所以称为导带。对半导体而言，导带则是紧邻价带的那 个“空带”。
2.3.2.2 导体、绝缘体和半导体的能带结构
量子力学计算表明，固体中若有N个原子， 由于各原子间的相互作用，对应于原来孤立原 子的每一个能级,变成了N条靠得很近的能级， 称为能带。
能带的宽度记作E ，数量级为 E～eV。 能带的一般规律
（1） 外层电子共有化程度显著，能带宽度较宽；
内层电子相应的能带较窄。 （2） 点阵间距越小，能带越宽，E越大。 （3） 两能带有可能重叠。
第二章 集成电路材料与器件物理基础
2.1 引言 2.2 集成电路材料 2.3 半导体基础知识 2.4 PN结与结型二极管 2.5 双极型晶体管 2.6 MOS晶体管的基本结构与工作原理 2.7 金属半导体场效应晶体管MESFET 2.8 本章小结
2.1 引言
集成电路是当今人类智慧结晶的最佳载体，其 强大无比的功能产生于一系列重大的理论发现、重 要的材料特性、奇特的结构构思、巧妙的技术发明 和孜孜不倦的工艺实验。从某种意义上讲，集成电 路设计者就是这一系列理论和技术的“集成”者。 要实现这个集成，首先要对这些理论、材料、结构、 技术与工艺基础等进行全面而深入的理解。本章主 要简单介绍制造集成电路的关键材料、半导体材料 的基础，以及典型器件的工作原理及其物理基础。
能带中的电子排布服从泡利不相容原理和能量最低原 理。电子根据泡利不相容原理先填满能级低的能级再 填能级较高的能级。能带出现五种情况
（a）导带部分填充情况
（b）导带为空带价带为满带，且禁带较窄的情况
满带
能带中各能级都被电子填满。通常发生在内层能带（电子能量 较低）。满带中的电子不能起导电作用。
而半导体材料，也是集成电路制造中的核心 材料，则主要利用半导体掺杂以后形成P型 和N型半导体，在导体和绝缘体材料的连接 或阻隔下组成各种集成电路的元件—半导体 器件。 半导体材料在集成电路的制造中起着 根本性的作用。
2.3半导体基础知识
2.3.1 固体的晶体结构 固体分为晶体和非晶体两大类。
低于势垒高度的电子,也有一定的贯穿概率。
价电子不再为单
个原子所有,而为整个
晶体所共有的现象称为 a
晶体中周期性的势场
晶体原子在空间的周期排列就形成了具有一定几何 外形的晶体，通常将这种周期排列称为晶格。
较为常见的主要有简单立方、体心立方、面心立方 和金刚石结构。
砷化镓材料是一种面心立方；而硅和锗都是金刚石 结构。
10-9 ~ 10 2
绝缘 二氧化硅（SiO2）、氮氧化硅（SiON）、氮化硅 体 （Si3N4）等
10 -22 ~ 10 -14
作为导体，铝、金、钨、铜等金属和镍铬等合金在集 成电路工艺中主要具有如下功能：
（1）构成低值电阻； （2）构成电容元件的极板； （3）构成电感元件的绕线； （4）构成传输线（微带线和共面波导）的导体结构； （5）与轻掺杂半导体构成肖特基结接触； （6）与重掺杂半导体构成半导体器件的电极的欧姆接触； （7）构成元器件之间的互连； （8）构成与外界焊接用的焊盘。
重掺杂的多晶硅电导率接近导体，因此常常被作为导体看 待，主要用来构成MOS晶体管的栅极以及元器件之间的短 距离互连。
作为绝缘体，二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等硅的氧 化物和氮化物在集成电路工艺中主要具有如下功能：
（1）构成电容的绝缘介质； （2）构成金属-氧化物-半导体器件（MOS）的栅绝缘层； （3）构成元件和互连线之间的横向隔离； （4）构成工艺层面之间的垂直隔离； （5）构成防止表面机械损伤和化学污染的钝化层。